2025新高考方案一輪物理課時跟蹤檢測(三十二)　微專題-能量與圖像的綜合問題

2025新高考方案一輪物理課時跟蹤檢測(三十二)微專題——能量與圖像的綜合問題課時跟蹤檢測(三十二)微專題——能量與圖像的綜合問題一、立足基礎(chǔ)，體現(xiàn)綜合1．(2024·昆明高三“三診一模”)(多選)法國的古斯塔夫·埃菲爾為了研究空氣動力學(xué)，曾將不同形狀的物體從埃菲爾鐵塔上由靜止釋放以研究空氣阻力的規(guī)律。若空氣阻力與物體速度的平方成正比，用v表示物體的速度，a表示物體的加速度，Ek表示物體的動能，E表示物體的機(jī)械能，t表示物體運(yùn)動的時間，h表示物體下落的高度，取地面為零勢能面。當(dāng)物體豎直下落時，下列圖像可能正確的是()2．(2024·重慶模擬)如圖甲所示，質(zhì)量0.5kg的小物塊從右側(cè)滑上勻速轉(zhuǎn)動的足夠長的水平傳送帶，其位移與時間的變化關(guān)系如圖乙所示。圖線的0～3s段為拋物線，3～4.5s段為直線，t1＝3s時x1＝3m，t2＝4.5s時x2＝0，下列說法正確的是()A．傳送帶沿逆時針方向轉(zhuǎn)動B．傳送帶速度大小為1m/sC．物塊剛滑上傳送帶時的速度大小為2m/sD．0～4.5s內(nèi)摩擦力對物塊所做的功為－3J3.光滑水平地面上靜止一質(zhì)量為m＝2.0kg的物體，以物體所在處為坐標(biāo)原點O建立水平方向的x軸，力F1和F2方向均沿x軸正方向，兩力大小隨x軸上的位置坐標(biāo)的變化規(guī)律如圖所示。下列說法正確的是()A．若僅F1作用于物體，F(xiàn)1的功率隨時間逐漸減少B．若僅F2作用于物體，F(xiàn)2的功率隨時間逐漸減小C．若F1、F2同時作用于物體，物體在x＝1.0m處的速度約為v＝1.0m/sD．若F1、F2同時作用于物體，物體在x＝1.0m處的速度約為v＝eq\r(2)m/s4．(2024·南昌高三檢測)某同學(xué)利用模擬軟件研究小球從半徑為R的半圓弧面頂端以不同速率水平拋出，已知重力加速度為g，不計一切阻力，小球沿圓弧面運(yùn)動的圓弧對應(yīng)的圓心角θ與拋出速率的平方v2的關(guān)系，下列圖像可能正確的是()5．(多選)一物塊在高3.0m、長5.0m的斜面頂端從靜止開始沿斜面下滑，其重力勢能和動能隨下滑距離s的變化如圖中直線Ⅰ、Ⅱ所示，重力加速度取10m/s2。則()A．物塊下滑過程中機(jī)械能不守恒B．物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為0.5C．物塊下滑時加速度的大小為6.0m/s2D．當(dāng)物塊下滑2.0m時機(jī)械能損失了12J6．現(xiàn)在，電動車已經(jīng)走進(jìn)千家萬戶，其續(xù)航里程是人們關(guān)注的焦點。影響電動車?yán)m(xù)航里程的因素有很多，如電池電能、環(huán)境溫度、系統(tǒng)效率、行駛阻力等等。某研究團(tuán)隊在平直的公路上用同一輛純電動車(總質(zhì)量不同)做研究，改變電池電能從而改變整車質(zhì)量，讓電動車以某一速度做勻速直線運(yùn)動，得到電池電能與續(xù)航里程的關(guān)系如圖甲所示。設(shè)該純電動車電機(jī)把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率η＝80%，電動車受到的阻力恒為總重力的0.05倍，電池電能與對應(yīng)的電池質(zhì)量關(guān)系如圖乙所示。重力加速度g取10m/s2。根據(jù)以上信息，可以得出()A．電池的電能越大，電動車的續(xù)航里程一定越大B．電池的電能分別為50kW·h和1000kW·h時，電動車的總質(zhì)量之比為3∶35C．