【优化设计】2016高考物理二轮复习 阶段训练（二）功和能.doc

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1、阶段训练(二)功和能(时间:45分钟满分:100分)一、选择题(本题共8小题,每小题7分,共56分。在每小题给出的四个选项中,16题只有一个选项符合题目要求,78题有多个选项符合题目要求,全部选对的得7分,选对但不全的得4分,有选错的得0分)1.游乐场有一“摩天轮”如图所示。轮面与水平面成一定的角度。一游客随“摩天轮”一起做匀速圆周运动,则()A.游客的机械能守恒B.重力对游客始终做负功C.任意相等时间内,游客的重力势能变化量相等D.游客的重力功率最大时,游客与轮的轮心等高2.(2015山西运城统考)如图所示,水平传送带两端点A、B间的距离为L。若传送带处于静止状态,把一个小物块放到右端的A点

2、,某人用恒定的水平拉力F1使小物块以速度v1匀速滑到左端的B点。若传送带的上表面以v2的速度匀速向左运动,此人用水平恒力F2拉物块,使物块以相对于传送带为v1的速度从A滑到B,下列说法正确的是()A.F2大于F1B.F2做的功等于F1做的功C.F2的功率等于F1的功率D.两种情况下物块与皮带之间因摩擦而产生的热量相同3.(2015上海青浦一模)如图,竖直平面内的轨道和都由两段细直杆连接而成,两轨道长度相等,用相同的水平恒力将穿在轨道最低点B的静止小球,分别沿和推至最高点A,所需时间分别为t1、t2,动能增量分别为Ek1、Ek2。假定球在经过轨道转折点前后速度大小不变,且球与和轨道间的动摩擦因数

3、相等,则()A.Ek1Ek2,t1t2B.Ek1=Ek2,t1t2C.Ek1Ek2,t1t2D.Ek1=Ek2,t1t24.质量为10 kg的物体,在变力F的作用下沿x轴做直线运动,力F随坐标x的变化情况如图所示。物体在x=0处,速度为1 m/s,不计一切摩擦,则物体运动到x=16 m处时,速度大小为()A.2 m/sB.3 m/sC.4 m/sD. m/s5.一升降机的底部装有若干弹簧,如图所示,设在某次事故中,升降机吊索在空中断裂,忽略摩擦阻力,则升降机在从弹簧下端触地后直到最低点的一段运动过程中()A.先处于失重状态然后处于超重状态B.重力的功率不断减小C.机械能不断减小D.机械能保持不

4、变6.如图所示,物体A、B通过细绳及轻质弹簧连接在轻滑轮两侧,物体B的质量为2m,放置在倾角为30的光滑斜面上,物体A的质量为m。用手托着物体A使弹簧处于原长,细绳伸直,A与地面的距离为h,物体B静止在斜面上的挡板P处,放手后物体A下落,与地面即将接触时速度大小为v,此时物体B对挡板恰好无压力,则下列说法正确的是()A.弹簧的劲度系数为B.此时弹簧的弹性势能等于mgh-mv2C.此时物体A的加速度大小为g,方向竖直向上D.此后物体B可能离开挡板沿斜面向上运动7.(2015山东滕州高三期末)如图所示,在一个固定的十字架上(横竖两杆连结点为O),小球A套在竖直杆上,小球B套在水平杆上,A、B通过转

5、轴用长度为L的刚性轻杆连接,并竖直静止。由于微小扰动,B从O点开始由静止沿水平杆向右运动。A、B的质量均为m,不计一切摩擦,小球A、B视为质点。在A下滑到O点的过程中,下列说法中正确的是()A.在A下滑到O点之前轻杆对B一直做正功B.小球A的机械能先减小后增大C.A运动到O点时的速度为D.B的速度最大时,B对水平杆的压力大小为2mg8.如图所示,滑块A、B的质量均为m,A套在固定竖直杆上,A、B通过转轴用长度为L的刚性轻杆连接,B放在水平面上并紧靠竖直杆,A、B均静止。由于微小扰动,B开始沿水平面向右运动。不计一切摩擦,滑块A、B视为质点。在A下滑的过程中,下列说法中正确的是()A.A、B组成

6、的系统机械能守恒B.在A落地之前轻杆对B一直做正功C.A运动到最低点时的速度为D.当A的机械能最小时,B对水平地面的压力大小为2mg二、非选择题(本题共3小题,共44分)9.(14分)如图所示,轨道ABC被竖直地固定在水平桌面上,A距离水平地面高H=0.75 m,C距离水平地面高h=0.45 m。一质量m=0.10 kg的小物块自A点从静止开始下滑,从C点以水平速度飞出后落在水平地面上的D点。现测得C、D两点的水平距离为x=0.60 m。不计空气阻力,g取10 m/s2。求:(1)小物块从C点运动到D点经历的时间;(2)小物块从C点飞出时速度的大小;(3)小物块从A点运动到C点的过程中克服摩擦

