2009高考物理專題沖刺二
命題范圍:機(jī)械能及其守恒定律
說明:本試卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷兩部分,共150分;答題時(shí)間120分鐘.
第Ⅰ卷(選擇題,共40分)
一、選擇題(本題共10小題,每小題4分,共40分.在每題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,有的小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確,有的小題有多個(gè)選項(xiàng)正確.全部選對(duì)的得4分,選不全的得3分,有選錯(cuò)或不答的得0分)
1.下列說法正確的是 ( )
A.如果物體(或系統(tǒng))所受到的合外力為零,則機(jī)械能一定守恒
B.如果合外力對(duì)物體(或系統(tǒng))做功為零,則機(jī)械能一定守恒
C.物體沿光滑曲面自由下滑過程中,機(jī)械能一定守恒
D.做勻加速運(yùn)動(dòng)的物體,其機(jī)械能可能守恒
2.如圖所示,木板OA水平放置,長為L,在A處放置一個(gè)質(zhì)量為m的物體,現(xiàn)繞O點(diǎn)緩
慢抬高到端,直到當(dāng)木板轉(zhuǎn)到與水平面成角時(shí)停止轉(zhuǎn)動(dòng).這時(shí)物體受到一個(gè)微小的干
擾便開始緩慢勻速下滑,物體又回到O點(diǎn),在整個(gè)過程中( )
A.支持力對(duì)物體做的總功為
B.摩擦力對(duì)物體做的總功為零
C.木板對(duì)物體做的總功為零
D.木板對(duì)物體做的總功為正功
3.靜止在粗糙水平面上的物塊A受方向始終水平向右、大小先后為F1、F2、F3的拉力作用
做直線運(yùn)動(dòng),t=4s時(shí)停下,其速度―時(shí)間圖象如圖所示,已知物塊A與水平面間的動(dòng)摩
擦因數(shù)處處相同,下列判斷正確的是( )
A.全過程中拉力做的功等于物塊克服摩擦力做的功
B.全過程拉力做的功等于零
C.一定有F1+F3=
D.可能有F1+F3>
4.質(zhì)量為的物體,由靜止開始下落,由于空氣阻力,下落的加速度為,在物體下落
的過程中,下列說法正確的是 ( )
A.物體動(dòng)能增加了 B.物體的機(jī)械能減少了
C.物體克服阻力所做的功為 D.物體的重力勢(shì)能減少了
5.如圖所示,木板質(zhì)量為M,長度為L,小木塊的質(zhì)量為m,水平地面光滑,一根不計(jì)質(zhì)量
的輕繩通過定滑輪分別與M和m連接,小木塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ.開始時(shí)木塊靜
止在木板左端,現(xiàn)用水平向右的力將m拉至右端,拉力至少做功為 ( )
A. B.2
C. D.
6.如圖所示,一輕彈簧左端固定在長木板的左端,右端與小木塊連接,且、及
與地面之間接觸面光滑,開始時(shí)和均靜止,現(xiàn)同時(shí)對(duì)、施加等大反向的
水平恒力和,從兩物體開始運(yùn)動(dòng)以后的整個(gè)過程中,對(duì)、和彈簧組成的系統(tǒng)
(整個(gè)過程中彈簧形變不超過其彈性限度),正確的說法是 ( )
A.由于、等大反向,故系統(tǒng)機(jī)械能守恒
B.由于、分別對(duì)、做正功,故系統(tǒng)
動(dòng)能不斷增加
C.由于、分別對(duì)、做正功,故系統(tǒng)機(jī)械能不斷增加
D.當(dāng)彈簧彈力大小與、大小相等時(shí),、的動(dòng)能最大
7.如圖所示,滑雪者由靜止開始沿斜坡從A點(diǎn)自由滑下,然后在水平面上前進(jìn)至B點(diǎn)停下.
