（名師導(dǎo)學(xué)）2020版高考物理總復(fù)習(xí) 第五章 章末總結(jié) 提高教學(xué)案 新人教版

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1、章末總結(jié)　提高 知 識(shí) 網(wǎng) 絡(luò)　【p96】 解題思路與方法　【p96】 能的概念、功和能的關(guān)系以及各種不同形式的能的相互轉(zhuǎn)化和守恒的規(guī)律是自然界中最重要、最普遍、最基本的客觀規(guī)律，它貫穿于整個(gè)物理學(xué)中．本章有關(guān)功和能的概念，以及動(dòng)能定理和機(jī)械能守恒定律是在牛頓運(yùn)動(dòng)定律的基礎(chǔ)上，研究力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的進(jìn)一步拓展，使人們對(duì)自然的認(rèn)識(shí)更加深入．用能量觀點(diǎn)分析問題，不僅為解決力學(xué)問題開辟了一條新的途徑，同時(shí)也是分析解決電磁學(xué)、熱學(xué)等領(lǐng)域問題的一條重要的思路． 運(yùn)用能量的觀點(diǎn)分析解決有關(guān)問題時(shí)，可以不涉及過程中力的作用以及運(yùn)動(dòng)細(xì)節(jié)，關(guān)心的只是過程中的能量轉(zhuǎn)化的關(guān)系和過程的始末狀態(tài)，這往往更能把握

2、住問題的實(shí)質(zhì)，使解決問題的思路變得簡(jiǎn)捷，并且能解決一些用牛頓定律無法解決的問題． 功和能的關(guān)系、能量的轉(zhuǎn)化和守恒，往往出現(xiàn)在高考的壓軸題中．題中的物理過程較復(fù)雜，綜合性較強(qiáng)，涉及的知識(shí)面廣，對(duì)考生的綜合分析能力要求較高．平時(shí)要加強(qiáng)綜合題的練習(xí)，學(xué)會(huì)將復(fù)雜的物理過程分解為若干個(gè)子過程，分析每一個(gè)過程中功與能量轉(zhuǎn)化的關(guān)系，建立好相關(guān)的物理模型，靈活運(yùn)用物理規(guī)律求解． 體 驗(yàn) 高 考　　【p96】 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1．(2018·全國(guó)卷Ⅰ)高鐵列車在啟動(dòng)階段的運(yùn)動(dòng)可看作初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)．在啟動(dòng)階段，列車的動(dòng)能(　　) A．與它所經(jīng)歷的時(shí)間成正比

3、 B．與它的位移成正比 C．與它的速度成正比 D．與它的動(dòng)量成正比 【解析】根據(jù)初速度為零勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律可知，在啟動(dòng)階段，列車的速度與時(shí)間成正比，即v＝at，由動(dòng)能公式Ek＝mv2，可知列車動(dòng)能與速度的二次方成正比，與時(shí)間的二次方成正比，選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤；由v2＝2ax，可知列車動(dòng)能與位移x成正比，選項(xiàng)B正確；由動(dòng)量公式p＝mv，可知列車動(dòng)能Ek＝mv2＝，即與列車的動(dòng)量二次方成正比，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 【答案】B 2．(2017·全國(guó)卷Ⅱ)如圖，半圓形光滑軌道固定在水平地面上，半圓的直徑與地面垂直，一小物塊以速度v從軌道下端滑入軌道，并從軌道上端水平飛出，小物塊落地點(diǎn)到軌道下

4、端的距離與軌道半徑有關(guān)，此距離最大時(shí)，對(duì)應(yīng)的軌道半徑為(重力加速度為g)(　　) A. B. C. D. 【解析】物塊由最低點(diǎn)到最高點(diǎn)有：mv2＝2mgr＋mv；物塊做平拋運(yùn)動(dòng)：x＝v1t；t＝；聯(lián)立解得：x＝，由數(shù)學(xué)知識(shí)可知，當(dāng)r＝＝時(shí)，x最大，故選B. 【答案】B 3．(2018·全國(guó)卷Ⅰ)如圖，abc是豎直面內(nèi)的光滑固定軌道，ab水平，長(zhǎng)度為2R；bc是半徑為R的四分之一圓弧，與ab相切于b點(diǎn)．一質(zhì)量為m的小球，始終受到與重力大小相等的水平外力的作用，自a點(diǎn)處從靜止開始向右運(yùn)動(dòng)．重力加速度大小為g.小球從a點(diǎn)開始運(yùn)動(dòng)到其軌跡最高點(diǎn)，機(jī)械能的增量為(　　) A．2mgR

5、 B．4mgR C．5mgR D．6mgR 【解析】設(shè)小球運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)的速度大小為vC，則對(duì)小球由a到c的過程，由動(dòng)能定理得：F·3R－mgR＝mv，又F＝mg，解得：v＝4gR，小球離開c點(diǎn)后，在水平方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，豎直方向在重力作用力下做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律可知，小球離開c點(diǎn)后水平方向和豎直方向的加速度大小均為g，則由豎直方向的運(yùn)動(dòng)可知，小球從離開c點(diǎn)到其軌跡最高點(diǎn)所需的時(shí)間為：t＝＝2，小球在水平方向的位移為x＝gt2＝2R.由以上分析可知，小球從a點(diǎn)開始運(yùn)動(dòng)到其軌跡最高點(diǎn)的過程中，水平方向的位移大小為5R，則小球機(jī)械能的增加量ΔE＝F·5R＝5mgR