7、力做的功。10.(15分)如图所示,质量为m0=4 kg的木板静止在光滑的水平面上,在木板的右端放置一个质量m=1 kg、大小可以忽略的铁块,铁块与木板之间的动摩擦因数=0.4,在铁块上加一个水平向左的恒力F=8 N,铁块在长L=6 m的木板上滑动。g取10 m/s2。求:(1)经过多长时间铁块运动到木板的左端;(2)在铁块到达木板左端的过程中,恒力F对铁块所做的功;(3)在铁块到达木板左端时,铁块和木板的总动能。11.(15分)如图所示,有一半径为R=0.30 m的光滑半圆形细管AB,将其固定在竖直墙面并使B端切线水平,一个可视为质点的质量为0.50 kg的小物体m由细管上端沿A点切线方向进

8、入细管,从B点以速度vB=4.0 m/s飞出后,恰好能从一倾角为=37的倾斜传送带顶端C无碰撞地滑上传送带。已知传送带长度为L=2.75 m(图中只画出了传送带的部分示意图),物体与传送带之间的动摩擦因数为=0.50(取sin 37=0.60,cos 37=0.80,g取10 m/s2,不计空气阻力,不考虑半圆形管AB的内径)。(1)求物体在A点时的速度大小及对轨道的压力大小与方向;(2)若传送带以v1=2.5 m/s顺时针匀速转动,求物体从C到底端的过程中,由于摩擦而产生的热量Q;(3)若传送带逆时针匀速转动且速度为v2,物体到达底端时动能为EkD,请在下面的坐标系中画出EkD随v2变化的关

9、系图线。要求在坐标轴上标出图线关键点的坐标值,并说明是什么曲线。(不要求写出计算过程,只按画出的图线评分)参考答案1.D解析:游客做匀速圆周运动,动能不变,重力势能不断变化,故游客的机械能不守恒,A错误;游客由最低点运动到最高点,重力对游客做负功,由最高点到最低点,重力对游客做正功,B错误;游客在上升和下降的两个过程中,相等时间内上升和下降的距离不等,重力做功不等,由功能关系可得游客重力势能变化量不等,C错误;重力的瞬时功率P=mgvcos (为重力与速度的夹角),当游客与轮的轮心等高时,重力与速度的夹角最小,故此时的瞬时功率最大,D正确。2.B解析:两种情况下物体都做匀速直线运动,物体处于平

10、衡状态,由平衡条件可知,拉力等于滑动摩擦力,由于两种情况下滑动摩擦力Ff相等,则拉力相等,即F1=F2,故A错误;设AB的长度为L,拉力大小为F,滑动摩擦力大小为Ff。当传送带不运动时,拉力做功W1=FL,物体从A运动到B的时间t1=,因摩擦而产生的热量Q1=FfL。当传送带运动时,拉力做功W2=FL,物体从A运动到B的时间t2=t1,因摩擦而产生的热量Q2=Ffv1t2。拉力做功功率P1=,P2=,比较可知W1=W2,P1P2。又v1t2Q2。故B正确,C、D错误。故选B。3.B解析:因为摩擦力做功Wf=(mgcos +Fsin )s=mgx+Fh,可知沿两轨道运动,摩擦力做功相等,根据动能

11、定理得WF-mgh-Wf=Ek,知两次情况拉力做功相等,摩擦力做功相等,重力做功相等,则动能的变化量相等。作出在两个轨道上运动的速度时间图线如图所示,由于路程相等,则图线与时间轴围成的面积相等,由图可知,t1t2。故B正确,A、C、D错误。故选B。4.B解析:本题考查动能定理,意在考查F-x图象中图线与横轴围成的面积表示功的知识。由题图可知F-x图线与横轴围成的面积表示功,由动能定理可知W=mv2-,经计算可得v=3 m/s,B正确。5.AC解析:升降机在下落过程中,受到竖直向下的重力和竖直向上的弹簧的弹力作用,且弹力逐渐增大,则升降机先向下加速,后减速,故升降机先处于失重状态然后处于超重状态