已知斜坡、水平面與滑雪板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)皆為,滑雪者(包括滑雪板)的質(zhì)量為m,
A、B兩點(diǎn)間的水平距離為L.在滑雪者
經(jīng)過AB段的過程中,摩擦力所做的功( )
A.大于 B.小于
C.等于 D.以上三種情況都有可能
8.用力將重物豎直提起,先是從靜止開始勻加速上升,緊接著勻速上升,如果前后兩過程
的時(shí)間相同,不計(jì)空氣阻力,則 ( )
A.加速過程中拉力的功一定比勻速過程中拉力的功大
B.勻速過程中拉力的功一定比加速過程中拉力的功大
C.兩過程中拉力的功一樣大
D.上述三種情況都有可能
9.如圖所示,在不光滑的平面上,質(zhì)量相等的兩個(gè)物體A、B間用一輕彈簧相連接,現(xiàn)用一
水平拉力F作用在B上,從靜止開始經(jīng)一段時(shí)間后,A、B一起做勻加速直線運(yùn)動(dòng),當(dāng)它
們的總動(dòng)能為Ek時(shí)撤去水平力F,最后系統(tǒng)停止運(yùn)動(dòng),從撤去拉力F到系統(tǒng)停止運(yùn)動(dòng)的
過程中,系統(tǒng) ( )
A.克服阻力做的功等于系統(tǒng)的動(dòng)能Ek
B.克服阻力做的功大于系統(tǒng)的動(dòng)能Ek
C.克服阻力做的功可能小于系統(tǒng)的動(dòng)能Ek
D.克服阻力做的功一定等于系統(tǒng)機(jī)械能的減少量
10.一物體懸掛在細(xì)繩下端,由靜止開始沿豎直方向向下運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)過程中,物體的機(jī)械能與位移的關(guān)系圖象如圖所示,其中0~s1過程的
圖象為曲線,s1~s2過程的圖象為直線,根據(jù)該
圖象,下列說法正確的是( )
A. 0~s1過程中物體所受拉力一定是變力,且不斷減小
B. s1~s2過程中物體可能在做勻變速直線運(yùn)動(dòng)
C. s1~s2過程中物體可能在做變加速直線運(yùn)動(dòng)
D. 0~s2過程中物體的動(dòng)能可能在不斷增大
第Ⅱ卷(非選擇題,共110分)
二、本題共2小題,共20分,把答案填在題中相應(yīng)的橫線上或按題目要求作答.
11.(8分)一位同學(xué)要研究輕質(zhì)彈簧的彈性勢(shì)能與彈簧長度改變量的關(guān)系,他的實(shí)驗(yàn)如下:在離地面高度為h的光滑水平桌面上,沿著與桌子邊緣垂直的方向放置一輕質(zhì)彈簧,其左端固定,右端與質(zhì)量為m的一小鋼球接觸.當(dāng)彈簧處于自然長度時(shí),小鋼球恰好在桌子邊緣,如圖所示.讓小鋼球向左壓縮彈簧一段距離后由靜止釋放,使鋼球沿水平方向射出桌面,小球在空中飛行后落到水平地面上,水平距離為s.
(1)請(qǐng)你推導(dǎo)出彈簧彈性勢(shì)能Ep與小鋼球質(zhì)量m、桌面離地面高度h、水平距離s等物理量的關(guān)系式:__________.
(2)彈簧的壓縮量x與對(duì)應(yīng)的鋼球在空中飛行的水平距離s的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示:
彈簧的壓縮量x(cm)
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
鋼球飛行的水平距離s(m)
1.01
1.50
2.01
2.48
3.01
3.50
根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),請(qǐng)你猜測(cè)彈簧的彈性勢(shì)能Ep與彈簧的壓縮量x之間的關(guān)系,并說明理由:
__________________________________ _________________________________
_________________________________ __________________________________
12.(12分)在用自由落體運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí),某同學(xué)按照正確的操作選得紙帶如圖.其中O點(diǎn)是起始點(diǎn),A、B、C是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器連續(xù)打下的三個(gè)點(diǎn),該同學(xué)用毫米刻度尺測(cè)量O點(diǎn)到A、B、C各點(diǎn)的距離,并記錄在圖中(單位cm).
已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源頻率為50Hz,重錘質(zhì)量為m,當(dāng)?shù)刂亓铀俣?i>g=
(1)這三組數(shù)據(jù)中不符合有效數(shù)字讀數(shù)要求的是_______________.
