老高考舊教材適用2025版高考物理二輪復(fù)習(xí)專題2能量與動量分層突破練5動能定理機(jī)械能守恒定律功能關(guān)系的應(yīng)用

專題分層突破練5動能定理、機(jī)械能守恒定律、功能關(guān)系的應(yīng)用A組1.(多選)(2024廣東普寧模擬)下列關(guān)于圖片的說法正確的是()A.圖甲中蛟龍?zhí)柋坏踯噭蛩俚跸滤倪^程中,它的機(jī)械能守恒B.圖乙中火車在勻速轉(zhuǎn)彎時所受合外力不為零,動能不變C.圖丙中握力器在手的壓力下彈性勢能增加了D.圖丁中撐竿跳高運動員在上升過程中機(jī)械能守恒2.(2024河南駐馬店期末)一質(zhì)量為m的物體在水平恒力F(大小未知)的作用下沿水平地面從靜止起先做勻加速直線運動。物體通過的路程為x0時撤去力F,物體接著滑行3x0的路程后停止運動。重力加速度大小為g,物體與地面間的動摩擦因數(shù)為μ,則水平恒力F的大小為()A.2μmg B.3μmgC.4μmg D.6μmg3.(多選)(2024陜西安康一模)某次汽車性能測試中,若關(guān)閉油門,則汽車恰好能沿一山坡向下做勻速直線運動;若汽車以恒定的功率P沿該山坡向上由靜止啟動做加速直線運動,則汽車經(jīng)時間t速度達(dá)到最大值vm。已知汽車的質(zhì)量為m,假設(shè)汽車在上坡和下坡過程中所受路面的阻力大小恒定且相等,不計空氣阻力,下列說法正確的是()A.路面對汽車的阻力大小為PB.路面對汽車的阻力大小為PC.上坡過程中,汽車從靜止啟動到速度剛好增大至vm,通過的距離為PtD.上坡過程中,汽車從靜止啟動到速度剛好增大至vm,通過的距離為2Pt4.(2024山東師范高校附中模擬)如圖所示,某運動員在一次訓(xùn)練中腳踩滑雪板從平臺BC的C點沿水平方向飛出,落在傾斜雪道上的D點。已知傾斜的雪道與水平面的夾角θ=37°,運動員從C點飛出時他和裝備的動能為400J。運動員及裝備視為質(zhì)點,不計空氣阻力,sin37°=0.6,重力加速度g取10m/s2,則運動員(含裝備)落到雪道上D點時的動能為()A.800J B.900J C.1300J D.1500J5.(2024全國甲卷)北京2024年冬奧會首鋼滑雪大跳臺局部示意圖如圖所示。運動員從a處由靜止自由滑下,到b處起跳,c點為a、b之間的最低點,a、c兩處的高度差為h。要求運動員經(jīng)過c點時對滑雪板的壓力不大于自身所受重力的k倍,運動過程中將運動員視為質(zhì)點并忽視全部阻力,則c點處這一段圓弧雪道的半徑不應(yīng)小于()A.hk+1 B.hk C.2hk 6.(2024山東菏澤一模)如圖所示,粗糙程度到處相同、傾角為θ的傾斜圓盤上,有一長為l的輕質(zhì)細(xì)繩,一端可繞垂直于傾斜圓盤的光滑軸上的O點轉(zhuǎn)動,另一端與質(zhì)量為m的小滑塊相連,小滑塊從最高點以垂直細(xì)繩的速度v0起先運動,恰好能完成一個完整的圓周運動,則運動過程中滑塊受到的摩擦力大小為()A.m(v02C.m(v027.(多選)從地面豎直向上拋出一物體,運動過程中,物體除受到重力外還受到一大小不變、方向始終與運動方向相反的外力F作用。以地面為零重力勢能面,物體從拋出到落回地面的過程中,機(jī)械能E隨路程s的變更關(guān)系如圖所示,重力加速度大小取10m/s2。則()A.物體到達(dá)的最高點距地面的高度為1.0mB.外力F的大小為3.5NC.物體動能的最小值為1.0JD.物體的質(zhì)量為0.4kg8.(多選)如圖所示,水平傳送帶兩端A、B間的距離為L,傳送帶以速度v沿順時針運動,一個質(zhì)量為m的物塊以肯定的初速度從A端滑上傳送帶,運動到B端,此過程中物塊先做勻加速直線運動后做勻速直線運動,物塊做勻加速直線運動的時間與做勻速直線運動的時間相等,兩過程中物塊運動的位移之比為2∶3,重力加速度為g,傳送帶速度大小不變。下列說法正確的是()A.物塊的初速度大小為vB.物塊做勻加速直線運動的時間為3LC.物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為10D.