2019高考物理二輪復(fù)習(xí)小題狂做專練(打包31套).zip
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12 機(jī)械能守恒定律、功能關(guān)系與能量守恒
一、單選題
1.【浙江省2017普通高校招生選考科目考試物理試題】火箭發(fā)射回收是航天技術(shù)的一大進(jìn)步。如圖所示,火箭在返回地面前的某段運(yùn)動(dòng),可看成先勻速后減速的直線運(yùn)動(dòng),最后撞落在地面上。不計(jì)火箭質(zhì)量的變化,則( )
A.火箭在勻速下降過程中機(jī)械能守恒
B.火箭在減速下降過程中攜帶的檢測(cè)儀器處于失重狀態(tài)
C.火箭在減速下降過程中合力做功,等于火箭機(jī)械能的變化
D.火箭著地時(shí),火箭對(duì)地的作用力大于自身的重力
2.【安徽省2019屆高三10月份聯(lián)考】質(zhì)量為m的子彈,以水平速度射入靜止在光滑水平面上質(zhì)量為M的木塊,并留在其中,下列說法正確的是( )
A.子彈動(dòng)能的減少量與木塊動(dòng)能增加量相等
B.阻力對(duì)子彈做的功與子動(dòng)能的變化量相等
C.子彈克服阻力做的功與子彈對(duì)木塊做的功相等
D.子彈克服阻力做的功等于系統(tǒng)克服摩擦所產(chǎn)生的內(nèi)能
3.【安徽省阜陽三中2018-2019學(xué)年高三考試】如圖所示,重10 N的滑塊在傾角為30°的斜面上,從a點(diǎn)由靜止下滑,到b點(diǎn)接觸到一個(gè)輕彈簧.滑塊壓縮彈簧到c點(diǎn)開始彈回,返回b點(diǎn)離開彈簧,最后又回到a點(diǎn),已知ab=0.8 m,bc=0.4 m,那么在整個(gè)過程中( )
A.滑塊滑到b點(diǎn)時(shí)動(dòng)能最大
B.滑塊動(dòng)能的最大值是6 J
C.從c到b彈簧的彈力對(duì)滑塊做的功是6 J
D.滑塊整個(gè)過程機(jī)械能守恒
4.【江蘇省姜堰中學(xué)2017-2018學(xué)年度高考模擬】如圖所示,半徑為R的金屬環(huán)豎直放置,環(huán)上套有一質(zhì)量為m的小球,小球開始時(shí)靜止于最低點(diǎn)?,F(xiàn)給小球一沖擊,使它以初速度v0=6Rg開始運(yùn)動(dòng)。小球運(yùn)動(dòng)到環(huán)的最高點(diǎn)時(shí)與環(huán)恰無作用力,小球從最低點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)的過程中( )
A.小球機(jī)械能守恒
B.小球在最低點(diǎn)時(shí)對(duì)金屬環(huán)的壓力是6mg
C.小球在最高點(diǎn)時(shí),速度為0
D.小球機(jī)械能不守恒,且克服摩擦力所做的功是0.5mgR。
5.【全國市級(jí)聯(lián)考2017-2018學(xué)年高考調(diào)研】如圖所示,傾角為α=37o、長度為x=3m的光滑固定斜面,其底端與長木板B上表面等高,原來B靜止在光滑水平地面上,左端與斜面接觸但不粘連,斜面底端與B的上表面接觸處圓滑。一可視為質(zhì)點(diǎn)的小滑塊A從斜面頂端處由靜止開始下滑,最終A剛好未從B上滑下。已知A、B的質(zhì)量相等, A與B上表面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5,sin37o=0.6,cos37o=0.8,重力加速度g取10m/s2。( )
A.A在斜面上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為3s
B.A在B上滑動(dòng)過程中,系統(tǒng)動(dòng)量和機(jī)械能均守恒
C.A的最終速度為3m/s
D.長木板B的長度為1m
二、多選題