(2)該同學(xué)用重錘取OB段的運(yùn)動(dòng)來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,先計(jì)算出該段重錘重力勢(shì)能的減小量為_________,接著從打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第一個(gè)點(diǎn)O數(shù)起,數(shù)到圖中B點(diǎn)是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第9個(gè)點(diǎn),他用vB=gt計(jì)算跟B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的物體的瞬時(shí)速度,得到動(dòng)能的增加量為___________(均保留三位有效數(shù)字).這樣他發(fā)現(xiàn)重力勢(shì)能的減小量__________(填“大于”或“小于”)動(dòng)能的增加量,造成這一錯(cuò)誤的原因是____________.
三、本題共6小題,共90分.解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟.只寫出最后答案的不能得分,有數(shù)值計(jì)算的題,答案中必須明確寫出數(shù)值和單位.
13.(13分)一輛質(zhì)量為m的汽車,以恒定的輸出功率P在傾角為θ的斜坡上沿坡勻速行駛,如圖所示,汽車受到的摩擦阻力恒為f(忽略空氣阻力).求:(1)汽車的牽引力F和速度v的表達(dá)式; (2)根據(jù)F與v的表達(dá)式,聯(lián)系汽車上、下坡的實(shí)際,你能得到什么啟發(fā)?
14.(14分)如圖所示,質(zhì)量分別為
15.(14分)如圖所示,傾角為θ的直角斜面體固定在水平地面上,其頂端固定有一輕質(zhì)定滑輪,輕質(zhì)彈簧和輕質(zhì)細(xì)繩相連,一端接質(zhì)量為m2的物塊B,物塊B放在地面上且使滑輪和物塊間的細(xì)繩豎直,一端連接質(zhì)量為m1的物塊A,物塊A放在光滑斜面上的P點(diǎn)保持靜止,彈簧和斜面平行,此時(shí)彈簧具有的彈性勢(shì)能為Ep.不計(jì)定滑輪、細(xì)繩、彈簧的質(zhì)量,不計(jì)斜面、滑輪的摩擦,已知彈簧勁度系數(shù)為k,P點(diǎn)到斜面底端的距離為L.現(xiàn)將物塊A緩慢斜向上移動(dòng),直到彈簧剛恢復(fù)原長時(shí)的位置,并由靜止釋放物塊A,當(dāng)物塊B剛要離開地面時(shí),物塊A的速度即變?yōu)榱,求?/p>
(1)當(dāng)物塊B剛要離開地面時(shí),物塊A的加速度;
(2)在以后的運(yùn)動(dòng)過程中物塊A最大速度的大小.
16.(16分)如圖所示,光滑弧形軌道下端與水平傳送帶吻接,軌道上的A點(diǎn)到傳送帶的豎直距離和傳送帶到地面的距離均為h=
17.(16分)如圖所示,A、B、C質(zhì)量分別為mA=
(1)請(qǐng)判斷C能否落到地面.
(2)A在桌面上滑行的距離是多少?
18.(17分)質(zhì)量為m的小物塊A,放在質(zhì)量為M的木板B的左端,B在水平拉力的作用下沿水平地面勻速向右滑動(dòng),且A、B相對(duì)靜止.某時(shí)刻撤去水平拉力,經(jīng)過一段時(shí)間,B在地面上滑行了一段距離x,A在B上相對(duì)于B向右滑行了一段距離L(設(shè)木板B足夠長)后A和B都停下.已知A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,B與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,且,求x的表達(dá)式.
1.答案:CD如果物體受到的合外力為零,機(jī)械能不一定守恒,如在光滑水平面上物體做勻
速直線運(yùn)動(dòng),其機(jī)械能守恒。在粗糙水平面上做勻速直線運(yùn)動(dòng),其機(jī)械能就不守恒.所以
A錯(cuò)誤;合外力做功為零,機(jī)械能不一定守恒.如在粗糙水平面上用繩拉著物體做勻速直
線運(yùn)動(dòng),合外力做功為零,但其機(jī)械能就不守恒。所以B錯(cuò)誤;物體沿光滑曲面自由下
滑過程中,只有重力做功,所以機(jī)械能守恒.所以C正確;做勻加速運(yùn)動(dòng)的物體,其機(jī)械
能可能守恒,如自由落體運(yùn)動(dòng),所以D正確.但有時(shí)也不守恒,如在粗糙水平面上拉著一
個(gè)物體加速運(yùn)動(dòng),此時(shí)就不守恒.
