2013高考物理专题强化测评精练精析 专题3动能定理和能量守恒定律B卷 新人教版（江苏专用）

1 专题强化测评 三 专题强化测评 三 B B 卷卷 动能定理和能量守恒定律动能定理和能量守恒定律 45 45 分钟分钟 100100 分分 一 单项选择题 本题共一 单项选择题 本题共 5 5 小题 每小题小题 每小题 6 6 分 共计分 共计 3030 分分 每小题只有一个选项符合题意 每小题只有一个选项符合题意 1 2012 南京模拟 开口向上的半球形曲面的截面如图所示 直径 AB 水平 一物块在曲面内 A 点以某 一速率开始下滑 曲面内各处动摩擦因数不同 因摩擦作用物块下滑时速率不变 则下列说法正确的是 A 物块运动过程中加速度始终为零 B 物块所受合外力大小不变 方向在变 C 在滑到最低点 C 以前 物块所受重力的瞬时功率不变 D 在滑到最低点 C 以前 物块所受摩擦力大小不变 2 俄罗斯著名撑杆跳运动员伊辛巴耶娃曾以 5 05 m 的成绩打破世界纪录 图为她在比赛中的几个画面 下列说法中正确的是 A 运动员通过最高点时的速度为零 B 运动员在下降过程中处于失重状态 C 撑杆恢复形变时 弹性势能完全转化为动能 D 运动员在上升过程中对杆做负功 2 3 如图所示 质量 m 1 kg 长 L 0 8 m 的均匀矩形薄板静止在水平桌面上 其右端与桌子边缘相平 板 与桌面间的动摩擦因数为 0 4 现用 F 5 N 的水平力向右推薄板 使它翻下桌子 力 F 做的功至少为 g 取 10 m s2 A 1 J B 1 6 J C 2 J D 4 J 4 2012 无锡模拟 如图所示 斜劈劈尖顶着竖直墙壁静止于水平面上 现将一小球从图示位置由静止 释放 不计一切摩擦 则在小球从释放到落至地面的过程中 下列说法正确的是 A 斜劈对小球的弹力不做功 B 斜劈与小球组成的系统机械能守恒 C 斜劈的机械能守恒 D 小球重力势能减小量等于斜劈动能的增加量 5 如图所示 一质量为 m 的滑块以初速度 v0自固定斜面底端 A 开始冲上斜面 到达某一高度后返回 A 斜面与滑块之间有摩擦 如图分别表示滑块在斜面上运动的整个过程中速度 v 加速度 a 重力势能 Ep和 机械能 E 随时间的变化图线 可能正确的是 3 二 多项选择题 本题共二 多项选择题 本题共 4 4 小题 每小题小题 每小题 8 8 分 共计分 共计 3232 分 每小题有多个选项符合题意 分 每小题有多个选项符合题意 6 2012 徐州模拟 如图所示 固定在竖直面内的光滑圆环半径为 R 圆环上套有质量分别为 m 和 2m 的 小球 A B 均可看做质点 且小球 A B 用一长为 2R 的轻质细杆相连 在小球 B 从最高点由静止开始沿 圆环下滑至最低点的过程中 已知重力加速度为 g 下列说法正确的是 A A 球增加的机械能等于 B 球减少的机械能 B A 球增加的重力势能等于 B 球减少的重力势能 C A 球的最大速度为 2gR 3 D 细杆对 A 球做的功为mgR 8 3 7 2012 青岛模拟 如图所示 a b 两物块质量分别为 m 2m 用不计质量的 细绳相连接 悬挂在定滑轮的两侧 不计滑轮质量和一切摩擦 开始时 a b 两物块距离地面高度相同 用手托住物块 b 然 后突然由静止释放 直至 a b 物块间高度差为 h 在此过程中 下列说法正确的是 A 物块 a 的机械能逐渐增加 B 物块 b 机械能减少了mgh 2 3 C 物块 b 重力势能的减少量等于细绳拉力对它所做的功 4 D 物块 a 重力势能的增加量小于其动能增加 8 2012 苏北四市模拟 某汽车研发机构在汽车的车轮上安装了小型发电机 将减速时的部分动能转 化并储存在蓄电池中 以达到节能的目的 某次测试中 汽车以额定功率行驶一段距离后关闭发动机 测 出了汽车动能 Ek与位移 x 的关系图象如图 其中 是关闭储能装置时的关系图线 是开启储能装置时 的关系图线 已知汽车的质量为 1 000 kg 设汽车运动过程中所受地面阻力恒定 空气阻力不计 根据图 象所给的信息可求出 A 汽车行驶过程中所受地面的阻力为 1 000 N B 汽车的额定功率为 80 kW C 汽车加速运动的时间为 22 5 s D 汽车开启储能装置后向蓄电池提供的电能为 5 105 J 9 如图所示 匀强电场方向水平向右 将一个带正电的小球以一定的初 速度竖直向上抛出 