電池的電能為1000kW·h時，電動車的總質(zhì)量為4800kgD．圖乙中E0＝1.2kW·h7．(2024·張家口高三聯(lián)考)如圖甲所示，地面上固定一傾角θ＝37°的斜面，一輕彈簧與斜面平行放置，一端固定在斜面底端。某同學(xué)將一智能手機(jī)固定在L形擋板上，現(xiàn)打開手機(jī)上的加速度傳感器，同時讓L形擋板和手機(jī)從斜面上某處由靜止開始下滑。以釋放處L形擋板的前端為坐標(biāo)原點O，沿斜面向下建立Ox軸，通過軟件在電腦屏幕上顯示出擋板運(yùn)動的加速度a與其位移x之間的部分關(guān)系如圖乙所示。已知手機(jī)與L形擋板的總質(zhì)量m＝1.0kg，彈簧始終處于彈性限度內(nèi)，重力加速度g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8,eq\r(1.4)≈1.2。求：(1)L形擋板與斜面間的動摩擦因數(shù)和彈簧的勁度系數(shù)；(2)彈簧的最大彈性勢能Epm。(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)二、注重應(yīng)用，強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新8．(多選)某同學(xué)將一帶傳感器的木箱從傾角為30°的斜坡頂端由靜止釋放，木箱滑到斜坡底端時速度剛好為0，木箱與斜坡上下兩部分的動摩擦因數(shù)分別為μ1、μ2，通過分析處理傳感器的數(shù)據(jù)得到木箱的動能和機(jī)械能與木箱下滑位移的關(guān)系圖像分別如圖中a、b所示，已知木箱動能最大時，機(jī)械能與動能大小之比為3∶1，木箱可視為質(zhì)點，木箱質(zhì)量為m，重力加速度為g，以斜坡底端為重力勢能零點。下列說法中正確的是()A．μ1＝eq\f(\r(3),6)B．μ2＝eq\f(\r(3),2)C．動能最大時，木箱的機(jī)械能為3mgL0D．木箱在上、下兩段斜坡上滑行過程中產(chǎn)生的熱量之比為1∶39．如圖甲，傾角為θ的光滑斜面上，輕彈簧平行斜面放置且下端固定，一質(zhì)量為m的小滑塊從斜面上O點由靜止滑下。以O(shè)點為原點，作出滑塊從O下滑至最低點過程中的加速度大小a隨位移x變化的關(guān)系如圖乙。彈簧形變始終未超過彈性限度，重力加速度大小為g，下列說法正確的是()A．彈簧的勁度系數(shù)為eq\f(mgsinθ,x2)B．下滑過程中，在x＝x2處，滑塊的機(jī)械能最大C．在x1～x2和x2～x3兩段過程中，a-x圖線斜率的絕對值均等于eq\f(gsinθ,x2－x1)D．在x1～x2和x2～x3兩段過程中，彈簧彈性勢能的增加量相等10．(2024·成都調(diào)研)某同學(xué)用圖(a)所示裝置探究豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動。固定在同一豎直面的軌道由三部分構(gòu)成，直軌道AB與圓軌道BCD在B端相切，最低點C處有壓力傳感器，圓軌道EG的E端與D等高且E、D端的切線均豎直，∠EO2G＝θ＝53°，兩圓軌道的半徑相同、圓心等高。將一小球從軌道AB上不同位置靜止釋放，測出各次壓力傳感器的示數(shù)F，得到F與釋放點到C點的高度h的關(guān)系圖像如圖(b)。小球可視為質(zhì)點且恰好能自由通過D、E端口，不計摩擦力和空氣阻力，重力加速度g＝10m/s2，sin53°＝0.8。(1)求小球的質(zhì)量m和兩圓軌道的半徑R；(2)要讓小球沿圓軌道通過G點，求釋放點的高度h滿足的條件。課時跟蹤檢測(三十九)實驗：驗證動量守恒定律1．