2.答案:AC 物體從A點(diǎn)到A/的過程中,只有重力G和支持力N做功,由動(dòng)能定理
,在此過程中支持力做功為,從A/回到O點(diǎn)的過程中支
持力的方向與路徑始終垂直,所以支持力不做功,A正確.重力做的總功為零,支持力做
的總功,由動(dòng)能定理得得,B不正確.木板對(duì)
物體的作用力為支持力N和摩擦力F,由得即木板對(duì)物體做
的功為零,C正確,D錯(cuò)誤.
3.答案:AC 根據(jù)動(dòng)能定理知A正確,B錯(cuò)誤.第1s內(nèi),,1s末到3s末,
,第4s內(nèi),,所以F1+F3=
4.答案:ACD 物體下落的加速度為,說明物體下落過程中受到的阻力大小為,
由動(dòng)能定理,;其中阻力做功為,即機(jī)械能減少量;又
重力做功總與重力勢(shì)能變化相對(duì)應(yīng),故ACD正確.
5.答案:A 若使拉力F做功最少,可使拉力F恰勻速拉木塊,容易分析得出(此
時(shí)繩子上的拉力等于),而位移為,所以.
6.答案:D 本題可采用排除法.F1、F2大于彈力過程,向右加速運(yùn)動(dòng),向左加速運(yùn)
動(dòng),F1、F2均做正功,故系統(tǒng)動(dòng)能和彈性勢(shì)能增加,A錯(cuò)誤;當(dāng)F1、F2小于彈力,彈簧
仍伸長,F1、F 2還是做正功,但動(dòng)能不再增加而是減小,彈性勢(shì)能在增加,B錯(cuò);當(dāng)、
速度減為零,、反向運(yùn)動(dòng),這時(shí)F1、F2又做負(fù)功,C錯(cuò)誤.故只有D正確.
7.答案:C 本題容易錯(cuò)選,錯(cuò)選的原因就是沒有根據(jù)功的定義去計(jì)算摩擦力的功,而直
接憑主觀臆斷去猜測(cè)答案,因此可設(shè)斜坡與水平面的夾角,然后根據(jù)摩擦力在斜坡上和
水平面上的功相加即可得到正確答案為C.
8.答案:D 因重物在豎直方向上僅受兩個(gè)力作用:重力mg、拉力F,這兩個(gè)力的相互關(guān)
系決定了物體在豎直方向上的運(yùn)動(dòng)狀態(tài).設(shè)勻加速提升重物時(shí)拉力為F1,加速度為a,由
牛頓第二定律,所以有,則拉力F1做功為
勻速提升重物時(shí),設(shè)拉力為F2,由平衡條件得F2=mg,
勻速直線運(yùn)動(dòng)的位移,力F2所做的功比較上述兩種情況
下拉力F1、F2分別對(duì)物體做功的表達(dá)式,可以發(fā)現(xiàn),一切取決于加速度a與重力加速度
的關(guān)系.若a>g時(shí),,則W1>W2;若a=g時(shí),,則W1=W2;若a<g
時(shí),,則W1<W2.因此A、B、C的結(jié)論均可能出現(xiàn),故答案應(yīng)選D.
9.答案:BD 當(dāng)A、B一起做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),彈簧一定處于伸長狀態(tài),因此當(dāng)撤去外
力F到系統(tǒng)停止運(yùn)動(dòng)的過程中,系統(tǒng)克服阻力做功應(yīng)包含系統(tǒng)的彈性勢(shì)能,因此可以得
知BD正確.
10.答案:BD 選取物體開始運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)為重力零勢(shì)能點(diǎn),物體下降位移s,則由動(dòng)能定理得,,則物體的機(jī)械能為,在E―s圖象中,圖象斜率的大小反映拉力的大小,0~s1過程中,斜率變大,所以拉力一定變大,A錯(cuò);s1~s2過程的圖象為直線,拉力F不變,物體可能在做勻加速或勻減速直線運(yùn)動(dòng),B對(duì)C錯(cuò);如果全過程都有,則D項(xiàng)就有可能.
11.答案:(1) (3分) (2)與x的關(guān)系:與x2成正比 (3分) 猜測(cè)的理由:由表中數(shù)據(jù)可知,在誤差范圍內(nèi),x∝s,從可猜測(cè)與x2成正比(2分)
解析:由,,所以,根據(jù)機(jī)械能守恒定律:彈簧的彈性勢(shì)能與小鋼球離開桌面的動(dòng)能相等,因此.