6、，選項(xiàng)C正確，A、B、D錯(cuò)誤． 【答案】C 4.(2017·天津)“天津之眼”是一座跨河建設(shè)、橋輪合一的摩天輪，是天津市的地標(biāo)之一．摩天輪懸掛透明座艙，乘客隨座艙在豎直面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．下列敘述正確的是(　　) A．摩天輪轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，乘客的機(jī)械能保持不變 B．在最高點(diǎn)，乘客重力大于座椅對(duì)他的支持力 C．摩天輪轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過程中，乘客重力的沖量為零 D．摩天輪轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，乘客重力的瞬時(shí)功率保持不變 【解析】機(jī)械能等于動(dòng)能和重力勢(shì)能之和，乘客隨座艙在豎直面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能不變，重力勢(shì)能時(shí)刻發(fā)生變化，則機(jī)械能在變化，故A錯(cuò)誤；在最高點(diǎn)對(duì)乘客受力分析，根據(jù)牛頓第二定律有：mg－N

7、＝m，座椅對(duì)他的支持力N＝mg－m

8、．始終背離大圓環(huán)圓心 【解析】大圓環(huán)光滑，則大圓環(huán)對(duì)小環(huán)的作用力總是沿半徑方向，與速度方向垂直，故大圓環(huán)對(duì)小環(huán)的作用力一直不做功，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；開始時(shí)大圓環(huán)對(duì)小環(huán)的作用力背離圓心，最后指向圓心，故選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤；故選A. 【答案】A 6．(2017·全國(guó)卷Ⅲ)如圖，一質(zhì)量為m、長(zhǎng)度為l的均勻柔軟細(xì)繩PQ豎直懸掛．用外力將繩的下端Q緩慢地豎直向上拉起至M點(diǎn)，M點(diǎn)與繩的上端P相距l(xiāng).重力加速度大小為g.在此過程中，外力做的功為(　　) A.mgl B.mgl C.mgl D.mgl 【解析】由題可知，緩慢提升繩子，在整個(gè)過程中，動(dòng)能不變，則外力做功WF等于重力勢(shì)能增加量Δ

9、Ep. 將Q端提升至M位置處，過程如圖所示： 由圖可知：全程重力勢(shì)能增加量ΔEp可視為只有NQ段上升增加的重力勢(shì)能．取NQ段為研究對(duì)象，此段質(zhì)量大小為：m′＝m，其重心位置上升高度為：h＝l，則外力做功為：WF＝ΔEp＝m′gh＝mgl. 【答案】A 7．(2017·江蘇)一小物塊沿斜面向上滑動(dòng)，然后滑回到原處．物塊初動(dòng)能為Ek0，與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)不變，則該過程中，物塊的動(dòng)能Ek與位移x的關(guān)系圖線是(　　) 【解析】向上滑動(dòng)的過程中，根據(jù)動(dòng)能定理：－Ek0＝－(mg＋Ff)x，同理，下滑過程中，由動(dòng)能定理可得：Ek－0＝(mg－Ff)(x－x0)，故C正確；ABD錯(cuò)誤．

10、 【答案】C 8．(2017·海南)將一小球豎直向上拋出，小球在運(yùn)動(dòng)過程中所受到的空氣阻力不可忽略．a(chǎn)為小球運(yùn)動(dòng)軌跡上的一點(diǎn)，小球上升和下降經(jīng)過a點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能分別為Ek1和Ek2.從拋出開始到小球第一次經(jīng)過a點(diǎn)時(shí)重力所做的功為W1，從拋出開始到小球第二次經(jīng)過a點(diǎn)時(shí)重力所做的功為W2.下列選項(xiàng)正確的是(　　) A．Ek1＝Ek2，W1＝W2 B．Ek1>Ek2，W1＝W2 C．Ek1Ek2，W1Ek2；重力做功

11、只與起始點(diǎn)有關(guān)，與路徑無關(guān)，由于這兩個(gè)過程中起始點(diǎn)相同，故W1＝W2，故選B. 【答案】B 9．(2017·江蘇)利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究恒力做功與物體動(dòng)能變化的關(guān)系．小車的質(zhì)量為M＝200.0 g，鉤碼的質(zhì)量為m＝10.0 g，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源為50 Hz的交流電． (1)掛鉤碼前，為了消除摩擦力的影響，應(yīng)調(diào)節(jié)木板右側(cè)的高度，直至向左輕推小車觀察到________________． (2)掛上鉤碼，按實(shí)驗(yàn)要求打出的一條紙帶如圖所示．選擇某一點(diǎn)為O，依次每隔4個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)．用刻度尺量出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，記錄在紙帶上．計(jì)算打出各計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)小車的速度v，其中打出計(jì)數(shù)點(diǎn)“1”

12、時(shí)小車的速度v1＝________m/s. (3)將鉤碼的重力視為小車受到的拉力，取g＝9.80 m/s2，利用W＝mgΔx算出拉力對(duì)小車做的功W.利用Ek＝Mv2算出小車動(dòng)能，并求出動(dòng)能的變化量ΔEk.計(jì)算結(jié)果見下表. W/×10－3 2.45 2.92 3.35 3.81 4.26 ΔEk/×10－3 2.31 2.73 3.12 3.61 4.00 請(qǐng)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在方格紙上作出ΔEk－W圖象． (4)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，ΔEk總是略小于W.某同學(xué)猜想是由于小車所受拉力小于鉤碼重力造成的．用題中小車和鉤碼質(zhì)量的數(shù)據(jù)可算出小車受到的實(shí)際拉力F＝____

