2023屆高考物理二輪復(fù)習(xí)跟蹤強(qiáng)化訓(xùn)練6

跟蹤強(qiáng)化訓(xùn)練(六)一、選擇題1．(多項(xiàng)選擇)一帶電小球在空中由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過程中，只受重力和電場(chǎng)力作用．假設(shè)重力做功－3J，電場(chǎng)力做功1J，那么小球的()A．重力勢(shì)能增加3JB．電勢(shì)能增加1JC．動(dòng)能減少3JD．機(jī)械能增加1J[解析]根據(jù)重力做功與重力勢(shì)能的變化關(guān)系，重力做功－3J，其重力勢(shì)能一定增加3J，選項(xiàng)A正確．根據(jù)電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化關(guān)系，電場(chǎng)力做功1J，其電勢(shì)能一定減少1J，選項(xiàng)B錯(cuò)誤．根據(jù)動(dòng)能定理，合外力做功為－3J＋1J＝－2J，動(dòng)能減少2J，選項(xiàng)C錯(cuò)誤．根據(jù)除重力以外的其他力做了多少功，機(jī)械能就增加多少，可知電場(chǎng)力做功1J，機(jī)械能增加1J，選項(xiàng)D正確．[答案]AD2．(多項(xiàng)選擇)(2023·江蘇省蘇北四市摸底)如以下圖所示，半徑為R的豎直光滑圓軌道與光滑水平面相切，質(zhì)量均為m的小球A、B與輕桿連接，置于圓軌道上，A位于圓心O的正下方，B與O等高．它們由靜止釋放，最終在水平面上運(yùn)動(dòng)．以下說法正確的選項(xiàng)是()A．下滑過程中重力對(duì)B做功的功率先增大后減小B．當(dāng)B滑到圓軌道最低點(diǎn)時(shí)，軌道對(duì)B的支持力大小為3mgC．下滑過程中B的機(jī)械能增加D．整個(gè)過程中輕桿對(duì)A做的功為eq\f(1,2)mgR[解析]因?yàn)槌跷恢盟俣葹榱?，那么重力的功率?，最低點(diǎn)速度方向與重力的方向垂直，重力的功率為零，可知重力的功率先增大后減?。蔄正確；A、B小球組成的系統(tǒng)，在運(yùn)動(dòng)過程中，機(jī)械能守恒，設(shè)B到達(dá)軌道最低點(diǎn)時(shí)速度為v，根據(jù)機(jī)械能守恒定律得：eq\f(1,2)(m＋m)v2＝mgR，解得：v＝eq\r(gR)，在最低點(diǎn)，根據(jù)牛頓第二定律得：FN－mg＝meq\f(v2,R)解得：FN＝2mg，故B錯(cuò)誤；下滑過程中，B的重力勢(shì)能減小ΔEp＝mgR，動(dòng)能增加量ΔEk＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(1,2)mgR，所以機(jī)械能減小eq\f(1,2)mgR，故C錯(cuò)誤；整個(gè)過程中對(duì)A，根據(jù)動(dòng)能定理得：W＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(1,2)mgR，故D正確．[答案]AD3．(2023·河南省八市二模)如以下圖所示，用兩根金屬絲彎成一光滑半圓形軌道，豎直固定在地面上，其圓心為O、半徑為R.軌道正上方離地h處固定一水平長(zhǎng)直光滑桿，桿與軌道在同一豎直平面內(nèi)，桿上P點(diǎn)處固定一定滑輪，P點(diǎn)位于O點(diǎn)正上方．A、B是質(zhì)量均為m的小環(huán)，A套在桿上，B套在軌道上，一條不可伸長(zhǎng)的細(xì)繩繞過定滑輪連接兩環(huán)．兩環(huán)均可看作質(zhì)點(diǎn)，且不計(jì)滑輪大小與質(zhì)量．現(xiàn)在A環(huán)上施加一個(gè)水平向右的恒力F，使B環(huán)從地面由靜止沿軌道上升．那么()A．力F所做的功等于系統(tǒng)動(dòng)能的增加量B．在B環(huán)上升過程中，A環(huán)動(dòng)能的增加量等于B環(huán)機(jī)械能的減少量C．當(dāng)B環(huán)到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)，其動(dòng)能為零D．當(dāng)B環(huán)與A環(huán)動(dòng)能相等時(shí)，sin∠OPB＝eq\f(R,h)[解析]力F做正功，系統(tǒng)的機(jī)械能增加，由功能關(guān)系可知，力F所做的功等于系統(tǒng)機(jī)械能的增加量，不等于系統(tǒng)動(dòng)能的增加量．