专题06功和能（测）-2017年高考物理二轮复习讲练测（解析版） 15页

专题06功和能 ‎【满分：110分 时间：90分钟】‎ 一、选择题（本大题共12小题，每小题5分，共60分。在每小题给出的四个选项中， 1~8题只有一项符合题目要求； 9~12题有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）‎ ‎1．如图所示，固定在地面上的半圆轨道直径ab水平，质点P与半圆轨道的动摩擦因数处处一样，当质点P从a点正上方高H处自由下落，经过轨道后从b点冲出竖直上抛，上升的最大高度为H／2，空气阻力不计．当质点下落再经过轨道a点冲出时，能上升的最大高度h为 A．不能从a点冲出半圆轨道 B．能从a点冲出半圆轨道，但h < H／2‎ C．能从a点冲出半圆轨道，但h > H／2‎ D．无法确定能否从a点冲出半圆轨道 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】本题的关键在于知道第二次运动过程中摩擦力做功比第一次小，明确动能定理的应用范围很广，可以求速度、力、功等物理量，特别是可以去求变力功．摩擦力做功使得机械能转化成内能。‎ ‎2．如图所示为著名的“阿特伍德机”装置示意图。跨过轻质定滑轮的轻绳两端悬挂两个质量均为M的物块，当左侧物块附上质量为m的小物块时，该物块由静止开始加速下落，下落 h后小物块撞击挡板自动脱离，系统以v匀速运动。忽略系统一切阻力，重力加速度为g．若测出v，则可完成多个力学实验。下列关于此次实验的说法，正确的是 A．系统放上小物块后，轻绳的张力增加了mg B．可测得当地重力加速度 C．要验证机械能守恒，需验证等式mgh＝Mv2，是否成立 D．要探究合外力与加速度的关系，需探究是否成立 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】本题是一道信息给予题，认真审题、根据题意获取所需的信息是解题的前提，应用牛顿第二定律、动能定理与运动学公式可以解题；解题时注意研究对象的选择．‎ ‎3．质量为m的汽车，其发动机额定功率为P．当它匀速开上一个倾角为θ的斜坡时，受到的阻力为车重力的k倍，则车的最大速度为 ( 　 )‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ 当牵引力等于阻力时，汽车达到最大速度，汽车匀速运动时，受力平衡，由于汽车是沿倾斜的路面向上行驶的，对汽车受力分析可知，汽车的牵引力F=f+mgsinθ=kmg+mgsinθ=mg（k+sinθ），由功率P=Fv，所以上坡时的速度：，故D正确.故选D.‎ ‎【名师点睛】汽车的功率不变，但是在向上运动和向下运动的时候，汽车的受力不一样，牵引力减小了，P=Fv可知，汽车的速度就会变大，分析清楚汽车的受力的变化情况是解决本题的关键．‎ ‎4．图所示是汽车的牵引力F和车速v的倒数的关系图线；若汽车的质量为2×103kg，由静止开始沿平直公路行驶，阻力恒定，最大速度车速为30m/s，则以下说法正确的是（ ）‎ A．汽车运动过程中受到的阻力为6×103N B．汽车的额定功率为6×104W C．汽车先做匀加速运动，然后再做匀速直线运动 D．汽车做匀加速运动的时间是10s ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】此题考查学生对物理图线的理解；要能从图像中读出有用的信息，知道图线的函数关系及斜率的物理意义；知道机车启动的两种基本方式．‎ ‎5．