《机械能守恒定律综合练--2024高三物理一轮复习题型归纳含答案.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械能守恒定律综合练--2024高三物理一轮复习题型归纳含答案.pdf（23页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、1第五章 机械能及其守恒定律机械能守恒定律综合练一、单选题一、单选题1 如图所示，质量分别为m、2m的小球P、Q，通过完全相同的甲、乙两弹簧竖直悬挂在天花板上。已知重力加速度大小为g，弹簧质量可忽略不计且始终在弹性限度内，不计一切阻力。用水平挡板竖直向上缓慢托起小球Q，直至将甲弹簧压缩到弹力大小为mg，之后在某时刻突然撤去挡板，下列说法正确的是()A.与初始位置比，撤去挡板前甲弹簧的弹性势能增加B.与初始位置比，撤去挡板前乙弹簧的弹性势能增加C.在撤去挡板的瞬间，甲、乙两弹簧的弹力之比为2:1D.在撤去挡板的瞬间，甲、乙两弹簧的形变量之比一定为1:22 如图所示，坡道滑雪中运动员从斜面自由滑到
2、水平面直至停止，运动员与斜面、水平面间的动摩擦因数相同，空气阻力不计，其运动过程中重力的瞬时功率P和动能Ek随时间t、重力势能EP和机械能E随水平位移x变化的图像中，可能正确的是()A.B.C.D.3 某款质量m=1000kg的汽车沿平直公路从静止开始做直线运动，其v-t图像如图所示。汽车在机械能守恒定律综合练-2024高三物理一轮复习题型归纳20t1时间内做匀加速直线运动，t150s内汽车保持额定功率不变，50s70s内汽车做匀速直线运动，最大速度vm=40m/s，汽车从70s末开始关闭动力减速滑行，t2时刻停止运动。已知，t1=10s，汽车的额定功率为80kW，整个过程中汽车受到的阻力大小
3、不变。下列说法正确的是()A.t1时刻的瞬时速度10m/sB.汽车在t150s内通过的距离x=1300mC.t2为80sD.阻力大小为1000N4如图所示，倾角为30的光滑斜面固定在水平地面上，质量均为m的物体A、B通过轻绳轻质滑轮连接，轻绳倾斜部分与斜面平行，重力加速度为g，从静止释放A到B落地前()A.A的动能增加量是B的4倍B.B的重力势能变化量是A的2倍C.B的加速度为35gD.轻绳中的拉力为12mg5小球在空中自由下落，无风条件下，小球受到的空气阻力大小与其下落速度大小的平方成正比。一小球从某一高处由静止竖直下落至地面的过程中，位移大小为x，速度大小为v，加速度大小为a，重力势能为E
4、p，动能为Ek，下落时间为t。取地面为零势能面，则下列关系图像，可能正确的是()A.B.C.D.6如图，一侧有竖直挡板的足够长的实验台固定在地面上，台面水平且光滑。质量均为m=0.4kg的甲、乙两小球用一根劲度系数为k=20N/m的轻质弹簧拴接在一起，小球乙与竖直挡板接触(不固定)，用力推压小球甲使弹簧压缩，弹簧压缩量为x1=0.2m时锁定小球甲。现解除对小球甲的锁定，同时给小球甲施加一个水平向左的外力F，使小球甲由静止开始向左以a=10m/s2的加速度做匀加速直线运动，当小球乙刚要离开竖直挡板时撤掉外力F。有关甲、乙两小球的运动情况的判断，下列说法正确的是()3A.外力F的最大值为Fm=6N
5、B.弹簧锁定时弹性势能为Ep=0.6JC.小球乙刚离开挡板瞬间小球甲的速度大小为2m/sD.外力F对小球甲做的功为WF=0.6J7已知汽车在平直路面上由静止启动，阻力恒定，最终达到最大速度vm后以额定功率匀速行驶，ab、cd平行于v轴，bc反向延长线过原点O，汽车质量为M，已知M、F1、F2、vm，下列说法不正确的是()A.汽车额定功率为F2vmB.汽车从b到c过程作变加速运动C.汽车匀加速运动持续的时间为MF2vmF1+F2F1D.汽车从a到b过程克服阻力做功Mv2mF322 F1-F2F218如图所示，一顶角为直角的“”形光滑细杆竖直放置。质量均为m的两金属环套在细杆上，高度相同，用一劲度