6.【安徽省皖南八校2019屆高三10月份聯(lián)考物理】如圖甲所示,水平傳送帶始終以恒定速率v1向右運(yùn)行,質(zhì)量為m的物塊,以v2的初速度從與傳送帶等高的光滑水平地面上的A處向左滑入傳送帶,若從物塊滑上傳送帶開始計(jì)時(shí),物塊在傳送帶上運(yùn)動(dòng)的v-t圖象(以地面為參考系)如圖乙所示,已知v2>v1則( )
A.t1時(shí)刻,物塊離A處的距離達(dá)到最大
B.t2時(shí)刻,物塊相對(duì)傳送帶滑動(dòng)的距離達(dá)到最大
C.0-t3時(shí)間內(nèi),物塊一直受到方向向右的摩擦力
D.t1—t2時(shí)間內(nèi),由于帶動(dòng)物塊電動(dòng)機(jī)多做的功為mv12
7.【湖北省三市2017-2018學(xué)年高三聯(lián)考】如圖所示,小球從高處下落到豎直放置的輕彈簧上,在將彈簧壓縮到最短的整個(gè)過程中,下列關(guān)于小球和彈簧的能量敘述中正確的是( )
A.小球的機(jī)械能守恒
B.彈簧的彈性勢(shì)能增大
C.小球剛接觸彈簧時(shí),動(dòng)能最大
D.小球和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒
8.【遼寧省2017-2018學(xué)年高三大聯(lián)考】質(zhì)量為m的子彈,以水平速度v0射入靜止在水平面上質(zhì)量為M的木塊,并留在其中.在此過程中,木塊的動(dòng)能增加了8?J,那么此過程產(chǎn)生的內(nèi)能可能為( )
A.16?J B.12?J C.8?J D.4?J
三、解答題
9.【河北省雄安新區(qū)2018屆高三物理模擬】如圖為某種魚餌自動(dòng)投放器的裝置示意圖,其下半部AB是一長為2R的豎直細(xì)管,上半部BC是半徑為R的四分之一圓弧彎管,管口C處切線水平,AB管內(nèi)有原長為R、下端固定的輕質(zhì)彈簧。在彈簧上端放置一粒質(zhì)量為m的魚餌,解除鎖定后彈簧可將魚餌彈射出去。投餌時(shí),每次總將彈簧長度壓縮到0.5R后鎖定,此時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能為6mgR(g為重力加速度)。不計(jì)魚餌在運(yùn)動(dòng)過程中的機(jī)械能損失,求:
(1)魚餌到達(dá)管口C時(shí)的速度大小v1。
(2)魚餌到達(dá)管口C時(shí)對(duì)管子的作用力大小和方向。
(3)已知地面比水面高出1.5R,若豎直細(xì)管的長度可以調(diào)節(jié),圓弧彎道管BC可隨豎直細(xì)管一起升降。求魚餌到達(dá)水面的落點(diǎn)與AB所在豎直線OO'之間的最大距離Lmax。
10.【全國百強(qiáng)校2019屆高三調(diào)研考試】如圖,輕質(zhì)彈簧左端固定,右端連接一個(gè)光滑的滑塊A,彈簧的勁度系數(shù)k=500N/m,彈簧的彈性勢(shì)能表達(dá)式為Ep=12kx2(x為彈簧的形變量)?;瑝KB靠在A的右側(cè)與A不連接,A、B滑塊均可視為質(zhì)點(diǎn),質(zhì)量都為1kg,最初彈簧的壓縮量為x0=9cm,由靜止釋放A、B,A到平臺(tái)右端距離L=15cm,平臺(tái)離地高為H=5m,在平臺(tái)右側(cè)與平臺(tái)水平相距S處有一固定斜面,斜面高為d=4.8m,傾角θ=370。若B撞到斜面上時(shí),立刻以沿斜面的速度分量繼續(xù)沿斜面下滑。B與水平面和斜面之間動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.5,若B在斜面上滑動(dòng)時(shí)有最大的摩擦生熱,g=10m/s2求:
(1)B離開平臺(tái)的速度v1等于多少?
(2)斜面距平臺(tái)右端距離S為多少?
(3)B滑到斜面底端的速度為多大?
