【創(chuàng)新設計】（浙江專用）高考物理二輪復習 專題專講訓練 第5講 功能關系在力學中的應用（含解析）.doc

第5講功能關系在力學中的應用一、選擇題(16題為單項選擇題，79題為多項選擇題)1如圖2517甲所示，電梯中將重物放在壓力傳感器上，電梯豎直向上運行，傳感器測出支持力f隨高度h變化的圖象如圖乙所示，則04 m的這一過程支持力對重物做的總功為()圖2517a135 jb.160 j c180 jd.200 j解析支持力對重物做的總功為w總401 j452 j501 j180 j只有選項c正確答案c2(2014安徽卷，15)如圖2518所示，有一內壁光滑的閉合橢圓形管道，置于豎直平面內，mn是通過橢圓中心o 點的水平線已知一小球從m點出發(fā)，初速率為v0，沿管道m(xù)pn運動，到n點的速率為v1，所需時間為t1；若該小球仍由m點以初速率v0出發(fā)，而沿管道m(xù)qn運動，到n點的速率為v2，所需時間為t2.則()圖2518av1v2 ，t1t2b.v1v2，t1t2cv1v2，t1t2d.v1v2，t1t2解析由機械能守恒定律得，小球兩次到達n點速率相同，即v1v2，畫出小球由mpn及由mqn的速率時間圖象如下圖中、所示則圖線與坐標軸所圍成的“面積”表示小球的路程，兩次的路程相等，故t1t2，選項a正確答案a3(2014長春調研)如圖2519所示，水平地面上固定一個光滑軌道abc，該軌道由兩個半徑均為r的圓弧平滑連接而成，o1、o2分別為兩段圓弧所對應的圓心，o1o2的連線豎直，現(xiàn)將一質量為m的小球(可視為質點)由軌道上a點靜止釋放，則小球落地點到a點的水平距離為()圖2519a2rb.r c3rd.r解析由題意結合機械能守恒定律，可得小球下滑至第二個四分之一圓軌道頂端時的速度大小為v，方向水平向右在第二個四分之一圓軌道頂端的臨界速度v0，由于vv0，所以小球將做平拋運動，結合平拋運動規(guī)律，可得小球落地點到a點的水平距離為3r，所以選項c正確答案c4(2014廣東卷，16)如圖2520所示，是安裝在列車車廂之間的摩擦緩沖器結構圖，圖中和為楔塊，和為墊板， 楔塊與彈簧盒、墊板間均有摩擦，在車廂相互撞擊使彈簧壓縮的過程中()圖2520a緩沖器的機械能守恒 b摩擦力做功消耗機械能 c墊板的動能全部轉化為內能 d彈簧的彈性勢能全部轉化為動能解析由于楔塊與彈簧盒、墊板間有摩擦力，即摩擦力做負功，則機械能轉化為內能，故a錯誤，b正確；墊板動能轉化為內能和彈性勢能，故c錯誤；而彈簧彈性勢能也轉化為動能和內能，故d錯誤答案b5輕質彈簧右端固定在墻上，左端與一質量m0.5 kg的物塊相連，如圖2521甲所示，彈簧處于原長狀態(tài)，物塊靜止且與水平面間的動摩擦因數(shù)0.2.以物塊所在處為原點，水平向右為正方向建立x軸現(xiàn)對物塊施加水平向右的外力f，f隨x軸坐標變化的情況如圖乙所示物塊運動至x0.4 m處時速度為零則此時彈簧的彈性勢能為(g10 m/s2)()圖2521a3.1 jb.3.5 j c1.8 jd.2.0 j解析物塊與水平面間的滑動摩擦力為fmg1 nfx圖線與x軸包圍的面積表示功，可知物塊從靜止到運動至x0.4 m時f做功w3.5 j，物塊克服摩擦力做功wffx0.4 j由功能關系可知，wwfep，此時彈簧的彈性勢能為ep3.1 j，選項a正確答案a6(2014合肥模擬)一滑塊在水平地面上沿直線滑行，t0時速率為1 m/s.