12.答案:(1)OC (2分) (2)
解析:(1)從有效數(shù)字的位數(shù)上不難選出OC不符合有效數(shù)字讀數(shù)要求;(2)重力勢(shì)能的減少量為
13.解析:(1)汽車上坡時(shí)沿斜面做勻速運(yùn)動(dòng),則,(2分)
(2分) 解得(1分)
(2)汽車下坡時(shí),同理有,(2分) (2分)
解得(1分)
上述計(jì)算結(jié)果告訴我們,汽車在輸出功率一定的條件下,當(dāng)F1>F2時(shí),v1<v2,即汽車沿斜坡上行時(shí),車速v1小,換取汽車較大的牽引力F1;當(dāng)汽車沿斜坡下行時(shí),車的牽引力F2較小,則車速v2較大. (3分)
14.解析:(1)在A球未落地前,A、B、C組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,設(shè)A球剛要落地時(shí)系統(tǒng)的速度大小為v1,則 ,(2分)
又,(2分) 代入數(shù)據(jù)并解得,(1分)
(2)在A球落地后,B球未落地前,B、C組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,設(shè)B球剛要落地時(shí)系統(tǒng)的速度大小為v2,則,(2分)
又(2分) 代入數(shù)據(jù)并解得,(1分)
在B球落地后,C球未落地前,C球在下落過程中機(jī)械能守恒,設(shè)C球剛要落地時(shí)系統(tǒng)的速度大小為v3,則 ,(2分) 又,代入數(shù)據(jù)得,.(2分)
15.解析:(1)B剛要離開地面時(shí),A的速度恰好為零,即以后B不會(huì)離開地面.
當(dāng)B剛要離開地面時(shí),地面對(duì)B的支持力為零,設(shè)繩上拉力為F.
B受力平衡,F=m
m1gsinθ-F=m
由最初A自由靜止在斜面上時(shí),地面對(duì)B支持力不為零,推得m1gsinθ<m
即sinθ< 故A的加速度大小為(sinθ-)g,方向沿斜面向上(2分)
(2)由題意,物塊A將以P為平衡位置振動(dòng),當(dāng)物塊回到位置P時(shí)有最大速度,
設(shè)為vm.從A由靜止釋放,到A剛好到達(dá)P點(diǎn)過程,由系統(tǒng)能量守恒得,
m1gx0sinθ=Ep+④(2分)
當(dāng)A自由靜止在P點(diǎn)時(shí),A受力平衡,m1gsinθ=kx0 ⑤(2分)
聯(lián)立④⑤式解得,.(2分)
16.解析:原來進(jìn)入傳送帶:由,解得v1=
離開B:由,解得t2=1s,m/s(4分)
因?yàn)?sub>,所以物體先減速后勻速,由m/s,解得m(4分)
第一次傳送帶做的功:(2分)
第二次傳送帶做的功:(2分)
兩次做功之比(2分)
17.解析:(1)設(shè)B、C一起下降h1時(shí),A、B、C的共同速度為v,B被擋住后,C再下落h后,A、C兩者均靜止,分別對(duì)A、B、C一起運(yùn)動(dòng)h1和A、C一起再下降h應(yīng)用動(dòng)能定理得,
①(2分)
②(2分)
聯(lián)立①②并代入已知數(shù)據(jù)解得,h=
顯然h>h2,因此B被擋后C能落至地面. (2分)
(2)設(shè)C落至地面時(shí),對(duì)A、C應(yīng)用能定理得,
③(2分)
對(duì)A應(yīng)用動(dòng)能定理得,④(2分)
聯(lián)立③④并代入數(shù)據(jù)解得, s=
所以A滑行的距離為=(0.3+0.3+0.165)=
18.解析:設(shè)A、B相對(duì)靜止一起向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度為v.撤去外力后至停止的過程中,A受到的滑動(dòng)摩擦力為(2分) 其加速度大小(2分)
此時(shí)B的加速度大小為(2分)
由于,所以(4分)
即木板B先停止后,A在木板上繼續(xù)做勻減速運(yùn)動(dòng),且其加速度大小不變.
對(duì)A應(yīng)用動(dòng)能定理得(2分)
對(duì)B應(yīng)用動(dòng)能定理得(2分)
消去v解得,.(3分)
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