2022高考物理一輪復(fù)習(xí) 限時(shí)規(guī)范專題練(一)動(dòng)力學(xué)和能量問題綜合應(yīng)用(含解析)

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1、2022高考物理一輪復(fù)習(xí) 限時(shí)規(guī)范專題練(一)動(dòng)力學(xué)和能量問題綜合應(yīng)用(含解析) 一、選擇題(本題共10小題,每小題7分,共70分。其中1~6為單選,7~10為多選) 1.(2018·廣東六校聯(lián)考)北京獲得2022年冬奧會(huì)舉辦權(quán),冰壺是冬奧會(huì)的比賽項(xiàng)目。將一個(gè)冰壺以一定初速度推出后將運(yùn)動(dòng)一段距離停下來。換一個(gè)材料相同、質(zhì)量更大的冰壺,以相同的初速度推出后,冰壺運(yùn)動(dòng)的距離將(  ) A.不變 B.變小 C.變大 D.無法判斷 答案 A 解析 冰壺在冰面上以一定初速度被推出后,在滑動(dòng)摩擦力作用下做勻減速運(yùn)動(dòng),根據(jù)動(dòng)能定理有-μmgs=0-mv2,得s=,兩種冰壺的初速度相等,材料相

2、同,故運(yùn)動(dòng)的位移大小相等。故選A。 2.(2018·唐山開灤二中月考)如圖所示,質(zhì)量為m的物體始終靜止在斜面上,在斜面體從圖中實(shí)線位置沿水平面向右勻速運(yùn)動(dòng)到虛線位置的過程中,下列關(guān)于物體所受各力做功的說法正確的是(  ) A.重力不做功 B.支持力不做功 C.摩擦力不做功 D.合力做正功 答案 A 解析 物體在水平方向移動(dòng),在重力方向上沒有位移,所以重力對(duì)物體做功為零,A正確;由題圖知,斜面體對(duì)物體的支持力與位移的夾角小于90°,則支持力對(duì)物體做正功,B錯(cuò)誤;摩擦力方向沿斜面向上,與位移的夾角為鈍角,所以摩擦力對(duì)物體做負(fù)功,C錯(cuò)誤;物體勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),合力為零,合力對(duì)物體做功

3、為零,D錯(cuò)誤。 3.把動(dòng)力裝置分散安裝在每節(jié)車廂上,使其既具有牽引動(dòng)力,又可以載客,這樣的客車車廂叫做動(dòng)車。而動(dòng)車組就是幾節(jié)自帶動(dòng)力的車廂加幾節(jié)不帶動(dòng)力的車廂編成一組。帶動(dòng)力的車廂叫動(dòng)車,不帶動(dòng)力的車廂叫拖車。設(shè)動(dòng)車組運(yùn)行過程中的阻力與質(zhì)量成正比,每節(jié)動(dòng)車與拖車的質(zhì)量都相等,每節(jié)動(dòng)車的額定功率都相等,若開動(dòng)一節(jié)動(dòng)車帶三節(jié)拖車,最大速度可達(dá)到150 km/h。當(dāng)開動(dòng)二節(jié)動(dòng)車帶三節(jié)拖車時(shí),最大速度可達(dá)到(  ) A.200 km/h B.240 km/h C.280 km/h D.300 km/h 答案 B 解析 若開動(dòng)一節(jié)動(dòng)車帶三節(jié)拖車,最大速度可達(dá)到150 km/h。設(shè)動(dòng)車的功率

4、為P,每節(jié)車廂所受的阻力為f,當(dāng)達(dá)到最大速度時(shí)動(dòng)車的牽引力等于整體的阻力,則有:P=4fv,當(dāng)開動(dòng)二節(jié)動(dòng)車帶三節(jié)拖車時(shí),有2P=5fv′,聯(lián)立兩式解得v′=240 km/h。B正確,A、C、D錯(cuò)誤。 4.如圖甲所示,滑輪質(zhì)量、摩擦均不計(jì),質(zhì)量為2 kg的物體在拉力F作用下由靜止開始向上做勻加速運(yùn)動(dòng),其速度隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖乙所示,由此可知(  ) A.物體加速度大小為2 m/s2 B.F的大小為21 N C.4 s末F的功率為42 W D.4 s內(nèi)F的平均功率為42 W 答案 C 解析 由題圖乙可知,v-t圖象的斜率表示物體加速度的大小,即a=0.5 m/s2,由2F-mg

