【核動力】2022屆高三物理一輪復習課時作業(yè)17-第5章-機械能4-

課時作業(yè)(十七)(時間：45分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共10小題，每小題7分，共70分，每小題至少有一個選項正確，把正確選項前的字母填在題后括號內(nèi))1．如圖所示，跳水運動員最終踏板的過程可以簡化為下述模型：運動員從高處落處處于自然狀態(tài)的跳板(A位置)上，隨跳板一同向下運動到最低點(B位置)．對于運動員從開頭與跳板接觸到運動至最低點的過程，下列說法中正確的是()A．運動員到達最低點時，其所受外力的合力為零B．在這個過程中，運動員的動能始終在減小C．在這個過程中，跳板的彈性勢能始終在增加D．在這個過程中，運動員所受重力對她做的功大于跳板的作用力對她做的功【解析】從運動員與跳板接觸至F彈＝mg，運動員做加速度減小的加速度運動，之后F彈＞mg，運動員開頭減速，到最低點時速度減為零，此時運動員受向上的合力，A錯誤；該過程運動員的動能先增大后減小，B錯誤；至最低點，跳板形變量最大，彈性勢能最大，C正確；全程由動能定理得，WG－W彈＝0－eq\f(1,2)mv2，即WG＝W彈－eq\f(1,2)mv2，D錯誤．【答案】C2．如圖所示，質(zhì)量m＝10kg和M＝20kg的兩物塊，疊放在光滑水平面上，其中物塊m通過處于水平方向的輕彈簧與豎直墻壁相連，初始時刻，彈簧處于原長狀態(tài)，彈簧的勁度系數(shù)k＝250N/m.現(xiàn)用水平力F作用在物塊M上，使其緩慢地向墻壁移動，當移動40cm時，兩物塊間開頭相對滑動，在相對滑動前的過程中，下列說法中正確的是()A．M受到的摩擦力保持不變B．物塊m受到的摩擦力對物塊m不做功C．推力做的功等于彈簧增加的彈性勢能D．開頭相對滑動時，推力F的大小等于200N【解析】取m和M為一整體，由平衡條件可得：F＝kx，隔離m，由平衡條件可得，F(xiàn)f＝kx，可見M緩慢右移過程中，m對M的摩擦力在增大，開頭滑動時，F(xiàn)f＝kxm＝100N，故此時推力F＝100N，A、D均錯誤；m受到的摩擦力對m做正功，B錯誤；由能量守恒定律可知，推力F做的功全部轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能，C正確．【答案】C3．(2021·六安質(zhì)檢)如圖所示，水平傳送帶長為s，以速度v始終保持勻速運動，把質(zhì)量為m的貨物放到A點，貨物與皮帶間的動摩擦因數(shù)為μ，當貨物從A點運動到B點的過程中，摩擦力對貨物做的功不行能()A．等于eq\f(1,2)mv2B．小于eq\f(1,2)mv2C．大于μmgs D．小于μmgs【解析】貨物在傳送帶上相對地面的運動可能先加速后勻速，也可能始終加速而貨物的最終速度小于v，依據(jù)動能定理知摩擦力對貨物做的功可能等于eq\f(1,2)mv2，可能小于eq\f(1,2)mv2，可能等于μmgs，可能小于μmgs，故選C.【答案】C4．(2021·廈門質(zhì)檢)如圖所示，在光滑斜面上的A點先后水平拋出和靜止釋放兩個質(zhì)量相等的小球1和2，不計空氣阻力，最終兩小球在斜面上的B點相遇，在這個過程中()A．小球1重力做的功大于小球2重力做的功B．小球1機械能的變化大于小球2機械能的變化C．小球1到達B點的動能大于小球2的動能D．兩小球到達B點時，在豎直方向的分速度相等【解析】重力做功只與初、末位置的高度差有關，與物體經(jīng)過的路徑無關，所以重力對1、2兩小球所做的功相等，A錯誤；1、2兩小球從A點運動到B點的過程中，只有重力對其做功，所以它們的機械能均守恒，B錯誤；由動能定理可得，對小球1有：mgh＝Ek1－Ek0，對小球2有：mgh＝Ek2－0，明顯Ek1>Ek2，C正確；由上面的分析可知，兩小球到達B點時，小球1的速度大于小球2的速度，且小球1的速度方向與豎直方向的夾角小于小球2速度方向與豎直方向的夾角，因此，小球1在豎直方向上的速度大于小球2在豎直方向上的速度，D錯誤．【答案】C5．(2021·晉中月考)如圖所示，水平面上的輕彈簧一端與物體相連，另一端固定在墻上的P點，已知物體的質(zhì)量為m＝2.0kg，物體與水平面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.4，彈簧的勁度系數(shù)k＝200N/m.現(xiàn)用力F拉物體，使彈簧從處于自然狀態(tài)的O點由靜止開頭向左移動10cm，這時彈簧具有彈性勢能Ep＝1.0J，物體處于靜止狀態(tài)．