2021高考物理一轮复习第四章机械能专题提升五动力学和能量观点的综合应用作业与检测含解析鲁科版

1、专题提升(五)动力学和能量观点的综合应用基础必备1.(多选)一质点在06 s内竖直向上运动,若取向上为正方向,g取10 m/s2,其vt图象如图所示.下列说法正确的是(ad)a.质点在02 s内减小的动能大于在46 s内减小的动能b.在46 s内,质点处于失重状态,且机械能增加c.质点在第2 s末的机械能大于在第6 s末的机械能d.质点在第2 s末的机械能小于在第6 s末的机械能解析:质点在02 s内减小的动能为m(602-402)=1 000m,在46 s内减小的动能为m402=800m,则选项a正确;在46 s内,质点的加速度向下,处于失重状态,因加速度为a=-=- m/s2=-20 m/

2、s2=-2g,则除重力以外还有其他的力对物体做负功,则质点的机械能减小,选项b错误;质点在t=2 s时的机械能为e2=m402+mg2=1 800m,质点在t=6 s 时的机械能为e6=mg2+402+240=2 200m,则质点在第2 s末的机械能小于在第6 s 末的机械能,选项c错误,d正确.2.将一小球竖直向上抛出,小球在运动过程中所受到的空气阻力不可忽略.a为小球运动轨迹上的一点,小球上升和下降经过a点时的动能分别为ek1和ek2.从抛出开始到小球第一次经过a点时重力所做的功为w1,从抛出开始到小球第二次经过a点时重力所做的功为w2.下列结论正确的是(b)a.ek1=ek2,w1=w2

3、b.ek1ek2,w1=w2c.ek1ek2,w1ek2,w1ek2,故b正确,a,c,d错误.3.(2019浙江温州模拟)某工地上,一架起重机将放在地面的一个箱子吊起.箱子在起重机钢绳的作用下由静止开始竖直向上运动,运动过程中箱子的机械能e与其位移s的关系图象如图所示,其中0s1过程的图线为曲线,s1s2过程的图线为直线.根据图象可知(c)a.0s1过程中钢绳的拉力逐渐增大b.0s1过程中箱子的动能一直增加c.s1s2过程中钢绳的拉力一直不变d.s1s2过程中起重机的输出功率一直增大解析:由功能关系可知,箱子机械能的增加决定于钢绳拉力做的功,即e-e0=fs,则e=e0+fs,即在es图象中

4、,切线的斜率表示拉力,由图可知0s1过程中拉力逐渐减小,当拉力与重力相等时,重物匀速上升;若拉力小于重力,则减速上升,动能变化情况不确定,选项a,b错误;s1s2为直线,则拉力不变,但无法判断拉力和重力的大小关系,重物可能加速、匀速、减速,输出功率不一定增大,c正确,d错误.4.(多选)如图所示,质量为m的滑块以一定初速度滑上倾角为的固定斜面,同时施加一沿斜面向上的恒力f=mgsin ,已知滑块与斜面间的动摩擦因数=tan .取出发点为参考点,下列图象描述滑块运动到最高点过程中产生的热量q、滑块动能ek、重力势能ep、机械能e随时间t、位移s变化的关系,其中正确的是(cd)解析:根据滑块与斜面

5、间的动摩擦因数=tan 可知,滑动摩擦力与滑块重力沿斜面向下的分力大小相等.施加一沿斜面向上的恒力f=mgsin ,则f与摩擦力f合力为0,即f,f二者做功为0,可认为只有重力做功,滑块机械能保持不变,重力势能随位移s均匀增大,选项c,d正确;产生的热量q=fs,q随位移s均匀增大,滑块动能ek随位移s均匀减小,又位移s=vt-at2,选项a,b错误.5.(2019山东潍坊期中)(多选)如图所示,水平传送带顺时针转动,速度为v1,质量为m的物块以初速度v0从左端滑上传送带,v0v1,经过一段时间物块与传送带速度相同,此过程中(bd)a.物块克服摩擦力做的功为mb.物块克服摩擦力做的功为m(-)

6、c.产生的内能为m(-)d.产生的内能为m (v0-v1)2解析:在物块的速度大于传送带的速度的过程中,物块受摩擦力向左,向右匀减速运动直到共速,由动能定理可知-wf=m-m,故wf=m-m,故a错误,b正确;物块与传送带有相对运动,因摩擦生热,由运动规律可知,发生相对滑动时间t=,则相对位移为s=-v1=,则产生的内能为q=mgs=,故c错误,d正确.6.(2019甘肃兰州模拟)(多选)如图所示,倾角为的传送带顺时针匀速转动,把一物体由静止放置到传送带的底端,则物体从底端运动到顶端的过程中,下列说法正确的是(ad)a.物体始终受到沿传送带向上的摩擦力b.物体运动至顶端时一定相对传送带静止c.

