2020屆高三物理二輪復(fù)習(xí)專題能力提升練(三)A卷

1、專題能力提升練(三)a卷動能定理和能量守恒定律(45分鐘100分)一、選擇題(本大題共7小題,每小題8分,共56分。第15題只有一項符合題目要求,第6、7題有多項符合題目要求)1.(2015泰州一模)如圖所示是一種清洗車輛用的手持噴水槍。設(shè)槍口截面積為0.6cm2,噴出水的速度為20m/s(水的密度為1103kg/m3)。當(dāng)它工作時,估計水槍的功率約為()a.250wb.300wc.350wd.400w【解析】選a。每秒鐘噴出水的動能為e=mv2=svtv2,代入數(shù)據(jù)k得e=240j,故選項a正確。k2.物體沿直線運動的v-t關(guān)系如圖所示,已知在第1s內(nèi)合外力對物體做的功為w,則()a.從第1

2、s末到第3s末合外力做功為4wb.從第3s末到第5s末合外力做功為-2wc.從第5s末到第7s末合外力做功為-wd.從第3s末到第4s末合外力做功為-0.75w【解析】選d。由題圖知,第1s末速度、第3s末速度、第7s末速度的大小關(guān)系為v=v=v,由題知w=m137-0,則由動能定理知第1s末到第3s末合外力做功w=m2-m=0,故a錯。第3s末到第5s末合外力做功w=0-m3=-w,故b錯。第5s末到第7s末合外力做功w=m4-0=w,故c錯。第3s末到第4s末合外力做功w=m5-m,因v=v,所以w=-0.75w,故d正確。4353.如圖所示,可視為質(zhì)點的小球a、b用不可伸長的細(xì)軟輕線連接

3、,跨過固定在地面上、半徑為r的光滑圓柱,a的質(zhì)量為b的兩倍。當(dāng)b位于地面時,a恰與圓柱軸心等高。將a由靜止釋放,b上升的最大高度是()a.2rb.c.d.【解析】選c。設(shè)a落地時的速度為v,a下落時,a、b組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,則2mgr=mgr+(2m+m)v2,解得v=,此時b恰好運動到與圓心等高處,速度也為v,接下來b球做豎直上拋運動,再上升高度h,由mgh=mv2,可得h=r,因此b球上升的高度h=h+r=r,c正確。【總結(jié)提升】應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解題時的三點注意(1)注意研究對象的選?。貉芯繉ο蟮倪x取是解題的首要環(huán)節(jié),有的問題選單個物體(實為一個物體與地球組成的系統(tǒng))為研究對象機(jī)械能

4、不守恒,但選此物體與其他幾個物體組成的系統(tǒng)為研究對象,機(jī)械能卻是守恒的。(2)注意研究過程的選取：有些問題研究對象的運動過程分幾個階段,有的階段機(jī)械能守恒,而有的階段機(jī)械能不守恒。因此,在應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解題時要注意過程的選取。(3)注意機(jī)械能守恒表達(dá)式的選?。菏睾阌^點的表達(dá)式適用于單個或多個物體機(jī)械能守恒的問題,解題時必須選取參考平面。而后兩種表達(dá)式都是從“轉(zhuǎn)化”和“轉(zhuǎn)移”的角度來反映機(jī)械能守恒的,不必選取參考平面。4.如圖所示,一個質(zhì)量為m的小球,用長為l的輕繩懸于o點,小球在水平恒力f的作用下從平衡位置p點由靜止開始運動,運動過程中繩與豎直方向的最大夾角為=60,則力f的大小為()a.