若取g＝10m/s2，則撤去外力F后()A．物體向右滑動的距離可以達到12.5cmB．物體向右滑動的距離肯定小于12.5cmC．物體回到O點時速度最大D．物體到達最右端時動能為零，系統(tǒng)機械能也為零【解析】當物體向右運動至O點過程中，彈簧的彈力向右．由牛頓其次定律可知，kx－μmg＝ma(x為彈簧的伸長量)，當a＝0時，物體速度最大，此時kx＝μmg，彈簧仍處于伸長狀態(tài)，故C錯誤；當物體至O點時，由Ep－μmg×0.1＝eq\f(1,2)mv2可知，物體至O點的速度不為零，將連續(xù)向右壓縮彈簧，由能量守恒可得，Ep＝μmgx′＋Ep′，因Ep′＞0，所以x′＜12.5cm，A錯誤、B正確；物體到達最右端時，動能為零，但彈簧有彈性勢能，故系統(tǒng)的機械能不為零，D錯誤．【答案】B6．如圖所示，水平傳送帶AB長為21m，以6m/s的速度順時針勻速轉(zhuǎn)動，臺面與傳送帶平滑連接于B點，半圓形光滑軌道半徑R＝1.25m，與水平臺面相切于C點，BC長x＝5.5m，P點是圓弧軌道上與圓心O等高的一點．一質(zhì)量為m＝1kg的物塊(可視為質(zhì)點)，從A點無初速度釋放，物塊與傳送帶及臺面間的動摩擦因數(shù)均為0.1，則關于物塊的運動狀況，下列說法正確的是()A．物塊不能到達P點B．物塊能越過P點做斜拋運動C．物塊能越過P點做平拋運動D．物塊能到達P點，但不會消滅選項B、C所描述的運動狀況【解析】物塊從A點釋放后在傳送帶上做加速運動，假設到達臺面之前能夠達到傳送帶的速度v，則由動能定理得，μmgx1＝eq\f(1,2)mv2，得x1＝18m＜21m，假設成立．物塊以6m/s沖上臺面，假設物塊能到達P點，則到達P點時的動能EkP可由動能定理求得，－μmgx－mgR＝EkP－eq\f(1,2)mv2，得EkP＝0，可見，物塊能到達P點，速度恰為零，之后從P點沿圓弧軌道滑回，不會消滅選項B、C所描述的運動狀況，D正確．【答案】D7．如圖所示，有一固定的且內(nèi)壁光滑的半球面，球心為O，最低點為C，在其內(nèi)壁上有兩個質(zhì)量相同的小球(可視為質(zhì)點)A和B，在兩個高度不同的水平面內(nèi)做勻速圓周運動，A球的軌跡平面高于B球的軌跡平面，A、B兩球與O點的連線與豎直線OC間的夾角分別為α＝53°和β＝37°，以最低點C所在的水平面為重力勢能的參考平面，則(sin37°＝eq\f(3,5)，cos37°＝eq\f(4,5))()A．A、B兩球所受支持力的大小之比為3∶4B．A、B兩球運動的周期之比為4∶3C．A、B兩球的動能之比為16∶9D．A、B兩球的機械能之比為112∶51【解析】由題意知FN＝eq\f(mg,cosθ)，所以eq\f(FNA,FNB)＝eq\f(cos37°,cos53°)＝eq\f(4,3)，A項錯誤；mgtanθ＝meq\f(4π2,T2)Rsinθ，所以eq\f(TA,TB)＝eq\r(\f(cos53°,cos37°))＝eq\r(\f(3,4))，B項錯誤；Ek∝v2，v＝eq\f(2π,T)Rsinθ，所以eq\f(EkA,EkB)＝eq\f(T\o\al(2,B)sin253°,T\o\al(2,A)sin237°)＝eq\f(64,27)，C項錯誤；Ep＝mgR(1－cosθ)，所以eq\f(EA,EB)＝eq\f(EkA＋EpA,EkB＋EpB)＝eq\f(112,51)，D項正確．【答案】D8．如圖所示，水平傳送帶由電動機帶動，并始終保持以速度v勻速運動，現(xiàn)將質(zhì)量為m的某物塊由靜止釋放在傳送帶上的左端，過一會兒物塊能保持與傳送帶相對靜止，設物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為μ，對于這一過程，下列說法正確的是()A．摩擦力對物塊做的功為0.5mv2B．物塊對傳送帶做功為0.5mv2C．系統(tǒng)摩擦生熱為0.5mv2D．電動機多做的功為mv2【解析】對物塊運用動能定理，摩擦力做的功等于物塊動能的增加，即0.5mv2，故A正確；傳送帶的位移是物塊位移的兩倍，所以物塊對傳送帶做功的確定值是摩擦力對物塊做功的兩倍，即為mv2，故B錯誤；電動機多做的功就是傳送帶克服摩擦力做的功，也為mv2，故D正確；系統(tǒng)摩擦生熱等于摩擦力與相對位移的乘積，故C正確．【答案】ACD9.如圖所示，光滑斜面傾角為θ，c為斜面上的固定擋板．物塊a和b通過輕質(zhì)彈簧連接，a、b處于靜止狀態(tài)，彈簧壓縮量為x.