整個過程中物塊與傳動帶因摩擦產(chǎn)生的熱量為m9.(2024廣東廣雅中學(xué)模擬)科技助力北京冬奧:我國自主研發(fā)的“人體高速彈射裝置”幾秒鐘就能將一名滑冰運動員從靜止?fàn)顟B(tài)加速到指定速度,協(xié)助速度滑冰運動員訓(xùn)練彎道滑行技術(shù)。如圖所示,某次訓(xùn)練,彈射裝置在加速段將質(zhì)量m=80kg的運動員加速到速度v0=15m/s,此后,運動員自己稍加施力便可保持該速度不變,勻速通過變道段,再進(jìn)入半徑R=30m的水平彎道做勻速圓周運動。已知加速段克服阻力做功為3000J,運動員可視為質(zhì)點,不考慮空氣阻力影響,重力加速度g取10m/s2。求:(1)彈射裝置對運動員做的功;(2)過水平彎道時,運動員受到冰面作用力F的大小。B組10.(2024山西太原期末)如圖甲所示,一物塊置于粗糙水平面上,其右端通過水平彈性輕繩固定在豎直墻壁上。用力將物塊向左拉至O處后由靜止釋放,用傳感器測出物塊的位移x和對應(yīng)的速度,作出物塊的動能—位移圖像如圖乙所示。其中,0.10~0.25m間的圖線為直線,其余部分為曲線。已知物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)為0.2,g取10m/s2,彈性繩的彈力與形變始終符合胡克定律,可知()A.物塊的質(zhì)量為0.2kgB.彈性繩的勁度系數(shù)為50N/mC.彈性繩彈性勢能的最大值為0.6JD.物塊被釋放時,加速度的大小為8m/s211.(多選)(2024全國甲卷)一質(zhì)量為m的物體自傾角為α的固定斜面底端沿斜面對上滑動。該物體起先滑動時的動能為Ek,向上滑動一段距離后速度減小為零,此后物體向下滑動,到達(dá)斜面底端時動能為Ek5。已知sinα=0.6,重力加速度大小為g。則(A.物體向上滑動的距離為EB.物體向下滑動時的加速度大小為gC.物體與斜面間的動摩擦因數(shù)等于0.5D.物體向上滑動所用的時間比向下滑動的時間長12.(多選)如圖所示,光滑斜面傾角θ=60°,其底端與豎直平面內(nèi)半徑為R的光滑圓弧軌道平滑對接,位置D為圓弧軌道的最低點。兩個質(zhì)量均為m的小球A和小環(huán)B(均可視為質(zhì)點)用L=1.5R的輕桿通過輕質(zhì)鉸鏈相連。B套在固定豎直光滑的長桿上,桿和圓軌道在同一豎直平面內(nèi),桿過軌道圓心O,初始時輕桿與斜面垂直。在斜面上由靜止釋放A,假設(shè)在運動過程中兩桿不會碰撞,小球通過軌道連接處時無能量損失(速度大小不變)。重力加速度為g。下列推斷正確的是()A.剛釋放時,小球A的加速度大小為32B.小球A由靜止釋放運動到最低點時,機(jī)械能始終減小C.小球A運動到最低點時的速度大小為14gRD.已知小球A運動到最低點時,小環(huán)B的瞬時加速度大小為a,則此時小球A受到圓弧軌道的支持力大小為5.5mg+ma13.(2024廣東佛山模擬預(yù)料)如圖所示,粗糙水平面AB與豎直面內(nèi)的光滑半圓形軌道在B點平滑相接,一質(zhì)量為m的小滑塊(可視為質(zhì)點)將彈簧壓縮至A點后由靜止釋放,經(jīng)過B點后恰好能通過最高點C做平拋運動。已知導(dǎo)軌半徑R=0.4m,小滑塊的質(zhì)量m=0.1kg,小滑塊與軌道AB間的動摩擦因數(shù)μ=0.2,AB的長度l=20m,重力加速度取10m/s2。(1)求小滑塊對圓軌道最低處B點的壓力大小。(2)求彈簧壓縮至A點時彈簧的彈性勢能。(3)若僅變更AB的長度l,其他條件不變,要使小滑塊在半圓軌道運動時不脫離軌道,求出l的可能值。答案：1.BC解析圖甲中蛟龍?zhí)柋坏踯噭蛩俚跸滤倪^程中,鋼繩對它做負(fù)功,機(jī)械能不守恒,A錯誤;圖乙中火車在勻速轉(zhuǎn)彎時做勻速圓周運動,所受的合外力指向圓心且不為零,速度大小不變,故動能不變,B正確;圖丙中握力器在手的壓力下形變增大,所以彈性勢能增大,C正確;圖丁中撐竿跳高運動員在上升過程中撐竿的彈性勢能轉(zhuǎn)化為運動員的機(jī)械能,所以運動員的機(jī)械能不守恒,D錯誤。