故A錯(cuò)誤；由于力F做正功，A、B組成的系統(tǒng)機(jī)械能增加，那么A環(huán)動(dòng)能的增加量大于B環(huán)機(jī)械能的減少量，故B錯(cuò)誤；當(dāng)B環(huán)到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)，A環(huán)的速度為零，動(dòng)能為零，但B環(huán)的速度不為零，動(dòng)能不為零，故C錯(cuò)誤；當(dāng)PB線與圓軌道相切時(shí)，vB＝vA，根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)有sin∠OPB＝eq\f(R,h)，故D正確．[答案]D4．(2023·山東濰坊中學(xué)一模)如下圖，在豎直面內(nèi)固定一光滑的硬質(zhì)桿ab，桿與水平面的夾角為θ，在桿的上端a處套一質(zhì)量為m的圓環(huán)，圓環(huán)上系一輕彈簧，彈簧的另一端固定在與a處在同一水平線上的O點(diǎn)，O、b兩點(diǎn)處在同一豎直線上．由靜止釋放圓環(huán)后，圓環(huán)沿桿從a運(yùn)動(dòng)到b，在圓環(huán)運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過程中，彈簧一直處于伸長(zhǎng)狀態(tài)，那么以下說法正確的選項(xiàng)是()A．圓環(huán)的機(jī)械能保持不變B．彈簧對(duì)圓環(huán)一直做負(fù)功C．彈簧的彈性勢(shì)能逐漸增大D．圓環(huán)和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒[解析]由幾何關(guān)系可知，當(dāng)環(huán)與O點(diǎn)的連線與桿垂直時(shí)，彈簧的長(zhǎng)度最短，彈簧的彈性勢(shì)能最小，如圖，所以在環(huán)從a到C的過程中彈簧對(duì)環(huán)做正功，彈簧的彈性勢(shì)能減小，環(huán)的機(jī)械能增大，而從C到b的過程中，彈簧對(duì)環(huán)做負(fù)功，彈簧的彈性勢(shì)能增大，環(huán)的機(jī)械能減小，故A、B、C錯(cuò)誤；在整個(gè)的過程中只有圓環(huán)的重力和彈簧的彈力做功，所以圓環(huán)和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，故D正確．[答案]D5．(多項(xiàng)選擇)(2023·三湘名校聯(lián)盟三模)如下圖，一質(zhì)量為m的小球以初動(dòng)能Ek0從地面豎直向上拋出，運(yùn)動(dòng)過程中受到恒定阻力f＝kmg作用(k為常數(shù)且滿足0<k<1)．圖中兩條圖線分別表示小球在上升過程中動(dòng)能和重力勢(shì)能與其上升高度之間的關(guān)系(以地面為零勢(shì)能面)，h0表示上升的最大高度．那么由圖可知，以下結(jié)論正確的選項(xiàng)是()A．E1是最大勢(shì)能，且E1＝eq\f(Ek0,k＋2)B．上升的最大高度h0＝eq\f(Ek0,k＋1mg)C．落地時(shí)的動(dòng)能Ek＝eq\f(kEk0,k＋1)D．在h1處，物體的動(dòng)能和勢(shì)能相等，且h1＝eq\f(Ek0,k＋2mg)[解析]因小球上升的最大高度為h0，由圖可知其最大勢(shì)能E1＝eq\f(Ek0,k＋1)，又E1＝mgh0，得h0＝eq\f(Ek0,k＋1mg)，A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確．由圖可知，小球上升過程中阻力做功為Ek0－eq\f(Ek0,k＋1)，因小球所受阻力恒定，且上升和下落高度相等，那么小球下落過程中阻力做功為Ek0－eq\f(Ek0,k＋1)，那么小球落地時(shí)的動(dòng)能Ek＝eq\f(Ek0,k＋1)－eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(Ek0－\f(Ek0,k＋1)))＝eq\f(1－k,k＋1)Ek0，C項(xiàng)錯(cuò)誤．