6、系数为k的轻质弹簧相连，此时弹簧为原长l0。两金属环同时由静止释放，运动过程中弹簧的伸长在弹性限度内，且弹簧始终保持水平，已知弹簧的长度为l时，弹性势能为12k l-l02，重力加速度为g，下列说法正确的是()A.金属环在最高点与最低点加速度大小相等B.左边金属环下滑过程机械能守恒C.弹簧的最大拉力为3mgD.金属环的最大速度为2gm2k二、多选题二、多选题9如图所示，现将一长为L、质量为m且分布均匀的金属链条通过装有传送带的斜面输送到高处。斜面与传送带靠在一起连成一直线，与水平方向夹角为，斜面光滑，链条与传送带之间的动摩擦因数为常数。传送带以较大的恒定速率顺时针转动。已知链条处在斜面或者传送
7、带上任意位置时，支持力都均匀作4用在接触面上。将链条放在传送带和斜面上，当位于传送带部分的长度x=L4时，链条恰能保持静止。现将链条从位于传送带部分的长度x=L3的位置由静止释放，假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则下列说法正确的是()A.释放瞬间链条的加速度为gsin3B.链条与传送带之间的动摩擦因数=tan4C.链条始终在滑动摩擦力的作用下，从x=L2的位置静止释放，到完全进入传送带的瞬间，速度大小v=2gLsinD.若链条的机械能增加量为E，传送带消耗的电能为E耗，不计电路中产生的电热，E等于E耗10如图所示，竖直平面内固定一半径为R=0.5m的表面粗糙的四分之一圆弧轨道，其圆心O与A点等
8、高。一质量m=1kg的小物块(可视为质点)在不另外施力的情况下，能以速度v0=22m/s沿轨道自A点匀速率运动到B点，P为弧AB的中点，重力加速度g=10m/s2。下列说法正确的是()A.在P点时，重力的瞬时功率为5 2WB.小物块从A运动到B的过程中合力对小物块做的功为零C.小物块在AP段和PB段产生的内能相等D.在B点时，小物块对圆弧轨道的压力大小为11N11如题图甲，辘轳是古代民间提水设施，由辘轳头、支架、井绳、水斗等部分构成。如题图乙为提水设施工作原理简化图，某次需从井中汲取m=2kg的水，辘轳绕绳轮轴半径为r=0.1m，水斗的质量为0.5kg，井足够深且井绳的质量忽略不计。t=0时刻
9、，轮轴由静止开始绕中心轴转动，其角速度随时间变化规律如题图丙所示，g取10m/s2，则()5A.水斗速度随时间变化规律为v=0.4tB.井绳拉力瞬时功率随时间变化规律为P=10tC.010s内水斗上升的高度为4mD.010s内井绳拉力所做的功为520J12如图所示，质量均为m的物块A、B用轻弹簧连接并竖直放置，轻绳绕过分别固定在同一水平面上O、E两点的定滑轮一端与物块A相连，另一端与质量为12m的小球C相连，小球C套在水平固定、粗细均匀的光滑直杆上。开始时，小球C锁定在直杆的P点，连接小球的轻绳与水平方向的夹角为=53，物块B对地面的压力恰好为零。某时刻解除对小球C的锁定，同时对小球C施加一个
10、水平向右、大小为F的恒力，小球C运动到直杆Q点时的速度达到最大，OQ与水平方向的夹角也为，D点为P、Q两点的中点，P、Q两点间的距离为L，E点在物块A的正上方，小球C运动过程中轻绳始终处于拉直状态，弹簧始终在弹性限度内。忽略两定滑轮的大小，已知重力加速度大小为g，sin53=0.8，cos53=0.6，下列说法正确的是()A.小球C从P点运动到D点的过程中，合外力对物块A做的功不为零B.小球C从P点运动到D点的过程中，弹簧的弹力和轻绳的拉力对物块A冲量的和为零C.小球C运动到Q点时物块A的速度大小为35100FL43mD.小球C运动到Q点时物块A的加速度大小为5F3m-2g三、实验题三、实验题
11、13实验小组利用光电门和数字传感设备设计了一个测量当地重力加速度的集成框架，如图甲所示，框架上装有两个光电门，都可上下移动；框架的竖直部分贴有刻度尺，零刻度线在上端，可以直接读出两个光电门到零刻度线的距离x1和x2；框架水平部分安装了电磁铁，将质量为m的小铁球吸住。一旦断电，小铁球就由静止释放，先后经过两个光电门时，与光电门连接的数字传感器即可测算出速度大小v1和v2。多次改变两个光电门的位置，得到多组x1和x2、v1和v2的数据建立如图乙所示的坐标系并描点连线，得出图线的斜率为k。6(1)需要提前向数字传感器输入小球的直径d，当小铁球经过光电门时，光电门记录下小球经过光电门的时间t，测算出的