2.C解析對物體運動的整個過程,依據(jù)動能定理有(F-μmg)x0-μmg×3x0=0,解得F=4μmg,故C正確。3.AD解析設(shè)山坡的傾角為θ,依據(jù)物體的平衡條件,汽車下坡過程中所受路面的阻力大小為F阻=mgsinθ,當(dāng)汽車以最大速度vm上坡時,依據(jù)平衡條件,結(jié)合功率公式有Pvm=F阻+mgsinθ,解得F阻=P2vm,A正確,B錯誤;對汽車上坡的過程,依據(jù)動能定理有Pt-mgsinθ·x-F阻x=4.C解析在C點的動能Ek0=12mv02=400J,由平拋運動學(xué)問可知,速度偏轉(zhuǎn)角的正切值是位移偏轉(zhuǎn)角正切值的兩倍,則tanα=2tanθ=2×34=32,運動員到達(dá)D點時豎直方向速度vy=v0tanα,在D點的速度v=v02+vy25.D解析在c點由牛頓其次定律得FN-mg=mv2R,由牛頓第三定律得,FN=FN',其中FN'≤kmg,又依據(jù)機(jī)械能守恒定律得,mgh=12mv2,解得R6.A解析由于小滑塊恰好能完成一個完整的圓周運動,則在最高點有mgsinθ=mv2l,整個過程依據(jù)能量守恒定律可得-2πl(wèi)Ff=12mv2-12mv7.AD解析依據(jù)圖像可知,物塊總共的路程為s=2m,故上升的最大高度為1.0m,A正確;整個過程,由功能關(guān)系得Ek-Ek0=-Fs,依據(jù)圖像可知Ek0=7J,Ek=1J,代入數(shù)據(jù)解得F=3N,B錯誤;物體到達(dá)最高點時速度為零,動能為零,故最小動能為零,C錯誤;由圖像知s=1m時E=4J,此時動能為0,故Ep=E=4J,由Ep=mgh,得m=0.4kg,故D正確。8.BC解析由題意知(v0+v)2∶v=2∶3,得v0=v3,A錯誤;勻速運動中3L5=vt,則t=3L5v,勻加速與勻速時間相等,B正確;由運動學(xué)公式v2-v02=2ax,x=25L,μg=a得動摩擦因數(shù)為μ=10v29gL9.答案(1)12000J(2)1000N解析(1)在加速段,依據(jù)動能定理可知W-W阻=1解得彈射裝置對運動員做功W=12000J。(2)豎直方向FN=mg水平方向Fx=mv所以運動員受到冰面作用力F的大小F=FN210.D解析由動能定理有μmgΔx=ΔEk得m=ΔEkμgΔx=0.300.2×10×(0.25-0.10)kg=1kg,A錯誤;由題圖乙可知動能最大時彈性繩彈力等于滑動摩擦力,則有kΔx1=μmg,Δx1=(0.10-0.08)m=0.02m,解得k=100N/m,B錯誤;依據(jù)能量守恒定律得Epm=μmgxm11.BC解析設(shè)物體向上滑動的距離為x,斜面的動摩擦因數(shù)為μ,對物體從斜面底端滑到最高點和從最高點滑究竟端的過程用動能定理有0-Ek=-mgxsinα-μmgxcosαEk5-0=mgxsinα-μmgx聯(lián)立解得x=Ekmg,μ=0物體向下滑動的加速度a2=gsinα-μgcosα=15g物體向上滑動和向下滑動的距離相同,而向上滑動的加速度a1=gsinα+μgcosα=g,大于向下滑動的加速度a2,故向上滑動的時間比向下滑動的時間短,故D錯誤。12.ACD解析由牛頓其次定律得mgsin60°=maA,解得aA=32g,A正確;小球A在D點時,速度水平,豎直分速度為0,則B的速度為0,B的機(jī)械能減小,則A的機(jī)械能增加,B錯誤;對系統(tǒng)由動能定理得mAgL-Rcosθ+R-Lcosθ+mBgL-Rcosθ+R-L=12mvA2,解得vA=14gR2,C正確;以小環(huán)B13.答案(1)6N(2)5J(3)l≤20m或23m≤l≤25m解析(1)小滑塊恰好能通過最高點C,有mg=mv解得vC=2m/s從B到C依據(jù)動能定理有-mg·2R=1解得vB=25m/s在B點,對小滑塊有FN-mg=mv解得FN=6N依據(jù)牛頓第三定律可得