13、____N. 【解析】(1)小車能夠做勻速運(yùn)動(dòng)，紙帶上打出間距均勻的點(diǎn)，則表明已平衡摩擦； (2)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間時(shí)間間隔為T＝0.1 s，v1＝＝0.228 m/s； (4)對(duì)整體，根據(jù)牛頓第二定律有：mg＝(m＋M)a，鉤碼：mg－F＝ma，聯(lián)立解得繩上的拉力：F＝g＝0.093 N. 【答案】(1)小車做勻速運(yùn)動(dòng)　(2)0.228 (3) (4)0.093 10．(2016·全國(guó)卷Ⅰ)某同學(xué)用圖(a)所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，其中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源為交流電源，可以使用的頻率有20 Hz、30 Hz和40 Hz.打出紙帶的一部分如圖(b)所示． 圖(a) 圖(b)

14、 該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中沒有記錄交流電的頻率f，需要用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和其他題給條件進(jìn)行推算． (1)若從打出的紙帶可判定重物勻加速下落，利用f和圖(b)中給出的物理量可以寫出：在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出B點(diǎn)時(shí)，重物下落的速度大小為________，打出C點(diǎn)時(shí)重物下落的速度大小為________，重物下落的加速度大小為______． (2)已測(cè)得s1＝8.89 cm，s2＝9.50 cm，s3＝10.10 cm；當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮?.80 m/s2，實(shí)驗(yàn)中重物受到的平均阻力大小約為其重力的1%.由此推算出f為________Hz. 【解析】(1)重物勻加速下落時(shí)，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律得 vB＝＝f(s

15、1＋s2) vC＝＝f(s2＋s3) 由s3－s1＝2aT2得 a＝ (2)根據(jù)牛頓第二定律，有mg－kmg＝ma 根據(jù)以上各式，化簡(jiǎn)得f＝ 代入數(shù)據(jù)可得f≈40 Hz. 【答案】(1)f(s1＋s2)　f(s2＋s3)　f2(s3－s1)　(2)40 11．(2017·北京)如圖1所示，用質(zhì)量為m的重物通過滑輪牽引小車，使它在長(zhǎng)木板上運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上記錄小車的運(yùn)動(dòng)情況．利用該裝置可以完成“探究動(dòng)能定理”的實(shí)驗(yàn)． (1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的電源是________(選填選項(xiàng)前的字母)． A．直流電源 B．交流電源 (2)實(shí)驗(yàn)中，需要平衡摩擦力和其他阻力，正確操作

16、方法是________(選填選項(xiàng)前的字母)． A．把長(zhǎng)木板右端墊高 B．改變小車的質(zhì)量 在不掛重物且________(選填選項(xiàng)前的字母)的情況下，輕推一下小車，若小車拖著紙帶做勻速運(yùn)動(dòng)，表明已經(jīng)消除了摩擦力和其他阻力的影響． A．計(jì)時(shí)器不打點(diǎn) B．計(jì)時(shí)器打點(diǎn) (3)接通電源，釋放小車，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列點(diǎn)，將打下的第一個(gè)點(diǎn)標(biāo)為O.在紙帶上依次取A、B、C……若干個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，已知相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T.測(cè)得A、B、C……各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離為x1、x2、x3……，如圖2所示． 實(shí)驗(yàn)中，重物質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量，可認(rèn)為小車所受的拉力大小為mg.從打O點(diǎn)到打B點(diǎn)的過程中，拉力

17、對(duì)小車做的功W＝__________，打B點(diǎn)時(shí)小車的速度v＝________． (4)以v2為縱坐標(biāo)，W為橫坐標(biāo)，利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出如圖3所示的v2－W圖象．由此圖象可得v2隨W變化的表達(dá)式為____________．根據(jù)功與能的關(guān)系，動(dòng)能的表達(dá)式中可能包含v2這個(gè)因子；分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果的單位關(guān)系，與圖線斜率有關(guān)的物理量應(yīng)是________． (5)假設(shè)已經(jīng)完全消除了摩擦力和其他阻力的影響，若重物質(zhì)量不滿足遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量的條件，則從理論上分析，圖4中正確反映v2－W關(guān)系的是________． 【解析】(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器均使用交流電源，選B. (2)平衡摩擦和其他阻力，是通過墊高木板

18、右端，構(gòu)成斜面，使重力沿斜面向下的分力跟它們平衡，選A；平衡摩擦力時(shí)需要讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作，紙帶跟打點(diǎn)計(jì)時(shí)器限位孔間會(huì)有摩擦力，且可以通過紙帶上打出的點(diǎn)跡判斷小車的運(yùn)動(dòng)是否為勻速直線運(yùn)動(dòng)，選B. (3)小車拖動(dòng)紙帶移動(dòng)的距離等于重物下落的距離，又小車所受拉力約等于重物重力，因此W＝mgx2；小車做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，因此打B點(diǎn)時(shí)小車的速度為打AC段的平均速度，則v＝. (4)由圖3可知，圖線斜率k≈4.7 kg－1，即v2＝4.7W m2·s－2；設(shè)小車質(zhì)量為M，根據(jù)動(dòng)能定理有W＝，變形得v2＝·W，即k＝，因此與圖線斜率有關(guān)的物理量為質(zhì)量． (5)若m不滿足遠(yuǎn)小于M，則由動(dòng)能定理有W＝－0

