高中物理教科版本冊總復習總復習重點強化卷5

重點強化卷(五)動能定理和機械能守恒定律一、選擇題1．(2023·四川高考)在同一位置以相同的速率把三個小球分別沿水平、斜向上、斜向下方向拋出，不計空氣阻力，則落在同一水平地面時的速度大小()A．一樣大 B．水平拋的最大C．斜向上拋的最大 D．斜向下拋的最大【解析】不計空氣阻力的拋體運動，機械能守恒．故以相同的速率向不同的方向拋出落至同一水平地面時，物體速度的大小相等．故只有選項A正確．【答案】A2．(多選)質(zhì)量為m的物體，從靜止開始以a＝eq\f(1,2)g的加速度豎直向下運動h米，下列說法中正確的是()A．物體的動能增加了eq\f(1,2)mghB．物體的動能減少了eq\f(1,2)mghC．物體的勢能減少了eq\f(1,2)mghD．物體的勢能減少了mgh【解析】物體的合力為ma＝eq\f(1,2)mg，向下運動h米時合力做功eq\f(1,2)mgh，根據(jù)動能定理可知物體的動能增加了eq\f(1,2)mgh，A對，B錯；向下運動h米過程中重力做功mgh，物體的勢能減少了mgh，D對．【答案】AD3．如圖1所示，AB為eq\f(1,4)圓弧軌道，BC為水平直軌道，圓弧的半徑為R，BC的長度也是R.一質(zhì)量為m的物體，與兩個軌道的動摩擦因數(shù)都為μ，當它由軌道頂端A從靜止下滑時，恰好運動到C處停止，那么物體在AB段克服摩擦力做功為()圖1\f(1,2)μmgR B．eq\f(1,2)mgRC．mgR D．(1－μ)mgR【解析】設(shè)物體在AB段克服摩擦力所做的功為WAB，物體從A到C的全過程，根據(jù)動能定理有mgR－WAB－μmgR＝0，所以有WAB＝mgR－μmgR＝(1－μ)mgR.【答案】D4．如圖2所示，木板長為l，木板的A端放一質(zhì)量為m的小物體，物體與板間的動摩擦因數(shù)為μ.開始時木板水平，在繞O點緩慢轉(zhuǎn)過一個小角度θ的過程中，若物體始終保持與板相對靜止．對于這個過程中各力做功的情況，下列說法中正確的是()【導學號：67120238】圖2A．摩擦力對物體所做的功為mglsinθ(1－cosθ)B．彈力對物體所做的功為mglsinθcosθC．木板對物體所做的功為mglsinθD．合力對物體所做的功為mglcosθ【解析】重力是恒力，可直接用功的計算公式，則WG＝－mgh；摩擦力雖是變力，但因摩擦力方向上物體沒有發(fā)生位移，所以Wf＝0；因木塊緩慢運動，所以合力F合＝0，則W合＝0；因支持力FN為變力，不能直接用公式求它做的功，由動能定理W合＝ΔEk知，WG＋WN＝0，所以WN＝－WG＝mgh＝mglsinθ.【答案】C5.(多選)如圖3所示，一個質(zhì)量為m的物體以某一速度從A點沖上傾角為30°的光滑斜面，這個物體在斜面上上升的最大高度為h，則在此過程中()圖3A．物體的重力勢能增加了mghB．物體的機械能減少了mghC．物體的動能減少了mghD．物體的機械能不守恒【解析】物體在斜面上上升的最大高度為h，重力對物體做負功W＝－mgh，物體的重力勢能增加了mgh，故A正確；物體在上升過程中，只有重力做功，重力勢能與動能之間相互轉(zhuǎn)化，機械能守恒，故B、D均錯誤；由于物體所受的支持力不做功，只有重力做功，所以合力做功為－mgh，由動能定理可知，物體的動能減少了mgh，故C正確．【答案】AC6.(2023·福州高一檢測)如圖4所示，在水平面上的A點有一個質(zhì)量為m的物體以初速度v0被拋出，不計空氣阻力，當它到達B點時，其動能為()圖4\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＋mgH\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＋mghC．mgH－mgh\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＋mg(H－h(huán))【解析】物體運動過程中，機械能守恒，由mgh＝Ek－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)得，到達B點時動能Ek＝mgh＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，故選項B正確．【答案】B7.伽利略曾設(shè)計如圖5所示的一個實驗，將擺球拉至M點放開，擺球會達到同一水平高度上的N點．如果在E或F處釘上釘子，擺球?qū)⒀夭煌膱A弧達到同一高度的對應點；反過來，如果讓擺球從這些點下落，它同樣會達到原水平高度上的M點．這個實驗可以說明，物體由靜止開始沿不同傾角的光滑斜面(或弧線)下滑時，其末速度的大小()圖5A．只與斜面的傾角有關(guān)B．只與斜面的長度有關(guān)C．只與下滑的高度有關(guān)D．只與物體的質(zhì)量有關(guān)【解析】小球在擺動過程中受重力和繩的拉力，繩的拉力不做功，故小球機械能守恒．同樣，在光滑斜面上有mgh＝eq\f(1,2)mv2，即小球的末速度只與下滑的高度h有關(guān)，故只有C正確．