2022版高中物理(山東版)一輪復(fù)習(xí):專題六機(jī)械能守恒定律—模擬訓(xùn)練(有解析)
ID:49762 2021-10-08 1 3.00元 8頁 252.53 KB
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專題六 機(jī)械能守恒定律【5年高考】考點(diǎn)一 功和功率 (2020江蘇單科,1,3分)質(zhì)量為1.5×103kg的汽車在水平路面上勻速行駛,速度為20m/s,受到的阻力大小為1.8×103N。此時,汽車發(fā)動機(jī)輸出的實(shí)際功率是(  )                  A.90W  B.30kWC.36kW  D.300kW 答案 C 考點(diǎn)二 動能與動能定理1.(2020天津,8,5分)(多選)復(fù)興號動車在世界上首次實(shí)現(xiàn)速度350km/h自動駕駛功能,成為我國高鐵自主創(chuàng)新的又一重大標(biāo)志性成果。一列質(zhì)量為m的動車,初速度為v0,以恒定功率P在平直軌道上運(yùn)動,經(jīng)時間t達(dá)到該功率下的最大速度vm,設(shè)動車行駛過程所受到的阻力F保持不變。動車在時間t內(nèi) (  )A.做勻加速直線運(yùn)動B.加速度逐漸減小C.牽引力的功率P=FvmD.牽引力做功W=m-m答案 BC 2.(2020江蘇單科,4,3分)如圖所示,一小物塊由靜止開始沿斜面向下滑動,最后停在水平地面上。斜面和地面平滑連接,且物塊與斜面、物塊與地面間的動摩擦因數(shù)均為常數(shù)。該過程中,物塊的動能Ek與水平位移x關(guān)系的圖像是(  )答案 A 3.(2020課標(biāo)Ⅰ,20,6分)(多選)一物塊在高3.0m、長5.0m的斜面頂端從靜止開始沿斜面下滑,其重力勢能和動能隨下滑距離s的變化如圖中直線Ⅰ、Ⅱ所示,重力加速度取10m/s2。則 (  ),A.物塊下滑過程中機(jī)械能不守恒B.物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為0.5C.物塊下滑時加速度的大小為6.0m/s2D.當(dāng)物塊下滑2.0m時機(jī)械能損失了12J答案 AB 考點(diǎn)三 機(jī)械能守恒定律1.(2020山東等級考,11,4分)(多選)如圖所示,質(zhì)量為M的物塊A放置在光滑水平桌面上,右側(cè)連接一固定于墻面的水平輕繩,左側(cè)通過一傾斜輕繩跨過光滑定滑輪與一豎直輕彈簧相連?,F(xiàn)將質(zhì)量為m的鉤碼B掛于彈簧下端,當(dāng)彈簧處于原長時,將B由靜止釋放,當(dāng)B下降到最低點(diǎn)時(未著地),A對水平桌面的壓力剛好為零。輕繩不可伸長,彈簧始終在彈性限度內(nèi),物塊A始終處于靜止?fàn)顟B(tài)。以下判斷正確的是(  )A.M<2mB.2m4WF1,Wf2>2Wf1  B.WF2>4WF1,Wf2=2Wf1C.WF2<4WF1,Wf2=2Wf1  D.WF2<4WF1,Wf2<2Wf1答案 C WF1=mv2+μmg·t,WF2=m·4v2+μmgt,故WF2<4WF1;Wf1=μmg·t,Wf2=μmg·t,故Wf2=2Wf1,C正確。6.(2018課標(biāo)Ⅲ,19,6分)(多選)地下礦井中的礦石裝在礦車中,用電機(jī)通過豎井運(yùn)送到地面。某豎井中礦車提升的速度大小v隨時間t的變化關(guān)系如圖所示,其中圖線①②分別描述兩次不同的提升過程,它們變速階段加速度的大小都相同;兩次提升的高度相同,提升的質(zhì)量相等。不考慮摩擦阻力和空氣阻力。對于第①次和第②次提升過程,(  ),A.礦車上升所用的時間之比為4∶5  B.電機(jī)的最大牽引力之比為2∶1C.電機(jī)輸出的最大功率之比為2∶1  D.