在h1處，小球的動(dòng)能和勢(shì)能相等，那么有Ek0－(mg＋f)h1＝mgh1，解得h1＝eq\f(Ek0,k＋2mg)，D項(xiàng)正確．[答案]BD6．(多項(xiàng)選擇)(2023·三湘名校聯(lián)盟三模)如圖是某緩沖裝置，勁度系數(shù)足夠大的輕質(zhì)彈簧與直桿相連，直桿可在固定的槽內(nèi)移動(dòng)，與槽間的滑動(dòng)摩擦力恒為f，直桿質(zhì)量不可忽略．一質(zhì)量為m的小車以速度v0撞擊彈簧，最終以速度v彈回．直桿足夠長(zhǎng)，且直桿與槽間的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，不計(jì)小車與地面間的摩擦．那么()A．小車被彈回時(shí)速度v一定小于v0B．直桿在槽內(nèi)移動(dòng)的距離等于eq\f(1,f)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)mv\o\al(2,0)－\f(1,2)mv2))C．直桿在槽內(nèi)向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，小車與直桿始終保持相對(duì)靜止D．彈簧的彈力可能大于直桿與槽間的最大靜摩擦力[解析]在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中，假設(shè)彈簧的彈力始終小于直桿與槽間的最大靜摩擦力，那么桿不動(dòng)，Wf＝0，小車被彈回時(shí)速度v＝v0，故A項(xiàng)錯(cuò)誤．假設(shè)直桿發(fā)生了運(yùn)動(dòng)，對(duì)整個(gè)過程應(yīng)用動(dòng)能定理有－fx＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，得x＝eq\f(1,f)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)mv\o\al(2,0)－\f(1,2)mv2))，B項(xiàng)正確．當(dāng)彈簧彈力剛等于最大靜摩擦力時(shí)，小車仍有向右的速度，彈簧進(jìn)一步被壓縮，彈簧彈力大于最大靜摩擦力，小車做減速運(yùn)動(dòng)，桿做加速運(yùn)動(dòng)，故C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確．[答案]BD7．(2023·江蘇卷)一小物塊沿斜面向上滑動(dòng)，然后滑回到原處．物塊初動(dòng)能為Ek0，與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)不變，那么該過程中，物塊的動(dòng)能Ek與位移x關(guān)系的圖線是()[解析]設(shè)物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，物塊的質(zhì)量為m，那么上滑過程中，－(mgsinθ＋μmgcosθ)x＝Ek－Ek0，即Ek＝Ek0－(mgsinθ＋μmgcosθ)x，圖象是斜率為負(fù)、縱軸截距為Ek0的傾斜線段，當(dāng)x＝x0時(shí)，速度減為零，Ek＝0.物塊沿斜面下滑時(shí)，Ek＝(mgsinθ－μmgcosθ)(x0－x)，圖象是斜率為負(fù)的傾斜線段，x＝0時(shí)，動(dòng)能小于Ek0，綜上分析，結(jié)合圖象可知C正確．[答案]C8．(多項(xiàng)選擇)(2023·福建霞浦一中期中)如下圖，一輕繩通過無摩擦的小定滑輪O與質(zhì)量為mB的小球B連接，另一端與套在光滑豎直桿上質(zhì)量為mA的小物塊A連接，桿兩端固定且足夠長(zhǎng)，物塊A由靜止從圖示位置釋放后，先沿桿向上運(yùn)動(dòng)．設(shè)某時(shí)刻物塊A運(yùn)動(dòng)的速度大小為vA，加速度大小為aA，小球B運(yùn)動(dòng)的速度大小為vB，輕繩與桿的夾角為θ.那么()A．vB＝vAcosθB．a(chǎn)A＝eq\f(mBgcosθ,mA)－gC．小球B減少的重力勢(shì)能等于物塊A增加的動(dòng)能D．當(dāng)物塊A上升到與滑輪等高時(shí)，它的機(jī)械能最大[解析]將物塊A的速度分解為沿繩子方向和垂直于繩子的方向，在沿繩子方向的分速度等于B的速度，即vB＝vAcosθ，A正確.