2019屆高考物理二輪復(fù)習(xí) 第2章 動量和能量 課時作業(yè)5 功能關(guān)系與能量守恒定律的應(yīng)用.doc

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課時作業(yè)5功能關(guān)系與能量守恒定律的應(yīng)用一、選擇題(16題為單項選擇題，7、8題為多項選擇題)1如圖所示，一根繩的兩端分別固定在兩座猴山上的A、B處，A、B兩點(diǎn)水平距離為16 m，豎直距離為2 m，A、B間繩長為20 m質(zhì)量為10 kg的猴子抓住套在繩上的滑環(huán)從A處滑到B處以A點(diǎn)所在水平面為參考平面，猴子在滑行過程中重力勢能最小值約為(繩處于拉直狀態(tài))()A1.2103 J B7.5102 JC6.0102 J D2.0102 J解析：重力勢能最小的點(diǎn)為最低點(diǎn)，結(jié)合“同繩同力”可知，在最低點(diǎn)時，兩側(cè)繩子與水平方向夾角相同，記為，設(shè)右邊繩子長為a，則左邊繩長為20a.由幾何關(guān)系得20cos16；asin(20a)sin2聯(lián)立解得a m，所以最低點(diǎn)距離參考面的高度差為sin7 m，猴子的重心比繩子最低點(diǎn)大約低0.5 m，所以猴子在最低點(diǎn)的重力勢能約為750 J，故選B.答案：B2.如圖所示，光滑水平桌面上由大小相同的銅環(huán)串在一起的勻質(zhì)銅鏈總質(zhì)量為m，緩慢提起銅鏈左端直至右端剛好離開桌面，此過程中拉力所做的功為W.若改用與銅鏈重力大小相等的恒力豎直提起銅鏈右端，則左端剛離地時的速率為()A. B. C. D. 解析：緩慢提起時Wmg，以恒力提起時mglmglmv2，解得v，D正確答案：D3如圖所示，豎直實線表示某勻強(qiáng)電場中的一簇等勢面，具有一定初速度的帶電小球在電場中從A到B做直線運(yùn)動(如圖中虛線所示)小球只受電場力和重力，則該帶電小球從A運(yùn)動到B的過程中()A做勻速直線運(yùn)動B機(jī)械能守恒C機(jī)械能逐漸增大，電勢能逐漸減小D機(jī)械能逐漸減小，電勢能逐漸增大解析：根據(jù)題述帶電小球做直線運(yùn)動，利用質(zhì)點(diǎn)做直線運(yùn)動的條件可知，帶電小球所受的電場力方向一定水平向左，合力不為零，帶電小球從A運(yùn)動到B的過程中，做勻減速直線運(yùn)動，選項A錯誤；帶電小球從A運(yùn)動到B的過程中，電場力做負(fù)功，機(jī)械能逐漸減小，電勢能逐漸增大，選項D正確，B、C錯誤答案：D4.隨著大眾生活水平的提高，私家車的擁有量大幅增加，在出行便利的同時也給城市的交通帶來擁堵，產(chǎn)生的尾氣也會污染環(huán)境為把整個城市的交通真正做得順暢，解決出行給環(huán)境帶來的污染，某公司設(shè)計了“云軌”作為中小運(yùn)力的軌道交通產(chǎn)品如圖所示，“云軌”由單根軌道來支撐、穩(wěn)定和導(dǎo)向，車體騎跨在軌道梁上運(yùn)行，類似于空中小火車已知列車運(yùn)行時受到的阻力包括車輪與軌道的摩擦阻力和車輛受到的空氣阻力假設(shè)摩擦阻力恒定，空氣阻力與列車運(yùn)行速度的平方成正比，當(dāng)列車以60 km/h的速度運(yùn)行時，空氣阻力占總阻力的60%，此時列車的功率為750 kW，則列車以80 km/h的速度運(yùn)行時的功率約為()A750 kW B1 000 kWC1 500 kW D2 000 kW解析：設(shè)摩擦阻力為F，當(dāng)列車運(yùn)行速度為v160 km/h m/s時，空氣阻力為Ffkv，由于空氣阻力占總阻力的60%，則摩擦阻力為FFfkv，P1(Fkv)v1，當(dāng)車速為v280 km/h m/s時，P2(Fkv)v2，聯(lián)立解得P21 467 kW.選項C正確答案：C52018江蘇卷，4從地面豎直向上拋出一只小球，小球運(yùn)動一段時間后落回地面忽略空氣阻力，該過程中小球的動能Ek與時間t的關(guān)系圖象是()解析：設(shè)小球拋出瞬間的速度大小為v0，拋出后，某時刻t小球的速度vv0gt，故小球的動能Ekmv2m(v0gt)2，結(jié)合數(shù)學(xué)知識知，選項A正確答案：A6.