老高考舊教材適用2025版高考物理二輪復(fù)習(xí)專題2能量與動(dòng)量分層突破練5動(dòng)能定理機(jī)械能守恒定律功能關(guān)系的應(yīng)用

專題分層突破練5動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒定律、功能關(guān)系的應(yīng)用A組1.(多選)(2024廣東普寧模擬)下列關(guān)于圖片的說(shuō)法正確的是()A.圖甲中蛟龍?zhí)柋坏踯噭蛩俚跸滤倪^(guò)程中,它的機(jī)械能守恒B.圖乙中火車在勻速轉(zhuǎn)彎時(shí)所受合外力不為零,動(dòng)能不變C.圖丙中握力器在手的壓力下彈性勢(shì)能增加了D.圖丁中撐竿跳高運(yùn)動(dòng)員在上升過(guò)程中機(jī)械能守恒2.(2024河南駐馬店期末)一質(zhì)量為m的物體在水平恒力F(大小未知)的作用下沿水平地面從靜止起先做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。物體通過(guò)的路程為x0時(shí)撤去力F,物體接著滑行3x0的路程后停止運(yùn)動(dòng)。重力加速度大小為g,物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,則水平恒力F的大小為()A.2μmg B.3μmgC.4μmg D.6μmg3.(多選)(2024陜西安康一模)某次汽車性能測(cè)試中,若關(guān)閉油門,則汽車恰好能沿一山坡向下做勻速直線運(yùn)動(dòng);若汽車以恒定的功率P沿該山坡向上由靜止啟動(dòng)做加速直線運(yùn)動(dòng),則汽車經(jīng)時(shí)間t速度達(dá)到最大值vm。已知汽車的質(zhì)量為m,假設(shè)汽車在上坡和下坡過(guò)程中所受路面的阻力大小恒定且相等,不計(jì)空氣阻力,下列說(shuō)法正確的是()A.路面對(duì)汽車的阻力大小為PB.路面對(duì)汽車的阻力大小為PC.上坡過(guò)程中,汽車從靜止啟動(dòng)到速度剛好增大至vm,通過(guò)的距離為PtD.上坡過(guò)程中,汽車從靜止啟動(dòng)到速度剛好增大至vm,通過(guò)的距離為2Pt4.(2024山東師范高校附中模擬)如圖所示,某運(yùn)動(dòng)員在一次訓(xùn)練中腳踩滑雪板從平臺(tái)BC的C點(diǎn)沿水平方向飛出,落在傾斜雪道上的D點(diǎn)。已知傾斜的雪道與水平面的夾角θ=37°,運(yùn)動(dòng)員從C點(diǎn)飛出時(shí)他和裝備的動(dòng)能為400J。運(yùn)動(dòng)員及裝備視為質(zhì)點(diǎn),不計(jì)空氣阻力,sin37°=0.6,重力加速度g取10m/s2,則運(yùn)動(dòng)員(含裝備)落到雪道上D點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為()A.800J B.900J C.1300J D.1500J5.(2024全國(guó)甲卷)北京2024年冬奧會(huì)首鋼滑雪大跳臺(tái)局部示意圖如圖所示。運(yùn)動(dòng)員從a處由靜止自由滑下,到b處起跳,c點(diǎn)為a、b之間的最低點(diǎn),a、c兩處的高度差為h。要求運(yùn)動(dòng)員經(jīng)過(guò)c點(diǎn)時(shí)對(duì)滑雪板的壓力不大于自身所受重力的k倍,運(yùn)動(dòng)過(guò)程中將運(yùn)動(dòng)員視為質(zhì)點(diǎn)并忽視全部阻力,則c點(diǎn)處這一段圓弧雪道的半徑不應(yīng)小于()A.hk+1 B.hk C.2hk 6.(2024山東菏澤一模)如圖所示,粗糙程度到處相同、傾角為θ的傾斜圓盤上,有一長(zhǎng)為l的輕質(zhì)細(xì)繩,一端可繞垂直于傾斜圓盤的光滑軸上的O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng),另一端與質(zhì)量為m的小滑塊相連,小滑塊從最高點(diǎn)以垂直細(xì)繩的速度v0起先運(yùn)動(dòng),恰好能完成一個(gè)完整的圓周運(yùn)動(dòng),則運(yùn)動(dòng)過(guò)程中滑塊受到的摩擦力大小為()A.m(v02C.m(v027.