2009高考物理专题冲刺二
命题范围:机械能及其守恒定律
说明:本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分,共150分;答题时间120分钟.
第Ⅰ卷(选择题,共40分)
一、选择题(本题共10小题,每小题4分,共40分.在每题给出的四个选项中,有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确.全部选对的得4分,选不全的得3分,有选错或不答的得0分)
1.下列说法正确的是 ( )
A.如果物体(或系统)所受到的合外力为零,则机械能一定守恒
B.如果合外力对物体(或系统)做功为零,则机械能一定守恒
C.物体沿光滑曲面自由下滑过程中,机械能一定守恒
D.做匀加速运动的物体,其机械能可能守恒
2.如图所示,木板OA水平放置,长为L,在A处放置一个质量为m的物体,现绕O点缓
慢抬高到
端,直到当木板转到与水平面成
角时停止转动.这时物体受到一个微小的干
扰便开始缓慢匀速下滑,物体又回到O点,在整个过程中( )
A.支持力对物体做的总功为![]()
B.摩擦力对物体做的总功为零
C.木板对物体做的总功为零
D.木板对物体做的总功为正功
3.静止在粗糙水平面上的物块A受方向始终水平向右、大小先后为F1、F2、F3的拉力作用
做直线运动,t=4s时停下,其速度―时间图象如图所示,已知物块A与水平面间的动摩
擦因数处处相同,下列判断正确的是( )
A.全过程中拉力做的功等于物块克服摩擦力做的功
B.全过程拉力做的功等于零
C.一定有F1+F3=
D.可能有F1+F3>
4.质量为
的物体,由静止开始下落,由于空气阻力,下落的加速度为
,在物体下落![]()
的过程中,下列说法正确的是 ( )
A.物体动能增加了
B.物体的机械能减少了![]()
C.物体克服阻力所做的功为
D.物体的重力势能减少了![]()
5.如图所示,木板质量为M,长度为L,小木块的质量为m,水平地面光滑,一根不计质量
的轻绳通过定滑轮分别与M和m连接,小木块与木板间的动摩擦因数为μ.开始时木块静
止在木板左端,现用水平向右的力将m拉至右端,拉力至少做功为 ( )
A.
B.2![]()
![]()
C.
D.![]()
6.如图所示,一轻弹簧左端固定在长木板
的左端,右端与小木块
连接,且
、
及
与地面之间接触面光滑,开始时
和
均静止,现同时对
、
施加等大反向的
水平恒力
和
,从两物体开始运动以后的整个过程中,对
、
和弹簧组成的系统
(整个过程中弹簧形变不超过其弹性限度),正确的说法是 ( )
A.由于
、
等大反向,故系统机械能守恒
B.由于
、
分别对
、
做正功,故系统
动能不断增加
C.由于
、
分别对
、
做正功,故系统机械能不断增加
D.当弹簧弹力大小与
、
大小相等时,
、
的动能最大
7.如图所示,滑雪者由静止开始沿斜坡从A点自由滑下,然后在水平面上前进至B点停下.
已知斜坡、水平面与滑雪板之间的动摩擦因数皆为
,滑雪者(包括滑雪板)的质量为m,
A、B两点间的水平距离为L.在滑雪者
经过AB段的过程中,摩擦力所做的功( )
A.大于
B.小于
C.等于
D.以上三种情况都有可能
8.用力将重物竖直提起,先是从静止开始匀加速上升,紧接着匀速上升,如果前后两过程
的时间相同,不计空气阻力,则 ( )
A.加速过程中拉力的功一定比匀速过程中拉力的功大
B.匀速过程中拉力的功一定比加速过程中拉力的功大
C.两过程中拉力的功一样大
D.上述三种情况都有可能
9.如图所示,在不光滑的平面上,质量相等的两个物体A、B间用一轻弹簧相连接,现用一
水平拉力F作用在B上,从静止开始经一段时间后,A、B一起做匀加速直线运动,当它
们的总动能为Ek时撤去水平力F,最后系统停止运动,从撤去拉力F到系统停止运动的
过程中,系统 ( )
A.克服阻力做的功等于系统的动能Ek
B.克服阻力做的功大于系统的动能Ek
C.克服阻力做的功可能小于系统的动能Ek
D.克服阻力做的功一定等于系统机械能的减少量
10.一物体悬挂在细绳下端,由静止开始沿竖直方向向下运动,运动过程中,物体的机械能与位移的关系图象如图所示,其中0~s1过程的
图象为曲线,s1~s2过程的图象为直线,根据该
图象,下列说法正确的是( )
A. 0~s1过程中物体所受拉力一定是变力,且不断减小
B. s1~s2过程中物体可能在做匀变速直线运动
C. s1~s2过程中物体可能在做变加速直线运动
D. 0~s2过程中物体的动能可能在不断增大
第Ⅱ卷(非选择题,共110分)
二、本题共2小题,共20分,把答案填在题中相应的横线上或按题目要求作答.
