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1、(江蘇專用)2022高考物理總復習 優(yōu)編題型增分練:基礎回扣練7 動能定理、功能關系
1.(2018·南京市學情調研)大型強子對撞器LHC(Large Hadron Collider)是一座歐洲核子研究組織CERN的粒子加速器與對撞機,加速管中的單個質子具有的能量為7 TeV(7×1012 eV),此能量最接近( )
A.一只蝸牛爬行時的動能
B.遼寧艦正常行駛時的動能
C.手機充滿1次電消耗的電能
D.家用空調工作1 h消耗的電能
答案 A
解析 7×1012 eV=7×1012×1.6×10-19 J=1.12×10-6 J,此能量接近一只蝸牛爬行時的動能.
2.背越式跳
2、高是一項跳躍障礙的運動項目,包括助跑、起跳、過桿和落地四個階段,如圖1為從起跳到落地的運動過程分解圖,某同學身高1.80 m,體重60 kg,參加學校運動會成功地越過了1.90 m的橫桿,該同學跳起時刻的動能可能是下列哪個值(g取10 m/s2)( )
圖1
A.400 J B.500 J C.800 J D.2 000 J
答案 C
解析 運動員跳高過程可以看做豎直上拋運動,當重心達到橫桿時速度恰好為零,運動員重心升高高度約為:h=1.90 m- m=1.0 m.
根據(jù)機械能守恒定律可知,跳起時的動能:
Ek=mgh=60×10×1 J=600 J,
因實際過程中存在
3、阻力,則可知,只有動能大于600 J時才能成功越過,但2 000 J不符合實際,故只有C正確,A、B、D錯誤.
3.(多選)(2018·如皋市調研)如圖2所示,一輕彈簧的左端固定,右端與一小球相連,小球處于光滑水平面上,現(xiàn)對小球施加一個方向水平向右的恒力F,使小球從靜止開始運動.則小球在向右運動到最遠的整個過程中( )
圖2
A.小球和彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒
B.小球和彈簧組成的系統(tǒng)機械能逐漸增大
C.小球的動能逐漸增大
D.小球的動能先增大后減小
答案 BD
4.(2018·第二次全國大聯(lián)考(江蘇卷))如圖3為沿斜坡向上行駛的汽車,當汽車在拉力F作用下向上運動時,汽車
4、的機械能E與位移x的關系如圖所示(AB段為曲線),汽車與斜面間的摩擦忽略不計.下列說法正確的是( )
圖3
A.0~x1過程中,汽車所受拉力逐漸增大
B.x1~x2過程中,汽車速度可達到最大值
C.0~x3過程中,汽車的動能一直增大
D.x1~x2過程中,汽車以恒定的功率運動
答案 B
解析 設斜坡的傾角為 α,則汽車的重力勢能為Ep=mgxsin α,由動能定理得汽車的動能為Ek=Fx-mgxsin α,則汽車的機械能為E=Ek+Ep=Fx,即圖線的斜率表示 F,則可知 0~x1 過程中汽車受到的拉力恒定,選項A錯誤;x1~x2 過程中,拉力逐漸減小,隨著F 的減小,汽車
5、先做加速度減小的加速運動,再做加速度增大的減速運動,加速度為零時,速度達到最大,選項B正確;綜上可知,0~x3 過程中,汽車的速度先增大后減小,即動能先增大后減小,C錯誤;x1~x2過程中,汽車所受拉力逐漸減小,到x2處為零,則汽車到x2處的功率為零,選項D錯誤.
5.(2018·鹽城市三模)小球被豎直向上拋出,然后回到原處.小球初動能為Ek0,所受空氣阻力與速度大小成正比,則該過程中,小球的動能與位移x關系的圖線是下列圖中的( )
答案 C
解析 設小球的質量為m,由題意可知,空氣阻力與速度關系為Ff=kv(k是比例常數(shù))
取極短位移Δx為研究過程,根據(jù)動能定理得:
上升
6、過程中有-(mg+Ff)Δx=-ΔEk,所以ΔEk=(mg+Ff)Δx,Ek-x圖象斜率的大小等于mg+Ff,由于上升過程速度減小,則Ff減小,所以圖象的斜率絕對值減小(對應上面一條曲線).