(多選)從地面豎直向上拋出一物體,運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,物體除受到重力外還受到一大小不變、方向始終與運(yùn)動(dòng)方向相反的外力F作用。以地面為零重力勢(shì)能面,物體從拋出到落回地面的過(guò)程中,機(jī)械能E隨路程s的變更關(guān)系如圖所示,重力加速度大小取10m/s2。則()A.物體到達(dá)的最高點(diǎn)距地面的高度為1.0mB.外力F的大小為3.5NC.物體動(dòng)能的最小值為1.0JD.物體的質(zhì)量為0.4kg8.(多選)如圖所示,水平傳送帶兩端A、B間的距離為L(zhǎng),傳送帶以速度v沿順時(shí)針運(yùn)動(dòng),一個(gè)質(zhì)量為m的物塊以肯定的初速度從A端滑上傳送帶,運(yùn)動(dòng)到B端,此過(guò)程中物塊先做勻加速直線運(yùn)動(dòng)后做勻速直線運(yùn)動(dòng),物塊做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的時(shí)間與做勻速直線運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等,兩過(guò)程中物塊運(yùn)動(dòng)的位移之比為2∶3,重力加速度為g,傳送帶速度大小不變。下列說(shuō)法正確的是()A.物塊的初速度大小為vB.物塊做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為3LC.物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為10D.整個(gè)過(guò)程中物塊與傳動(dòng)帶因摩擦產(chǎn)生的熱量為m9.(2024廣東廣雅中學(xué)模擬)科技助力北京冬奧:我國(guó)自主研發(fā)的“人體高速?gòu)椛溲b置”幾秒鐘就能將一名滑冰運(yùn)動(dòng)員從靜止?fàn)顟B(tài)加速到指定速度,協(xié)助速度滑冰運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練彎道滑行技術(shù)。如圖所示,某次訓(xùn)練,彈射裝置在加速段將質(zhì)量m=80kg的運(yùn)動(dòng)員加速到速度v0=15m/s,此后,運(yùn)動(dòng)員自己稍加施力便可保持該速度不變,勻速通過(guò)變道段,再進(jìn)入半徑R=30m的水平彎道做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。已知加速段克服阻力做功為3000J,運(yùn)動(dòng)員可視為質(zhì)點(diǎn),不考慮空氣阻力影響,重力加速度g取10m/s2。求:(1)彈射裝置對(duì)運(yùn)動(dòng)員做的功;(2)過(guò)水平彎道時(shí),運(yùn)動(dòng)員受到冰面作用力F的大小。B組10.(2024山西太原期末)如圖甲所示,一物塊置于粗糙水平面上,其右端通過(guò)水平彈性輕繩固定在豎直墻壁上。用力將物塊向左拉至O處后由靜止釋放,用傳感器測(cè)出物塊的位移x和對(duì)應(yīng)的速度,作出物塊的動(dòng)能—位移圖像如圖乙所示。其中,0.10~0.25m間的圖線為直線,其余部分為曲線。已知物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2,g取10m/s2,彈性繩的彈力與形變始終符合胡克定律,可知()A.物塊的質(zhì)量為0.2kgB.彈性繩的勁度系數(shù)為50N/mC.彈性繩彈性勢(shì)能的最大值為0.6JD.物塊被釋放時(shí),加速度的大小為8m/s211.(多選)(2024全國(guó)甲卷)一質(zhì)量為m的物體自傾角為α的固定斜面底端沿斜面對(duì)上滑動(dòng)。該物體起先滑動(dòng)時(shí)的動(dòng)能為Ek,向上滑動(dòng)一段距離后速度減小為零,此后物體向下滑動(dòng),到達(dá)斜面底端時(shí)動(dòng)能為Ek5。已知sinα=0.6,重力加速度大小為g。則(A.物體向上滑動(dòng)的距離為EB.物體向下滑動(dòng)時(shí)的加速度大小為gC.物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)等于0.5D.