11.(8分)一位同学要研究轻质弹簧的弹性势能与弹簧长度改变量的关系,他的实验如下:在离地面高度为h的光滑水平桌面上,沿着与桌子边缘垂直的方向放置一轻质弹簧,其左端固定,右端与质量为m的一小钢球接触.当弹簧处于自然长度时,小钢球恰好在桌子边缘,如图所示.让小钢球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放,使钢球沿水平方向射出桌面,小球在空中飞行后落到水平地面上,水平距离为s.
(1)请你推导出弹簧弹性势能Ep与小钢球质量m、桌面离地面高度h、水平距离s等物理量的关系式:__________.
(2)弹簧的压缩量x与对应的钢球在空中飞行的水平距离s的实验数据如下表所示:
弹簧的压缩量x(cm)
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
钢球飞行的水平距离s(m)
1.01
1.50
2.01
2.48
3.01
3.50
根据以上实验数据,请你猜测弹簧的弹性势能Ep与弹簧的压缩量x之间的关系,并说明理由:
__________________________________ _________________________________
_________________________________ __________________________________
12.(12分)在用自由落体运动验证机械能守恒定律时,某同学按照正确的操作选得纸带如图.其中O点是起始点,A、B、C是打点计时器连续打下的三个点,该同学用毫米刻度尺测量O点到A、B、C各点的距离,并记录在图中(单位cm).
已知打点计时器电源频率为50Hz,重锤质量为m,当地重力加速度g=
![]()
(1)这三组数据中不符合有效数字读数要求的是_______________.
(2)该同学用重锤取OB段的运动来验证机械能守恒定律,先计算出该段重锤重力势能的减小量为_________,接着从打点计时器打下的第一个点O数起,数到图中B点是打点计时器打下的第9个点,他用vB=gt计算跟B点对应的物体的瞬时速度,得到动能的增加量为___________(均保留三位有效数字).这样他发现重力势能的减小量__________(填“大于”或“小于”)动能的增加量,造成这一错误的原因是____________.
三、本题共6小题,共90分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤.只写出最后答案的不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位.
13.(13分)一辆质量为m的汽车,以恒定的输出功率P在倾角为θ的斜坡上沿坡匀速行驶,如图所示,汽车受到的摩擦阻力恒为f(忽略空气阻力).求:(1)汽车的牵引力F和速度v的表达式;
(2)根据F与v的表达式,联系汽车上、下坡的实际,你能得到什么启发?
14.(14分)如图所示,质量分别为
15.(14分)如图所示,倾角为θ的直角斜面体固定在水平地面上,其顶端固定有一轻质定滑轮,轻质弹簧和轻质细绳相连,一端接质量为m2的物块B,物块B放在地面上且使滑轮和物块间的细绳竖直,一端连接质量为m1的物块A,物块A放在光滑斜面上的P点保持静止,弹簧和斜面平行,此时弹簧具有的弹性势能为Ep.不计定滑轮、细绳、弹簧的质量,不计斜面、滑轮的摩擦,已知弹簧劲度系数为k,P点到斜面底端的距离为L.现将物块A缓慢斜向上移动,直到弹簧刚恢复原长时的位置,并由静止释放物块A,当物块B刚要离开地面时,物块A的速度即变为零,求:
(1)当物块B刚要离开地面时,物块A的加速度;
(2)在以后的运动过程中物块A最大速度的大小.