19、，可得v2＝·W，v2與W仍然成正比關(guān)系，選A. 【答案】(1)B　(2)A　B　(3)mgx2　　(4)v2＝kW，k＝(4.5～5.0)kg－1　質(zhì)量　(5)A 12．(2016·江蘇)某同學(xué)用如圖所示的裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．一根細(xì)線系住鋼球，懸掛在鐵架臺(tái)上，鋼球靜止于A點(diǎn)．光電門固定在A的正下方，在鋼球底部豎直地粘住一片寬度為d的遮光條．將鋼球拉至不同位置由靜止釋放，遮光條經(jīng)過光電門的擋光時(shí)間t可由計(jì)時(shí)器測(cè)出，取v＝作為鋼球經(jīng)過A點(diǎn)時(shí)的速度．記錄鋼球每次下落的高度h和計(jì)時(shí)器示數(shù)t，計(jì)算并比較鋼球在釋放點(diǎn)和A點(diǎn)之間的勢(shì)能變化大小ΔEp與動(dòng)能變化大小ΔEk，就能驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒．

20、 (1)用ΔEp＝mgh計(jì)算鋼球重力勢(shì)能變化的大小，式中鋼球下落高度h應(yīng)測(cè)量釋放時(shí)的鋼球球心到________之間的豎直距離． A．鋼球在A點(diǎn)時(shí)的頂端 B．鋼球在A點(diǎn)時(shí)的球心 C．鋼球在A點(diǎn)時(shí)的底端 (2)用ΔEk＝mv2計(jì)算鋼球動(dòng)能變化的大小．用刻度尺測(cè)量遮光條寬度，示數(shù)如下圖所示，其讀數(shù)為________cm.某次測(cè)量中，計(jì)時(shí)器的示數(shù)為0.010 0 s．則鋼球的速度為v＝________m/s. (3)下表為該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果： ΔEp(×10－2 J) 4.892 9.786 14.69 19.59 29.38 ΔEk(×10－2 J) 5.04

21、 10.1 15.1 20.0 29.8 他發(fā)現(xiàn)表中的ΔEp與ΔEk之間存在差異，認(rèn)為這是由于空氣阻力造成的．你是否同意他的觀點(diǎn)？請(qǐng)說明理由． ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ (4)請(qǐng)你提出一條減小上述差異的改進(jìn)建議． ____________________________________________________

22、____________________ ________________________________________________________________________ 【解析】(1)高度變化要比較鋼球球心的高度變化． (2)毫米刻度尺讀數(shù)時(shí)要估讀到毫米下一位，由v＝代入數(shù)據(jù)可計(jì)算出相應(yīng)速度． (3)從表中數(shù)據(jù)可知ΔEk>ΔEp，若有空氣阻力，則應(yīng)為ΔEk<ΔEp，所以不同意他的觀點(diǎn)． (4)實(shí)驗(yàn)中遮光條經(jīng)過光電門時(shí)的速度大于鋼球經(jīng)過A點(diǎn)時(shí)的速度，因此由ΔEk＝mv2計(jì)算得到的ΔEk偏大，要減小ΔEp與ΔEk的差異可考慮將遮光條的速度折算為鋼球的速度． 【答案】(

23、1)B　(2)1.50(1.49～1.51都算對(duì))　1.50(1.49～1.51都算對(duì)) (3)不同意，因?yàn)榭諝庾枇?huì)造成ΔEk小于ΔEp，但表中ΔEk大于ΔEp (4)分別測(cè)出光電門和球心到懸點(diǎn)的長(zhǎng)度L和l，計(jì)算ΔEk時(shí)，將v折算成鋼球的速度v′＝v. 13．(2017·全國(guó)卷Ⅰ)一質(zhì)量為8.00×104 kg的太空飛船從其飛行軌道返回地面．飛船在離地面高度1.60×105 m處以7.5×103 m/s的速度進(jìn)入大氣層，逐漸減慢至速度為100 m/s時(shí)下落到地面．取地面為重力勢(shì)能零點(diǎn)，在飛船下落過程中，重力加速度可視為常量，大小取為9.8 m/s2.(結(jié)果保留2位有效數(shù)字) (1)分

24、別求出該飛船著地前瞬間的機(jī)械能和它進(jìn)入大氣層時(shí)的機(jī)械能； (2)求飛船從離地面高度600 m處至著地前瞬間的過程中克服阻力所做的功，已知飛船在該處的速度大小是其進(jìn)入大氣層時(shí)速度大小的2.0%. 【解析】(1)飛船著地前瞬間的機(jī)械能為 Ek0＝mv① 式中，m和v0分別是飛船的質(zhì)量和著地前瞬間的速率．由①式和題給數(shù)據(jù)得 Ek0＝4.0×108 J② 設(shè)地面附近的重力加速度大小為g，飛船進(jìn)入大氣層時(shí)的機(jī)械能為 Eh＝mv＋mgh③ 式中，vh是飛船在高度1.6×105 m處的速度大?。散凼胶皖}給數(shù)據(jù)得 Eh＝2.4×1012 J④ (2)飛船在高度h′＝600 m處的機(jī)械