現(xiàn)對a施加沿斜面對下的外力使彈簧再壓縮3x，之后突然撤去外力，經(jīng)時間t，物塊a沿斜面對上運動的速度為v，此時物塊b剛要離開擋板．已知兩物塊的質(zhì)量均為m，重力加速度為g.下列說法正確的是()A．彈簧的勁度系數(shù)為eq\f(mgsinθ,x)B．物塊b剛要離開擋板時，a的加速度為gsinθC．物塊a沿斜面對上運動速度最大時，物塊b對擋板c的壓力為0D．撤去外力后，經(jīng)過時間t，彈簧彈力對物塊a做的功為5mgxsinθ＋eq\f(1,2)mv2【解析】a、b處于靜止狀態(tài)，彈簧壓縮量為x，此時彈簧的彈力等于物塊a的重力沿斜面對下的分力的大小，即kx＝mgsinθ，解得k＝eq\f(mgsinθ,x)，選項A正確．物塊b剛要離開擋板時，彈簧對b的拉力剛好等于b的重力沿斜面對下的分力，此時a沿斜面方向的合外力大小為彈簧向下的拉力和自身重力向下的分力之和，其加速度為2gsinθ，選項B錯誤．物塊a沿斜面對上運動速度最大時，其自身重力向下的分力跟彈簧的彈力剛好相互平衡，故彈簧處于壓縮狀態(tài)，物塊b對擋板c有壓力，選項C錯誤．由能量守恒定律可知彈簧彈力對物塊a做的功等于物塊a機械能的增加即5mgxsinθ＋eq\f(1,2)mv2，選項D正確．【答案】AD10．如圖甲所示，在傾角為θ的光滑斜面上，有一質(zhì)量為m的物體在沿斜面方向的力F的作用下由靜止開頭運動，物體的機械能E隨位移x的變化關系如圖乙所示．其中O～x1過程的圖線是曲線，x1～x2過程的圖線為平行于x軸的直線，則下列說法中正確的是()A．物體在沿斜面對下運動B．在O～x1過程中，物體的加速度始終減小C．在O～x2過程中，物體先減速再勻速D．在x1～x2過程中，物體的加速度是gsinθ【解析】由題圖乙可知，在O～x1過程中，物體機械能削減，故力F在此過程中做負功，因此，物體沿斜面對下運動，因在E－x圖線中的O～x1階段，圖線的斜率變小，故力F在此過程中漸漸減小，由mgsinθ－F＝ma可知，物體的加速度漸漸增大，A正確，B、C錯誤；x1～x2過程中，物體機械能保持不變，F(xiàn)＝0，故此過程中物體的加速度a＝gsinθ，D正確．【答案】AD二、綜合應用(本題共2小題，共30分，解答時應寫出必要的文字說明，方程式和演算步驟，有數(shù)值計算的要注明單位)11．(14分)如圖所示，一物體質(zhì)量m＝2kg，在傾角為θ＝37°的斜面上的A點以初速度v0＝3m/s下滑，A點距彈簧上端B的距離AB＝4m．當物體到達B后將彈簧壓縮到C點，最大壓縮量BC＝0.2m，然后物體又被彈簧彈上去，彈到的最高位置為D點，D點距A點AD＝3m．擋板及彈簧質(zhì)量不計，g取10m/s2，sin37°＝0.6，求：(1)物體與斜面間的動摩擦因數(shù)μ；(2)彈簧的最大彈性勢能Epm.【解析】(1)物體從開頭位置A點到最終D點的過程中，彈性勢能沒有發(fā)生變化，動能和重力勢能削減，機械能的削減量為ΔE＝ΔEk＋ΔEp＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＋mglADsin37°①物體克服摩擦力產(chǎn)生的熱量為Q＝Ffx②其中x為物體的路程，即x＝5.4m③Ff＝μmgcos37°④由能量守恒定律可得ΔE＝Q⑤由①②③④⑤式解得μ＝0.52.(2)由A到C的過程中，動能削減ΔEk′＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)⑥重力勢能削減ΔEp′＝mglACsin37°⑦摩擦生熱Q＝FflAC＝μmgcos37°lAC⑧由能量守恒定律得彈簧的最大彈性勢能為ΔEpm＝ΔEk′＋ΔEp′－Q⑨聯(lián)立⑥⑦⑧⑨解得ΔEpm＝24.5J.【答案】(1)0.52(2)24.5J12.(16分)如圖所示，質(zhì)量為m＝1kg的滑塊，在水平力F作用下靜止在傾角為θ＝30°的光滑斜面上，斜面的末端處與水平傳送帶相接(滑塊經(jīng)過此位置滑上皮帶時無能量損失)，傳送帶的運行速度為v0＝3m/s，長為L＝1.4m，今將水平力撤去，當滑塊滑到傳送帶右端C時，恰好與傳送帶速度相同．滑塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ＝0.2，g＝10m/s2.(1)求水平作用力F的大??；(2)求滑塊下滑的高度；(3)若滑塊滑上傳送帶時速度大于3m/s，求滑塊在傳送帶上滑行的整個過程中產(chǎn)生的熱量．【解析】