從此刻開始在與速度平行的方向上對其施加一水平作用力f，力f和滑塊的速度v隨時間的變化規(guī)律分別如圖2522甲和圖乙所示，則(兩圖取同一正方向，取重力加速度g10 m/s2)()圖2522a滑塊的質量為0.5 kgb滑塊與水平地面間的動摩擦因數(shù)為0.5c第1 s內摩擦力對滑塊做功為1 jd第2 s內力f的平均功率為1.5 w解析由圖甲得f11 n，f23 n，由圖乙知2 s內滑塊的加速度不變，即為a m/s21 m/s2，根據(jù)牛頓第二定律有f1fma，f2fma，而fmg，解得f1 n，0.05，m2 kg，選項a、b均錯誤；由vt圖象面積法得第1 s內滑塊的位移s1(1)1 m0.5 m，第1 s內摩擦力對滑塊做功為w1f|s1|0.5 j，選項c錯誤；第2 s內力f的平均功率為f23 w1.5 w，選項d正確答案d7如圖2523所示，一質量為m的小球固定于輕質彈簧的一端，彈簧的另一端固定于o點，將小球拉至a處，彈簧恰好無形變，由靜止釋放小球，它運動到o點正下方b點的豎直高度差為h，速度為v，則()圖2523a小球在b點動能小于mghb由a到b小球重力勢能減少mv2c由a到b小球克服彈力做功為mghd小球到達位置b時彈簧的彈性勢能為mgh解析小球由a到b，高度減小h，重力做功mgh，重力勢能減少mgh，彈簧伸長，彈性勢能增加，故小球在b點動能小于mgh，由機械能守恒得mghmv2ep，可得epmghmv2，小球克服彈力做功應小于mgh，故b、c錯誤，a、d正確答案ad8(2014貴州六校聯(lián)考)一個質量為m的物體以某一速度從固定斜面底端沖上傾角30的斜面，其加速度為g，該物體在斜面上上升的最大高度為h，則此過程中正確的是()a動能增加mghb重力做負功mghc機械能損失了mghd物體克服摩擦力做功mgh解析假設物體受到的摩擦力為f，根據(jù)牛頓第二定律可得fmgsin 30ma，將ag代入求得fmg.當此物體在斜面上上升的最大高度為h時，根據(jù)動能定理可得，物體動能增加為負值，選項a錯誤；物體豎直上升高度h時，重力做負功mgh，選項b正確；機械能的損失等于物體克服摩擦力做的功，為mgh，選項c錯誤；物體克服摩擦力做功mgh，選項d正確答案bd9(2014山東濰坊市一模)如圖2524所示，足夠長粗糙斜面固定在水平面上，物塊a通過平行于斜面的輕繩跨過光滑輕滑輪與物塊b相連，b的質量為m.開始時，a、b均靜止且a剛好不受斜面摩擦力作用現(xiàn)對b施加豎直向下的恒力f，使a、b做加速運動，則在b下降h高度過程中()圖2524aa的加速度為ba的重力勢能增加mghc繩的拉力對a做的功等于a機械能的增加df對b做的功與摩擦力對a做的功之和等于a、b動能的增加解析由a、b均靜止且a剛好不受斜面摩擦作用知：ftmg，ftmagsin .即：mgmagsin epamaghsin 由得：epamgh選項b正確當有力f作用時，物塊a與斜面之間有滑動摩擦力的作用，即繩子的拉力增大，所以a的加速度小于，選項a錯誤；對物塊a、b分別由動能定理得：wftmagsin hwfekawfwftmghekb由式可知，選項c錯、d對答案bd二、非選擇題10(2014高考沖刺試卷二)如圖2525所示，豎直放置的四分之一光滑圓弧軌道固定在平臺ab上，軌道半徑r1.8 m，末端與平臺相切于a點傾角為37的斜面bc緊靠平臺固定，斜面頂端與平臺等高從圓弧軌道最高點由靜止釋放質量為m1 kg的滑塊a，當a運動到b點的同時，與a質量相同的滑塊b從斜面底端c點以初速度v05 m/s沿斜面向上運動，a、b(視為質點)恰好在斜面上的p點相遇，已知ab的長度s2 