5、=ma可得:F=10.5 N,A、B均錯(cuò)誤;4 s末F的作用點(diǎn)的速度大小為vF=2v物=4 m/s,故4 s末F的功率為P=FvF=42 W,C正確;4 s內(nèi)物體上升的高度h=4 m,力F的作用點(diǎn)的位移l=2h=8 m,拉力F所做的功W=Fl=84 J,故平均功率==21 W,D錯(cuò)誤。 5.如圖所示,將一可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊從固定斜面頂端由靜止釋放后沿斜面加速下滑,設(shè)物塊質(zhì)量為m、物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,斜面高度h和底邊長(zhǎng)度x均可獨(dú)立調(diào)節(jié)(斜面長(zhǎng)度隨之改變),下列說法正確的是(  ) A.若只增大x,物塊滑到斜面底端時(shí)的動(dòng)能增大 B.若只增大h,物塊滑到斜面底端時(shí)的動(dòng)能減小 C.

6、若只增大μ,物塊滑到斜面底端時(shí)的動(dòng)能增大 D.若只增大m,物塊滑到斜面底端時(shí)的動(dòng)能增大 答案 D 解析 對(duì)物塊用動(dòng)能定理可得mgh-Wf=Ek-0,其中Ek為物塊滑到斜面底端時(shí)的動(dòng)能,Wf為下滑過程物塊克服摩擦力所做的功,而Wf=fs=μFNs=μmgcosθ·s=μmgx,其中f為物塊受到的摩擦力,s為斜面斜邊長(zhǎng),F(xiàn)N為斜面對(duì)物塊的支持力,故mgh-μmgx=Ek-0,則D正確,A、B、C錯(cuò)誤。 6.(2018·石家莊質(zhì)檢一)如圖所示,質(zhì)量為m的物體A和質(zhì)量為2m的物體B通過不可伸長(zhǎng)的輕繩及輕質(zhì)彈簧連接在輕滑輪兩側(cè)。開始用手托著物體A使彈簧處于原長(zhǎng)且輕繩伸直,此時(shí)物體A與水平地面的距

7、離為h,物體B靜止在地面上?,F(xiàn)由靜止釋放A,A與地面即將接觸時(shí)速度恰好為0,此時(shí)物體B對(duì)地面恰好無壓力,重力加速度為g,下列說法正確的是(  ) A.物體A下落過程中一直處于失重狀態(tài) B.物體A即將落地時(shí),物體B處于失重狀態(tài) C.從物體A開始下落到即將落地的過程中,彈簧的彈性勢(shì)能最大值為mgh D.物體A下落過程中,A的動(dòng)能和彈簧的彈性勢(shì)能之和先增大后減小 答案 C 解析 根據(jù)題述“A與地面即將接觸時(shí)速度恰好為0”,可知A先加速后減速向下運(yùn)動(dòng),加速度方向先向下后向上,物體A先處于失重狀態(tài)后處于超重狀態(tài),A錯(cuò)誤;根據(jù)題述“A與地面即將接觸時(shí)速度恰好為0,此時(shí)物體B對(duì)地面恰好無壓力

8、”,可知此時(shí)輕繩中拉力大小等于B的重力,B處于靜止?fàn)顟B(tài),加速度為零,B錯(cuò)誤;對(duì)A和彈簧組成的系統(tǒng),在A由靜止下落到A與地面即將接觸的過程中,系統(tǒng)的重力勢(shì)能、動(dòng)能和彈性勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化,物體A即將落地時(shí),重力勢(shì)能減少量為mgh,動(dòng)能與初狀態(tài)相同為0,此時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能最大為mgh,C正確;在物體A下落過程中,A的重力勢(shì)能一直減小,A的動(dòng)能和彈簧的彈性勢(shì)能之和一直增大,D錯(cuò)誤。 7.(2018·陜西寶雞模擬)如圖所示,內(nèi)壁光滑的圓形軌道固定在豎直平面內(nèi),輕桿兩端固定有甲、乙兩球,甲球質(zhì)量小于乙球質(zhì)量,將兩球放入軌道內(nèi),乙球位于最低點(diǎn)。由靜止釋放輕桿后,甲球(  ) A.能下滑到軌道的最低點(diǎn)