12、速度v=。(2)当地的重力加速度为(用k表示)。(3)若选择刻度尺的0刻度所在高度为零势能面，则小铁球经过光电门1时的机械能表达式为(用题中的x1、x2、m、v1、v2、k表示)14在研究平抛运动规律时，让小钢球多次从斜槽上的挡板处由静止释放，从轨道末端抛出，落在水平地面上。某学习小组为了测量小球在轨道上损失的机械能，他们准备了一块木板，设计了如图所示的实验方案。已知木板的下端放在水平地面上且可以在地面上平移，木板与水平地面的夹角为45。(1)请完善下列实验步骤：调整轨道末端沿方向；轨道末端重垂线的延长线与水平地面的交点记为O点；让小球多次从轨道上滚下，平移木板使小球与木板刚好不相碰，此时木板
13、与地面接触点记为C点；(2)用刻度尺测量小球在轨道上初位置A时到地面的高度H、小球在轨道末端B时到地面的高度h、C点到O点距离s，用天平测出小球质量m，已知当地重力加速度为g。若小球可视为质点，则小球离开B点时的速度为，小球在轨道上损失的机械能为；(用题中所给的物理量表示)(3)实际操作中，木板与水平地面的夹角大于45，实验者未察觉，那么根据(2)中的实验结论得到的机械能损失量真实值(选填“大于”“小于”或“等于”)。四、解答题四、解答题15如图所示，光滑斜面AB与粗糙斜面CD为两个对称斜面，斜面的倾角均为，其上部都足够长，下部分别与一个光滑的圆弧面BEC的两端相切，一个物体在离切点B的高度为
14、H处，以初速度v0沿斜面向下运动，物体与CD斜面的动摩擦因数为。(1)物体首次到达C点的速度大小；(2)物体沿斜面CD上升的最大高度h；(3)请描述物体从静止开始下滑的整个运动情况，并简要说明理由716北京欢乐谷游乐场的“天地双雄”是亚洲唯一的双塔太空梭，乘客能通过它体验强烈的失重、超重感觉。该设施先把乘有十多人的座舱送到40 m高的地方，然后让座舱自由落下，当座舱落到离地面某一高度时启动制动系统，座舱做匀减速运动且到地面时刚好停止。为估算该系统的一些数据，某同学在座舱内用弹簧测力计竖直悬挂一个质量为m1=50g的钩码，发现在座舱制动过程中，弹簧测力计的示数为1.00N。取g=10m/s2，空
15、气阻力不计。(1)求制动系统开始启动时座舱的加速度大小；(2)求制动系统开始启动时座舱离地的高度；(3)若环形座舱与该同学及游客的总质量m2=4103kg，求制动过程中制动系统的平均输出功率。17某品牌电动自行车的主要技术参数如表所示。已知小明同学的质量为60kg，当他骑该车行驶时，他和车所受的空气阻力大小与瞬时速率成正比，比例系数为k1。设行驶过程中车子所受路面的阻力大小恒定。整车质量(含电池)30kg最大载重150kg电动机额定输出功率350W(1)若车子的驱动力为55N、速率为4m/s时，车子匀速行驶；若车子的驱动力为135N、速率为2m/s时，小明和车子的加速度为1m/s2。求行驶过程
16、中车子所受路面的阻力大小和比例系数k1；(2)若车传动与变速系统因内部机件摩擦而损耗的功率与车的瞬时速率成正比，比例系数k2=10kgm/s2。当车子以额定输出功率在非机动车道上匀速行驶时，判断该车是否符合在非机动车道上行驶的最高限速15km/h这一道路法规要求，通过计算说明理由。1第五章 机械能及其守恒定律机械能守恒定律综合练一、单选题一、单选题1如图所示，质量分别为m、2m的小球P、Q，通过完全相同的甲、乙两弹簧竖直悬挂在天花板上。已知重力加速度大小为g，弹簧质量可忽略不计且始终在弹性限度内，不计一切阻力。用水平挡板竖直向上缓慢托起小球Q，直至将甲弹簧压缩到弹力大小为mg，之后在某时刻突然
17、撤去挡板，下列说法正确的是()A.与初始位置比，撤去挡板前甲弹簧的弹性势能增加B.与初始位置比，撤去挡板前乙弹簧的弹性势能增加C.在撤去挡板的瞬间，甲、乙两弹簧的弹力之比为2:1D.在撤去挡板的瞬间，甲、乙两弹簧的形变量之比一定为1:2【答案】D【解析】CD在撤去挡板之前，小球P，Q均处于平衡状态，对小球P受力分析可知，乙弹簧处于压缩状态，且弹力大小为2mg，则在撤去挡板的瞬间，甲乙两弹簧力之比为1:2，甲、乙两弹簧的形变量之比一定为1:2，故C错误，D正确；A根据题意，初始位置时，把小球P，Q与弹簧乙看成整体，受力分析可知，此时弹簧甲的弹力为3mg，撤去挡板前甲弹簧的弹力为mg，可知，弹力减
