老高考新教材適用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.(多選)(2024山東青島二中高三開(kāi)學(xué)考試)圖甲為一種兒童玩具——不倒翁,其縱截面如圖乙所示。底部是半球形,球心為O,頂點(diǎn)為P。不倒翁靜止時(shí)直立,用手推一下上部,不倒翁傾斜,放手后來(lái)回?fù)u擺若干次后重新直立靜止。下列推斷正確的是()A.不倒翁的重心位于O點(diǎn)B.不倒翁的重心位于O、P兩點(diǎn)之間C.搖擺時(shí)不倒翁從直立變傾斜過(guò)程中,重力勢(shì)能增加D.搖擺時(shí)不倒翁從直立變傾斜過(guò)程中,重力勢(shì)能削減3.(2024山東菏澤一模)科學(xué)家研發(fā)出的一款超小型風(fēng)力發(fā)電機(jī),也被稱之為郁金香風(fēng)力發(fā)電機(jī),可以供家庭運(yùn)用,具有噪音極低、啟動(dòng)風(fēng)速較小等特點(diǎn)。某家庭裝有郁金香風(fēng)力發(fā)電機(jī)10臺(tái),某日該地區(qū)的風(fēng)速是6m/s,風(fēng)吹到的葉片有效面積為1m2,已知空氣的密度為1.2kg/m3,假如該風(fēng)力發(fā)電機(jī)能將通過(guò)此有效面積內(nèi)空氣動(dòng)能的40%轉(zhuǎn)化為電能。下列表述符合事實(shí)的是()A.每秒沖擊每臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的空氣體積為1m3B.每秒沖擊每臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的空氣動(dòng)能為259.2JC.每臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電的功率為129.6WD.該風(fēng)力發(fā)電機(jī)組工作24h,發(fā)電量約12.44kW·h4.(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.(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9.(多選)(2024廣東一模)滑梯(如圖甲所示)是孩子們喜愛(ài)的游樂(lè)設(shè)施之一,滑梯可以簡(jiǎn)化為如圖乙所示的模型。一質(zhì)量為m的小摯友(可視為質(zhì)點(diǎn)),從豎直面內(nèi)半徑為r的圓弧形滑道的A點(diǎn)由靜止起先下滑,利用速度傳感器測(cè)得小摯友到達(dá)圓弧最低點(diǎn)B時(shí)的速度大小為gr2,g為當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?。已知過(guò)A點(diǎn)的切線與豎直方向的夾角為30°,滑道各處動(dòng)摩擦因數(shù)相同,則小摯友在沿著AB下滑的過(guò)程中(A.克服摩擦力做功為mgrB.處于先失重后超重狀態(tài)C.重力的功領(lǐng)先減小后增大D.在最低點(diǎn)B時(shí)對(duì)滑道的壓力大小為3210.(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)11.(多選)(2024廣東模擬預(yù)料)如圖所示,滑塊2套在光滑的豎直桿上并通過(guò)細(xì)繩繞過(guò)光滑定滑輪連接物塊1,物塊1又與一輕質(zhì)彈簧連接在一起,輕質(zhì)彈簧另一端固定在地面上,起先時(shí)用手托住滑塊2,使繩子剛好伸直處于水平位置但無(wú)拉力,此時(shí)彈簧的壓縮量為d?，F(xiàn)將滑塊2從A處由靜止釋放,經(jīng)過(guò)B處的速度最大,到達(dá)C處的速度為零,此時(shí)物塊1還沒(méi)有到達(dá)滑輪位置。已知滑輪與桿的水平距離為3d,AC間距離為4d,不計(jì)滑輪質(zhì)量、大小及摩擦。下列說(shuō)法正確的是()A.滑塊2下滑過(guò)程中,加速度始終減小B.滑塊2經(jīng)過(guò)B處時(shí)的加速度等于零C.物塊1和滑塊2的質(zhì)量之比為3∶2D.若滑塊2質(zhì)量增加一倍,其他條件不變,仍讓滑塊2由A處從靜止滑到C處,滑塊2到達(dá)C處時(shí),物塊1和滑塊2的速度之比為4∶512.(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：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.BC解析假設(shè)不倒翁的重心在O點(diǎn),則傾斜后,支持力還是沿半徑過(guò)球心,不倒翁仍平衡,不會(huì)自動(dòng)復(fù)原直立,假設(shè)重心在O上方,不倒翁傾斜后會(huì)傾倒,更不會(huì)自動(dòng)直立,所以重心位于O、P連線上且在O點(diǎn)下方某處,A錯(cuò)誤,B正確;不倒翁直立靜止時(shí)重心位置最低,所以從直立變傾斜過(guò)程中,重力勢(shì)能增加,C正確,D錯(cuò)誤。3.D解析每秒沖擊每臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的空氣體積為V=Svt=1×6×1m3=6m3,A錯(cuò)誤;1s內(nèi)沖擊每臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的氣流的質(zhì)量為m=ρV=1.2×6kg=7.2kg,氣流的動(dòng)能為Ek=12mv2=12×7.2×62J=129.6J,B錯(cuò)誤;1s風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為的電能E電=ηEk=40%×129.6J=51.84J,則功率P=E電t=51.84W,C錯(cuò)誤;該風(fēng)力發(fā)電機(jī)組工作24h,發(fā)電量為W=10Pt'=10×51.84×10-3×24kW·h=12.4.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+vy2=134v0,則運(yùn)動(dòng)員(5.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R≥2hk-1,選項(xiàng)D6.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=12mv2-12mv027.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.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=FN2+9.BD解析在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,由動(dòng)能定理得mgr(1-cos60°)-Wf=12mv2-0,解得克服摩擦力做功為Wf=14mgr,A錯(cuò)誤;小摯友在A點(diǎn)時(shí)加速度沿著切線向下,處于失重狀態(tài),到最低點(diǎn)時(shí)加速度豎直向上,處于超重狀態(tài),B正確;小摯友在A點(diǎn)時(shí)速度為零,重力的功率為零,到最低點(diǎn)時(shí)重力的方向與速度方向垂直,重力的功率也為零,故重力的功領(lǐng)先增大后減小,C錯(cuò)誤;在B點(diǎn),依據(jù)牛頓其次定律得FN-mg=mv2r,解得FN=32mg,由牛頓第三定律得小摯友在最低點(diǎn)B時(shí)對(duì)滑道的壓力大小為FN'=FN10.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=0.5,故A錯(cuò)誤物體向下滑動(dòng)的加速度a2=gsinα-μgcosα=15g,故B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。11.BD解析滑塊2下滑過(guò)程中,繩子拉力增大,合力先減小后反向增大,在B處速度最大,加速度為零,則加速度先減小后反向增大,A錯(cuò)誤,B正確。物塊1靜止時(shí),彈簧壓縮量為d;當(dāng)A下滑到C點(diǎn)時(shí),滑塊1上升的高度為h=(3d)2+(4d)2-3d=2d,則當(dāng)滑塊2到達(dá)C時(shí)彈簧伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度為d,此時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能等于物塊1靜止時(shí)的彈性勢(shì)能;對(duì)于1、2及彈簧組成的系統(tǒng),由機(jī)械能守恒定律有m1g·2d=m2g·4d,解得m1∶m2=2∶1,C錯(cuò)誤。依據(jù)物塊1和滑塊2沿繩子方向的分速度大小相等,得v2cosθ=v1,當(dāng)滑塊2到達(dá)C處時(shí),有cosθ=4d5d=4512.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