9、B.下滑過程中桿對(duì)其做負(fù)功 C.滑回時(shí)一定能返回到初始位置 D.滑回的全過程,增加的重力勢(shì)能等于乙球減少的重力勢(shì)能 答案 BCD 解析 甲、乙兩球組成的系統(tǒng)的機(jī)械能守恒,若甲球沿軌道能下滑到軌道的最低點(diǎn),則乙球到達(dá)與圓心等高處,但由于乙球的質(zhì)量比甲球的大,造成機(jī)械能增加,明顯違背了機(jī)械能守恒定律,故甲球不可能滑到軌道最低點(diǎn),A錯(cuò)誤;根據(jù)機(jī)械能守恒定律知,甲球返回時(shí),一定能返回到初始位置,C正確;甲球下滑過程中,乙球的機(jī)械能逐漸增大,所以甲球的機(jī)械能逐漸減小,根據(jù)功能關(guān)系知桿對(duì)甲球做負(fù)功,B正確;甲球滑回的全過程,甲球增加的機(jī)械能等于乙球減少的機(jī)械能,由于初、末態(tài)兩球的速度均為零,即動(dòng)能

10、均為零,所以甲球增加的重力勢(shì)能等于乙球減少的重力勢(shì)能,D正確。 8.第一次將一長(zhǎng)木板靜止放在光滑水平面上,如圖甲所示,一小鉛塊(可視為質(zhì)點(diǎn))以水平初速度v0由木板左端向右滑動(dòng),到達(dá)右端時(shí)恰能與木板保持相對(duì)靜止。第二次將長(zhǎng)木板分成A、B兩塊,使B的長(zhǎng)度和質(zhì)量均為A的2倍,并緊挨著放在原水平面上,讓小鉛塊仍以初速度v0由A的左端開始向右滑動(dòng),如圖乙所示。若小鉛塊相對(duì)滑動(dòng)過程中所受的摩擦力始終不變,則下列說法正確的是(  ) A.小鉛塊將從B的右端飛離木板 B.小鉛塊滑到B的右端前已與B保持相對(duì)靜止 C.第一次和第二次過程中產(chǎn)生的熱量相等 D.第一次過程中產(chǎn)生的熱量大于第二次過程中產(chǎn)生

11、的熱量 答案 BD 解析 在第一次小鉛塊運(yùn)動(dòng)過程中,小鉛塊與木板之間的摩擦力使整個(gè)木板一直加速,第二次小鉛塊先使整個(gè)木板加速,當(dāng)小鉛塊運(yùn)動(dòng)到B上后A停止加速,只有B加速,加速度大于第一次的對(duì)應(yīng)過程,故第二次小鉛塊與B將更早共速,所以小鉛塊還沒有運(yùn)動(dòng)到B的右端,二者就已共速,A錯(cuò)誤,B正確;由于第一次的相對(duì)路程大于第二次的相對(duì)路程,則第一次過程中產(chǎn)生的熱量大于第二次過程中產(chǎn)生的熱量,C錯(cuò)誤,D正確。 9.(2018·重慶調(diào)研)如圖所示,木塊A、B的質(zhì)量分別為m1、m2,A、B之間用一輕彈簧相連,將它們靜置于一底端帶有擋板的光滑斜面上,斜面的傾角為θ,彈簧的勁度系數(shù)為k。現(xiàn)對(duì)A施加一平行于斜

12、面向上的恒力F,使A沿斜面由靜止開始向上運(yùn)動(dòng)。當(dāng)B對(duì)擋板的壓力剛好為零時(shí),A的速度剛好為v,下列說法正確的是(  ) A.此時(shí)彈簧的彈力大小為m1gsinθ B.在此過程中拉力F做的功為 C.在此過程中彈簧彈性勢(shì)能增加了-m1v2 D.在此過程中木塊A重力勢(shì)能增加了 答案 BD 解析 根據(jù)題述“當(dāng)B對(duì)擋板的壓力剛好為零時(shí),A的速度剛好為v”,可知此時(shí)彈簧彈力大小等于木塊B的重力沿斜面的分力m2gsinθ,A錯(cuò)誤。初始狀態(tài),未對(duì)A施加恒力F時(shí),設(shè)彈簧壓縮量為x1,對(duì)木塊A,由平衡條件可得,kx1=m1gsinθ,解得:x1=;當(dāng)B對(duì)擋板的壓力剛好為零時(shí),設(shè)彈簧拉伸了x2,對(duì)木

