2020年高考物理復習 知能演練提升 第五章 第三講 每課一測

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1、 [每課一測] 1.關于機械能是否守恒,下列說法正確的是(  ) A.做勻速直線運動的物體機械能一定守恒 B.做圓周運動的物體機械能一定守恒 C.做變速運動的物體機械能可能守恒 D.合外力對物體做功不為零,機械能一定不守恒 解析:做勻速直線運動的物體與做圓周運動的物體,如果是在豎直平面內(nèi)則機械能不守恒,A、B錯誤;合外力做功不為零,機械能可能守恒,D錯誤,C正確。 答案:C 2.(2020·全國高考)一蹦極運動員身系彈性蹦極繩從水面上方的高臺下落,到最低點時距水面還有數(shù)米距離。假定空氣阻力可忽略,運動員可視為質(zhì)點,下列說法正確的是(  ) A.運動員到達最低點前重力勢能始終

2、減小 B.蹦極繩張緊后的下落過程中,彈性力做負功,彈性勢能增加 C.蹦極過程中,運動員、地球和蹦極繩所組成的系統(tǒng)機械能守恒 D.蹦極過程中,重力勢能的改變與重力勢能零點的選取有關 解析:重力做功決定重力勢能的變化,隨著高度的降低,重力一直做正功,重力勢能一直減小,故A選項正確;彈性勢能的變化取決于彈力做功,當蹦極繩張緊后,隨著運動員的下落彈力一直做負功,彈性勢能一直增大,故B選項正確;在蹦極過程中,由于只有重力和彈性繩的彈力做功,故由運動員、地球及彈性繩組成的系統(tǒng)機械能守恒,故選項C正確;重力勢能的大小與勢能零點的選取有關,而勢能的改變與勢能零點選取無關,故選項D錯誤。 答案:ABC

3、 3.如圖1所示,在光滑水平面上有一物體,它的左端連接著一輕彈簧,彈簧的另一端固定在墻上,在力F作用下物體處于靜止狀態(tài),當撤去力F后,物體將向右運動,在物體向右運動的過程中,下列 圖1 說法正確的是(  ) A.彈簧的彈性勢能逐漸減少 B.彈簧的彈性勢能逐漸增加 C.彈簧的彈性勢能先增加后減少 D.彈簧的彈性勢能先減少后增加 解析:開始時彈簧處于壓縮狀態(tài),撤去力F后,物體先向右加速運動后向右減速運動,彈簧先恢復原長后又逐漸伸長,所以彈簧的彈性勢能先減少再增加,D正確。 答案:D 4.質(zhì)量為m的小球從高H處由靜止開始自由下落,以地面作為參考平面。當小球的動能和重

4、力勢能相等時,重力的瞬時功率為(  ) A.2mg      B.mg C.mg D.mg 解析:動能和重力勢能相等時,根據(jù)機械能守恒定律有:2mgh'=mgH,解得小球離地面高度h'=,得下落高度為h=,速度v==,故P=mgv=mg,B選項正確。 答案:B 5.(2020·大理模擬)如圖2所示,將一個內(nèi)外側(cè)面均光滑的半圓形槽置于光滑的水平面上,槽的左側(cè)有一堅直墻壁?,F(xiàn)讓一小球自左端槽口A點的正上方由靜止開始下落,從A點與半圓形槽相切進入槽內(nèi),則下列說法正確的是(  ) A.小球在半圓形槽內(nèi)運動的全過程中,只有重力對它做功 圖2 B.小球從A點向半圓形槽的最低點運

5、動的過程中,小球處于失重狀態(tài) C.小球從A點經(jīng)最低點向右側(cè)最高點運動的過程中,小球與槽組成的系統(tǒng)機械能守恒 D.小球從下落到從右側(cè)離開槽的過程機械能守恒 解析:小球從A點向半圓形槽的最低點運動的過程中,半圓形槽有向左運動的趨勢,但是實際上沒有動,整個系統(tǒng)只有重力做功,所以小球與槽組成的系統(tǒng)機械能守恒。而小球過了半圓形槽的最低點以后,半圓形槽向右運動,由于系統(tǒng)沒有其他形式的能量產(chǎn)生,滿足機械能守恒的條件,所以系統(tǒng)的機械能守恒。小球從開始下落至到達槽最低點前,小球先失重,后超重。當小球向右上方滑動時,半圓形槽也向右移動,半圓形槽對小球做負功,小球的機械能不守恒。綜合以上分析可知選項C正確。