25、能為 Eh′＝m(vh)2＋mgh′⑤ 由功能原理得 W＝Eh′－Ek0⑥ 式中，W是飛船從高度600 m處至著地瞬間的過程中克服阻力所做的功．由②⑤⑥式和題給數(shù)據(jù)得 W＝9.7×108 J⑦ 14．(2017·江蘇)如圖所示，兩個(gè)半圓柱A、B緊靠著靜置于水平地面上，其上有一光滑圓柱C，三者半徑均為R.C的質(zhì)量為m，A、B的質(zhì)量都為，與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ.現(xiàn)用水平向右的力拉A，使A緩慢移動(dòng)，直至C恰好降到地面．整個(gè)過程中B保持靜止．設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，重力加速度為g.求： (1)未拉A時(shí)，C受到B作用力的大小F； (2)動(dòng)摩擦因數(shù)的最小值μmin； (3)A

26、移動(dòng)的整個(gè)過程中，拉力做的功W. 【解析】(1)C受力平衡2Fcos 30°＝mg，解得F＝mg (2)C恰好降落到地面時(shí)，B受C壓力的水平分力最大 Fxmax＝mg B受地面的摩擦力f＝μmg， 根據(jù)題意fmin＝Fxmax，解得μmin＝ (3)C下降的高度h＝(－1)R　A的位移x＝2(－1) R 摩擦力做功的大小Wf＝fx＝2(－1)μmgR 根據(jù)動(dòng)能定理W－Wf＋mgh＝0 解得W＝(2μ－1)(－1)mgR 2020’新課標(biāo)·名師導(dǎo)學(xué)·高考第一輪總復(fù)習(xí)同步測(cè)試卷 物理(五) (機(jī)械能)　【p383】 時(shí)間：90分鐘　總分：100分 一、選

27、擇題(本大題共10小題，每小題4分，共40分．其中1～5為單項(xiàng)選擇題，6～10題為多項(xiàng)選擇題，全部選對(duì)的得4分，選對(duì)但不全的得2分，有選錯(cuò)或不選的得0分) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1．如圖所示，木塊A沿固定的粗糙斜面由靜止開始下滑，在下滑過程中，下述說法錯(cuò)誤的是(D) A．A所受的合外力對(duì)A做正功 B．重力做正功 C．斜面對(duì)A的摩擦力做負(fù)功 D．斜面對(duì)A不做功 2．下面四個(gè)圖象依次分別表示四個(gè)物體A、B、C、D的位移、加速度、速度和動(dòng)能隨時(shí)間變化的規(guī)律．其中哪個(gè)物體可能是受到平衡力作用的(A) 【解析】物體受到平衡力作用時(shí)處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，根

28、據(jù)題圖，物體A做的是勻速直線運(yùn)動(dòng)，物體B做的是加速度逐漸減小的變速直線運(yùn)動(dòng)，物體C做的是勻減速直線運(yùn)動(dòng)，所以選項(xiàng)A正確，B、C錯(cuò)誤；物體受到平衡力作用時(shí)合外力為零，根據(jù)動(dòng)能定理，其動(dòng)能不變，所以選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 3．如圖所示，一物體以一定的初速度沿水平面由A點(diǎn)滑到B點(diǎn)，摩擦力做的功為W1；若該物體從M沿兩斜面滑到N，摩擦力做的總功為W2，已知物體跟各接觸面間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同，則(A) A．W1＝W2 B．W1W2 D．無法確定 【解析】當(dāng)物體由A→B時(shí)f＝μmg，W1＝－μmg·sAB. 當(dāng)物體由M→C→N時(shí)，摩擦力做的總功為物體在兩斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)摩擦力做

29、的功之和，故W2＝－μmgcos α·sMC－μmgcos β·sCN＝－μmg·sMO－μmg·sON＝－μmg·sMN ∵sAB＝sMN，∴W1＝W2，故本題正確答案為A. 4．如圖所示，在豎直平面內(nèi)固定著光滑的圓弧槽，它的末端水平，上端離地高H，一個(gè)小球從上端無初速滑下．若圓弧槽的半徑為，小球的水平射程為(B) A.H B．H C.H D.H 【解析】設(shè)小球脫離滑槽，開始做平拋運(yùn)動(dòng)的速度為v0，則由機(jī)械能守恒定律，有(以滑槽最低點(diǎn)為零勢(shì)面) mgR＝mvv0＝ 小球做平拋運(yùn)動(dòng)的豎直高度為H－R，由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律，有s＝v0t (H－R)＝gt2 消去t，得s＝v

30、0＝＝H 故選項(xiàng)B正確． 5．一根全長(zhǎng)為l，粗細(xì)均勻的鐵鏈，對(duì)稱地掛在輕小光滑的定滑輪上，如圖所示，當(dāng)受到輕微的擾動(dòng)，鐵鏈脫離滑輪瞬間的速度大小為(C) A. B. C. D. 【解析】設(shè)鐵鏈的總質(zhì)量為m，以滑輪頂端為重力勢(shì)能零勢(shì)能面，在下滑過程中由機(jī)械能守恒，有－mgl＝－mgl＋mv2，得鐵鏈脫離滑輪瞬間的速度為v＝，選項(xiàng)C正確． 6．電梯質(zhì)量為M，在它的水平地板上放置質(zhì)量為m的物體．電梯在鋼索的拉力作用下豎直向上加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)電梯的速度由v1增加到v2時(shí)，上升高度為H，則在這個(gè)過程中，下列說法或表達(dá)式正確的是(CD) A．對(duì)物體，動(dòng)能定理的表達(dá)式為WN＝mv，其中WN