電機(jī)所做的功之比為4∶5答案 AC 本題考查v-t圖像的應(yīng)用。在v-t圖像中,圖線的斜率表示物體運(yùn)動的加速度,而兩次提升過程變速階段加速度的大小都相同,即在v-t圖像中,它們變速階段對應(yīng)的圖線要么重合,要么平行,由圖中幾何關(guān)系可得:第②次所用時間t=t0,即礦車上升所用時間之比為4∶5,選項(xiàng)A正確;對礦車受力分析可知,當(dāng)?shù)V車向上做勻加速直線運(yùn)動時,電機(jī)的牽引力最大,即F-mg=ma,得F=mg+ma,即最大牽引力之比為1∶1,選項(xiàng)B錯誤;在第①次提升過程中,電機(jī)輸出的最大功率P1=(mg+ma)v0,在第②次提升過程中,電機(jī)輸出的最大功率P2=(mg+ma)·v0,即=,選項(xiàng)C正確;對①②兩次提升過程,由動能定理可知W-mgh=0,即=,選項(xiàng)D錯誤。7.(2014重慶理綜,2,6分)某車以相同的功率在兩種不同的水平路面上行駛,受到的阻力分別為車重的k1和k2倍,最大速率分別為v1和v2,則(  )                  A.v2=k1v1  B.v2=v1  C.v2=v1  D.v2=k2v1答案 B 車以最大速率行駛時,牽引力F等于阻力f,即F=f=kmg。由P=k1mgv1及P=k2mgv2,得v2=v1,故B正確??键c(diǎn)二 動能與動能定理1.(2016課標(biāo)Ⅲ,20,6分)(多選)如圖,一固定容器的內(nèi)壁是半徑為R的半球面;在半球面水平直徑的一端有一質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)P。它在容器內(nèi)壁由靜止下滑到最低點(diǎn)的過程中,克服摩擦力做的功為W。重力加速度大小為g。設(shè)質(zhì)點(diǎn)P在最低點(diǎn)時,向心加速度的大小為a,容器對它的支持力大小為N,則(  )A.a=  B.a=C.N=  D.N=答案 AC 由動能定理知,在P從最高點(diǎn)下滑到最低點(diǎn)的過程中mgR-W=mv2,在最低點(diǎn)的向心加速度a=,聯(lián)立得a=,選項(xiàng)A正確;在最低點(diǎn)時有N-mg=ma,所以N=,選項(xiàng)C正確。2.(2016浙江理綜,18,6分)(多選)如圖所示為一滑草場。某條滑道由上下兩段高均為h,與水平面傾角分別為45°和37°的滑道組成,滑草車與草地之間的動摩擦因數(shù)為μ。質(zhì)量為m的載人滑草車從坡頂由靜止開始自由下滑,經(jīng)過上、下兩段滑道后,最后恰好靜止于滑道的底端(不計滑草車在兩段滑道交接處的能量損失,sin37°=0.6,cos37°=0.8)。則(  )A.動摩擦因數(shù)μ=B.載人滑草車最大速度為C.載人滑草車克服摩擦力做功為mghD.載人滑草車在下段滑道上的加速度大小為g答案 AB 滑草車受力分析如圖所示,在B點(diǎn)處有最大速度v,在上、下兩段所受摩擦力大小分別為f1、f2,f1=μmgcos45°f2=μmgcos37°整個過程由動能定理列方程:mg·2h-f1·-f2·=0①解得:μ=,A項(xiàng)正確?;蒈囋谏隙位肋\(yùn)動過程由動能定理列方程:mgh-f1·=mv2②解得:v=,B項(xiàng)正確。由①式知:Wf=2mgh,C項(xiàng)錯誤。在下段滑道上,mgsin37°-μmgcos37°=ma2解得:a2=-g,故D項(xiàng)錯誤。3.(2015江蘇單科,9,4分)(多選)如圖所示,輕質(zhì)彈簧一端固定,另一端與一質(zhì)量為m、套在粗糙豎直固定桿A處的圓環(huán)相連,彈簧水平且處于原長。圓環(huán)從A處由靜止開始下滑,經(jīng)過B處的速度最大,到達(dá)C處的速度為零,AC=h。圓環(huán)在C處獲得一豎直向上的速度v,恰好能回到A。