18、小，弹簧的形变量减小，甲弹簧的弹性势能减小，故A错误；B根据题意，初始位置时，对小球Q受力分析可知，此时弹簧乙的弹力为2mg，在撤去挡板的瞬间弹力也为2mg，弹力大小不变，形变量不变，弹性势能不变，故B错误。故选D。2如图所示，坡道滑雪中运动员从斜面自由滑到水平面直至停止，运动员与斜面、水平面间的动摩擦因数相同，空气阻力不计，其运动过程中重力的瞬时功率P和动能Ek随时间t、重力势能EP和机械能E随水平位移x变化的图像中，可能正确的是()2A.B.C.D.【答案】D【解析】A运动员在坡道上做匀加速度运动，速度越来越大，重力的瞬时功率P越来越大，滑到水平面后，重力方向与速度方向垂直，重力的瞬时功率
19、P为0，故A错误；B运动员在坡道上做匀加速度运动，速度越来越大，动能越来越大，故B错误；C运动员在斜面上下滑过程中，重力势能随位移均匀减小，故C错误；D运动员在运动过程中由于摩擦力做功导致机械能减少，在斜面上机械能减少量为E1=mgcosxcos=mgx在水平面上运动，机械能减少量为E2=mgx两运动阶段E-x斜率相同，停止后，机械能不变，故D正确。故选D。3某款质量m=1000kg的汽车沿平直公路从静止开始做直线运动，其v-t图像如图所示。汽车在0t1时间内做匀加速直线运动，t150s内汽车保持额定功率不变，50s70s内汽车做匀速直线运动，最大速度vm=40m/s，汽车从70s末开始关闭动
20、力减速滑行，t2时刻停止运动。已知，t1=10s，汽车的额定功率为80kW，整个过程中汽车受到的阻力大小不变。下列说法正确的是()A.t1时刻的瞬时速度10m/sB.汽车在t150s内通过的距离x=1300mC.t2为80sD.阻力大小为1000N【答案】B【解析】CD根据题意可知，当汽车以额定功率行驶时，牵引力等于阻力时，速度最大，则有vm=Pf3解得f=Pvm=2000N由牛顿第二定律可得，关闭发动机之后，加速度为a=fm=2m s2由运动学公式v=v0+at可得vm=a t2-70解得t2=90s故CD错误；AB根据题意，设t1时刻，汽车的速度为v1则，此时的牵引力为F1=Pv1设汽车在
21、0t1时间内做匀加速直线运动的加速度为a1，则有v1=a1t1由牛顿第二定律有F1-f=ma1联立解得v1=20m st150s内，由动能定理有P 50-t1-fx=12mv2m-12mv21解得x=1300m故A错误，B正确。故选B。4如图所示，倾角为30的光滑斜面固定在水平地面上，质量均为m的物体A、B通过轻绳轻质滑轮连接，轻绳倾斜部分与斜面平行，重力加速度为g，从静止释放A到B落地前()A.A的动能增加量是B的4倍B.B的重力势能变化量是A的2倍C.B的加速度为35gD.轻绳中的拉力为12mg【答案】C【解析】A根据滑轮的组装，可知物体B下落的速度是物体A的速度的2倍，又因为两个物体的质
22、量相等，根据动能的表达式4Ek=12mv2可知，所以B的动能增加量是A的4倍，A错误；B设物体B下降的高度为h，则物体A上滑的距离为0.5h，A上升的高度为hA=0.5hsin30=0.25h根据重力势能的表达式Ep=mgh可知，所以B的重力势能变化量是A的4倍，B错误；CD相同时间内物体B的位移为物体A的位移的2倍，所以物体B的加速度是A的2倍，设绳子上的拉力为F，对物体B，有mg-F=maB对物体A，有2F-mgsin30=maA联立解得aA=0.3gaB=0.6gF=0.4mgC正确，D错误。故选D。5小球在空中自由下落，无风条件下，小球受到的空气阻力大小与其下落速度大小的平方成正比。一
23、小球从某一高处由静止竖直下落至地面的过程中，位移大小为x，速度大小为v，加速度大小为a，重力势能为Ep，动能为Ek，下落时间为t。取地面为零势能面，则下列关系图像，可能正确的是()A.B.C.D.【答案】D【解析】A毽子在下落过程中，受到空气阻力逐渐变大，合力逐渐减小，则加速度逐渐减小，最后加速度可能减小为零，即速度先增大后不变，则x-t图像的斜率应先增加后不变，故A错误；B若毽子做匀加速直线运动，则动能为Ek=12mv2=12ma2t2因加速度随时间逐渐减小(非线性)，则动能与时间一定不是线性关系，故B错误；C设毽子原来距地面的高度为h,则其重力势能表达式为Ep=mg(h-x)则Ep-x为线