7、传送带对物体所做的功大于物体机械能的增量d.物体加速运动过程中传送带通过的距离大于或等于物体通过距离的2倍解析:倾角为的传送带顺时针匀速转动,物体由静止放置到传送带的底端而向上运动,可能是先加速后匀速运动,也可能一直加速运动,则物体始终受到沿传送带向上的摩擦力,选项a正确,b错误;根据功能关系,传送带对物体所做的功等于物体机械能的增量,选项c错误;若物体相对于传送带向下滑动,若物体到最高点时恰好两者共速,则传送带通过的距离是物体通过距离的2倍,若到最高点物体的速度小于传送带速度,则传送带通过的距离大于物体通过距离的2倍,选项d正确.7.(多选)如图所示,光滑水平面上放着足够长的木板b,木板b上

8、放着木块a,a,b间的接触面粗糙,现在用一水平拉力f作用在a上,使其由静止开始运动,且相对于b运动,则下列说法正确的是(bd)a.拉力f做的功等于a,b系统动能的增加量b.拉力f做的功大于a,b系统动能的增加量c.拉力f和b对a做的功之和小于a的动能的增加量d.a对b做的功等于b的动能的增加量解析:对整体可知,f做功的结果使两个物体增加动能及产生内能,故f做的功一定大于a,b系统动能的增加量,故a错误,b正确;由动能定理可知,拉力f和b对a做的功之和等于a的动能的增加量,而a对b做的功等于b的动能的增加量,选项c错误,d正确.8.(多选)如图,质量为m、长度为l的小车静止在光滑水平面上,质量为

9、m的小物块(可视为质点)放在小车的最左端.现用一水平恒力f作用在小物块上,使小物块从静止开始做匀加速直线运动.小物块和小车之间的摩擦力为f,小物块滑到小车的最右端时,小车运动的距离为s.此过程中,下列结论正确的是(abc)a.小物块到达小车最右端时具有的动能为(f-f)(l+s)b.小物块到达小车最右端时,小车具有的动能为fsc.小物块克服摩擦力所做的功为f(l+s)d.小物块和小车增加的机械能为fs解析:根据动能定理,小物块到达小车最右端时的动能ek物=w合=(f-f)(l+s);小车的动能ek车=fs,选项a,b正确;小物块克服摩擦力所做的功wf=f(l+s),选项c正确;小物块和小车增加

10、的机械能e=ek物+ek车=f(l+s)-fl,选项d错误.能力培养9.(2019四川棠湖中学高三期末)(多选)如图所示,长为l=3 m,质量为m=2 kg的平板车在粗糙水平面上向右滑行,当其速度为v0=4.5 m/s时,在其右端轻轻放上一个质量为m=1 kg的滑块,已知平板车与地面间的动摩擦因数为1=0.2,滑块与平板车间的动摩擦因数为2=0.1,则从放上滑块开始到最终二者均静止的过程中,下列说法正确的是(ad)a.滑块与平板车静止前取得相同的速度所需时间为1 sb.滑块相对平板车向左滑动2.25 m的距离后与平板车一起向右减速c.滑块与平板车间因摩擦生热增加的内能为2.25 jd.滑块、平

11、板车和地面组成的系统增加的内能为20.25 j解析:根据牛顿第二定律,滑块的加速度a2=2g=1 m/s2,木板的加速度a1=3.5 m/s2,滑块与平板车静止前取得相同的速度时,有v0-a1t=a2t,解得t=1 s,v=1 m/s,选项a正确;当两者达到共速时,此时木板的位移s1=t=1 m=2.75 m,滑块的位移s2=t=1 m=0.5 m,则滑块相对木板滑行的距离为s=s1-s2=2.25 m,达到共速后,因滑块加速度最大值为 1 m/s2,则滑块相对于木板向前滑动,此时木板加速度a1=2.5 m/s2,可知木板先停止运动,滑块继续减速运动,直到停止在木板上,选项b错误;从共速到滑块

12、静止,木板的位移s3=0.2 m,滑块向前的位移s4=0.5 m,滑块相对木板向前滑动的位移s=s4-s3=0.3 m,则整个过程中滑块与平板车间因摩擦生热增加的内能为q=2mg(s+s)=2.55 j,选项c错误;木板在地面上的位移s=s1+s3=2.95 m,木板与地面摩擦生热q2=1(m+m)gs=17.70 j,滑块、平板车和地面组成的系统产生的内能为q=q1+q2=20.25 j,选项d正确.10.(多选)将一长木板静止放在光滑的水平面上,如图(甲)所示,一个小铅块(可视为质点)以水平初速度v0由木板左端向右滑动,到达右端时恰能与木板保持相对静止.现将木板分成a和b两段,使b的长度和