16.(16分)如图所示,光滑弧形轨道下端与水平传送带吻接,轨道上的A点到传送带的竖直距离和传送带到地面的距离均为h=
17.(16分)如图所示,A、B、C质量分别为mA=
(1)请判断C能否落到地面.
(2)A在桌面上滑行的距离是多少?
18.(17分)质量为m的小物块A,放在质量为M的木板B的左端,B在水平拉力的作用下沿水平地面匀速向右滑动,且A、B相对静止.某时刻撤去水平拉力,经过一段时间,B在地面上滑行了一段距离x,A在B上相对于B向右滑行了一段距离L(设木板B足够长)后A和B都停下.已知A、B间的动摩擦因数为
,B与地面间的动摩擦因数为
,且
,求x的表达式.
1.答案:CD如果物体受到的合外力为零,机械能不一定守恒,如在光滑水平面上物体做匀
速直线运动,其机械能守恒。在粗糙水平面上做匀速直线运动,其机械能就不守恒.所以
A错误;合外力做功为零,机械能不一定守恒.如在粗糙水平面上用绳拉着物体做匀速直
线运动,合外力做功为零,但其机械能就不守恒。所以B错误;物体沿光滑曲面自由下
滑过程中,只有重力做功,所以机械能守恒.所以C正确;做匀加速运动的物体,其机械
能可能守恒,如自由落体运动,所以D正确.但有时也不守恒,如在粗糙水平面上拉着一
个物体加速运动,此时就不守恒.
2.答案:AC 物体从A点到A/的过程中,只有重力G和支持力N做功,由动能定理
,在此过程中支持力做功为
,从A/回到O点的过程中支
持力的方向与路径始终垂直,所以支持力不做功,A正确.重力做的总功为零,支持力做
的总功
,由动能定理得
得
,B不正确.木板对
物体的作用力为支持力N和摩擦力F,由
得
即木板对物体做
的功为零,C正确,D错误.
3.答案:AC 根据动能定理知A正确,B错误.第1s内,
,1s末到3s末,
,第4s内,
,所以F1+F3=
4.答案:ACD 物体下落的加速度为
,说明物体下落过程中受到的阻力大小为
,
由动能定理,
;其中阻力做功为
,即机械能减少量;又
重力做功总与重力势能变化相对应,故ACD正确.
5.答案:A 若使拉力F做功最少,可使拉力F恰匀速拉木块,容易分析得出
(此
时绳子上的拉力等于
),而位移为
,所以
.
6.答案:D 本题可采用排除法.F1、F2大于弹力过程,
向右加速运动,
向左加速运
动,F1、F2均做正功,故系统动能和弹性势能增加,A错误;当F1、F2小于弹力,弹簧
仍伸长,F1、F 2还是做正功,但动能不再增加而是减小,弹性势能在增加,B错;当
、
速度减为零,
、
反向运动,这时F1、F2又做负功,C错误.故只有D正确.
7.答案:C 本题容易错选,错选的原因就是没有根据功的定义去计算摩擦力的功,而直
接凭主观臆断去猜测答案,因此可设斜坡与水平面的夹角,然后根据摩擦力在斜坡上和
水平面上的功相加即可得到正确答案为C.
8.答案:D 因重物在竖直方向上仅受两个力作用:重力mg、拉力F,这两个力的相互关
系决定了物体在竖直方向上的运动状态.设匀加速提升重物时拉力为F1,加速度为a,由
牛顿第二定律
,所以有
,则拉力F1做功为
匀速提升重物时,设拉力为F2,由平衡条件得F2=mg,
匀速直线运动的位移
,力F2所做的功
比较上述两种情况
下拉力F1、F2分别对物体做功的表达式,可以发现,一切取决于加速度a与重力加速度
的关系.若a>g时,
,则W1>W2;若a=g时,
,则W1=W2;若a<g
时,
,则W1<W2.因此A、B、C的结论均可能出现,故答案应选D.
9.答案:BD 当A、B一起做匀加速直线运动时,弹簧一定处于伸长状态,因此当撤去外
力F到系统停止运动的过程中,系统克服阻力做功应包含系统的弹性势能,因此可以得
知BD正确.