24、性关系，Ep-x图像是向下倾斜的直线，故C错误；D根据牛顿第二定律得mg-kv2=ma得a=g-kmv2则a-v2图像是向下倾斜的直线，故D正确；故选D。56如图，一侧有竖直挡板的足够长的实验台固定在地面上，台面水平且光滑。质量均为m=0.4kg的甲、乙两小球用一根劲度系数为k=20N/m的轻质弹簧拴接在一起，小球乙与竖直挡板接触(不固定)，用力推压小球甲使弹簧压缩，弹簧压缩量为x1=0.2m时锁定小球甲。现解除对小球甲的锁定，同时给小球甲施加一个水平向左的外力F，使小球甲由静止开始向左以a=10m/s2的加速度做匀加速直线运动，当小球乙刚要离开竖直挡板时撤掉外力F。有关甲、乙两小球的运动情况
25、的判断，下列说法正确的是()A.外力F的最大值为Fm=6NB.弹簧锁定时弹性势能为Ep=0.6JC.小球乙刚离开挡板瞬间小球甲的速度大小为2m/sD.外力F对小球甲做的功为WF=0.6J【答案】C【解析】A解除对小球甲的锁定，给小球甲施加外力的过程，根据牛顿第二定律有F+kx=ma当x=0时外力F最大，为Fm=4N故A错误；B弹簧锁定时，弹力做功为W=Fx1=kx1+02x1=0.4J=-Ep根据功能关系，弹性势能为Ep=W=0.4J故B错误；C根据动力学公式v2=2ax1解得v=2m/s故C正确；D解除对小球甲的锁定，给小球甲施加外力的过程，由动能定理得WF+W=12mv2解得WF=0.4J
26、故D错误。故选C。7已知汽车在平直路面上由静止启动，阻力恒定，最终达到最大速度vm后以额定功率匀速行驶，ab、cd平行于v轴，bc反向延长线过原点O，汽车质量为M，已知M、F1、F2、vm，下列说法不正确的是()6A.汽车额定功率为F2vmB.汽车从b到c过程作变加速运动C.汽车匀加速运动持续的时间为MF2vmF1+F2F1D.汽车从a到b过程克服阻力做功Mv2mF322 F1-F2F21【答案】C【解析】A根据P=Fv可得v=P1F汽车额定功率为图象的斜率，有P=vm1F2=F2vm故A正确；B汽车从b到c过程中功率保持不变，随着汽车速度的增大，牵引力减小，根据牛顿第二定律有F-f=ma可知
27、随着牵引力的减小，汽车的加速度减小，故汽车从b到c过程作变加速运动，故B正确；C汽车所受的阻力为f=Pvm=F2由于额定功率等于图象斜率有P=vm1F2=v11F1即F2vm=F1v1汽车从a到b，根据牛顿第二定律有F1-f=Ma汽车从a到b匀加速运动持续的时间为t=v1a=MF2vmF1-F2F1故C错误；D汽车从a到b过程的位移x=12at2汽车从a到b过程克服阻力做功W=fx=Mv2mF322 F1-F2F217故D正确。本题选不正确的，故选C。8如图所示，一顶角为直角的“”形光滑细杆竖直放置。质量均为m的两金属环套在细杆上，高度相同，用一劲度系数为k的轻质弹簧相连，此时弹簧为原长l0。
28、两金属环同时由静止释放，运动过程中弹簧的伸长在弹性限度内，且弹簧始终保持水平，已知弹簧的长度为l时，弹性势能为12k l-l02，重力加速度为g，下列说法正确的是()A.金属环在最高点与最低点加速度大小相等B.左边金属环下滑过程机械能守恒C.弹簧的最大拉力为3mgD.金属环的最大速度为2gm2k【答案】A【解析】B左边金属环下滑过程，除重力以外，弹簧的弹力对它做功；故对金属环而言，下滑过程中机械能不守恒；故B错误；C金属环下降h达到最低时，速度减小为0，形变量最大为2h，根据机械能守恒定律有2mgh=12k(2h)2解得h=mgk弹簧的最大伸长量x=2h=2mgk弹簧的最大拉力为T=kx=2m
29、g故C错误；A在最高点时金属环只受重力和支持力作用，此时重力沿杆方向的分力提供加速度，有a1=gsin45在最低点，可知T=2mg根据牛顿第二定律可知Tcos45-mgsin45=ma2解得a2=gsin45则a1=a2金属环在最高点与最低点加速度大小相等，故A正确；D当金属环的加速度为0时，速度最大，金属环受力如图所示：8金属环受到重力、杆的弹力和弹簧的弹力，沿杆方向加速度为0，即合力为0，有mgsin45=Fcos45又F=kx解得形变量x=mgk根据几何知识，两个小球下降的高度为h=mg2k对系统只有重力，弹力做功，对两个金属环和弹簧根据机械能守恒，有2mgx=12kx2+122mv2解
