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1、
《名師對(duì)話(物理)》2014屆高三一輪“雙基鞏固卷”:第五單元
(考查范圍:第五單元 分值:110分)
一、選擇題(每小題6分,共48分)
1.蹦床運(yùn)動(dòng)員與床墊接觸的過程可簡化為下述模型:運(yùn)動(dòng)員從高處落到處于自然狀態(tài)的床墊(A位置)上,隨床墊一同向下做變速運(yùn)動(dòng)到達(dá)最低點(diǎn)(B位置),如圖D5-1所示,有關(guān)運(yùn)動(dòng)員從A運(yùn)動(dòng)至B的過程,下
圖D5-1
列說法正確的是( )
A.運(yùn)動(dòng)員的機(jī)械能守恒
B.運(yùn)動(dòng)員的速度一直減小
C.合力對(duì)運(yùn)動(dòng)員做負(fù)功
D.運(yùn)動(dòng)員先失重后超重
2.如圖D5-2所示,一根跨過輕質(zhì)定滑輪的不可伸長的輕繩兩端各系一個(gè)物體A和B,不計(jì)摩擦
圖D5-
2、2
.現(xiàn)將物體由靜止釋放,B物體下落H高度時(shí)的速度為v,若在A的下方掛一個(gè)與A相同的物體,由靜止釋放,B向上運(yùn)動(dòng)距離為H時(shí)的速度大小仍為v,則A與B的質(zhì)量之比為( )
A.1∶2 B.2∶3
C.∶2 D.∶3
3.如圖D5-3所示,豎直放置的輕彈簧上端與質(zhì)量為3 kg的物塊B相連接,另一個(gè)質(zhì)量為
圖D5-3
1 kg的物塊A放在B上.先向下壓A,然后釋放,A、B共同向上運(yùn)動(dòng)一段后將分離,分離后A又上升了0.2 m到達(dá)最高點(diǎn),此時(shí)B的速度方向向下,且彈簧恰好為原長.從A、B分離到A上升到最高點(diǎn)的過程中,彈簧彈力對(duì)B做的功及彈簧回到原長時(shí)B的速度大小分別是(g
3、=10 m/s2)( )
A.12 J 2 m/s B.0 2 m/s
C.0 0 D.4 J 2 m/s
4.一足夠長的傳送帶與水平面的傾角為θ,以一定的速度勻速運(yùn)動(dòng).某時(shí)刻在傳送帶適當(dāng)?shù)奈恢梅派暇哂幸欢ǔ跛俣鹊奈飰K(如圖D5-4甲所示),以此時(shí)為t=0時(shí)刻記錄了物塊之后在傳送帶上運(yùn)動(dòng)的速度隨時(shí)間的變化關(guān)系,如圖乙所示(圖中取沿斜面向上的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎较?,其中|v1|>|v2|).已知傳送帶的速度保持不變,g取10 m/s2.則下列判斷正確的是( )
甲 乙
圖D5-4
A.0~t1時(shí)間內(nèi),物塊對(duì)傳送帶做正功
B.物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦
4、因數(shù)μ
5、的速度、位移和機(jī)械能,則圖D5-6中可能正確的是( )
A B C D
圖D5-6
7.如圖D5-7所示,固定的傾斜光滑桿上套有一個(gè)質(zhì)量為m的圓環(huán),圓環(huán)與豎直放置的輕質(zhì)彈簧一端相連,彈簧的另一端固定在地面上的A點(diǎn),彈簧處于原長h,讓圓環(huán)沿桿滑下,滑到桿的底端時(shí)速度為零,則在圓環(huán)下滑過程中( )
圖D5-7
A.圓環(huán)機(jī)械能守恒
B.彈簧的彈性勢能先增大后減小
C.彈簧的彈性勢能變化了mgh
D.彈簧的彈性勢能最大時(shí)圓環(huán)動(dòng)能最大
8.如圖D5-8所示,在光滑固定的曲面上,放有兩個(gè)質(zhì)量分別為1 kg和2 kg的可視為質(zhì)點(diǎn)的小球A和B,兩
6、球之間用一根輕質(zhì)彈簧相連,用手拿著A,使彈簧豎直,A、B間距離L=0.2 m,B剛剛與曲面接觸且距水平面的高度h=0.1 m.此時(shí)彈簧的彈性勢能Ep=1 J,自由釋放后兩球以及彈簧從靜止開始下滑到光滑地面上,以后一直沿光滑地面運(yùn)動(dòng),不計(jì)一切碰撞時(shí)機(jī)械能的損失,g取10 m/s2.則下列說法中正確的是( )
圖D5-8
A.下滑的整個(gè)過程中彈簧和A球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒
B.下滑的整個(gè)過程中兩球及彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒
C.B球剛到地面時(shí),速度是 m/s
D.當(dāng)彈簧處于原長時(shí),以地面為參考平面,兩球在光滑水平面上運(yùn)動(dòng)時(shí)的機(jī)械能為6 J
二、實(shí)驗(yàn)題(16分)
9.在用圖D5
7、-9裝置進(jìn)行“探究恒力做功與滑塊動(dòng)能變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)步驟:
圖D5-9
①如圖安裝實(shí)驗(yàn)裝置,反復(fù)移動(dòng)墊塊的位置,調(diào)整長木板的傾角θ,直至輕推滑塊后,滑塊沿長木板向下做勻速直線運(yùn)動(dòng);
②取下細(xì)繩和鉤碼,同時(shí)記錄鉤碼的質(zhì)量m;
③保持長木板的傾角不變;啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,讓滑塊沿長木板向下做勻加速直線運(yùn)動(dòng),到達(dá)底端時(shí)關(guān)閉電源;
④取下紙帶進(jìn)行分析,計(jì)算恒力做的功與滑塊動(dòng)能的變化,探尋它們之間的關(guān)系.