彈簧始終在彈性限度內(nèi),重力加速度為g。則圓環(huán)(  )A.下滑過程中,加速度一直減小B.下滑過程中,克服摩擦力做的功為mv2C.在C處,彈簧的彈性勢能為mv2-mghD.上滑經(jīng)過B的速度大于下滑經(jīng)過B的速度答案 BD 圓環(huán)在B處速度最大,加速度為0,BC段加速度在增大,因此,下滑過程中,加速度先減小后增大,選項(xiàng)A錯誤。下滑過程中,設(shè)克服摩擦力做的功為Wf,由動能定理mgh-Wf-W彈=0-0上滑過程中-mgh-Wf+W彈=0-mv2聯(lián)立得Wf=mv2,選項(xiàng)B正確。W彈=mgh-mv2,在C處,彈簧的彈性勢能等于圓環(huán)從A→C過程克服彈簧彈力做的功,選項(xiàng)C錯誤。設(shè)從B到C克服彈簧彈力做功為W彈',克服摩擦力做功為Wf'故有下滑過程從B→C-W彈'+mghBC-Wf'=0-m①上滑過程從C→BW彈'-mghBC-Wf'=mvB'2-mv2②聯(lián)立①②可得,m-2Wf'+mv2=mvB'2因Wf'mvB'>vB,選項(xiàng)D正確。4.(2013江蘇單科,5,3分)水平面上,一白球與一靜止的灰球碰撞,兩球質(zhì)量相等。碰撞過程的頻閃照片如圖所示,據(jù)此可推斷,碰撞過程中系統(tǒng)損失的動能約占碰撞前動能的(  )A.30%  B.50%  C.70%  D.90%答案 A 由題圖測量可得白、灰兩球在碰撞前后相鄰兩次閃光時間內(nèi)照片上球的間距分別為:x1=6mm、x1'=x2'=3.5mm,設(shè)照片的放大率為k、閃光周期為T,則有==0.319,故A正確。5.(2019天津理綜,12,20分)2018年,人類歷史上第一架由離子引擎推動的飛機(jī)誕生,這種引擎不需要燃料,也無污染物排放。引擎獲得推力的原理如圖所示,進(jìn)入電離室的氣體被電離成正離子,而后飄入電極A、B之間的勻強(qiáng)電場(初速度忽略不計),A、B間電壓為U,使正離子加速形成離子束,在加速過程中引擎獲得恒定的推力。單位時間內(nèi)飄入的正離子數(shù)目為定值,離子質(zhì)量為m,電荷量為Ze,其中Z是正整數(shù),e是元電荷。(1)若引擎獲得的推力為F1,求單位時間內(nèi)飄入A、B間的正離子數(shù)目N為多少;(2)加速正離子束所消耗的功率P不同時,引擎獲得的推力F也不同,試推導(dǎo)的表達(dá)式;(3)為提高能量的轉(zhuǎn)換效率,要使盡量大,請?zhí)岢鲈龃蟮娜龡l建議。答案 (1) (2)= (3)見解析解析 本題通過正離子在電場中的運(yùn)動考查了動能定理、牛頓運(yùn)動定律等知識,以及學(xué)生的綜合分析能力,體現(xiàn)了科學(xué)思維中模型建構(gòu)、科學(xué)推理的素養(yǎng)要素。(1)設(shè)正離子經(jīng)過電極B時的速度為v,根據(jù)動能定理,有ZeU=mv2-0①設(shè)正離子束所受的電場力為F1',根據(jù)牛頓第三定律,有F1'=F1②設(shè)引擎在Δt時間內(nèi)飄入電極間的正離子個數(shù)為ΔN,由牛頓第二定律,有F1'=ΔNm③聯(lián)立①②③式,且N=得N=④(2)設(shè)正離子束所受的電場力為F',由正離子束在電場中做勻加速直線運(yùn)動,有P=F'v⑤考慮到牛頓第三定律得到F'=F,聯(lián)立①⑤式得=⑥(3)為使盡量大,分析⑥式得到三條建議:用質(zhì)量大的離子;用帶電荷量少的離子;減小加速電壓。,解題關(guān)鍵 ①將題中引擎獲得的推力轉(zhuǎn)化為單位時間內(nèi)所有正離子所受到的總作用力,此題也可以用動量定理求解,即F1'Δt=ΔNmΔv,故==;②加速離子束所消耗的功率即電場力對正離子做功的平均功率P=F'·
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