m，a與ab面及b與bc面間的動摩擦因數(shù)均為0.5，重力加速度g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8，求：圖2525(1)滑塊a在圓弧軌道末端a時受軌道的作用力；(2)滑塊a在b點時的速度；(3)斜面上p、c間的距離解析(1)在圓弧軌道上，由動能定理mgrmv得va6 m/s在a點，由牛頓第二定律，fnmgmv/r代入數(shù)據(jù)得fn30 n(2)從a到b，由牛頓第二定律及運動學公式得mgmaa2aasvv得vb4 m/s(3)滑塊a離開b點后做平拋運動xvbtygt2/2tan y/x代入數(shù)據(jù)得t0.6 s滑塊b沿斜面向上運動，由牛頓第二定律a1(mgsin mgcos )/m10 m/s2滑塊b從c點開始到速度為零經歷的時間t1v0/a10.5 s0.6 s因此，滑塊b要沿斜面下滑，由牛頓第二定律a2gsin gcos 2 m/s2p、c間的距離xpcv0t1a1t/2a2(tt1)2/21.24 m.答案(1)30 n(2)4 m/s(3)1.24 m11(2014浙江溫州二模)某興趣小組設計了如圖2526所示的玩具軌道，它由細圓管彎成，固定在豎直平面內左右兩側的斜直管道pa與pb的傾角、高度、粗糙程度完全相同，管口a、b兩處均用很小的光滑小圓弧管連接(管口處切線豎直)，管口到底端的高度h10.4 m中間“8”字型光滑細管道的圓半徑r10 cm(圓半徑比細管的內徑大得多)，并與兩斜直管道的底端平滑連接一質量m0.5 kg的小滑塊從管口 a的正上方h2處自由下落，第一次到達最低點p的速度大小為10 m/s.此后小滑塊經“8”字型和pb管道運動到b處豎直向上飛出，然后又再次落回，如此反復小滑塊視為質點，忽略小滑塊進入管口時因碰撞造成的能量損失，不計空氣阻力，且取g10 m/s2.求：圖2526(1)滑塊第一次由a滑到p的過程中，克服摩擦力做的功；(2)滑塊第一次到達“8”字型管道頂端時對管道的作用力；(3)滑塊第一次離開管口b后上升的高度；(4)滑塊能沖出槽口的次數(shù)解析(1)設滑塊第一次由a滑到p的過程中，克服摩擦力做的功為w1，由動能定理得：mg(h1h2)w1mv，代入數(shù)據(jù)可得：w12 j(2)設滑塊第一次到達“8”字型管道頂端時的速度為v2，由動能定理得：4mgrmvmv在“8”字型管道最高點：mgfn則管道對滑塊的作用力大小fn455 n，方向豎直向下；由牛頓第三定律可知，滑塊對管道的作用力大小fn455 n，方向豎直向上；(3)滑塊第一次由a到b克服摩擦力做的功w22w14 j由動能定理得mg(h2h)w20所以上升的高度h4.2 m(4)n6.25，所以滑塊能離開管口的次數(shù)為6次答案(1)2 j(2)455 n方向豎直向上(3)4.2 m(4)6次12(2014福建卷，21)圖2527為某游樂場內水上滑梯軌道示意圖，整個軌道在同一豎直平面內，表面粗糙的ab段軌道與四分之一光滑圓弧軌道bc在b點水平相切點a距水面的高度為h，圓弧軌道bc的半徑為r，圓心o恰在水面一質量為m的游客(視為質點)可從軌道ab的任意位置滑下，不計空氣阻力圖2527(1)若游客從a點由靜止開始滑下，到b點時沿切線方向滑離軌道落在水面d點，od2r，求游客滑到b點時的速度vb大小及運動過程軌道摩擦力對其所做的功wf；(2)若游客從ab段某處滑下，恰好停在b點，又因受到微小擾動，繼續(xù)沿圓弧軌道滑到p點后滑離軌道，求p點離水面的高度h.(提示：