(2024·拉薩高三模擬)某實驗小組的同學(xué)設(shè)計了如圖1所示的裝置做“驗證動量守恒定律”的實驗，實驗步驟如下：(1)在長木板的左端固定一位移傳感器(與計算機(jī)連接)，并利用墊木將長木板的左端墊高，將質(zhì)量為M的滑塊甲放置在木板上，反復(fù)調(diào)整墊木的位置，直到輕推滑塊甲后，滑塊甲沿木板向下做勻速直線運(yùn)動為止；(2)調(diào)整好墊木位置后，將滑塊甲緊靠位移傳感器放置，然后輕推滑塊甲，滑塊甲向下運(yùn)動，與靜止在P點的質(zhì)量為m的滑塊乙(與甲的材質(zhì)相同，其一側(cè)粘有質(zhì)量不計的橡皮泥)相碰并粘在一起，再一起下滑到底端；(3)在上述過程中，通過位移傳感器在計算機(jī)上獲得了如圖2所示的s-t圖像，由圖可知，碰前滑塊甲的速度大小為________，碰后滑塊乙的速度大小為________；(兩空均用圖中所給物理量的字母表示)(4)若兩滑塊碰撞前后動量守恒，則需滿足的表達(dá)式為______________________(用題干和圖中所給物理量的字母表示)。2．用如圖甲所示的裝置根據(jù)平拋運(yùn)動規(guī)律驗證兩小球碰撞中的動量守恒。使用頻閃相機(jī)對小球碰撞前后的運(yùn)動情況進(jìn)行拍攝。圖中背景是放在豎直平面內(nèi)帶方格的紙板，紙板平面與小球運(yùn)動軌跡所在的平面平行，每個小方格的邊長為a＝5cm，取g＝10m/s2，實驗核心步驟如下：(1)讓小球m1從擋板處由靜止釋放，從斜槽末端水平拋出后頻閃照片如圖乙中的A所示。(2)把小球m2靜置于軌道末端，讓小球m1從擋板處由靜止釋放，兩球在斜槽末端碰撞。碰撞后兩小球從斜槽末端水平拋出。拋出后的頻閃照片分別如圖乙中的B、C所示。(3)由圖乙結(jié)合已知數(shù)據(jù)可計算出頻閃相機(jī)閃光的周期T＝________s(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。(4)由圖乙結(jié)合已知數(shù)據(jù)可計算出碰撞后小球m2的速度v2＝________m/s(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。(5)若碰撞過程中動量守恒，則m1∶m2＝________。3．(2024·衡水高三模擬)某同學(xué)欲通過實驗驗證兩物體碰撞過程中動量是否守恒。實驗室提供器材如下：氣墊導(dǎo)軌、一個側(cè)邊粘有橡皮泥的滑塊(總質(zhì)量為m1)、一個帶撞針的滑塊(總質(zhì)量為m2)、天平、兩個壓力傳感器及配件、兩個相同的輕質(zhì)彈簧。實驗裝置示意圖如圖所示：實驗步驟：①按圖安裝好實驗裝置，注意將壓力傳感器固定在氣墊導(dǎo)軌上并且輕質(zhì)彈簧連接在傳感器上。②打開氣泵給氣墊導(dǎo)軌充氣，將質(zhì)量為m1的滑塊靜置在氣墊導(dǎo)軌的左側(cè)，將質(zhì)量為m2的滑塊向右水平推，使連接在右側(cè)壓力傳感器上的彈簧壓縮一些，然后將滑塊由靜止釋放，兩滑塊碰撞后一起向左運(yùn)動，并擠壓連接在左側(cè)壓力傳感器上的彈簧。③讀取左右壓力傳感器示數(shù)的最大值F1、F2。(1)實驗開始前，為了保證動量守恒的條件，需要將氣墊導(dǎo)軌調(diào)整為________。(2)已知彈簧的勁度系數(shù)為k，彈簧具有的彈性勢能Ep＝eq\f(1,2)kx2(其中k、x分別為彈簧的勁度系數(shù)和形變量)，碰撞前系統(tǒng)的動量p＝________。(3)實驗要驗證動量守恒的表達(dá)式為______________________________。4．