如圖，水平地面上有一固定光滑斜面AB，其底端B點(diǎn)與半徑為R的四分之一圓弧光滑連接，圓弧的端點(diǎn)C與圓心在同一水平線上，M、N為C點(diǎn)正上方兩點(diǎn)，距離C點(diǎn)分別為2R和R，現(xiàn)將一小球從M點(diǎn)靜止釋放，小球在AB上能到達(dá)的最高處D點(diǎn)距水平面的高度為2R，接著小球沿斜面滑下返回進(jìn)入圓弧軌道，若不考慮空氣阻力，則()A小球返回軌道后沿軌道運(yùn)動可能到不了C點(diǎn)B小球返回軌道后能沿軌道一直運(yùn)動，并上升到N點(diǎn)C小球返回軌道后沿軌道運(yùn)動到C點(diǎn)時，速度一定大于零D若將小球從N點(diǎn)靜止釋放，則小球在AB上能到達(dá)的最高處距水平面的高度等于R解析：據(jù)題意可知，小球從M點(diǎn)靜止釋放能到達(dá)D點(diǎn)，據(jù)此可知在B點(diǎn)損失的能量為mgR(在B點(diǎn)能量的損失與在B點(diǎn)的速度有關(guān))；當(dāng)小球從D點(diǎn)返回時，在B點(diǎn)損失的能量小于mgR.當(dāng)小球從D點(diǎn)返回過程中，由于在B點(diǎn)損失的能量小于mgR，據(jù)能量守恒可知，小球返回時能到達(dá)C點(diǎn)以上，N點(diǎn)以下，故A、B錯誤，C正確若將小球從N點(diǎn)靜止釋放，在B點(diǎn)損失能量且小于mgR，所以小球在AB上能到達(dá)的最高處距水平面的高度h滿足Rh2R，故D錯誤答案：C7如圖所示，正電荷Q固定于O點(diǎn)，在M、N兩點(diǎn)各有一個帶電荷量分別為qM、qN(qMqN)的點(diǎn)電荷已知兩點(diǎn)電荷的質(zhì)量相等，某時刻兩點(diǎn)電荷以大小相同的速度v0向O點(diǎn)運(yùn)動，運(yùn)動過程中兩點(diǎn)電荷均未到達(dá)O點(diǎn)已知MONO，若剛開始運(yùn)動時點(diǎn)電荷qM、qN的加速度大小分別為aM、aN，qM、qN距離O點(diǎn)最近的距離分別為rM、rN，分別從M、N點(diǎn)出發(fā)到距離O點(diǎn)最近的過程中，qM、qN克服電場力做功分別為WM、WN，僅考慮Q對點(diǎn)電荷qM、qN的電場力作用，下列判斷正確的是()AaMrNCrMrN DWMWN解析：根據(jù)庫侖定律可知，在距離相等時，帶電荷量較大的點(diǎn)電荷qN所受的庫侖力較大，由牛頓第二定律可知qN剛開始運(yùn)動時的加速度較大，即aNaM，選項A正確；由于兩個點(diǎn)電荷的初動能相同，根據(jù)動能定理，分別從M、N點(diǎn)出發(fā)到距離O點(diǎn)最近的過程中，qM、qN克服電場力做功相同，即WMWN，選項D正確；由于qM、qN克服電場力做功相同，而qN所受的庫侖力較大，所以qN運(yùn)動的距離較小，qN距離O點(diǎn)最近的距離較大，即rMrN，選項B、C錯誤答案：AD82018浙江杭州診斷如圖所示，在一豎直平面內(nèi)，BCDF段是半徑為R的圓弧形擋板，AB段為直線形擋板(長為4R)，兩者在B點(diǎn)相切，37，C、F兩點(diǎn)與圓心等高，D在圓弧形擋板的最低點(diǎn)，所有接觸面均光滑，絕緣擋板處于水平方向場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場中現(xiàn)將帶電荷量為q，質(zhì)量為m的小球從擋板內(nèi)側(cè)的A點(diǎn)由靜止釋放，小球沿?fù)醢鍍?nèi)側(cè)ABCDF運(yùn)動到F點(diǎn)后拋出，在這段運(yùn)動過程中，下列說法正確的是(sin370.6，cos370.8)()A勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)大小可能是B小球運(yùn)動到D點(diǎn)時動能一定不是最大C小球機(jī)械能增加量的最大值是2.6qERD小球從B到D運(yùn)動過程中，動能的增量為1.8mgR0.8EqR解析：小球能沿?fù)醢鍍?nèi)側(cè)的ABC運(yùn)動，則有qEcos37mgsin37，得E，故場強(qiáng)大小不可能等于，A錯誤小球在復(fù)合場中受重力和電場力，所以小球運(yùn)動到合力方向上的最低點(diǎn)時動能最大，則知在C、D之間的某一點(diǎn)上時動能最大，B正確小球運(yùn)動到C點(diǎn)時，電場力做正功最多，小球的機(jī)械能增加量最大，所以小球機(jī)械能增加量的最大值EqE 