30、得v=gm2k故D错误。故选A。二、多选题二、多选题9如图所示，现将一长为L、质量为m且分布均匀的金属链条通过装有传送带的斜面输送到高处。斜面与传送带靠在一起连成一直线，与水平方向夹角为，斜面光滑，链条与传送带之间的动摩擦因数为常数。传送带以较大的恒定速率顺时针转动。已知链条处在斜面或者传送带上任意位置时，支持力都均匀作用在接触面上。将链条放在传送带和斜面上，当位于传送带部分的长度x=L4时，链条恰能保持静止。现将链条从位于传送带部分的长度x=L3的位置由静止释放，假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则下列说法正确的是()A.释放瞬间链条的加速度为gsin3B.链条与传送带之间的动摩擦因数=tan
31、49C.链条始终在滑动摩擦力的作用下，从x=L2的位置静止释放，到完全进入传送带的瞬间，速度大小v=2gLsinD.若链条的机械能增加量为E，传送带消耗的电能为E耗，不计电路中产生的电热，E等于E耗【答案】AC【解析】AB当位于传送带部分的长度x=L4时，链条恰能保持静止，则根据平衡条件可得14mgcos=mgsin将链条从位于传送带部分的长度x=L3的位置由静止释放瞬间，根据牛顿第二定律13mgcos-mgsin=ma联立解得a=gsin3=4tan故A正确，B错误；C从x=L2的位置静止释放瞬间，摩擦力大小为12mgcos，完全进入传送带时摩擦力大小为mgcos，摩擦力大小随着链条进入传送
32、带的长度而均匀增加，故摩擦力做功为W=12mgcos+mgcos2L2=38mgLcos根据动能定理W-mgL2sin=12mv2联立解得v=2gLsin故C正确；D根据能量守恒可知，摩擦会产生内能，则E小于E耗，故D错误。故选AC。10如图所示，竖直平面内固定一半径为R=0.5m的表面粗糙的四分之一圆弧轨道，其圆心O与A点等高。一质量m=1kg的小物块(可视为质点)在不另外施力的情况下，能以速度v0=22m/s沿轨道自A点匀速率运动到B点，P为弧AB的中点，重力加速度g=10m/s2。下列说法正确的是()A.在P点时，重力的瞬时功率为5 2WB.小物块从A运动到B的过程中合力对小物块做的功为
33、零C.小物块在AP段和PB段产生的内能相等D.在B点时，小物块对圆弧轨道的压力大小为11N10【答案】BD【解析】A在P点时，重力的瞬时功率为PG=mgv0cos45=5W故A错误；B小物块从A运动到B的过程中做匀速率运动，根据动能定理，合力做的功为零，故B正确；C小物块在AP段和PB段克服摩擦力做功产生的内能都等于重力势能的减少量，在AP段产生的内能为Q1=mg22R=5 22J在PB段产生的内能为Q2=mg 1-22R=10-5 22J故在AP段和PB段产生的内能不相等，故C错误；D在B点时，运用牛顿第二定律得，圆弧轨道对小物块的支持力大小FN=mg+mv2R=11N根据牛顿第三定律，小物
34、块对圆弧轨道的压力大小FN=11N故D正确。故选BD。11如题图甲，辘轳是古代民间提水设施，由辘轳头、支架、井绳、水斗等部分构成。如题图乙为提水设施工作原理简化图，某次需从井中汲取m=2kg的水，辘轳绕绳轮轴半径为r=0.1m，水斗的质量为0.5kg，井足够深且井绳的质量忽略不计。t=0时刻，轮轴由静止开始绕中心轴转动，其角速度随时间变化规律如题图丙所示，g取10m/s2，则()A.水斗速度随时间变化规律为v=0.4tB.井绳拉力瞬时功率随时间变化规律为P=10tC.010s内水斗上升的高度为4mD.010s内井绳拉力所做的功为520J【答案】AD【解析】A根据图像可知，水斗速度v=r=401
35、00.1t=0.4tA正确；B井绳拉力瞬时功率为P=Tv=Tr又由于T-m+m0g=m+m0a11根据上述有a=0.4m/s2则有P=10.4tB错误；C根据图像可知，010s内水斗上升的高度为h=r2t=400.1102m=20mC错误；D根据上述P=10.4t010s内井绳拉力所做的功为W=10.410102J=520JD正确。故选AD。12如图所示，质量均为m的物块A、B用轻弹簧连接并竖直放置，轻绳绕过分别固定在同一水平面上O、E两点的定滑轮一端与物块A相连，另一端与质量为12m的小球C相连，小球C套在水平固定、粗细均匀的光滑直杆上。开始时，小球C锁定在直杆的P点，连接小球的轻绳与水平方