為了驗證動量守恒定律(探究碰撞中的不變量)，某同學(xué)選取了兩個材質(zhì)相同、體積不等的立方體滑塊A和B，按下述步驟進(jìn)行實驗：步驟1：在A、B的相撞面分別裝上尼龍拉扣，以便二者相撞以后能夠立刻結(jié)為整體；步驟2：安裝好實驗裝置如圖甲，鋁質(zhì)軌道槽的左端是傾斜槽，右端是長直水平槽，傾斜槽和水平槽由一小段弧連接，軌道槽被固定在水平桌面上，在軌道槽的側(cè)面與軌道槽等高且適當(dāng)遠(yuǎn)處裝一臺數(shù)碼頻閃照相機(jī)；步驟3：讓滑塊B靜置于水平槽的某處，滑塊A從傾斜槽某處由靜止釋放，同時開始頻閃拍攝，直到A、B停止運(yùn)動，得到一幅多次曝光的數(shù)碼照片；步驟4：多次重復(fù)步驟3，得到多幅照片，挑出其中最理想的一幅，打印出來，將刻度尺緊靠照片放置，如圖乙所示。(1)由圖乙分析可知，滑塊A與滑塊B碰撞發(fā)生的位置在________。①P5、P6之間②P6處③P6、P7之間(2)為了探究碰撞中動量是否守恒，需要直接測量或讀取的物理量是________。①A、B兩個滑塊的質(zhì)量m1和m2②滑塊A釋放時距桌面的高度③頻閃照相的周期④照片尺寸和實際尺寸的比例⑤照片上測得的s45、s56和s67、s78⑥照片上測得的s34、s45、s56和s67、s78、s89⑦滑塊與桌面間的動摩擦因數(shù)寫出驗證動量守恒的表達(dá)式_________________________________________________________________________________________________________________________。(3)請你寫出一條有利于提高實驗準(zhǔn)確度或改進(jìn)實驗原理的建議：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。5．(2024·南通高三第一次調(diào)研)某小組做“驗證動量守恒定律”實驗：一長木板固定在水平桌面上，其左端固定一個彈射裝置。兩個小滑塊A、B質(zhì)量分別為mA、mB，與木板間的動摩擦因數(shù)相同，滑塊A每次被彈射裝置彈出的速度相同。主要實驗步驟如下：①A緊靠彈射裝置，被彈出后停在木板上的P點，如圖甲所示；②將B放在木板上的某一位置O處，測出P與O兩點間的距離x0，如圖乙所示；③A緊靠彈射裝置，被彈出后與B發(fā)生正碰，A被彈回；④分別測出A、B兩滑塊停下時的位置與O點的距離xA、xB，如圖丙所示。根據(jù)以上實驗步驟，回答以下問題：(1)mA________mB(選填“<”“＝”或“>”)；(2)A到達(dá)O點時的速度vA與x0的關(guān)系滿足________；A．vA∝x02B．vA∝x0C．vA∝eq\r(x0)(3)若表達(dá)式滿足____________，則碰撞中動量守恒；若表達(dá)式再滿足____________，則碰撞過程為彈性碰撞；(均用mA、mB、x0、xA、xB表示)(4)B所放的位置O不能過于偏左或偏右，請簡要說明理由____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。課時跟蹤檢測(三十六)動量守恒定律的“三類典型問題”一、立足基礎(chǔ)，體現(xiàn)綜合1．(2024·武漢高三模擬)如圖，棱長為a、大小形狀相同的立方體木塊和鐵塊，質(zhì)量為m的木塊在上，質(zhì)量為M的鐵塊在下，正對用極短細(xì)繩連接懸浮在平靜的池中某處，木塊上表面距離水面的豎直距離為h。當(dāng)細(xì)繩斷裂后，木塊與鐵塊均在豎直方向上運(yùn)動，木塊剛浮出水面時，鐵塊恰好同時到達(dá)池底。僅考慮浮力，不計其他阻力，則池深為()A.eq\f(M＋m,M)h B.eq\f(M＋m,m)(h＋2a)C.eq\f(M＋m,M)(h＋2a) D.eq\f(M＋m,M)h＋2a2．(多選)在光滑的水平面上，動能為E0、動量大小為p0的小鋼球A與靜止小鋼球B發(fā)生對心碰撞，碰撞前、后球A的運(yùn)動方向相反。