12、,选项A正确;升降机的重力的功率P=mgv,其先增大后减小,选项B错误;除重力做功外,弹簧的弹力对其做负功,机械能减小,选项C正确,选项D错误。6.AB解析:物体B对挡板恰好无压力时,其仍处于静止状态,其合力为零,由平衡条件可得kh-2mgsin 30=0,k=,选项A正确;由功能关系可得,此时弹簧的弹性势能等于mgh-mv2,选项B正确;此时对物体A受力分析,其合力为零,无加速度,选项C错误;此后物体B仍处于静止状态,选项D错误。7.BC解析:依题意知,当A到达底端时,B的速度为零,B的速度在整个过程中,先增大后减小,动能先增大后减小,所以轻杆对B先做正功,后做负功,选项A错误;A、B组成的

13、系统只有重力做功,系统机械能守恒,因B的机械能先增大后减小,所以小球A的机械能先减小后增大,选项B正确;A运动到最低点时,B的速度为零,根据系统机械能守恒定律得mgl=,解得v=,选项C正确;A有向下的加速度,说明水平杆的支持力小于2mg,选项D错误。8.AC解析:A、B组成的系统中只有动能和势能相互转化,故A、B组成的系统机械能守恒,选项A正确;分析B的受力情况和运动情况:B先受到杆向右的推力,使其向右做加速运动,当B的速度达到一定值时,杆对B有向左的拉力作用,使B向右做减速运动,当A落地时,B的速度减小为零,所以杆对B先做正功,后做负功,选项B错误;由于A、B组成的系统机械能守恒,且A到达

14、最低点时B的速度为零,根据机械能守恒定律可知选项C正确;B先做加速运动后做减速运动,当B的速度最大时其加速度为零,此时杆的弹力为零,故B对水平面的压力大小为mg,由于A、B组成的系统机械能守恒,故此时A的机械能最小,选项D错误。9.答案:(1)0.3 s(2)2 m/s(3)0.1 J解析:(1)小物块从C水平飞出后做平抛运动,由h=gt2得小物块从C到D运动的时间t=0.3 s。(2)从C到D,小物块水平方向做匀速直线运动,v=得v=2 m/s此速度即小物块从C点飞出时的速度。(3)物块从A运动到C的过程中,根据动能定理得mg(H-h)-Wf=mv2-0则克服摩擦力做功Wf=0.1 J。评分

15、标准:本题共14分。其中每式5分,每式2分。10.答案:(1)2 s(2)64 J(3)40 J解析:(1)铁块与木板间的滑动摩擦力Ff=mg=0.4110 N=4 N铁块的加速度a1= m/s2=4 m/s2木板的加速度a2= m/s2=1 m/s2铁块滑到木板左端的时间为t则a1t2-a2t2=L代入数据解得t=2 s。(2)铁块位移s1=a1t2=422 m=8 m木板位移s2=a2t2=122 m=2 m恒力F对铁块做的功W=Fs1=88 J=64 J。(3)铁块的动能EkA=(F-Ff)s1=(8-4)8 J=32 J木板的动能EkB=Ffs2=42 J=8 J铁块和木板的总动能Ek

16、总=EkA+EkB=32 J+8 J=40 J。评分标准:本题共15分。其中每式2分,其余每式1分。11.答案:(1)2 m/s1.67 N,竖直向上(2)8 J(3)见解析解析:(1)由mg2R=得vA=2 m/s设物体在A点所受轨道作用力为FA则由mg+FA=m,可得FA= N=1.67 N由牛顿第三定律得物体在A点时对轨道的压力大小为1.67 N方向为竖直向上。(2)物体落到传送带顶端C时的速度大小为vC=5 m/s传送带顺时针匀速转动时,对物体施加的摩擦力沿传送带上表面向上,则由mg(sin -cos )=ma1可得物体匀加速运动的加速度大小为a1=2 m/s2由L=vCt+a1t2,

17、得物体从C到底端的时间t=0.5 s此过程中,由于摩擦而产生的热量为Q=Ff(L+s带)=mgcos (L+v1t)=8 J。(3)说明:中间段曲线及起始点要正确(方程可以不写在图线上);v25 m/s时,EkD=9 J或在图上标出点(5,9),且图线要正确;v24 m/s时,EkD=20 J或在图上标出点(4,20),且图线要正确。分情况讨论:a.当v2vC=5 m/s时,物体一直以a1=2 m/s2匀加速下滑,到达底端时的速度大小为vD=6 m/s,即EkD=9 Jb.若物体所受传送带摩擦力沿传送带上表面向下,则物体加速度大小为a2=g(sin +cos )=10 m/s2若一直以a2匀加速,则vD= m/s=4 m/s所以:当v24 m/s时,EkD=20 Jc.当5 m/sv24 m/s时,物体先以a2=10 m/s2匀加速,与传送带速度相同后,再以a1=2 m/s2匀加速运动到底端。则+2a1+16EkD=+4 (J)。评分标准:本题共15分。其中式4分,式每式2分,其余每式1分。6