10.答案:BD 选取物体开始运动的起点为重力零势能点,物体下降位移s,则由动能定理得,
,则物体的机械能为
,在E―s图象中,图象斜率的大小反映拉力的大小,0~s1过程中,斜率变大,所以拉力一定变大,A错;s1~s2过程的图象为直线,拉力F不变,物体可能在做匀加速或匀减速直线运动,B对C错;如果全过程都有
,则D项就有可能.
11.答案:(1)
(3分) (2)
与x的关系:
与x2成正比 (3分) 猜测的理由:由表中数据可知,在误差范围内,x∝s,从
可猜测
与x2成正比(2分)
解析:由
,
,所以
,根据机械能守恒定律:弹簧的弹性势能与小钢球离开桌面的动能相等,因此
.
12.答案:(1)OC (2分) (2)
解析:(1)从有效数字的位数上不难选出OC不符合有效数字读数要求;(2)重力势能的减少量为
=
13.解析:(1)汽车上坡时沿斜面做匀速运动,则
,(2分)
(2分) 解得
(1分)
(2)汽车下坡时,同理有
,(2分)
(2分)
解得
(1分)
上述计算结果告诉我们,汽车在输出功率一定的条件下,当F1>F2时,v1<v2,即汽车沿斜坡上行时,车速v1小,换取汽车较大的牵引力F1;当汽车沿斜坡下行时,车的牵引力F2较小,则车速v2较大. (3分)
14.解析:(1)在A球未落地前,A、B、C组成的系统机械能守恒,设A球刚要落地时系统的速度大小为v1,则
,(2分)
又
,
(2分) 代入数据并解得,
(1分)
(2)在A球落地后,B球未落地前,B、C组成的系统机械能守恒,设B球刚要落地时系统的速度大小为v2,则
,(2分)
又
(2分) 代入数据并解得,
(1分)
在B球落地后,C球未落地前,C球在下落过程中机械能守恒,设C球刚要落地时系统的速度大小为v3,则
,(2分) 又
,代入数据得,
.(2分)
15.解析:(1)B刚要离开地面时,A的速度恰好为零,即以后B不会离开地面.
当B刚要离开地面时,地面对B的支持力为零,设绳上拉力为F.
B受力平衡,F=m
m1gsinθ-F=m
)g③(2分)
由最初A自由静止在斜面上时,地面对B支持力不为零,推得m1gsinθ<m
即sinθ<
故A的加速度大小为(sinθ-
)g,方向沿斜面向上(2分)
(2)由题意,物块A将以P为平衡位置振动,当物块回到位置P时有最大速度,
设为vm.从A由静止释放,到A刚好到达P点过程,由系统能量守恒得,
m1gx0sinθ=Ep+
④(2分)
当A自由静止在P点时,A受力平衡,m1gsinθ=kx0 ⑤(2分)
联立④⑤式解得,
.(2分)
16.解析:原来进入传送带:由
,解得v1=
离开B:由
,解得t2=1s,
m/s(4分)
因为
,所以物体先减速后匀速,由
m/s,解得
m(4分)
第一次传送带做的功:
(2分)
第二次传送带做的功:
(2分)
两次做功之比
(2分)
17.解析:(1)设B、C一起下降h1时,A、B、C的共同速度为v,B被挡住后,C再下落h后,A、C两者均静止,分别对A、B、C一起运动h1和A、C一起再下降h应用动能定理得,
①(2分)
②(2分)
联立①②并代入已知数据解得,h=
显然h>h2,因此B被挡后C能落至地面. (2分)
(2)设C落至地面时,对A、C应用能定理得,
③(2分)
对A应用动能定理得,
④(2分)
联立③④并代入数据解得, s=
所以A滑行的距离为
=(0.3+0.3+0.165)=
18.解析:设A、B相对静止一起向右匀速运动时的速度为v.撤去外力后至停止的过程中,A受到的滑动摩擦力为
(2分) 其加速度大小
(2分)
此时B的加速度大小为
(2分)
由于
,所以
(4分)
即木板B先停止后,A在木板上继续做匀减速运动,且其加速度大小不变.
对A应用动能定理得
(2分)
对B应用动能定理得
(2分)
消去v解得,
.(3分)
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