4Rsin37R(1cos37)2.6qER，C正確小球從B到D運(yùn)動過程中，動能的增量EkmgR(1sin37)qERcos371.6mgR0.8qER，D錯誤答案：BC二、非選擇題9如圖所示，匝數(shù)N100、截面積S1.0105 m2、電阻r0.15 的線圈內(nèi)有方向垂直于線圈平面向上的隨時間均勻增加的勻強(qiáng)磁場B1，其變化率k0.80 T/s.線圈通過開關(guān)S連接兩根相互平行、間距d0.20 m的豎直導(dǎo)軌，下端連接阻值R0.50 的電阻一根阻值也為0.50 、質(zhì)量m1.0102 kg的導(dǎo)體棒ab擱置在等高的擋條上在豎直導(dǎo)軌間的區(qū)域僅有垂直紙面的不隨時間變化的勻強(qiáng)磁場B2.接通開關(guān)S后，棒對擋條的壓力恰好為零假設(shè)棒始終與導(dǎo)軌垂直，且與導(dǎo)軌接觸良好，不計摩擦阻力和導(dǎo)軌電阻(1)求磁感應(yīng)強(qiáng)度B2的大小，并指出磁場方向；(2)斷開開關(guān)S后撤去擋條，棒開始下滑，經(jīng)t0.25 s后下降了h0.29 m，求此過程棒上產(chǎn)生的熱量解析：線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢EnNS0.8 V總電流I A2 A，ab棒中Iab1 A.根據(jù)題意，此刻棒對擋條的壓力為零，即金屬棒所受安培力等于其重力，即B2Iabdmg，解得B20.50 T，根據(jù)左手定則可知磁場的方向應(yīng)該垂直紙面向外(2)開關(guān)斷開之后，撤去擋條，ab下滑中切割磁感線，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)動量定理，得(mgB2d)tmv0其中qt，B2dh聯(lián)立上式可知v2.21 m/s根據(jù)動能定理可知mghWmv20求得W4.58103 J，因此金屬棒上產(chǎn)生熱量為Q2.29103 J答案：(1)0.5 T，磁場垂直紙面向外(2)2.29103 J102018江西九江十校聯(lián)考如圖所示，固定在水平面上的光滑斜面AB與水平方向的夾角45，A、B兩點(diǎn)的高度差h4 m，在B點(diǎn)左側(cè)的水平面上有一左端固定的輕質(zhì)彈簧，自然伸長時彈簧右端到B點(diǎn)的距離x03 m質(zhì)量m1 kg的物塊從斜面頂點(diǎn)A由靜止釋放，物塊進(jìn)入水平面后向左運(yùn)動壓縮彈簧的最大壓縮量x0.2 m已知物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)0.5，g取10 m/s2，不計物塊在B點(diǎn)的機(jī)械能損失求：(1)彈簧的最大彈性勢能；(2)物塊最終停止位置到B點(diǎn)的距離；(3)物塊在斜面上滑行的總時間(結(jié)果可用根式表示)解析：(1)物塊從開始位置到壓縮彈簧至速度為0的過程，由功能關(guān)系可得mghmg(x0x)Ep解得Ep24 J(2)物塊從開始位置到最終靜止在水平面上的過程，由能量守恒得mghmgl解得l8 m所以物塊停止位置到B點(diǎn)距離ll2(x0x)1.6 m3 m即物塊最終停止位置距B點(diǎn)1.6 m.(3)物塊在光滑斜面上運(yùn)動時，由牛頓第二定律有mgsinma解得a5 m/s2設(shè)物塊第一次在斜面上運(yùn)動的時間為t1，則at解得t1 s設(shè)物塊從水平面返回斜面時的速度為v，由動能定理可得mgh2mg(x0x)mv2解得v4 m/s所以，物塊第二次在斜面上滑行的時間t22 s物塊在斜面上滑行總時間tt1t2 s答案：(1)24 J(2)1.6 m(3) s