如图所示，固定的竖直光滑长杆上套有质量为m的小圆环，圆环与水平状态的轻质弹簧一端连接。弹簧的另一端固定在墙上，并且处于原长状态。现让圆环由静止开始下滑，已知弹簧原长为L，圆环下滑到最低点时弹簧的长度为2L（未超过弹性限度），从圆环开始运动至第一次运动到最低点的过程中 A．弹簧对圆环的冲量方向始终向上，圆环的动量先增大后减小 B．弹簧对圆环的拉力始终做负功，圆环的动能一直减小 C．圆环下滑到最低点时，所受合力为零 D．弹簧弹性势能变化了 ‎【答案】D ‎【名师点睛】此题是对机械能守恒定律及牛顿第二定律的考查；关键是分析圆环在各个位置的受力情况，结合几何关系，联系机械能守恒定律及牛顿第二定律来分析；注意分析弹簧恰好处于原长时的临界态.‎ ‎6．如图所示，梯形物块静止与墙角附近的水平面上，现将一小球从图示位置由静止释放，不计一切摩擦，则在小球从释放至地面的过程中，下列说法正确的是 A、梯形物块的机械能守恒 B、小球与梯形物块之间的弹力不做功 C、梯形物块与小球组成的系统机械能守恒 D、小球重力势能的减少量等于梯形物块动能的增加量 ‎【答案】C ‎【解析】梯形物块受到小球给的斜向右下的弹力，而梯形的位移向右，故该弹力对梯形做正功，梯形物块的机械能不守恒，AB错误；小球受到墙面给的支持力水平向右，小球的位移为零，所以墙给的弹力做功为零，地面对梯形物块的支持力竖直向上，而梯形物块的位移沿水平方向，所以该支持力做功为零，故小球和梯形物块组成的系统机械能守恒，C正确；根据动能定理可知小球重力势能减少量等于小球和物块动能的增加量，D错误 ‎【名师点睛】本题关键分析清楚物体的运动和能量的转化情况，要明确是小球和梯形物块组成的系统机械能守恒，而不是单个物体机械能守恒．‎ ‎7．如图所示，水平桌面上的轻质弹簧一端固定，另一端与小物块相连，弹簧处于自然长度时物块位于O点（图中未画出）物块的质量为m，AB=a，物块与桌面间的动摩擦因数为μ．现用水平向右的力将物块从O点缓慢拉至A点，拉力做的功为W．撤去拉力后物块由静止向左运动，经O点到达B点时速度减小为零，重力加速度为g．则上述过程中（　　）‎ A．物块在A点时，弹簧的弹性势能等于 B．物块在B点时，弹簧的弹性势能小于 C.经O点时，物体的动能等于 D．物块动能最大时，弹簧的弹性势能小于物块在B点时弹簧的弹性势能 ‎【答案】B ‎【名师点睛】此题利用反证法得到O点并非AB连线的中点是很巧妙的，此外要求同学对功能关系和动能定理理解透彻。‎ ‎8．如图所示，小物体从竖直弹簧上方离地高处由静止释放，其动能与离地高度的关系如图所示．其中高度从下降到，图象为直线，其余部分为曲线，对应图象的最高点，轻弹簧劲度系数为，小物体质量为，重力加速度为．以下说法正确的是（ ）‎ A．小物体下降至高度时，弹簧形变量为0‎ B．小物体下落至高度时，加速度为0‎ C．小物体从高度下降到，弹簧的弹性势能增加了 D．小物体从高度下降到，弹簧的最大弹性势能为 ‎【答案】D ‎【名师点睛】‎ 解决本题的关键要根据图象的信息分析物体的运动情况，知道物体压缩弹簧的过程，就可以逐个分析位移和加速度．要注意在压缩弹簧的过程中，弹力是个变力，加速度是变化的，当速度等于零时，弹簧被压缩到最短。‎ ‎9．将小球以某一初速度从地面竖直向上抛出，取地面为零势能面，小球在上升过程中的动能，重力势能与其上升高度h间的关系分别如图中两直线所示，取，下列说法正确的是 A．小球的质量为0.2kg B．小球受到的阻力（不包括重力）大小为0.25N C．小球动能与重力势能相等时的高度为 D．