現(xiàn)將碰撞后球A的動能和動量大小分別記為EA、pA，球B的動能和動量的大小分別記為EB、pB，則下列判斷中一定正確的是()A．EA<E0 B．EB>E0C．pA<pB D．pB<p03．“獨竹漂”是一項獨特的黔北民間絕技。獨竹漂高手們腳踩一根楠竹，漂行水上如履平地。如圖甲所示，在平靜的湖面上，一位女子腳踩竹竿抵達(dá)岸邊，此時女子靜立于竹竿A點，一位攝影愛好者使用連拍模式拍下了該女子在竹竿上行走過程的一系列照片，并從中選取了兩張進(jìn)行對比，其簡化圖如圖所示。經(jīng)過測量發(fā)現(xiàn)，甲、乙兩張照片中A、B兩點的水平間距約為1cm，乙照片中竹竿右端距離河岸約為1.8cm。照片的比例尺為1∶40。已知竹竿的質(zhì)量約為25kg，若不計水的阻力，則該女子的質(zhì)量約為()A．41.5kg B．45kgC．47.5kg D．50kg4．(2024·南通高三模擬)如圖甲所示，左端接有輕彈簧的物塊A靜止在光滑水平面上，物塊B以一初速度向A運(yùn)動，t＝0時B與彈簧接觸，0～2s內(nèi)兩物塊的v-t圖像如圖乙所示。則()A．A的質(zhì)量比B的大B．0～1s內(nèi)，彈簧對A、B的沖量相同C．t＝1s時，彈簧的彈性勢能最大D．t＝2s時，A的動量比B的大5．(多選)如圖所示，質(zhì)量均為m的物塊A、B并排放置在光滑水平面上，一個質(zhì)量也為m的物塊C以初速度2v0在極短時間與A相碰并粘在一起。由于A、B的相互作用，A、B分離時B的速度等于v0，從C接觸A到A、B分離的全過程中，下面說法正確的是()A．A、B分離時A的速度為eq\f(1,3)v0B．A、B分離時A的速度為eq\f(1,2)v0C．A、B、C組成的系統(tǒng)損失的機(jī)械能為eq\f(1,2)mv02D．A、B、C組成的系統(tǒng)損失的機(jī)械能為eq\f(5,4)mv026．用質(zhì)量為m的小鐵錘以速度v1向下?lián)舸蛞粔K質(zhì)量為M的磚頭(擊打時間極短)，擊打后，小鐵錘以eq\f(1,2)v1的速率反向彈回，已知磚頭受到擊打后在手中的緩沖時間為t，重力加速度為g，下列說法正確的是()A．在擊打過程中，鐵錘所受合外力的沖量大小為eq\f(1,2)mv1B．在擊打過程中，鐵錘重力的沖量大小為mgtC．磚頭緩沖過程中，對手的壓力大小為MgD．磚頭緩沖過程中，對手的壓力大小為Mg＋eq\f(3mv1,2t)7．(多選)如圖所示，質(zhì)量相同的兩個小球A、B用長為L的輕質(zhì)細(xì)繩連接，B球穿在光滑水平細(xì)桿上，初始時刻，細(xì)繩處于水平狀態(tài)。將A、B由靜止釋放，空氣阻力不計，下列說法正確的是()A．A球?qū)⒆鲎兯賵A周運(yùn)動B．B球?qū)⒁恢毕蛴疫\(yùn)動C．B球向右運(yùn)動的最大位移為LD．B球運(yùn)動的最大速度為eq\r(gL)8．(2024·內(nèi)蒙古包頭模擬)如圖，傾角為θ＝37°、足夠大的固定斜面與水平直導(dǎo)軌連接。光滑球A和粗糙物體B放置在導(dǎo)軌最左側(cè)，兩者均視為質(zhì)點，mA＝2kg，mB＝1kg，物體B與水平導(dǎo)軌的動摩擦因數(shù)為μ＝0.4。A、B粘在一起且中間夾有一小塊炸藥(炸藥的質(zhì)量可以忽略不計)。0時刻炸藥爆炸使A、B分離，物體B在導(dǎo)軌上運(yùn)動距離L＝2m后靜止，爆炸時間很短可以忽略不計。重力加速度g取10m/s2，sin37°＝0.6。求：(1)爆炸后瞬間物體B的速度大?。?2)物體B速度為0時，AB間距離。二、注重應(yīng)用，強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新9．(多選)如圖所示，質(zhì)量為100kg的小木船靜止在湖岸附近的水面上，船身垂直于湖岸，船面可看作水平面，并且比湖