6、 答案:C 6.如圖3所示,重10 N的滑塊在傾角為30°的斜面上,從a點由靜止下滑,到b點接觸到一個輕彈簧。滑塊壓縮彈簧到c點開始彈回,返回b點離開彈簧,最后又回到a點,已知ab=0.8 m,bc=0.4 m,那么在整個過程中下列說法錯誤的(  ) 圖3 A.滑塊動能的最大值是6 J B.彈簧彈性勢能的最大值是6 J C.從c到b彈簧的彈力對滑塊做的功是6 J D.滑塊和彈簧組成的系統(tǒng)整個過程機械能守恒 解析:滑塊能回到原出發(fā)點,所以機械能守恒,D正確;以c點為參考點,則a點的機械能為6 J,c點時的速度為0,重力勢能也為0,所以彈性勢能的最大值為6 J,從c到b

7、彈簧的彈力對滑塊做的功等于彈性勢能的減小量,故為6 J,所以B、C正確。由a→c時,因重力勢能不能全部轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽埽蔄錯。 答案:A 7.設輪船行駛時所受的阻力與它的速度成正比,當船以速度v勻速行駛時,發(fā)動機的功率為P。當船以速度2v勻速行駛時,發(fā)動機的功率為(  ) A.2P B.3P C.4P D.8P 解析:當輪船勻速行駛時,輪船所受的牽引力等于阻力,而阻力f=kv(k為比例系數(shù)),牽引力功率為P=fv=kv2,當輪船的速度為2v時,其所受的阻力為2kv,牽引力也為2kv,此時發(fā)動機的功率為P′=2kv×2v=4kv2=4P,A、B、D錯誤,C正確。 答案

8、:C 8.半徑為R的圓桶固定在小車上,有一光滑小球靜止在圓桶的最低點,如圖4所示。小車以速度v向右勻速運動,當小車遇到障礙物突然停止時,小球在圓桶中上升的高度不可能的是(  ) 圖4 A.等于 B.大于 C.小于 D.等于2R 解析:小球沿圓桶上滑過程中機械能守恒,由機械能守恒分析,若小球不能通過與圓桶中心等高的位置,則h=;若小球能通過與圓桶中心等高的位置,但不能通過圓桶最高點,則小球在圓心上方某位置脫離圓桶,斜拋至最高點,這種情況小球在圓桶中上升的高度小于;若小球能通過圓桶最高點,小球在圓桶中上升的高度等于2R,所以A、C、D是可能的。 答案:B 9

9、.有一豎直放置的“T”形架,表面光滑,滑塊A、B分別套在水平桿與豎直桿上,A、B用一不可伸長的輕細繩相連,A、B質(zhì)量相等,且可看做質(zhì)點,如圖5所示,開始時細繩水平伸直,A、B靜止。由靜止釋放B后,已知當細繩與豎直方向的夾角為60°時,滑塊B沿著豎直桿下滑的速度為v,則連接A、B的繩長為(  ) A.            B. 圖5 C. D. 解析:設滑塊A的速度為vA,因繩不可伸長,兩滑塊沿繩方向的分速度大小相等,得:vAcos30°=vBcos60°,又vB=v,設繩長為l,由A、B組成的系統(tǒng)機械能守恒得:mglcos60°=mvA2+mv2,以上兩

10、式聯(lián)立可得:l=,故選D。 答案:D 10.如圖6所示,質(zhì)量均為m的A、B兩個小球,用長為2L的輕質(zhì)桿相連接,在豎直平面內(nèi)繞固定軸O沿順時針方向自由轉(zhuǎn)動(轉(zhuǎn)軸在桿的中點),不計一切摩擦,某時刻A、B球恰好在如圖所示的位置,A、B球的線速度大小均為v,下列說法正確的是(  ) A.運動過程中B球機械能守恒 B.運動過程中B球速度大小不變 圖6 C.B球在運動到最高點之前,單位時間內(nèi)機械能的變化量保持不變 D.B球在運動到最高點之前,單位時間內(nèi)機械能的變化量不斷變化 解析:以A、B球組成的系統(tǒng)為研究對象,兩球在運動過程中,只有重力做功(輕桿對兩球做功的和為零),兩球的