小球上升到2m时，动能与重力势能之差为0.5J ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【名师点睛】该题首先要会从图象中获得关键信息，这种图象类型的题目，要关注图象的交点，斜率等，明确其含义，能够有利于解题．‎ ‎10．如图所示，在距水平地面高为0.4m处，水平固定一根长直光滑杆，在杆上P点固定一定滑轮，滑轮可绕水平轴无摩擦转动，在P点的右侧，杆上套有一质量m=2kg的小球A。半径R=0.3m的光滑半圆形细轨道竖直的固定在地面上，其圆心O在P点的正下方，在轨道上套有一质量也为m=2kg的小球B。用一条不可伸长的柔软细绳，通过定滑轮将两个小球连接起来，杆和半圆形轨道在同一竖直面内，两小球均可看作质点。且不计滑轮大小的影响。现给小球A一个水平向右的恒力F=50N，（），则 A．把小球B从地面拉到P的正下方时F做功为20J B．小球B运动到C处时的速度大小为0‎ C．小球B被拉到与小球A速度大小相等，sin∠OPB=‎ D．把小球B从地面拉到P的正下方时小球B的机械能增加了6J ‎【答案】AC ‎【解析】‎ 由三角形知识得：，故C正确；设最低点势能为0，小球B从地面拉到P的正下方时小球B的机械能增加，，故D错误；‎ ‎【名师点睛】本题连接体问题，关键分析两物体之间的速度与高度关系并运用几何知识和功能关系来研究，注意分析B球到达最高点时A球速度为零．‎ ‎11．如图所示，由不同材料拼接成的长直杆CPD，P为两材料分界点，DP＞CP，现让直杆以下面两种情况与水平面成45°。一个套在长直杆上的圆环静止开始从顶端滑到底端，两种情况下圆环经过相同的时间滑到P点。则圆环（ ）‎ A．与杆CP段的动摩擦因数较大 B．两次滑到P点的速度一定不相同 C．两次滑到P点摩擦力做功一定相同 D．到达底端D所用时间较长 ‎【答案】ABD ‎【名师点睛】本题应用牛顿第二定律和运动学、动能定理是解答这类问题的关键．应用动能定理时注意正确选择两个状态，弄清运动过程中外力做功情况，可以不用关心具体的运动细节。‎ ‎12．如图，跨过光滑轻质小定滑轮的轻绳，一端系一质量为m的小球，另一端系一质量为2m的重物，小球套在竖直固定的光滑直杆上，滑轮与杆的距离为d。现将小球从与滑轮等高的A处由静止释放，下滑过程中经过B点，A、B两点间距离也为d，重力加速度为g，则小球 A．刚释放时的加速度为g B．过B处后还能继续下滑 C.在B处的速度与重物此时的速度大小之比 D．在B处的速度与重物此时的速度大小之比为 ‎【答案】ABD ‎【解析】‎ 小球刚开始释放时，竖直方向只受重力，根据牛顿第二定律可知其加速度为g，故A正确；设小球下降的最大高度为h，根据系统机械能守恒定律，有：，解得：故过B处后还能继续下滑，故B正确；由于绳子不可伸长，故球与重物在沿着绳子方向的分速度相等，在B处，绳子与竖直方向的夹角为45°，故：v球cos45°=v重 ，故C错误，D正确；故选ABD。‎ ‎【名师点睛】解决本题的关键知道系统机械能守恒，知道小球沿绳子方向的分速度的等于重物的速度，要注意重物上升的高度不等于d，不难．‎ 二、非选择题（本大题共4小题，第13、14题每题10分；第15、16题每题15分；共50分）‎ ‎13．（10分） 如图所示，光滑的水平面AB与半径R=0.4m的光滑竖直半圆轨道BCD在B点相切，D点为半圆轨道最高点， A右侧连接一粗糙．用细线连接甲、乙两物体，中问夹一轻质压缩弹簧，弹簧甲、乙两物体不拴接，甲质量为m1=4kg，乙质量m2=5kg，甲、乙均静止．若固定乙，烧断细线，甲离开弹簧后经过进入，过D时对压力恰好零．