31、為支持力的功 B．對(duì)物體，動(dòng)能定理的表達(dá)式為W合＝0，其中W合為合力的功 C．對(duì)物體，動(dòng)能定理的表達(dá)式為WN－mgH＝mv－mv，其中WN為支持力的功 D．對(duì)電梯，其所受合力做功為Mv－Mv 【解析】電梯上升的過程中，對(duì)物體做功的有重力mg、支持力FN，這兩個(gè)力的總功才等于物體動(dòng)能的增量ΔEk＝mv－mv，故A、B均錯(cuò)誤，C正確；對(duì)電梯，無論有幾個(gè)力對(duì)它做功，由動(dòng)能定理可知，其合力的功一定等于其動(dòng)能的增量，故D正確． 7．一輛汽車從靜止出發(fā)，在平直的公路上加速前進(jìn)，如果發(fā)動(dòng)機(jī)的牽引力保持恒定，汽車所受阻力保持不變，當(dāng)功率達(dá)到額定功率后繼續(xù)加速到最大速度，對(duì)于其速度變化圖象和功率變化圖

32、象正確的是(BC) 【解析】在剛開始啟動(dòng)過程中，汽車受到的牽引力和阻力恒定，故汽車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，速度—時(shí)間圖象為直線，當(dāng)Fv的值等于額定功率后，繼續(xù)加速到最大速度，此過程中P＝Fv，v增大，F(xiàn)減小，當(dāng)F＝f時(shí)達(dá)到最大速度，根據(jù)牛頓第二定律a＝可知做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，速度—時(shí)間圖象的斜率在減小，達(dá)到最大速度后，以最大速度勻速運(yùn)動(dòng)，故此時(shí)的速度—時(shí)間圖象為一條平行于t軸的直線，故A錯(cuò)誤，B正確；在汽車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)過程中，根據(jù)公式P＝Fv可知功率逐漸增大，即圖象斜率恒定，當(dāng)達(dá)到額定功率后，一直以額定功率運(yùn)動(dòng)，即功率恒定不變，所以C正確，D錯(cuò)誤． 8．卷?yè)P(yáng)機(jī)的繩索通過定滑輪用力

33、F拉位于粗糙斜面上的木箱，使之沿斜面加速向上移動(dòng)．在移動(dòng)過程中，下列說法正確的是(CD) A．F對(duì)木箱做的功等于木箱增加的動(dòng)能與木箱克服摩擦力所做的功之和 B．F對(duì)木箱做的功等于木箱克服摩擦力和克服重力所做的功之和 C．木箱克服重力所做的功等于木箱增加的重力勢(shì)能 D．F對(duì)木箱做的功等于木箱增加的機(jī)械能與木箱克服摩擦力做的功之和 【解析】木箱加速上滑的過程中，拉力F做正功，重力和摩擦力做負(fù)功．支持力不做功，由動(dòng)能定理得：WF－WG－Wf＝mv2－0.即WF＝WG＋Wf＋mv2，A、B錯(cuò)誤；又因克服重力做功WG等于物體增加的重力勢(shì)能，所以WF＝ΔEp＋ΔEk＋Wf，故D正確，又由重力做功

34、與重力勢(shì)能變化的關(guān)系知C也正確． 9．質(zhì)量分別為m1和m2的兩個(gè)物體靜止在光滑水平面上，現(xiàn)有質(zhì)量為m的人站在m2上，用水平恒力F拉連接m1的輕繩，如圖所示，經(jīng)一段時(shí)間后，兩物體的位移大小分別為s1、s2，獲得的速度大小分別為v1、v2，則這段時(shí)間內(nèi)人做功為(CD) A．F·s1 B.m1v C．F(s1＋s2) D.m1v＋(m2＋m)v 【解析】在此過程中，人的拉力及其反作用力均做正功，拉力做功W1＝F·s1，因無摩擦，全部用來增加m1的動(dòng)能，反作用力做功W2＝F·s2，增加了人和m2的動(dòng)能，則人所做的總功W＝W1＋W2＝F(s1＋s2)＝m1v＋(m2＋m)v，選項(xiàng)CD正確

35、． 10．如圖所示，光滑圓形軌道的管徑遠(yuǎn)小于軌道半徑R.質(zhì)量均為m的相同小球a、b的直徑略小于管徑，能在管中無摩擦運(yùn)動(dòng)．兩球先后以相同速率v通過軌道最低點(diǎn)，且當(dāng)a在最低點(diǎn)時(shí)，b在最高點(diǎn)．以下說法正確的(BD) A．速度v至少為，才能使兩球在管內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng) B．當(dāng)v＝時(shí)，b在軌道最高點(diǎn)，對(duì)軌道無壓力 C．當(dāng)b在最高點(diǎn)對(duì)軌道無壓力時(shí)，a比b所需向心力大5mg D．只要v≥，a對(duì)軌道最低點(diǎn)壓力比b對(duì)軌道最高點(diǎn)壓力都大6mg 【解析】因軌道光滑，且兩面都有限制，則在最低點(diǎn)的動(dòng)能等于最高點(diǎn)的勢(shì)能就能做完整的圓周運(yùn)動(dòng)， 即mv2＝mg·2Rv＝2.選項(xiàng)A錯(cuò)． 當(dāng)a在最低點(diǎn)速度v＝