回答下列問題:(重力加速度為g,結(jié)果用已知和測量的物理量字母表示)
(1)實(shí)驗(yàn)中,滑塊在勻加速下滑過程中所受的合力大小是用________替代的,其大小為F=__
8、__________;
(2)實(shí)驗(yàn)中,得到的紙帶如圖D5-10所示,已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率為f,在紙帶上從某一點(diǎn)O開始每隔一個(gè)點(diǎn)選取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),分別標(biāo)有O、A、B、C、D、E、F、G,測得相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示:
圖D5-10
①打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下A點(diǎn)時(shí)滑塊的速度vA=________;
②選取紙帶上A、F兩點(diǎn)進(jìn)行研究,則從A到F,滑塊動(dòng)能的增加量ΔEk=________;合力F做的功WF=__________.若在誤差允許范圍內(nèi)ΔEk=WF,則可初步確定恒力做的功等于滑塊動(dòng)能的變化.
三、計(jì)算題(46分)
10.(22分)如圖D5-11所示,足夠長的傾角為θ的粗糙斜面上,有
9、一質(zhì)量為m的滑塊距擋板P為L,以初速度v0沿斜面下滑,并與擋板發(fā)生碰撞,滑塊與斜面動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,μ
10、在墻壁上.已知滑塊與小車表面的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2,g取10 m/s2.
(1)求小車與墻壁碰撞時(shí)的速度;
(2)若滑塊在半圓軌道運(yùn)動(dòng)的過程中不脫離軌道,求半圓軌道半徑R的取值.
圖D5-12
1.CD [解析] 由能量守恒定律可知,運(yùn)動(dòng)員減小的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為床墊的彈性勢能,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;當(dāng)F彈=mg時(shí),a=0,在此之前,F(xiàn)彈<mg,加速度方向向下(失重),物體做加速運(yùn)動(dòng);在此之后,F(xiàn)彈>mg,加速度方向向上(超重),物體做減速運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)B錯(cuò)誤選項(xiàng)D正確;從A位置到B位置,由動(dòng)能定理得,W合=-Ek0,選項(xiàng)C正確.
2.C [解析] 對(duì)兩個(gè)過程分別應(yīng)用機(jī)械能守恒定律得:mBgH
11、-mAgH=(mA+mB)v2,2mAgH-mBgH=(2mA+mB)v2,聯(lián)立解得=,選項(xiàng)C正確.
3.B [解析] 當(dāng)兩個(gè)物塊共同向上運(yùn)動(dòng)時(shí)彈簧彈力減小,彈簧彈力恰好為零時(shí),兩個(gè)物塊的共同加速度為重力加速度,此時(shí)兩個(gè)物塊恰好分離,A物塊做豎直上拋運(yùn)動(dòng),由豎直上拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律可求得A、B分離時(shí)的初速度v==2 m/s,當(dāng)B回到彈簧原長位置時(shí),彈簧彈力又恰好為零,彈簧在此過程中做功為零,B的動(dòng)能與分離時(shí)的動(dòng)能相同,速度仍為2 m/s,B正確.
4.D [解析] 物塊勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),速度沿斜面向上,故傳送帶順時(shí)針傳動(dòng).0~t1內(nèi),物塊沿傳送帶向下運(yùn)動(dòng),物塊對(duì)傳送帶的滑動(dòng)摩擦力向下,物塊對(duì)傳送帶做負(fù)
12、功,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由圖乙可知,在t1時(shí)刻,物塊的速度減為零,之后向上加速運(yùn)動(dòng),所以μmgcos θ>mgsin θ,即μ>tan θ,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;0~t2內(nèi),傳送帶對(duì)物塊做的功W加上物塊重力做的功WG等于物塊動(dòng)能的增加量,即W+WG=mv-mv,而根據(jù)v-t圖象可知物塊的位移小于零,故WG>0,選項(xiàng)C錯(cuò)誤; 在0~t2內(nèi)時(shí)間內(nèi),物塊與傳送帶之間有相對(duì)滑動(dòng),系統(tǒng)的一部分機(jī)械能會(huì)通過“摩擦生熱”轉(zhuǎn)化為熱量即內(nèi)能,其大小Q=fx相對(duì),該過程中,物塊受到的摩擦力f大小恒定,設(shè)0~t1內(nèi)物塊的位移大小為x1,t1~t2內(nèi)物塊的位移大小為x2,對(duì)0~t2內(nèi)的物塊應(yīng)用動(dòng)能定理有:-fx1+fx2+WG=ΔEk
13、,即-ΔEk=f(x1+x2)-WG,由圖乙知x相對(duì)>x1-x2,,選項(xiàng)D正確.