11、機械能守恒。以過O點的水平面為重力勢能的參考平面,假設A球下降h,則B球上升h,此時兩球的速度大小是v′,由機械能守恒定律知: mv2×2=2×mv′2-mgh+mgh 得v′=v,說明兩球做的是勻速圓周運動。B球在運動到最高點之前,動能保持不變,重力勢能在不斷增加,故B球的機械能不守恒。由幾何知識可得相等的時間內(nèi)B球上升的高度不同,因此單位時間內(nèi)機械能的變化量是不斷改變的,故B、D正確。 答案:BD 11.在游樂節(jié)目中,選手需借助懸掛在高處的繩飛越到水面的浮臺上,小明和小陽觀看后對此進行了討論。如圖7所示,他們將選手簡化為質(zhì)量m=60 kg的質(zhì)點,選手抓住繩由靜止開始擺動,此時繩與豎

12、直方向夾角α=53°,繩的懸掛點O距水面的高度為H=3 m。不考慮空氣阻力和繩的質(zhì)量,浮臺露出水面的高度不計,水足夠深。取重力加速度 圖7 g=10 m/s2,sin 53°=0.8,cos 53°=0.6。 (1)求選手擺到最低點時對繩拉力的大小F; (2)若繩長l=2 m,選手擺到最高點時松手落入水中。設水對選手的平均浮力f1=800 N,平均阻力f2=700 N,求選手落入水中的深度d; (3)若選手擺到最低點時松手,小明認為繩越長,在浮臺上的落點距岸邊越遠;小陽卻認為繩越短,落點距岸邊越遠。請通過推算說明你的觀點。 解析:(1)根據(jù)機械能守恒 mgl(1-c

13、os α)=mv2① 圓周運動F′-mg=m 解得F′=(3-2cos α)mg 人對繩的拉力F=F′ 則F=1 080 N (2)由動能定理mg(H-lcos α+d)-(f1+f2)d=0 則d= 解得d=1.2 m (3)選手從最低點開始做平拋運動 x=vt H-l=gt2 且有①式 解得x=2 當l=時,x有最大值,解得l=1.5 m 因此,兩人的看法均不正確。當繩長越接近1.5 m時,落點距岸邊越遠。 答案:(1)1 080 N (2)1.2 m (3)見解析 12.(2020·遵義模擬)如圖8所示,斜面軌道AB與水平面之間的夾角θ=53°,BD為半徑

14、R=4 m的圓弧形軌道,且B點與 圖8 D點在同一水平面上,在B點,斜面軌道AB與圓弧形軌道BD相切,整個軌道處于豎直平面內(nèi)且處處光滑,在A點處有一質(zhì)量m=1 kg的小球由靜止滑下,經(jīng)過B、C兩點后從D點斜拋出去,最后落在地面上的S點時的速度大小vS=8 m/s,已知A點距地面的高度H=10 m,B點距地面的高度h=5 m,設以MDN為分界線,其左邊為一阻力場區(qū)域,右邊為真空區(qū)域,g取10 m/s2,cos53°=0.6,求: (1)小球經(jīng)過B點時的速度為多大? (2)小球經(jīng)過圓弧軌道最低處C點時對軌道的壓力多大? (3)小球從D點拋出后,受到的阻力Ff與其瞬時

15、速度方向始終相反,求小球從D點至S點的過程中阻力Ff所做的功。 解析:(1)設小球經(jīng)過B點時的速度大小為vB,由機械能守恒得: mg(H-h(huán))=mvB2 解得vB=10 m/s。 (2)設小球經(jīng)過C點時的速度為vC,對軌道的壓力為FN,則軌道對小球的支持力FN′=FN,根據(jù)牛頓第二定律可得 FN′-mg=m 由機械能守恒得:mgR(1-cos53°)+mvB2=mvC2 由以上兩式及FN′=FN解得FN=43 N。 (3)設小球受到的阻力為Ff,到達S點的速度為vS,在此過程中阻力所做的功為W,易知vD=vB,由動能定理可得 mgh+W=mvS2-mvD2 解得W=-68 J。 答案:(1)10 m/s (2)43 N (3)-68 J

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