5、mgb.mgc.mgd.mg選【解析】d。小球在水平恒力作用下從p點運動至與豎直方向成60角位置的過程中由動能定理得flsin60-mgl(1-cos60)=0,解得f=mg,d正確。5.(2015銀川一模)一輛跑車在行駛過程中的最大輸出功率與速度大小的關(guān)系如圖,已知該車質(zhì)量為2103kg,在某平直路面上行駛,阻力恒為3103n。若汽車從靜止開始以恒定加速度2m/s2做勻加速運動,則此勻加速過程能持續(xù)的時間大約為()a.8sb.14sc.26sd.38s【解題指導(dǎo)】解答本題應(yīng)注意以下三點：(1)通過圖像判斷汽車的最大功率。(2)在勻加速時,由牛頓第二定律求出牽引力。(3)在加速階段達(dá)到最大速度

6、時,機(jī)車達(dá)到最大功率?！窘馕觥窟xb。由圖可知,跑車的最大輸出功率大約為200kw,根據(jù)牛頓第二定律得,牽引力f=f+ma=3000n+20002n=7000n,則勻加速過f程最大速度v=mm/s28.6m/s,勻加速過程持續(xù)的時間t=s=14.3s,故b正確,a、c、d錯誤。6.(2015撫州二模)如圖所示,半徑分別為r和r(rr)的甲、乙兩光滑半圓軌道放置在同一豎直平面內(nèi),兩軌道之間由一光滑水平軌道cd相連,在水平軌道cd上有一輕彈簧被a、b兩個質(zhì)量均為m的小球夾住,但不拴接,同時釋放兩小球,彈性勢能全部轉(zhuǎn)化為兩球的動能,若兩球獲得相等動能,其中有一只小球恰好能通過最高點,兩球離開半圓軌道后

7、均做平拋運動落到水平軌道的同一點(不考慮小球在水平面上的反彈)。則()a.恰好通過最高點的是b球b.彈簧釋放的彈性勢能為5mgrc.a球通過最高點對軌道的壓力為mgd.c、d兩點之間的距離為2r+2【解析】選b、d。小球恰好能通過最高點,在最高點,由重力提供向心力,設(shè)最高點的速度為v,則有：mg=m,解得：v=,則半徑越大,到達(dá)最高點的動能越大,而兩球初動能相等,其中有一只小球恰好能通過最高點,所以是a球剛好到達(dá)最高點,b球到達(dá)最高點的速度大于,a球通過最高點對軌道的壓力為零,故a、c錯誤;對a球從離開彈簧到達(dá)到最高點的過程中,由動能定理得mv2-e=-mg2r,解得kae=2.5mgr,兩球

8、初動能相同,且彈性勢能全部轉(zhuǎn)化為兩球的動能,所ka以釋放的彈性勢能為5mgr,故b正確;a、b兩球離開軌道后做平拋運動,cd的距離等于兩球平拋運動的水平距離之和,a球運動的時間t=,所以a球水平位移x=v=2r,設(shè)b球到達(dá)最高點的速度為aav,則m-e=-mg2r,b球運動的時間t=bkbb,b球的水平位移x=vbb,解得x=2,則cd=x+x=2r+2,故dbab正確。7.(2015德陽二模)如圖所示,物體a和帶負(fù)電的物體b用跨過定滑輪的絕緣輕繩連接,a、b的質(zhì)量分別是m和2m,勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧一端固定在水平面上,另一端與物體a相連,傾角為的斜面處于沿斜面向上的勻強(qiáng)電場中,整個系統(tǒng)不計

9、一切摩擦。開始時,物體b在一沿斜面向上的外力f=3mgsin的作用下保持靜止且輕繩恰好伸直,然后撤去外力f,直到物體b獲得最大速度,且彈簧未超過彈性限度,則在此過程中()a.撤去外力f的瞬間,物體b的加速度為b.b的速度最大時,彈簧的伸長量為c.物體a的最大速度為gsind.物體a、彈簧和地球所組成的系統(tǒng)機(jī)械能增加量大于物體b電勢能的減少量【解析】選b、d。當(dāng)施加外力時,對b分析可知f-2mgsin-f=0,電解得f=電mgsin,當(dāng)撤去外力瞬間物體b受到沿斜面向下的合力為f合=f電+2mgsin=3mgsin,以ab整體為研究對象,由牛頓第二定律可得a=gsin,故a錯誤;當(dāng)b受到的合力為零