根據(jù)力的合成與分解法那么，結(jié)合牛頓第二定律，F(xiàn)Tcosθ－mAg＝mAa，而FT<mBg，那么有aA<eq\f(mBgcosθ,mA)－g，B錯(cuò)誤．選AB作為系統(tǒng)，系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，小球B減少的重力勢(shì)能等于物塊A增加的重力勢(shì)能和系統(tǒng)增加的動(dòng)能，C錯(cuò)誤．除重力以外其他力做的功等于機(jī)械能的變化，物塊A上升到與滑輪等高前，拉力做正功，機(jī)械能增加，物塊A上升到與滑輪等高后，拉力做負(fù)功，機(jī)械能減少，所以A上升到與滑輪等高時(shí)，機(jī)械能最大，D正確．[答案]AD9．豎直平面內(nèi)有一1/4光滑橢圓軌道，如下圖，一輕彈簧一端固定在橢圓的中心O，另一端系一小球，小球套在光滑橢圓軌道上．在Q點(diǎn)安裝一光電計(jì)時(shí)器．OP是橢圓的半短軸，長(zhǎng)度為a，OQ是橢圓的半長(zhǎng)軸，長(zhǎng)度為b.輕彈簧的原長(zhǎng)等于a，小球的直徑為d，質(zhì)量為m.輕彈簧形變量為x時(shí)，其彈性勢(shì)能可表示為Ep＝eq\f(1,2)kx2(輕彈簧始終在彈性限度內(nèi)，k為輕彈簧的勁度系數(shù))．小球從圖中P點(diǎn)由靜止釋放，經(jīng)過Q處光電計(jì)時(shí)器時(shí)的擋光時(shí)間為t，以下說法正確的選項(xiàng)是()A．小球到達(dá)Q點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能等于mgbB．小球到達(dá)Q點(diǎn)時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能為eq\f(1,2)kb2C．小球從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)的過程中彈簧彈力不做功D．該輕彈簧的勁度系數(shù)k＝eq\f(2mgb,b－a2)－eq\f(md2,b－a2t2)[解析]小球到達(dá)Q點(diǎn)時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能為eq\f(1,2)k(b－a)2，由功能關(guān)系可知，小球到達(dá)Q點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能等于mgb－eq\f(1,2)k(b－a)2，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；小球到達(dá)Q點(diǎn)時(shí)的速度v＝eq\f(d,t)，小球到達(dá)Q點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能Ek＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(md2,2t2)，由功能關(guān)系可知，小球從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)的過程中克服彈簧彈力做的功W＝Ep＝mgb－eq\f(md2,2t2)，C錯(cuò)誤；由功能關(guān)系可知eq\f(1,2)k(b－a)2＝mgb－eq\f(md2,2t2)，解得k＝eq\f(2mgb,b－a2)－eq\f(md2,b－a2t2)，D正確．[答案]D10．(多項(xiàng)選擇)(2023·四川涼山州一診)如下圖，傳送帶以速度為v順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，質(zhì)量m＝3kg的小物塊以初速度v0＝5m/s從左端的A點(diǎn)滑上傳送帶，物塊與傳送帶之間動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.2，AB兩端長(zhǎng)L＝6m，重力加速度g＝10m/s2.物塊從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過程中()A．物塊在傳送帶上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間1s≤t≤2sB．物塊在傳送帶上運(yùn)動(dòng)時(shí)間最短時(shí)，傳送帶速度可能是6m/sC．