5.ABC [解析] 汽車速度最大時(shí), 汽車所受到的牽引力F1=f=,根據(jù)牛頓第二定律F-f=ma得,-=ma,即a=(-),圖象斜率k=,橫軸截距b=,所以汽車的功率P、汽車行駛的最大速度vm可求,由f= 可解得汽車所受到阻力,選項(xiàng)A、B、C正確;汽車不是勻加速運(yùn)動(dòng),故不能求出汽車運(yùn)動(dòng)到最大速度所需的時(shí)間,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.
6.ACD [解析] 設(shè)斜面傾角為θ,物體受到的合力F沿斜面向下,F(xiàn)=mgsinθ-f,故F不隨t變化,選項(xiàng)A正確;根據(jù)牛頓第二定律知加速度a=也不變,由v=at知,v-t圖象為過原點(diǎn)的一條
14、傾斜直線,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;物體做勻加速運(yùn)動(dòng),故位移x=at2,x-t圖象是開口向上的拋物線的一部分,選項(xiàng)C正確;設(shè)物體起初的機(jī)械能為E0,t時(shí)刻的機(jī)械能為E,則E=E0-fx=E0-f·at2,E-t圖象是開口向下的拋物線的一部分,選項(xiàng)D正確.
7.C [解析] 運(yùn)動(dòng)過程中,彈簧和圓環(huán)組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,因彈簧彈力對(duì)圓環(huán)做功,故圓環(huán)的機(jī)械能不守恒;對(duì)彈簧和圓環(huán)系統(tǒng),根據(jù)機(jī)械能守恒定律知,當(dāng)圓環(huán)滑到桿底端時(shí),彈簧的彈性勢能增大量等于圓環(huán)重力勢能的減小量mgh,又因彈簧先被壓縮后被拉伸,所以彈簧的彈性勢能先增大后減小再增大;圓環(huán)到達(dá)桿底端時(shí)彈簧的彈性勢能最大,此時(shí)圓環(huán)動(dòng)能為零.
8.BD [解
15、析] A、B及彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,選項(xiàng)B正確;B在運(yùn)動(dòng)過程中,除重力外彈簧對(duì)其做功,所以B的機(jī)械能不守恒,因此根據(jù)機(jī)械能守恒定律mBgh=mBv2解得的v==2 m/s是錯(cuò)誤的,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;根據(jù)系統(tǒng)機(jī)械能守恒,到達(dá)地面時(shí)的機(jī)械能與剛釋放時(shí)的機(jī)械能相等,又彈簧處于原長,則E=Ek=mAg(L+h)+mBgh+Ep=6 J,選項(xiàng)D正確.
9.(1)鉤碼的重力 mg (2)①?、赱(x6+x7)2-(x1+x2)2] mg(x2+x3+x4+x5+x6)
[解析] (1)滑塊勻速下滑時(shí),有Mgsinα=mg+f,滑塊勻速下滑時(shí),滑塊所受合力F=Mgsinα-f=mg.(2)vA
16、==;vF=,從A到F動(dòng)能的增加量ΔEk=Mv-Mv=[(x6+x7)2-(x1+x2)2],合力F做的功WF=mg(x2+x3+x4+x5+x6).
10.(1) (2)
[解析] (1)設(shè)滑塊第一次與擋板碰撞后上升離開擋板P的最大距離為x.
對(duì)滑塊應(yīng)用動(dòng)能定理有
mg(L-x)sinθ-μmgcosθ(L+x)=0-mv
解得x=.
(2)最終滑塊必停靠在擋板處,設(shè)滑塊在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中通過的路程為s.根據(jù)能量守恒定律得
mgLsinθ+mv=μmgscosθ
解得s=.
11.(1)4 m/s (2)R≤0.24 m或R≥0.6 m
[解析] (1)根據(jù)牛頓第二定律
17、:
對(duì)滑塊有μmg=ma1
對(duì)小車有μmg=Ma2
當(dāng)滑塊相對(duì)小車靜止時(shí),兩者速度相等,即
v0-a1t=a2t
由以上各式解得t=1 s,此時(shí)小車的速度為v2=a2t=4 m/s.
滑塊的位移x1=v0t-a1t2
小車的位移x2=a2t2
相對(duì)位移L1=x1-x2
聯(lián)立解得L1=3 m,x2=2 m
L1