从抛出到小球上升至最高点的过程中 不计空气阻力 下列说法正确的 是 A 小球机械能在逐渐减少 B 小球机械能的增加量等于其电势能的减少量 C 小球动能的减少量等于其重力势能的增加量 D 小球动能的改变量等于其受到的重力和电场力所做功的代数和 三 计算题 本题共三 计算题 本题共 3 3 小题 共小题 共 3838 分 需写出规范的解题步骤 分 需写出规范的解题步骤 10 2012 盐城模拟 12 分 小明跟着爸爸荡秋千的情景如图所示 设摆绳长为 3 m 悬点在横梁上 小明连同底板质量共为 60 kg 开始时小明在爸爸的外力作用下使摆绳与竖直方向成 37 角处于静止状态 某 时刻爸爸放手让秋千由静止开始摆动 假设摆动过程中 小明与底板始终没有相对运动 当他运动到最低 点时摆线拉力共为 780 N 取 g 10 m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 求 5 1 小明爸爸施加的最小外力 2 取悬点处为零势能参考平面 放手前小明及底板的重力势能 3 通过计算说明秋千第一次摆到另一侧的最大偏角与 37 的关系 11 2012 淮安模拟 12 分 如图 粗糙斜面与光滑水平面通过光滑小圆弧平滑连接 斜面倾角 37 滑块 A 质量 m 1 kg 可看做质点 若滑块 A 在斜面上受到 F 4 N 方向垂直斜面向下的恒力 作用时 恰能沿斜面匀速下滑 现撤去 F 让滑块 A 从斜面上距斜面底端 L 1 m 处 由静止开始下滑 取 g 10 m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 1 试画出滑块匀速下滑时的受力图 并求滑块 A 与斜面间的动摩擦因数 2 求滑块 A 到达斜面底端时的速度大小 3 滑块 A 滑至光滑水平面上与右端固定在竖直挡板上的轻弹簧相碰后返回斜面所能达到的最大高度 12 2012 徐州模拟 14 分 质量为 m 1 kg 的小物块轻轻放在水平匀速运动的传送带上的 P 点 随传送 带运动到 A 点后水平抛出 小物块恰好无碰撞的沿圆弧切线从 B 点进入竖直光滑圆弧轨道下滑 B C 为圆 弧的两端点 其连线水平 斜面与圆弧轨道在 C 点相切连接 小物块经过 C 点时机械能损失不计 已知圆 弧半径 R 1 0 m 圆弧对应圆心角 106 轨道最低点为 O A 点距水平面的高度 h 0 8 m 设小物块首 次经过 C 点时为零时刻 在 t 0 8 s 时小物块经过 D 点 小物块与斜面间的滑动摩擦因数 1 g 10 1 3 m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 试求 6 1 小物块离开 A 点的水平初速度 vA大小 2 小物块经过 O 点时对轨道的压力 3 斜面上 CD 间的距离 答案解析答案解析 1 解析 选 B 物块运动的速率不变 说明物块做匀速圆周运动 其运动的加速度为向心加速度 不为 零 故 A 错误 由 F合 F向 可知 物块所受合外力的大小不变 方向时刻指向圆心 B 正确 因 2 v m R 物块沿竖直方向的分速度逐渐减小 由 P mg v竖可知 物块所受重力的瞬时功率由 A 到 C 的过程中 逐渐减小 C 错误 由物块切向加速度为零可知 物块所受摩擦力大小等于物块沿切向的重力的分力 由 此可知 在滑到 C 以前 物块所受摩擦力大小逐渐变小 D 错误 2 解析 选 B 运动员过最高点时的竖直方向速度为零 水平方向速度不为零 故 A 错误 运动员下降 过程中 由于加速度方向向下 处于失重状态 故 B 正确 运动员撑杆起跳时 先对杆做正功 将一部 分机械能转化为杆的弹性势能 撑杆恢复形变时 运动员对杆做负功 杆的弹性势能再转化为运动员的 机械能 但不是全部转化为动能 故 C D 均错误 3 解析 选 B 在运动过程中 薄板受到的摩擦力为 f mg 4 N 薄板在水平力 F 作用下向右加速运动 当薄板运动位移 s 0 4 m 时 薄板就会自动从桌边缘翻下 该过程中水平力 F 做功为 W 根据动能定 L 2 7 理得 W mg s 0 则推力 F 至少做的功 W mg s 0 4 1 10 0 4 1 6 J 选项 B 正确 其他选项 均错误 4 解析 选 B 斜劈对小球的弹力垂直于斜劈斜面向上 小球竖直下落 二者不垂直 