傳送帶的速度v＝3m/s，摩擦力對(duì)物塊的沖量I＝10N·sD．無論傳送帶速度多大，物塊動(dòng)能增加不會(huì)超過36J[解析]由牛頓第二定律，μmg＝ma，物塊在傳送帶上運(yùn)動(dòng)的加速度a＝2m/s2.假設(shè)傳送帶速度很小，那么小物塊以初速度v0＝5m/s從左端的A點(diǎn)滑上傳送帶后做減速運(yùn)動(dòng)，由veq\o\al(2,0)－veq\o\al(2,1)＝2aL解得v1＝1m/s.在傳送帶上運(yùn)動(dòng)的平均速度eq\x\to(v1)＝eq\f(v0＋v1,2)＝3m/s，物塊從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的最長(zhǎng)時(shí)間t1＝eq\f(L,\x\to(v1))＝2s．假設(shè)傳送帶速度很大，物塊以初速度v0＝5m/s從左端的A點(diǎn)滑上傳送帶后做加速運(yùn)動(dòng)，由veq\o\al(2,2)－veq\o\al(2,0)＝2aL解得v2＝7m/s.在傳送帶上運(yùn)動(dòng)的平均速度eq\x\to(v2)＝eq\f(v0＋v2,2)6m/s，物塊從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的最短時(shí)間t2＝eq\f(L,\x\to(v2))＝1s．所以物塊在傳送帶上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間1s≤t≤2s，A正確．物塊在傳送帶上運(yùn)動(dòng)時(shí)間最短時(shí)，傳送帶速度vmin＝v0＋at2＝7m/s，B錯(cuò)誤．傳送帶的速度v＝3m/s，小物塊以初速度v0＝5m/s從左端的A點(diǎn)滑上傳送帶后做減速運(yùn)動(dòng)，由v0－v＝at3解得t3＝1s，即摩擦力作用時(shí)間為1s，摩擦力對(duì)物塊的沖量I＝μmgt3＝6N·s，C錯(cuò)誤．無論傳送帶速度多大，摩擦力做功最大Wf＝μmgL＝36J，由動(dòng)能定理可知，物塊動(dòng)能增加不會(huì)超過36J，D正確．[答案]AD二、非選擇題11．(2023·全國(guó)卷Ⅰ)一質(zhì)量為8.00×104kg的太空飛船從其飛行軌道返回地面．飛船在離地面高度1.60×105m處以7.50×103m/s的速度進(jìn)入大氣層，逐漸減慢至速度為(1)分別求出該飛船著地前瞬間的機(jī)械能和它進(jìn)入大氣層時(shí)的機(jī)械能；(2)求飛船從離地面高度600m處至著地前瞬間的過程中克服阻力所做的功，飛船在該處的速度大小是其進(jìn)入大氣層時(shí)速度大小的2.0%.[解析](1)飛船著地前瞬間的機(jī)械能Ek0＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)式中，m和v0分別是飛船的質(zhì)量和著地前瞬間的速度大?。霐?shù)據(jù)得Ek0＝4.0×108J設(shè)地面附近的重力加速度大小為g.飛船進(jìn)入大氣層時(shí)的機(jī)械能Eh＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,h)＋mgh式中，vh是飛船在高度1.6×105Eh＝2.4×1012J(2)飛船在高度h′＝600m處的機(jī)械能Eh′＝eq\f(1,2)meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2.0,100)vh))2＋mgh′由功能原理得W＝Eh′－Ek0式中，W是飛船從高度600m處至著地前瞬間的過程中克服阻力所做的功．代入數(shù)據(jù)得W＝9.7×108J[答案](1)4.0×108J2.4×1012J(2)9.7×108J12．(2023·內(nèi)蒙古杭錦后旗奮斗中學(xué)摸底)如下圖，一質(zhì)量m＝0.4kg的滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))靜止于動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.1的水平軌道上的A點(diǎn)．現(xiàn)對(duì)滑塊施加一水平外力，使其向右運(yùn)動(dòng)，外力的功率恒為P＝10.0W．經(jīng)過一段時(shí)間后撤去外力，滑塊繼續(xù)滑行至B點(diǎn)后水平飛出，