10、時,b的速度最大,由kx=f電+2mgsin解得x=,故b正確;對ab整體由動能定理可得-kx2+3mgsinx=3mv2-0,解得v=gsin,故c錯誤;根據(jù)能量守恒可知物體a、彈簧和地球所組成的系統(tǒng)機(jī)械能增加量等于物體b電勢能的減少量和b物體機(jī)械能的減小量,故d正確。二、計算題(本大題共3小題,共44分。需寫出規(guī)范的解題步驟)8.(12分)(2015麗水二模)中國漁政船主要用于漁場巡視并監(jiān)督、檢查漁船執(zhí)行國家漁業(yè)法規(guī)的情況,保護(hù)水域環(huán)境,同時到有爭議的海域巡邏宣示主權(quán)的作用。一艘質(zhì)量為m=500t的漁政船,從某碼頭由靜止出發(fā)做直線運動去執(zhí)行任務(wù),先保持發(fā)動機(jī)的輸出功率等于額定功率不變,經(jīng)一

11、段時間后,達(dá)到最大行駛速度v=20m/s,此時,漁政船m的船長突然發(fā)現(xiàn)航線正前方s=480m處有一艘我國的拖網(wǎng)漁船以v=6m/s的速度沿垂直航線方向勻速運動,且此時漁船船頭恰好位于漁政船的航線上,漁政船船長立即下令采取制動措施,附加了恒定的制動力f=1.5105n,結(jié)果漁船的拖網(wǎng)越過漁政船的航線時,漁政船也恰好從該點通過,從而避免了事故的發(fā)生。已知漁船連同拖網(wǎng)總長度l=240m(不考慮拖網(wǎng)漁船的寬度和漁政船的長度),假定水對漁政船阻力的大小恒定不變,求：(1)漁政船減速時的加速度a的大小。(2)漁政船的額定功率p。【解題指導(dǎo)】解答本題應(yīng)注意以下兩點：(1)抓住漁船和漁政船的運動時間相等,結(jié)合位

12、移公式求出漁政船減速時的加速度。(2)根據(jù)牛頓第二定律求出漁政船的阻力,當(dāng)牽引力等于阻力時,速度最大,根據(jù)p=fv求出漁政船的額定功率。m【解析】(1)漁船通過的時間為：t=40s(2分)漁政船做勻減速運動的位移為：s=vt+at2m(2分)解得：a=-0.4m/s2“-”表示加速度與v方向相反m(2分)(2)漁政船做減速運動時,由牛頓第二定律得：-(f+f)=maf(2分)解得：f=5.0104nf(1分)以最大速度行駛時,牽引力為：f=f=5.0104nf(1分)功率為：p=fv=fv=1.0106wmfm(2分)答案：(1)0.4m/s2(2)1.0106w9.(14分)(2015哈爾濱

13、一模)傳送帶現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于機(jī)場、商店等公共場所,為人們的生活帶來了很多的便利。如圖所示,一長度l=7m的傳送帶與水平方向間的夾角=30,在電動機(jī)帶動下以v=2m/s的速率順時針勻速轉(zhuǎn)動。在傳送帶上端接有一個斜面,斜面表面與傳送帶表面都在同一平面內(nèi)。將質(zhì)量m=2kg可視作質(zhì)點的物體無初速地放在傳送帶底端,物體經(jīng)傳送帶作用后能到達(dá)斜面頂端且速度為零。若物體與傳送帶及物體與斜面間的動摩擦因數(shù)都為=且最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,求：,g取10m/s2,(1)物體在從傳送帶底端運動到斜面頂端過程中傳送帶對物體所做的功。(2)傳送帶上方所接的斜面長度。【解題指導(dǎo)】解答本題應(yīng)注意以下兩點：(1)分析物體在傳