36、向的夹角为=53，物块B对地面的压力恰好为零。某时刻解除对小球C的锁定，同时对小球C施加一个水平向右、大小为F的恒力，小球C运动到直杆Q点时的速度达到最大，OQ与水平方向的夹角也为，D点为P、Q两点的中点，P、Q两点间的距离为L，E点在物块A的正上方，小球C运动过程中轻绳始终处于拉直状态，弹簧始终在弹性限度内。忽略两定滑轮的大小，已知重力加速度大小为g，sin53=0.8，cos53=0.6，下列说法正确的是()A.小球C从P点运动到D点的过程中，合外力对物块A做的功不为零B.小球C从P点运动到D点的过程中，弹簧的弹力和轻绳的拉力对物块A冲量的和为零C.小球C运动到Q点时物块A的速度大小为35
37、100FL43mD.小球C运动到Q点时物块A的加速度大小为5F3m-2g【答案】CD【解析】A小球C在P点时物块A的速度为零；小球C运动到D点时物块A的速度也为零，则该过程中，合外力对物块A做的功为零，故A错误；B小球C从P点运动到D点的过程中，物块A的动量变化为零，根据动量定理可知，弹簧的弹力和轻绳的拉力以及物块A的重力对物块A冲量的和为零，故B错误；C小球C运动到Q点时，A回到原来的位置，则弹簧弹性势能不变，设C的速度为v，则A的速度为12vcos，根据能量守恒可得FL=1212mv2+12m(vcos)2解得v=100FL43m所以物块A的速度大小为vA=35100FL43m故C正确；D
38、小球C运动到直杆Q点时的速度达到最大，则此时C受合力为零，对小球C，有Tcos=F对A，根据牛顿第二定律得T-2mg=ma解得A的加速度为a=5F3m-2g故D正确。故选CD。三、实验题三、实验题13实验小组利用光电门和数字传感设备设计了一个测量当地重力加速度的集成框架，如图甲所示，框架上装有两个光电门，都可上下移动；框架的竖直部分贴有刻度尺，零刻度线在上端，可以直接读出两个光电门到零刻度线的距离x1和x2；框架水平部分安装了电磁铁，将质量为m的小铁球吸住。一旦断电，小铁球就由静止释放，先后经过两个光电门时，与光电门连接的数字传感器即可测算出速度大小v1和v2。多次改变两个光电门的位置，得到多
39、组x1和x2、v1和v2的数据建立如图乙所示的坐标系并描点连线，得出图线的斜率为k。(1)需要提前向数字传感器输入小球的直径d，当小铁球经过光电门时，光电门记录下小球经过光电门的时间t，测算出的速度v=。(2)当地的重力加速度为(用k表示)。(3)若选择刻度尺的0刻度所在高度为零势能面，则小铁球经过光电门1时的机械能表达式为(用题中的x1、x2、m、v1、v2、k表示)【答案】dtk212mv21-12mkx1【解析】1由于小铁球通过光电门的时间极短，所以小球通过光电门的瞬时速度会近似等于小球经过光电门的平均速度，所以速度为v=dt132小铁球从光电门1到光电门2做匀加速直线运动，根据匀变速直
40、线运动的规律可得2g(x2-x1)=v22-v21解得g=v22-v212(x2-x1)结合图像可知g=k23小铁球从0刻度所在位置到经过光电门1的过程中，小铁球只受重力作用，故由机械能守恒定律可得0=12mv21-mgx1=12mv21-kmx12即小铁球经过光电门1时的机械能为E=12mv21-kmx1214在研究平抛运动规律时，让小钢球多次从斜槽上的挡板处由静止释放，从轨道末端抛出，落在水平地面上。某学习小组为了测量小球在轨道上损失的机械能，他们准备了一块木板，设计了如图所示的实验方案。已知木板的下端放在水平地面上且可以在地面上平移，木板与水平地面的夹角为45。(1)请完善下列实验步骤：
41、调整轨道末端沿方向；轨道末端重垂线的延长线与水平地面的交点记为O点；让小球多次从轨道上滚下，平移木板使小球与木板刚好不相碰，此时木板与地面接触点记为C点；(2)用刻度尺测量小球在轨道上初位置A时到地面的高度H、小球在轨道末端B时到地面的高度h、C点到O点距离s，用天平测出小球质量m，已知当地重力加速度为g。若小球可视为质点，则小球离开B点时的速度为，小球在轨道上损失的机械能为；(用题中所给的物理量表示)(3)实际操作中，木板与水平地面的夹角大于45，实验者未察觉，那么根据(2)中的实验结论得到的机械能损失量真实值(选填“大于”“小于”或“等于”)。【答案】水平2g(s-h)mg(H-s)大于【