36、時(shí)，b在最高點(diǎn)的速度為vB. 則mv＋mg·2R＝mv2 得vB＝＝ F向＝m＝m·＝mg 即重力剛好充當(dāng)向心力，則b球在最高點(diǎn)對(duì)軌道無壓力， 而這時(shí)a的向心力Fa＝m＝5mg 比b所需向心力大4mg.選項(xiàng)C錯(cuò)． 當(dāng)v≥時(shí)，a對(duì)軌道最低點(diǎn)壓力 Na＝mg＋m b在最高點(diǎn)對(duì)軌道壓力 Nb＝m－mg 則Na－Nb＝mg＋m－＝6mg 選項(xiàng)B，D正確． 二、實(shí)驗(yàn)題(本大題共2個(gè)小題，共18分) 11．(9分)某實(shí)驗(yàn)小組在做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)中，提出了如圖所示的甲、乙兩種方案：甲方案為用自由落體運(yùn)動(dòng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，乙方案為用小車在斜面上下滑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)． (1)小組內(nèi)同

37、學(xué)對(duì)兩種方案進(jìn)行了深入的討論分析，最終確定了一個(gè)大家認(rèn)為誤差相對(duì)較小的方案，你認(rèn)為該小組選擇的方案是__甲__(選填“甲”或“乙”)． (2)若該小組采用圖甲的裝置打出了一條紙帶如圖丙所示，相鄰兩點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為0.02 s，請(qǐng)根據(jù)紙帶計(jì)算出B點(diǎn)的速度大小為__1.37__m/s.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字) (3)該小組內(nèi)同學(xué)根據(jù)紙帶算出了相應(yīng)點(diǎn)的速度，作出v2－h(huán)圖線如圖丁所示，請(qǐng)根據(jù)圖線計(jì)算出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭＝__9.78__m/s2.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字) 【解析】(1)由甲、乙兩圖可知，乙圖存在的摩擦遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于甲圖中摩擦，由此可知甲圖驗(yàn)證機(jī)械能守恒更合適． (2)勻變

38、速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于該過程中的平均速度，因此有： v＝＝×0.01 m/s＝1.37 m/s (3)由機(jī)械能守恒mgh＝mv2得：v2＝2gh，由此可知圖象的斜率k＝2g.則g＝k＝× m/s2＝9.78 m/s2 12．(9分)某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，鉤碼A和B分別系在一條跨過定滑輪的軟繩兩端，鉤碼質(zhì)量均為M，在A的上面套一個(gè)比它大一點(diǎn)的環(huán)形金屬塊C，在距地面為h1處有一寬度略大于A的狹縫，鉤碼A能通過狹縫，環(huán)形金屬塊C不能通過，開始時(shí)A距離狹縫的高度為h2，放手后，A、B、C從靜止開始運(yùn)動(dòng)． (1)利用計(jì)時(shí)儀器測(cè)得鉤碼A通過狹縫后落地用時(shí)t1，則鉤碼

39、A通過狹縫的速度為__v＝__(用題中字母表示)； (2)若通過此裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，還需要測(cè)出環(huán)形金屬框C的質(zhì)量m，當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，若系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，則需滿足的等式為__mgh2＝(2M＋m)__(用題中字母表示)； (3)為減小測(cè)量時(shí)間的誤差，有同學(xué)提出如下方案：實(shí)驗(yàn)時(shí)調(diào)節(jié)h1＝h2＝h，測(cè)出鉤碼A從釋放到落地的總時(shí)間t，來計(jì)算鉤碼A通過狹縫的速度，你認(rèn)為可行嗎？若可行，寫出鉤碼A通過狹縫時(shí)的速度表達(dá)式；若不可行，請(qǐng)簡(jiǎn)要說明理由：__可行，速度v＝__． 【解析】(1)在h1階段由于金屬塊C靜止，而A、B質(zhì)量相等，所以A、B都是做勻速直線運(yùn)動(dòng)，由勻速運(yùn)動(dòng)公式可得v＝. (

40、2)由題意可知，整體減小的重力勢(shì)能等于動(dòng)能的增加量；即：mgh2＝(2M＋m) (3)整體在狹縫上方做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，在狹縫下方做勻速運(yùn)動(dòng)；設(shè)在狹縫處的速度為v，則有：h＝t1；h＝vt2；t1＋t2＝t，解得t2＝，則下落的速度v＝；故此方法可行；速度v＝. 三、計(jì)算題(本大題共4個(gè)小題，共42分，解答時(shí)應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位) 13．(6分)如圖a所示，在水平路段AB上有一質(zhì)量為2 t的汽車，正以10 m/s的速度向右勻速運(yùn)動(dòng)，汽車前方的水平路段BC較粗糙，汽車通過整個(gè)ABC路段的v－t圖象如圖b所示(在t＝15 s處水平虛線與曲線相切)，運(yùn)動(dòng)