【答案】C8．如圖6所示，一根全長為l、粗細均勻的鐵鏈，對稱地掛在光滑的小滑輪上，當受到輕微的擾動，求鐵鏈脫離滑輪瞬間速度的大小()圖6\r(gl) B．eq\f(\r(2gl),2)\r(2gl) D．eq\r(\f(gl,2))【解析】設(shè)鐵鏈的質(zhì)量為2m，根據(jù)機械能守恒定律得mg·eq\f(l,2)＝eq\f(1,2)·2mv2，所以v＝eq\f(\r(2gl),2)，只有選項B正確．【答案】B二、計算題9.(2023·三門峽高一檢測)如圖7所示，斜面傾角為θ，滑塊質(zhì)量為m，滑塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為μ，從距擋板為s0的位置以v0的速度沿斜面向上滑行．設(shè)重力沿斜面的分力大于滑動摩擦力，且每次與P碰撞前后的速度大小保持不變，擋板與斜面垂直，斜面足夠長．求滑塊從開始運動到最后停止滑行的總路程s.【導學號：67120239】圖7【解析】滑塊在斜面上運動時受到的摩擦力大小Ff＝μFN＝μmgcosθ①整個過程滑塊下落的總高度h＝s0sinθ②根據(jù)動能定理mgh－Ff·s＝0－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)③聯(lián)立①②③得s＝eq\f(s0tanθ,μ)＋eq\f(v\o\al(2,0),2μgcosθ).【答案】eq\f(s0tanθ,μ)＋eq\f(v\o\al(2,0),2μgcosθ)10．右端連有光滑弧形槽的水平桌面AB長L＝1.5m，如圖8所示．將一個質(zhì)量為m＝0.5kg的木塊在F＝N的水平拉力作用下，從桌面上的A端由靜止開始向右運動，木塊到達B端時撤去拉力F，木塊與水平桌面間的動摩擦因數(shù)μ＝，g取10m/s2.求：圖8(1)木塊沿弧形槽上升的最大高度；(2)木塊沿弧形槽滑回B端后，在水平桌面上滑動的最大距離．【解析】(1)設(shè)木塊沿弧形槽上升的最大高度為h，由動能定理知(F－μmg)L－mgh＝0得h＝eq\f(F－μmgL,mg)＝eq\f(－××10×,×10)m＝m.(2)設(shè)木塊滑回B端后，在水平桌面上滑動的最大距離為s，由動能定理知，mgh－μmgs＝0得s＝eq\f(h,μ)＝m.【答案】(1)m(2)m11．如圖9所示，質(zhì)量m＝50kg的跳水運動員從距水面高h＝10m的跳臺上以v0＝5m/s的速度斜向上起跳，最終落入水中．若忽略運動員的身高和受到的阻力，g取10m/s2，求：圖9(1)運動員在跳臺上時具有的重力勢能(以水面為參考平面)；(2)運動員起跳時的動能；(3)運動員入水時的速度大?。窘馕觥?1)以水平面為零重力勢能參考平面，則運動員在跳臺上時具有的重力勢能為Ep＝mgh＝5000J.(2)運動員起跳時的速度為v0＝5m/s，則運動員起跳時的動能為Ek＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝625J.(3)解法一：應用機械能守恒定律運動員從起跳到入水過程中，只有重力做功，運動員的機械能守恒，則mgh＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝eq\f(1,2)mv2，解得v＝15m/s.解法二：應用動能定理運動員從起跳到入水過程中，其他力不做功，只有重力做功，故合外力做的功為W合＝mgh，根據(jù)動能定理可得，mgh＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，解得v＝15m/s.【答案】(1)5000J(2)625J(3)15m/s12．(2023·海南高考)如圖10所示，位于豎直水平面內(nèi)的光滑軌道由四分之一圓弧ab和拋物線bc組成，圓弧半徑Oa水平，b點為拋物線頂點．已知h＝2m，s＝eq\r(2)m．重力加速度大小g取10m/s2.圖10(1)一小環(huán)套在軌道上從a點由靜止滑下，當其在bc段軌道運動時，與軌道之間無相互作用力，求圓弧軌道的半徑；(2)若環(huán)從b點由靜止因微小擾動而開始滑下，求環(huán)到達c點時速度的水平分量的大小.【導學號：67120230】【解析】(1)一小環(huán)套在bc段軌道運動時，與軌道之間無相互作用力，則說明下落到b點時的速度，使得小環(huán)套做平拋運動的軌跡與軌道bc重合，故有s＝vbt①，h＝eq\f(1,2)gt2②，從ab滑落過程中，根據(jù)動能定理可得mgR＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,b)③，聯(lián)立①②③可得R＝eq\f(s2,4h)＝m.(2)下滑過程中，初速度為零，只有重力做功，根據(jù)動能定理可得mgh＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,c)④因為物體滑到c點時與豎直方向的夾角等于(1)問中