物體向上滑動(dòng)所用的時(shí)間比向下滑動(dòng)的時(shí)間長(zhǎng)12.(多選)如圖所示,光滑斜面傾角θ=60°,其底端與豎直平面內(nèi)半徑為R的光滑圓弧軌道平滑對(duì)接,位置D為圓弧軌道的最低點(diǎn)。兩個(gè)質(zhì)量均為m的小球A和小環(huán)B(均可視為質(zhì)點(diǎn))用L=1.5R的輕桿通過(guò)輕質(zhì)鉸鏈相連。B套在固定豎直光滑的長(zhǎng)桿上,桿和圓軌道在同一豎直平面內(nèi),桿過(guò)軌道圓心O,初始時(shí)輕桿與斜面垂直。在斜面上由靜止釋放A,假設(shè)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中兩桿不會(huì)碰撞,小球通過(guò)軌道連接處時(shí)無(wú)能量損失(速度大小不變)。重力加速度為g。下列推斷正確的是()A.剛釋放時(shí),小球A的加速度大小為32B.小球A由靜止釋放運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí),機(jī)械能始終減小C.小球A運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)的速度大小為14gRD.已知小球A運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí),小環(huán)B的瞬時(shí)加速度大小為a,則此時(shí)小球A受到圓弧軌道的支持力大小為5.5mg+ma13.(2024廣東佛山模擬預(yù)料)如圖所示,粗糙水平面AB與豎直面內(nèi)的光滑半圓形軌道在B點(diǎn)平滑相接,一質(zhì)量為m的小滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))將彈簧壓縮至A點(diǎn)后由靜止釋放,經(jīng)過(guò)B點(diǎn)后恰好能通過(guò)最高點(diǎn)C做平拋運(yùn)動(dòng)。已知導(dǎo)軌半徑R=0.4m,小滑塊的質(zhì)量m=0.1kg,小滑塊與軌道AB間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2,AB的長(zhǎng)度l=20m,重力加速度取10m/s2。(1)求小滑塊對(duì)圓軌道最低處B點(diǎn)的壓力大小。(2)求彈簧壓縮至A點(diǎn)時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能。(3)若僅變更AB的長(zhǎng)度l,其他條件不變,要使小滑塊在半圓軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)不脫離軌道,求出l的可能值。答案：1.BC解析圖甲中蛟龍?zhí)柋坏踯噭蛩俚跸滤倪^(guò)程中,鋼繩對(duì)它做負(fù)功,機(jī)械能不守恒,A錯(cuò)誤;圖乙中火車在勻速轉(zhuǎn)彎時(shí)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),所受的合外力指向圓心且不為零,速度大小不變,故動(dòng)能不變,B正確;圖丙中握力器在手的壓力下形變?cè)龃?所以彈性勢(shì)能增大,C正確;圖丁中撐竿跳高運(yùn)動(dòng)員在上升過(guò)程中撐竿的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為運(yùn)動(dòng)員的機(jī)械能,所以運(yùn)動(dòng)員的機(jī)械能不守恒,D錯(cuò)誤。2.C解析對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過(guò)程,依據(jù)動(dòng)能定理有(F-μmg)x0-μmg×3x0=0,解得F=4μmg,故C正確。