取g=10m/s2，甲、乙两物体均可看作质，求：‎ ‎（1）甲离开弹簧后经过B时速度大小vB；‎ ‎（2）弹簧压缩量相同情况下，若固定甲，烧断细线，乙物体离开弹簧后从A进入动摩擦因数μ=0.4的粗糙水平面，则乙物体在粗糙水平面上运动位移S．‎ ‎【答案】（1）（2）2m ‎（2）甲固定，烧断细线后乙的速度大小为v2，由能量守恒得：‎ Ep＝m1vB2＝m2v22，‎ 得：v2=4m/s．‎ 乙在粗糙水平面做匀减速运动：μm2g=m2a，‎ 解得：a=4m/s2，‎ 则有：．‎ ‎【名师点睛】本题考查了牛顿第二定律、机械能守恒定律、能量守恒定律和运动学公式的综合运用，关键理清甲乙的运动规律，选择合适的规律进行求解．注意弹簧压缩量相同时，弹性势能相等。‎ ‎14．（10分）如图所示，光滑的倾斜轨道AB与粗糙的竖直放置的半圆型轨道CD通过一小段圆弧BC平滑连接，BC的长度可忽略不计，C为圆弧轨道的最低点。一质量m=0.1kg的小物块在A点从静止开始沿AB轨道下滑，进入半圆型轨道CD。已知半圆型轨道半径R=0.2m，A点与轨道最低点的高度差h=0.8m，不计空气阻力，小物块可以看作质点，重力加速度取g=10m/s2。求：‎ ‎（1）小物块运动到C点时速度的大小；‎ ‎（2）小物块运动到C点时，对半圆型轨道压力的大小；‎ ‎（3）若小物块恰好能通过半圆型轨道的最高点D，求在半圆型轨道上运动过程中小物块克服摩擦力所做的功。‎ ‎【答案】（1）4m/s（2）9N（3）0.3J ‎【名师点睛】此题较简单，考查牛顿第二定律及动能定理的应用；关键是分析物理过程，选择合适的物理规律列出方程解答.‎ ‎15．（15分）如图所示，与水平面夹角为θ＝30°的倾斜传送带始终绷紧，传送带下端A点与上端B点间的距离为L＝4 m，传送带以恒定的速率v＝2 m/s向上运动。现将一质量为1 kg的物体无初速度地放于A处，已知物体与传送带间的动摩擦因数μ＝，取g＝10 m/s2，求：‎ ‎（1）物体从A运动到B共需多少时间？‎ ‎（2）电动机因传送该物体多消耗的电能。‎ ‎【答案】（1）2.4 s（2）28J ‎（2）前0．8 s内物体相对传送带的位移为 因摩擦而产生的内能 电动机因传送该物体多消耗的电能为 ‎【名师点睛】本题一方面要分析工件的运动情况，由牛顿第二定律和运动学公式结合求解相对位移，即可求出摩擦产生的热量，另一方面要分析能量如何转化，由能量守恒定律求解电动机多消耗的电能．‎ ‎16．（15分）如图所示，内壁粗糙、半径R=0．4m的四分之一圆弧轨道AB在最低点B与光滑水平轨道BC相切．质量m2=0．2kg的小球b左端连接一轻质弹簧，静止在光滑水平轨道上，另一质量m1=0．2kg的小球a自圆弧轨道顶端由静止释放，运动到圆弧轨道最低点B时对轨道的压力为小球a重力的2倍．忽略空气阻力，重力加速度g=10m/s2．求 ‎（1）小球a由A点运动到B点的过程中，摩擦力做功Wf；‎ ‎（2）小球a通过弹簧与小球b相互作用的过程中，弹簧的最大弹性势能Ep；‎ ‎（3）小球a通过弹簧与小球b相互作用的整个过程中，弹簧对小球b的冲量I的大小．‎ ‎【答案】（1）；（2）；（3）‎ ‎（3）小球a与小球b通过弹簧相互作用的整个过程中，a后来速度为，b后来速度为，由动量关系：‎ 由能量转化和守恒：‎ 根据动量定理有：‎ 联立可得：。‎ ‎【名师点睛】该题重点是动量守恒和能量转化与守恒的应用，动量守恒的应用要注意速度的方向性，在物体碰撞过程中要注意判定碰撞之后速度是同向还是反向，以此来确定好动量守恒公式中速度的正负号。‎ ‎ ‎