答案與解析
一、單選題
1.【解析】火箭勻速下降過程中.動(dòng)能不變.重力勢(shì)能減小,故機(jī)械能減小,A錯(cuò)誤:
火箭在減速下降時(shí).攜帶的檢測(cè)儀器受到的支持力大于自身重力力.故處在超重狀態(tài).B錯(cuò)誤.由功能關(guān)系知.合力做功等于火箭動(dòng)能變化.而除重力外外的其他力做功之和等于機(jī)械能變化,故C錯(cuò)誤?;鸺貢r(shí).加速度向上.所以火箭對(duì)地面的作用力大子自身重力,D正確。
【答案】D
2.【解析】A. 由能量轉(zhuǎn)化可知,子彈動(dòng)能的減少量等于木塊動(dòng)能增加量和系統(tǒng)增加的內(nèi)能之和,故A錯(cuò)誤;
B. 對(duì)于子彈來說只有阻力做功,其效果就是子彈動(dòng)能減少,子彈動(dòng)能的減少和阻力對(duì)子彈所做的功數(shù)值上相等,所以B正確; C. 子彈對(duì)木塊做的功等于木塊的動(dòng)能,小于子彈克服阻力做的功,故C錯(cuò)誤; D. 子彈克服阻力做功使損失的動(dòng)能一部分轉(zhuǎn)化成了系統(tǒng)的內(nèi)能,一部分轉(zhuǎn)化成了木塊的動(dòng)能,故D錯(cuò)誤。
故選:B。
【答案】B
3.【解析】當(dāng)滑塊的合力為0時(shí),滑塊速度最大,設(shè)滑塊在b和c之間的d點(diǎn)時(shí)合力為0,速度最大,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;滑塊從a到d,運(yùn)用動(dòng)能定理得:mghad+W彈=EKd-0,mghad<6J,W彈<0,所以EKd<6J,故B錯(cuò)誤?;瑝K從a到c,運(yùn)用動(dòng)能定理得:mghac+W彈′=0-0,代入數(shù)據(jù)解得:W彈′=-6J。則從c到b彈簧的彈力對(duì)滑塊做的功也是6 J,故C正確。整個(gè)過程中彈簧、滑塊與地球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,沒有與系統(tǒng)外發(fā)生能量轉(zhuǎn)化;滑塊在整個(gè)過程中機(jī)械能不守恒。故D錯(cuò)誤。故選C。
【答案】C
4.【解析】小球在最高點(diǎn)與環(huán)作用力恰為0時(shí),設(shè)速度為v,則 mg=mv2R,解得:v=gR;從最低點(diǎn)到最高點(diǎn),由動(dòng)能定理得:-mg2R-W克=12mv2-12mv02 ;解得:W克=0.5mgR,所以機(jī)械能不守恒,且克服摩擦力所做的功是0.5mgR,故AC錯(cuò)誤,D正確。在最低點(diǎn),根據(jù)向心力公式得:N-mg=v02R,解得:N=7mg,故B錯(cuò)誤;故選D。
【答案】D
5.【解析】斜面長x=3m,故小滑塊下滑的加速度a=gsin37°,下滑時(shí)間為t=2xgsin37°=2×310×0.6s=1s,A錯(cuò)誤;A在B上運(yùn)動(dòng)過程中,存在摩擦力,故機(jī)械能不守恒,但A和B組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒,B錯(cuò)誤;下滑到底端時(shí)的速度為v0=2ax=2×6×3=6m/s,在水平面上運(yùn)動(dòng)過程中,A和B系統(tǒng)動(dòng)量守恒,故mv0=2mv,解得兩者最終使得為v=3m/s,C正確;最終A剛好未從B上滑下,說明A滑到B最右端時(shí),兩者速度相等,設(shè)木板B的長度為L,則根據(jù)能量守恒定律可得μmgL=12mv02-12?2mv2,解得L=1.8m,D錯(cuò)誤。
【答案】C
二、多選題
6.【解析】A、t1時(shí)刻小物塊向左運(yùn)動(dòng)到速度為零,離A處的距離達(dá)到最大,故A正確; B、t2時(shí)刻前小物塊相對(duì)傳送帶向左運(yùn)動(dòng),之后相對(duì)靜止,故B正確; C、t2~t3時(shí)間內(nèi)小物塊不受摩擦力作用,故C錯(cuò)誤; D、t1~t2時(shí)間內(nèi),小物塊在滑動(dòng)摩擦動(dòng)力作用下,做勻加速運(yùn)動(dòng),小物塊增加的動(dòng)能為12mv12;設(shè)小物塊的位移為x,根據(jù)動(dòng)能定理,fx= 12mv12。小物塊相對(duì)傳送帶的位移也為x,則系統(tǒng)轉(zhuǎn)化成的內(nèi)能為Q=f△x=12mv12;由于帶動(dòng)物塊電動(dòng)機(jī)多做的功為等于小物塊增加的動(dòng)能和系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能為mv12,故D正確;故選:ABD。