3.AD解析設(shè)山坡的傾角為θ,依據(jù)物體的平衡條件,汽車下坡過(guò)程中所受路面的阻力大小為F阻=mgsinθ,當(dāng)汽車以最大速度vm上坡時(shí),依據(jù)平衡條件,結(jié)合功率公式有Pvm=F阻+mgsinθ,解得F阻=P2vm,A正確,B錯(cuò)誤;對(duì)汽車上坡的過(guò)程,依據(jù)動(dòng)能定理有Pt-mgsinθ·x-F阻x=4.C解析在C點(diǎn)的動(dòng)能Ek0=12mv02=400J,由平拋運(yùn)動(dòng)學(xué)問(wèn)可知,速度偏轉(zhuǎn)角的正切值是位移偏轉(zhuǎn)角正切值的兩倍,則tanα=2tanθ=2×34=32,運(yùn)動(dòng)員到達(dá)D點(diǎn)時(shí)豎直方向速度vy=v0tanα,在D點(diǎn)的速度v=v02+vy25.D解析在c點(diǎn)由牛頓其次定律得FN-mg=mv2R,由牛頓第三定律得,FN=FN',其中FN'≤kmg,又依據(jù)機(jī)械能守恒定律得,mgh=12mv2,解得R6.A解析由于小滑塊恰好能完成一個(gè)完整的圓周運(yùn)動(dòng),則在最高點(diǎn)有mgsinθ=mv2l,整個(gè)過(guò)程依據(jù)能量守恒定律可得-2πl(wèi)Ff=12mv2-12mv7.AD解析依據(jù)圖像可知,物塊總共的路程為s=2m,故上升的最大高度為1.0m,A正確;整個(gè)過(guò)程,由功能關(guān)系得Ek-Ek0=-Fs,依據(jù)圖像可知Ek0=7J,Ek=1J,代入數(shù)據(jù)解得F=3N,B錯(cuò)誤;物體到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)速度為零,動(dòng)能為零,故最小動(dòng)能為零,C錯(cuò)誤;由圖像知s=1m時(shí)E=4J,此時(shí)動(dòng)能為0,故Ep=E=4J,由Ep=mgh,得m=0.4kg,故D正確。8.BC解析由題意知(v0+v)2∶v=2∶3,得v0=v3,A錯(cuò)誤;勻速運(yùn)動(dòng)中3L5=vt,則t=3L5v,勻加速與勻速時(shí)間相等,B正確;由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式v2-v02=2ax,x=25L,μg=a得動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=10v29gL9.答案(1)12000J(2)1000N解析(1)在加速段,依據(jù)動(dòng)能定理可知W-W阻=1解得彈射裝置對(duì)運(yùn)動(dòng)員做功W=12000J。(2)豎直方向FN=mg水平方向Fx=mv所以運(yùn)動(dòng)員受到冰面作用力F的大小F=FN210.D解析由動(dòng)能定理有μmgΔx=ΔEk得m=ΔEkμgΔx=0.300.2×10×(0.25-0.10)kg=1kg,A錯(cuò)誤;由題圖乙可知?jiǎng)幽茏畲髸r(shí)彈性繩彈力等于滑動(dòng)摩擦力,則有kΔx1=μmg,Δx1=(0.10-0.08)m=0.02m,解得k=100N/m,B錯(cuò)誤;依據(jù)能量守恒定律得Epm=μmgxm11.BC解析設(shè)物體向上滑動(dòng)的距離為x,斜面的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,對(duì)物體從斜面底端滑到最高點(diǎn)和從最高點(diǎn)滑究竟端的過(guò)程用動(dòng)能定理有0-Ek=-mgxsinα-μmgxcosαEk5-0=mgxsinα-μmgx聯(lián)立解得x=Ekmg,μ=0物體向下滑動(dòng)的加速度a2=gsinα-μgcosα=15g物體向上滑動(dòng)和向下滑動(dòng)的距離相同,而向上滑動(dòng)的加速度a1=gsinα+μgcosα=g,大于向下滑動(dòng)的加速度a2,故向上滑動(dòng)的時(shí)間比向下滑動(dòng)的時(shí)間短,故D錯(cuò)誤。12.ACD解析由牛頓其次定律得mgsin60°=maA,解得aA=32g,A正確;小球A在D點(diǎn)時(shí),速度水平,豎直分速度為0,則B的速度為0,B的機(jī)械能減小,則A的機(jī)械能增加,B錯(cuò)誤;對(duì)系統(tǒng)由動(dòng)能定理得mAgL-Rcosθ+R-Lcosθ+mBgL-Rcosθ+R-L=12mvA2,解得vA=14gR2,C正確;以小環(huán)B13.答案(1)6N(2)5J(3)l≤20m或23m≤l≤25m解析(1)小滑塊恰好能通過(guò)最高點(diǎn)C,有mg=mv解得vC=2m/s從B到C依據(jù)動(dòng)能定理有-mg·2R=1解得vB=25m/s在B點(diǎn),對(duì)小滑塊有FN-mg=mv解得FN=6N依據(jù)牛頓第三定律可得