14、送帶上的運動情況和受力情況以及做功情況,由動能定理求解傳送帶對物體所做的功。(2)根據(jù)牛頓第二定律和運動學(xué)公式求解傳送帶上方所接的斜面長度?！窘馕觥?1)物體先在傳送帶上做初速度為零的勻加速直線運動,根據(jù)牛頓第二定律得：mgcos30-mgsin30=ma(2分)解得：a=1m/s2,沿斜面向上(1分)設(shè)物體速度經(jīng)過時間t與傳送帶速度相等,由v=at得：t=2s(1分)此過程中物體通過的位移為：x=at2=2m7m(1分)所以物體接著做勻速直線運動,離開傳送帶時速度為：v=2m/s(1分)對整個過程,由動能定理得：w-mglsin30=mv2(2分)解得：w=74j(1分)(2)物體到斜面上以

15、后,根據(jù)牛頓第二定律得：mgcos30+mgsin30=ma1(2分)解得：a=11m/s21(1分)由v2=2as得：s=1=m0.18m(2分)答案：(1)74j(2)0.18m10.(18分)(2015江蘇高考)一轉(zhuǎn)動裝置如圖所示,四根輕桿oa、oc、ab和cb與兩小球及一小環(huán)通過鉸鏈連接,輕桿長均,為l球和環(huán)的質(zhì)量均為m,o端固定在豎直的輕質(zhì)轉(zhuǎn)軸上。套在轉(zhuǎn)軸上的輕質(zhì)彈簧連接在o與小環(huán)之間,原長為l。裝置靜止時,彈簧長為l。轉(zhuǎn)動該裝置并緩慢增大轉(zhuǎn)速,小環(huán)緩慢上升。彈簧始終在彈性限度內(nèi),忽略一切摩擦和空氣阻力,重力加速度為g。求：(1)彈簧的勁度系數(shù)k。(2)ab桿中彈力為零時,裝置轉(zhuǎn)動的

16、角速度。0(3)彈簧長度從l緩慢縮短為l的過程中,外界對轉(zhuǎn)動裝置所做的功w?！窘馕觥?1)裝置靜止時,設(shè)oa、ab桿中的彈力分別為f、t,oa桿與11轉(zhuǎn)軸的夾角為。1小環(huán)受到彈簧的彈力f彈1=k小環(huán)受力平衡f彈1=mg+2tcos11(1分)小球受力平衡fcos+tcos=mg;1111(1分)fsin=tsin1111(1分)解得k=(1分)(2)設(shè)oa、ab桿中的彈力分別為f、t,oa桿與轉(zhuǎn)軸的夾角為,彈222簧長度為x。當(dāng)t=0時,小環(huán)受到彈簧的彈力2f彈2=k(x-l)(1分)小環(huán)受力平衡f彈2=mg得x=l(1分)對小球fcos=mg;22(1分)fsin=m22(1分)且cos=2

17、(1分)解得=0lsin2(1分)(3)彈簧長度為時,設(shè)oa、ab桿中的彈力分別為f、t,oa桿與彈簧33的夾角為3小環(huán)受到彈簧的彈力：f=k彈3小環(huán)受力平衡：2tcos=mg+f33(1分)且cos=3(1分)對小球：fcos=tcos+mg;3333(1分),彈3fsin+tsin=m3333lsin3(1分)解得：=3(1分)整個過程彈簧彈性勢能變化為零,則彈力做的功為零,由動能定理：w-mg-2mg=2m(lsin)233(2分)解得：w=mgl+(1分)答案：(1)(2)(3)mgl+【加固訓(xùn)練】圖甲為豎直放置的離心軌道,其中圓軌道的半徑r=0.10m,在軌道的最低點a和最高點b各安裝了一個壓力傳感器(圖中未畫出),小球(可視為質(zhì)點)從斜軌道的不同高度由靜止釋放,可測出小球在軌道內(nèi)側(cè)通過這兩點時對軌道的壓力f和f。g取10m/s2。ab(1)若不計小球所受阻力,且小球恰能過b點,求小球通過a點時速度v的大小。a(2)若不計小球