因此斜劈对小球 的弹力做了功 选项 A C 错误 对斜劈与小球组成的系统 除了重力做功外 斜劈与小球间系统弹力也 做了功 系统机械能守恒 选项 B 正确 由于系统机械能守恒 小球重力势能减小量等于小球和斜劈动 能的增加量 选项 D 错误 5 解析 选 C 由于斜面与滑块之间有摩擦 设斜面的倾角为 滑块上滑时所受合力 F1 mgsin Ff ma1 滑块下滑时所受的合力 F2 mgsin Ff ma2 由于 F1 F2 所以 a1 a2 即上滑时的加 速度大于下滑时的加速度 但 a1与 a2的方向相同 均沿斜面向下 速度的方向前后相反 故 A B 均错 滑块上滑时重力势能增大 下滑时重力势能减小 由于 a1 a2 所以上滑时重力势能变化得快 故 C 正确 由于滑块在滑动过程中总要克服摩擦力做功 其机械能总是减小的 故 D 错 6 解析 选 A D A B 两球组成的系统 只有重力和系统内轻杆的弹力做了功 环对小球的弹力不做 功 系统机械能守恒 因此 A 球增加的机械能等于 B 球减少的机械能 选项 A 正确 A 球增加的重力势能 为 2mgR B 球减小的重力势能为 4mgR 选项 B 错误 当 B 球运动至最低点时 A B 两球的速度最大 则 2mgR mv2 对于 A 球应用动能定理 WT 2mgR mv2 最大速度为细杆对 A 球做的功为 WT 3 2 1 2 4gR v 3 mgR 选项 C 错误 而选项 D 正确 8 3 7 解析 选 A B 物块 a b 组成的系统机械能守恒 取初始位置为零重力势能位置 两者高度差为 h 时 a 的重力势能为mgh b 的重力势能为 mgh 此时 两者具有大小相等的速度 v 根据机械能守恒知 1 2 0 mgh 3m v2 a 的动能为mgh b 的动能为mgh 得知 选项 A B 正确 选项 D 错误 运动过 1 2 1 2 1 6 1 3 程中 物块 b的重力大于细绳对它的拉力 因此 物块 b 重力势能的减少量大于细绳拉力对它所做的功 选项 C 错误 8 解析 选 B D 由题图可知 汽车的最大动能是 Ek 8 105 J 因此 汽车运动过程中的最大 2 m 1 mv 2 速度为 vm 40 m s 在关闭发动机过程中 关闭储能装置时 汽车动能全部转化为内能 则 根据图象知 s 4 102 m 那么 f阻 2 103 N 当汽车速度达到最大时 牵引力等于阻力 2 m 1 fsmv 2 A 阻 即 F f阻 2 103 N 汽车的额定功率为 P额 F vm f阻 vm 2 103 40 W 80 kW 选项 A 错误 选项 B 正 确 在汽车加速运动过程中 根据动能定理得 P额 t f阻 s1 其中 2 m 1 mv 2 8 s1 5 m 加速时间 t 10 125 s 选项 C 错误 根据开启储能装置时的关系图线知 E Ek f阻 s 8 105 J 2 103 1 5 102 J 5 105 J 选项 D 正确 9 解析 选 B D 此过程电场力对小球做正功 机械能增加 A 错 小球机械能的增加量等于电场力所 做的功 即电势能的减少量 B 对 动能的减少量应等于重力势能增加量和电势能减少量之和 即电场力 和重力做功的代数和 C 错 D 对 10 解析 1 如图所示 当外力与摆绳垂直时最小 Fmin mgsin37 360 N 3 分 2 Ep mglcos37 1 440 J 3 分 3 设小明第一次向下摆动过程中 动能的变化量为 Ek 重力势能的减少量为 Ep 小明在最低点时 由牛顿第二定律得 F mg 1 分 2 v m l 求得 v 3 m s 1 分 Ek mv2 270 J 1 分 1 2 Ep mgl 1 cos37 360 J 1 分 Ep Ek 1 分 说明小明在向下摆动过程中机械能减少 秋千第一次摆到另一侧的最大偏角小于 37 1 分 答案 1 360 N 2 1 440 J 3 见解析 11 解析 1 滑块沿斜面匀速下滑时受力如图所示 1 分 根据牛顿第二定律 mgsin FN 1 分 FN mgcos F 1 分 解得 0 5 1 分 mgsin mgcosF 2 滑块沿斜面加速下滑时受力如图所示 设滑块滑到斜面底端时的速度为 v 根据动能 9 定理得 mgsin mgcos L mv2 2 分 1 2 代入数据解得 v 2 m s 1 分 3 由于水平面光滑