42、解析】(1)1调整轨道末端沿水平方向；(2)23设从B点抛出的小球，经过时间t与板相切，可知此时小球的水平速度和竖直速度均为v0，由几何关系h-v202g+v0t=sv0=gt解得v0=2g(s-h)小球在轨道上损失的机械能为14E=mg(H-h)-12mv20=mg(H-s)(3)4实际操作中，木板与水平地面的夹角为，且45，则表达式变为h-(v0tan)22gtan+v0t=sv0tan=gt可得E=mg(H-h)-12mv20=mg H-h-stan+htan2=mg H-h+h-stantan2当tan变大时E减小，即根据(2)中的实验结论得到的机械能损失量大于真实值。四、解答题四、解
43、答题15如图所示，光滑斜面AB与粗糙斜面CD为两个对称斜面，斜面的倾角均为，其上部都足够长，下部分别与一个光滑的圆弧面BEC的两端相切，一个物体在离切点B的高度为H处，以初速度v0沿斜面向下运动，物体与CD斜面的动摩擦因数为。(1)物体首次到达C点的速度大小；(2)物体沿斜面CD上升的最大高度h；(3)请描述物体从静止开始下滑的整个运动情况，并简要说明理由【答案】(1)2gH+v20；(2)2gH+v202g(sin+cos)sin；(3)见解析【解析】(1)根据机械能守恒定律12mv20+mgH=12mv2c解得vc=v20+2gH(2)物体沿CD上升的加速度a=gsin+gcosv2c=2
44、ahsin解得h=(2gH+v20)2g(sin+cos)sin(3)AB段和CD段物块所受合力恒定不变，加速度恒定，物块做匀变速运动，BEC段物块所受合力不断变化，物块变速运动，若重力的分力小于摩擦力，则最后停止于CD斜面上不动，反之也可能在BC间做等幅振动。16北京欢乐谷游乐场的“天地双雄”是亚洲唯一的双塔太空梭，乘客能通过它体验强烈的失重、超重感15觉。该设施先把乘有十多人的座舱送到40 m高的地方，然后让座舱自由落下，当座舱落到离地面某一高度时启动制动系统，座舱做匀减速运动且到地面时刚好停止。为估算该系统的一些数据，某同学在座舱内用弹簧测力计竖直悬挂一个质量为m1=50g的钩码，发现在
45、座舱制动过程中，弹簧测力计的示数为1.00N。取g=10m/s2，空气阻力不计。(1)求制动系统开始启动时座舱的加速度大小；(2)求制动系统开始启动时座舱离地的高度；(3)若环形座舱与该同学及游客的总质量m2=4103kg，求制动过程中制动系统的平均输出功率。【答案】(1)10m/s2；(2)20m；(3)8105W【解析】(1)设座舱离地高度为h时启动制动系统，此时速度大小为v，制动过程的加速度的大小为a。启动制动系统，对钩码由牛顿第二定律得F-m1g=m1aa=10m/s2(2)自由下落阶段v2=2g H-h启动制动系统后0-v2=-2ah得h=20mv=20m/s(3)设制动时间为t，在
46、制动阶段：由动能定理m2gh-W=0-12m2v2由运动学公式0=v-at制动系统输出的平均功率P=Wt得P=8105W17某品牌电动自行车的主要技术参数如表所示。已知小明同学的质量为60kg，当他骑该车行驶时，他和车所受的空气阻力大小与瞬时速率成正比，比例系数为k1。设行驶过程中车子所受路面的阻力大小恒定。整车质量(含电池)30kg最大载重150kg电动机额定输出功率350W(1)若车子的驱动力为55N、速率为4m/s时，车子匀速行驶；若车子的驱动力为135N、速率为2m/s时，小明和车子的加速度为1m/s2。求行驶过程中车子所受路面的阻力大小和比例系数k1；(2)若车传动与变速系统因内部机
47、件摩擦而损耗的功率与车的瞬时速率成正比，比例系数k2=10kgm/s2。当车子以额定输出功率在非机动车道上匀速行驶时，判断该车是否符合在非机动车道上行驶的最高限速15km/h这一道路法规要求，通过计算说明理由。【答案】(1)f=35N，k1=5Ns/m；(2)不符合要求，见解析16【解析】(1)小明和车的总质量m=(30+60)kg=90kg车子匀速行驶时，有F1-f-k1v1=0即55-f-4k1=0车子加速行驶时，有F2-f-k1v2=ma即135-f-2k1=90代入相关已知数据求得f=35Nk1=5Ns/m(或k1=5kg/s)(2)由题意，可得P牵=P额-P损=350-10v3P牵=F3v3匀速行驶时F3-f-k1v3=0即350-10v3v3-35-5v3=0得v3=5m/s因为v3=5m/s=18km/h15km/h因此不符合要求。