下降過程中有(mg-Ff)Δx=ΔEk,Ek-x圖象斜率的大小等于mg-Ff,由于下降過程速度增大,則Ff增大,所以圖象的斜率絕對值隨位移的減小而減小(對應下面一條曲線),故C正確、A、B、D錯誤.
6.(多選)(2018·無錫市高三期末)如圖4所示,質量分別為m1、m2的兩物塊A、B通過一輕質彈簧連接,靜止放置在光滑水平面上,彈簧開始時處于原長,運動過程中始終處在彈性限度內,t1=0時刻在A上施加一
7、個水平向左的恒力F,t2=t時刻彈簧第一次恢復到原長狀態(tài),此時A、B速度分別為v1和v2.則t1到t2時間內( )
圖4
A.A、B和彈簧組成系統(tǒng)的機械能先增大后減小
B.當A的加速度為零時,B的加速度為
C.當彈簧的彈性勢能最大時,兩物塊速度相等
D.物塊B移動的距離為
答案 CD
解析 通過受力分析可知,物塊A先做加速度減小的加速運動,后做加速度增大的減速運動,物塊B先做加速度增大的加速運動,后做加速度減小的加速運動,t1~t2時間內,拉力F一直做正功,系統(tǒng)的機械能一直增大,故A錯誤;當A的加速度為零時,彈簧彈力等于F,所以B的加速度為,故B錯誤;速度相等前,A一直比
8、B速度大,所以彈簧一直在變長,當兩物塊速度相等時,彈簧最長,彈簧的彈性勢能最大,故C正確;因為彈簧恢復原長,所以彈簧彈性勢能為零,根據(jù)功能關系可知:Fx=m1v12+m2v22,所以x=,故D正確.
7.(多選)如圖5所示,一輕繩通過無摩擦的小定滑輪O與質量為mB的小球B連接,另一端與套在光滑豎直桿上質量為mA的小物塊A連接,桿兩端固定且足夠長,物塊A由靜止從圖示位置釋放后,先沿桿向上運動.設某時刻物塊A運動的速度大小為vA,加速度大小為aA,小球B運動的速度大小為vB,輕繩與桿的夾角為θ.重力加速度為g,則( )
圖5
A.vB=vAcos θ
B.aA=-g
C.小球B減小
9、的重力勢能等于物塊A增加的動能
D.當物塊A上升到與滑輪等高時,它的機械能最大
答案 AD
解析 將物塊A的速度沿繩子方向和垂直于繩子的方向進行分解,沿繩子方向的分速度等于B的速度,即vB=vAcos θ,A正確;根據(jù)力的合成與分解法則,結合牛頓第二定律得:FTcos θ-mAg=mAa,而FT<mBg,則有,aA<-g,故B錯誤;A、B系統(tǒng)的機械能守恒,那么小球B減小的機械能等于物塊A增加的機械能,C錯誤;物塊A上升到與滑輪等高前,拉力做正功,機械能增加,物塊A上升到與滑輪等高后,拉力做負功,機械能減小,所以A上升到與滑輪等高時,A的機械能最大,D正確.
8.(2018·無錫市期中)
10、如圖6所示,楔形木塊固定在水平面上,斜面AB、BC與水平面的夾角分別為53°、37°.質量分別為2m、m的兩滑塊P、Q通過不可伸長的輕繩跨過輕質定滑輪連接,輕繩與斜面平行.已知滑塊P與AB間的動摩擦因數(shù)為,其它摩擦不計,在兩滑塊運動的過程中( )
圖6
A.Q動能的增加量等于輕繩對Q做的功
B.Q機械能的增加量等于P機械能的減少量
C.P機械能的減少量等于系統(tǒng)摩擦產生的熱量
D.P克服輕繩拉力做的功等于輕繩拉力對Q做的功
答案 D
解析 在兩滑塊運動的過程中,Q沿斜面上升,輕繩的拉力和重力都對Q做功,由動能定理知Q動能的增加量等于輕繩對Q做的功與重力做功的代數(shù)和,故A錯誤.由于P下滑過程中要產生內能,所以Q機械能的增加量與系統(tǒng)摩擦產生的內能之和等于P機械能的減少量,故B、C錯誤.由題圖可知,P與Q位移的大小是相等的,輕繩對P與對Q的拉力也相等,所以P克服輕繩拉力做的功等于輕繩拉力對Q做的功,故D正確.