13、质量均为a的2倍,并紧挨着放在原水平面上,让小铅块仍以初速度v0由木板a的左端开始向右滑动,如图(乙)所示.若小铅块相对滑动过程中所受的摩擦力始终不变,则下列有关说法正确的是(bd)a.小铅块将从木板b的右端飞离木板b.小铅块滑到木板b的右端前就与木板b保持相对静止c.(甲)、(乙)两图所示的过程中产生的热量相等d.图(甲)所示的过程产生的热量大于图(乙)所示的过程产生的热量解析:在第一次小铅块运动过程中,小铅块与木板之间的摩擦力使整个木板一直加速,第二次小铅块先使整个木板加速,运动到b部分上后a部分停止加速,只有b部分加速,加速度大于第一次的对应过程,故第二次小铅块与b木板将更早达到速度相等

14、,所以小铅块还没有运动到b的右端,两者速度就已经相同,选项a错误,b正确;由于q=fs相对,第一次的相对位移大于第二次的相对位移,则图(甲)所示的过程产生的热量大于图(乙)所示的过程产生的热量,选项c错误,d正确.11.(2019安徽黄山一模)(多选)如图所示,轻弹簧的一端悬挂在天花板上,另一端固定一质量为m的小物块,小物块放在水平面上,弹簧与竖直方向夹角为=30.开始时弹簧处于伸长状态,长度为l,现在小物块上加一水平向右的恒力f使小物块向右运动距离l,小物块与地面间的动摩擦因数为,重力加速度为g,弹簧始终在弹性限度内,则此过程中分析正确的是(bd)a.小物块和弹簧系统机械能改变了(f-mg)

15、lb.弹簧的弹性势能可能先减小后增大接着又减小再增大c.小物块在弹簧悬点正下方时速度最大d.小物块动能的改变量等于拉力f和摩擦力做功之和解析:根据能量守恒定律,小物块和弹簧组成的系统,机械能变化量等于恒力f与摩擦力做的总功,即e=wf-(mg-f弹)l=f-(mg-f弹)l,故a错误;由于弹簧起初长度为l,处于拉伸状态,与竖直方向夹角为30,在向右运动位移为l的过程中,其长度先减少再恢复到原来拉伸长度,此过程中弹簧可能经历恢复原长、压缩、恢复原长、再拉伸状态,弹性势能即为先减小后增大接着又减小再增大,故b正确;当小物块处于弹簧悬点正下方时,由于并不确定弹簧的弹力大小,因此无法确定f,f的合力情

16、况,加速度可能不为零,故c错误;由于对称性运动过程中弹力做的总功为0,根据动能定理,有wf-wf=ek,故d正确.12.(2019四川成都质检)如图所示,传送带与地面的夹角=37,a,b两端间距l=16 m,传送带以速度v=10 m/s沿顺时针方向运动,物体质量m=1 kg无初速度地放置于a端,它与传送带间的动摩擦因数=0.5,sin 37=0.6,g=10 m/s2,试求:(1)物体由a端运动到b端的时间;(2)系统因摩擦产生的热量.解析:(1)物体无初速度放上传送带受到沿传送带向下的滑动摩擦力,向下加速运动,根据牛顿第二定律有 mgsin +mgcos =ma1,设经时间t1加速到与传送带

17、同速,则v=a1t1,s1=a1,代入数据解得a1=10 m/s2,t1=1 s,s1=5 m当物体与传送带同速后,因mgsin mgcos ,物体将继续加速则有mgsin -mgcos =ma2l-s1=vt2+a2解得t2=1 s故物体由a端运动到b端的时间t=t1+t2=2 s.(2)物体与传送带间的相对滑动距离s相对=(vt1-s1)+(l-s1-vt2)=6 m故q=mgcos s相对=24 j.答案:(1)2 s(2)24 j13.如图所示,半径r=1 m的光滑半圆轨道ac与倾角=37的粗糙斜面轨道bd放在同一竖直平面内,两轨道之间由一条光滑水平轨道ab相连,b处用光滑小圆弧平滑连

18、接.在水平轨道上,用挡板将a,b两物块间的轻质弹簧挡住后处于静止状态,物块与弹簧不拴接.只放开左侧挡板,物块a恰好通过半圆轨道最高点c;只放开右侧挡板,物块b恰好能到达斜面轨道最高点d.已知物块a的质量为m1=2 kg,物块b的质量为m2=1 kg,物块与斜面间的动摩擦因数为=0.5,物块到达a点或b点时已和弹簧分离.重力加速度g取10 m/s2,sin 37=0.6,cos 37=0.8,求:(1)物块a经过半圆轨道的a点时对轨道的压力大小;(2)斜面轨道bd的高度h.解析:(1)物块a经最高点c时,有m1g=m1物块a从a点运动到c点过程,由机械能守恒定律得m1=2m1gr+m1物块a经过半圆轨道a点时,有n-m1g=m1代入数据,解得n=120 n根据牛顿第三定律物块a对轨道的压力大小n=120 n.(2)物块a弹开过程中机械能守恒,则弹簧的弹性势能ep=m1=2m1gr+m1gr=m1gr放开右挡板物块b弹出到最高点的过程中,根据能量守恒定