41、過程中汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率保持20 kW不變，假設(shè)汽車在兩個(gè)路段上受到的阻力(含地面摩擦力和空氣阻力等)分別有恒定的大?。? (1)求汽車在AB路段上運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的阻力f1； (2)求汽車在BC路段上運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的阻力f2. 【解析】(1)汽車在AB路段時(shí)，是勻速直線運(yùn)動(dòng)，因此有牽引力F1＝f1，功率P＝F1v1 阻力f1＝得f1＝ N＝2 000 N (2)t＝15 s時(shí)汽車處于平衡態(tài)，有牽引力F2＝f2，功率P＝F2v2，此時(shí)的阻力f2＝，f2＝ N＝4 000 N 14．(10分)如圖甲所示，一質(zhì)量為m＝1 kg的物塊靜止在粗糙水平面上的A點(diǎn)，從t＝0時(shí)刻開始，物體在受按如

42、圖乙所示規(guī)律變化的水平力F作用下向右運(yùn)動(dòng)，第3 s末物塊運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)速度剛好為0，第5 s末物塊剛好回到A點(diǎn)，已知物塊與粗糙水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.2，求：(g取10 m/s2) (1)A、B間的距離； (2)水平力F在5 s時(shí)間內(nèi)對(duì)物塊所做功． 【解析】(1)在3 s～5 s物塊在水平恒力F作用下由B點(diǎn)勻加速直線運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)，設(shè)加速度為a，A、B間的距離為s，則 F－μmg＝ma?、? a＝＝ m/s2＝2 m/s2?、? s＝at2＝4 m?、? (2)設(shè)整個(gè)過程中F所做功為WF，物塊回到A點(diǎn)的速度為vA，由動(dòng)能定理得： WF－2μmgs＝mv　④ v＝2as?、?

43、WF＝2μmgs＋mas＝24 J 15．(12分)如圖所示，水平傳送帶始終繃緊，傳送帶左端A點(diǎn)與右端B點(diǎn)間的距離為L(zhǎng)＝4 m，傳送帶以恒定的速率v＝2 m/s運(yùn)動(dòng)．現(xiàn)將一質(zhì)量為1 kg的物體無初速度地放于A處，已知物體與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.1，取g＝10 m/s2，求： (1)物體從A運(yùn)動(dòng)到B共需多少時(shí)間？ (2)物體從A運(yùn)動(dòng)到B的過程中，電動(dòng)機(jī)因傳送該物體多消耗的電能． 【解析】(1)物體無初速度放在A處后，做勻加速直線運(yùn)動(dòng)． 加速度a＝＝1 m/s2 物體達(dá)到與傳送帶同速所需的時(shí)間t1＝＝2 s t1時(shí)間內(nèi)物體的位移L1＝t1＝2 m 之后物體以速度v做勻速

44、運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的時(shí)間 t2＝＝1 s 物體運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間t＝t1＋t2＝3 s (2)前2 s內(nèi)物體相對(duì)傳送帶的位移為 ΔL＝vt1－L1＝2 m 因摩擦而產(chǎn)生的內(nèi)能E內(nèi)＝μmgΔL＝2 J 電動(dòng)機(jī)因傳送該物體多消耗的電能為 E總＝Ek＋E內(nèi)＝mv2＋E內(nèi)＝4 J 16．(14分)如圖所示，AB和CDO都是處于豎直平面內(nèi)的光滑圓弧形軌道，OA處于水平位置．AB是半徑為R＝2 m的圓周軌道，CDO是半徑為r＝1 m的半圓軌道，最高點(diǎn)O處固定一個(gè)豎直彈性擋板．D為CDO軌道的中央點(diǎn)．BC段是水平粗糙軌道，與圓弧形軌道平滑連接．已知BC段水平軌道長(zhǎng)L＝2 m，與小球之間的動(dòng)摩擦因

45、數(shù)μ＝0.4.現(xiàn)讓一個(gè)質(zhì)量為m＝1 kg的小球P從A點(diǎn)的正上方距水平線OA高H處自由下落．(取g＝10 m/s2) (1)當(dāng)H＝1.4 m時(shí)，問此球第一次到達(dá)D點(diǎn)對(duì)軌道的壓力大小； (2)當(dāng)H＝1.4 m時(shí)，試通過計(jì)算判斷此球是否會(huì)脫離CDO軌道．如果會(huì)脫離軌道，求脫離前球在水平軌道經(jīng)過的路程．如果不會(huì)脫離軌道，求靜止前球在水平軌道經(jīng)過的路程． 【解析】(1)設(shè)小球第一次到達(dá)D的速度為vD P到D點(diǎn)的過程對(duì)小球由動(dòng)能定理： mg(H＋r)－μmgL＝mv 在D點(diǎn)對(duì)小球列牛頓第二定律：FN＝ 聯(lián)立，解得FN＝32 N (2)小球第一次到達(dá)O點(diǎn)，設(shè)速度為v1 P到O點(diǎn)的過程對(duì)小球，依動(dòng)能定理： mgH－μmgL＝mv 解得v1＝2 m/s 要能通過O點(diǎn)，須mg≤ 臨界速度v＝ m/s 故第一次到達(dá)O點(diǎn)之前沒有脫離 設(shè)第三次到達(dá)D點(diǎn)的動(dòng)能為Ek 對(duì)之前的過程列動(dòng)能定理： mg(H＋r)－3μgmL＝Ek 代入，解得Ek＝0 故小球一直沒有脫離CDO軌道 設(shè)此球靜止前在水平軌道經(jīng)過的路程為s 對(duì)全過程列動(dòng)能定理：mg(H＋R)－μmgs＝0 解得s＝8.5 m - 21 -