【答案】ABD
7.【解析】在將彈簧壓縮到最短的整個(gè)過程中,彈簧的彈力對(duì)小球做負(fù)功,故小球的機(jī)械能不守恒,故A錯(cuò)誤;在壓縮到最短的過程中,小球?qū)椈墒冀K做正功,故彈簧的彈性勢(shì)能移植增大,故B正確;小球從接觸彈簧到將彈簧壓縮到最短的過程中,彈簧的彈力逐漸增大,彈簧的彈力先小小球受到的重力,后大于重力,合力先向下后向上,所以小球先向下加速運(yùn)動(dòng),后向下減速運(yùn)動(dòng),所以小球的動(dòng)能先變大后變小,故C錯(cuò)誤;對(duì)于小球從接觸彈簧到將彈簧壓縮到最短的過程中,小球的動(dòng)能、重力勢(shì)能和彈簧的彈性勢(shì)能這三種形式的能量相互轉(zhuǎn)化,沒有與其他形式的能發(fā)生交換,也就說小球的動(dòng)能、重力勢(shì)能和彈簧的彈性勢(shì)能之和保持不變,故D正確;故選BD。
【答案】BD
8.【解析】設(shè)子彈的初速度為V,射入木塊后子彈與木塊共同的速度為v,木塊的質(zhì)量為M,子彈的質(zhì)量為m.
根據(jù)動(dòng)量守恒定律得:mV=(M+m)v
得,v=mVm+M
木塊獲得的動(dòng)能為△Ek= 12Mv2=MmV22(M+m)?mm+M
系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能為Q= 12mV2-12(M+m)v2=mMV22(m+M)
所以:EkQ=mm+M
由于木塊的質(zhì)量大于子彈的質(zhì)量,所以:EkQ=mm+M<1,即:Q>Ek=8J,可知AB正確,CD錯(cuò)誤。故選:AB。
【答案】AB
三、解答題
9.【解析】(1)魚餌到達(dá)管口C的過程中彈簧的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為魚餌的重力勢(shì)能和動(dòng)能,有:6mgR=2.5mgR+12mv12
解得v1=7gR
(2)設(shè)C處管子對(duì)魚餌的作用力向下,大小設(shè)為F,
根據(jù)牛頓第二定律有:mg+F=mv12R
解得F=6mg
由牛頓第三定律可得魚餌對(duì)管子的作用力F′=6mg,方向向上。
(3)設(shè)AB長度為h,對(duì)應(yīng)平拋水平距離為x,
由機(jī)械能守恒定律有:6mgR=mg(R+h-0.5R)+12mv2
由平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律得x=vt,2.5R+h=12gt2
解得x=2g(5.5R-h)·2(2.5R+h)g=2(5.5R-h)(2.5R+h)
當(dāng)h=1.5R時(shí),x的最大值xmax=8R
則Lmax=xmax+R=9R
10.【解析】(1)A、B分離時(shí),A、B的加速度相同,A、B間彈力為0
對(duì)B分析:μmg=ma,解得a=μg=5m/s2
對(duì)A分析::kx1=ma,解得x1=mak=0.01m=1cm
彈簧伸長量1cm時(shí),A、B分離,
由釋放至A、B分離,根據(jù)能量守恒可得12kx02=12kx12+μmg(x0+x1)+12?2mv02
分離后,物體B:-μmg(L-x0-x1)=12mv12-12mv02
解得:v1=1m/s
(2)從拋出到剛落到斜面上的過程中,做自由落體運(yùn)動(dòng),即H-d=12gt2,解得t=0.2s;
在水平方向上s=v1t=0.2m,
(3)平拋豎直分速度vy=2g(H-d)=2m/s,
B在斜面滑動(dòng)有最大的摩擦生熱,則B在斜面頂端滑上斜面,
其沿斜面的速度為v=v1cos370+vysin370=2m/s,
B在斜面上:mgd-μmgcosθdsinθ=12mvB2-12mv2,
解得vB=6m/s
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