13、塊B,由平衡條件可得,kx2=m2gsinθ,解得:x2=,在此過程中拉力F做的功為W=F(x1+x2)=,B正確。在此過程中木塊A重力勢(shì)能增加了ΔEp=m1g·(x1+x2)sinθ=,D正確。設(shè)在此過程中彈簧彈性勢(shì)能增加了ΔE,根據(jù)功能關(guān)系,W=ΔE+m1g(x1+x2)sinθ+m1v2,解得ΔE=--m1v2,C錯(cuò)誤。 10.如圖所示,水平光滑長(zhǎng)桿上套有一個(gè)質(zhì)量為mA的小物塊A,細(xì)線跨過O點(diǎn)的輕小光滑定滑輪一端連接A,另一端懸掛質(zhì)量為mB的小物塊B,C為O點(diǎn)正下方桿上一點(diǎn),滑輪到桿的距離OC=h。開始時(shí)A位于P點(diǎn),PO與水平方向的夾角為30°。現(xiàn)將A、B同時(shí)由靜止釋放,則下列分析正確

14、的是(  ) A.物塊B從釋放到最低點(diǎn)的過程中,物塊A的動(dòng)能不斷增大 B.物塊A由P點(diǎn)出發(fā)第一次到達(dá)C點(diǎn)的過程中,物塊B的機(jī)械能先增大后減小 C.PO與水平方向的夾角為45°時(shí),物塊A、B速度大小關(guān)系是vA=vB D.物塊A在運(yùn)動(dòng)過程中最大速度為 答案 AD 解析 如圖,vAcosθ=vB,當(dāng)θ=90°時(shí),vB=0,物體B到達(dá)最低點(diǎn),繩的拉力對(duì)A一直做正功,A動(dòng)能不斷增大,A項(xiàng)正確;在此過程中繩的拉力對(duì)B一直做負(fù)功,B的機(jī)械能減小,B項(xiàng)錯(cuò)誤;PO與水平面夾角為45°時(shí),由vAcos45°=vB得:vA=vB,C項(xiàng)錯(cuò)誤;A的最大速度出現(xiàn)在θ=90°時(shí),由系統(tǒng)機(jī)械能守恒得:m

15、Bg-h(huán)=mAv,解得vA= ,D項(xiàng)正確。 二、非選擇題(本題共2小題,共30分) 11.(14分)如圖所示,在豎直平面內(nèi),粗糙的斜面軌道AB的下端與光滑的圓弧軌道BCD相切于B點(diǎn),C點(diǎn)是最低點(diǎn),圓心角∠BOC=37°,D點(diǎn)與圓心O等高,圓弧軌道半徑R=1.0 m,現(xiàn)在一個(gè)質(zhì)量為m=0.2 kg 可視為質(zhì)點(diǎn)的小物體,從D點(diǎn)的正上方E點(diǎn)處自由下落,DE距離h=1.6 m,小物體與斜面AB之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5。取sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10 m/s2。求: (1)小物體第一次通過C點(diǎn)時(shí)軌道對(duì)小物體的支持力FN的大小。 (2)要使小物體不從斜面頂端飛出,斜面

16、的長(zhǎng)度LAB至少要多長(zhǎng)。 (3)若斜面已經(jīng)滿足(2)中的要求,小物體從E點(diǎn)開始下落,直至最后在光滑圓弧軌道上做周期性運(yùn)動(dòng),在此過程中系統(tǒng)因摩擦所產(chǎn)生的熱量Q的大小。 答案 (1)12.4 N (2)2.4 m (3)4.8 J 解析 (1)小物體從E到C,由機(jī)械能守恒定律得: mg(h+R)=mv① 在C點(diǎn),由牛頓第二定律得: FN-mg=m② 聯(lián)立①②解得FN=12.4 N。 (2)從E→D→C→B→A過程,由動(dòng)能定理得: WG-W阻=0③ WG=mg[(h+Rcos37°)-LABsin37°]④ W阻=μmgcos37°LAB⑤ 聯(lián)立③④⑤解得LAB=2.4 m。

17、 (3)因?yàn)閙gsin37°>μmgcos37°(或μ

18、AB間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5。用外力推動(dòng)物塊P,將彈簧壓縮至長(zhǎng)度l,然后放開,P開始沿軌道運(yùn)動(dòng)。重力加速度大小為g。 (1)若P的質(zhì)量為m,求P到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度的大小,以及它離開圓軌道后落回到AB上的位置與B點(diǎn)之間的距離; (2)若P能滑上圓軌道,但仍能沿圓軌道滑下,求P的質(zhì)量的取值范圍。 答案 (1) 2l (2)m≤M

19、Mg·4l② 聯(lián)立①②式,取M=m并代入題給數(shù)據(jù)得 vB=③ 若P能沿圓軌道運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn),其到達(dá)D點(diǎn)時(shí)的向心力不能小于重力,設(shè)P滑到D點(diǎn)時(shí)的速度為vD,則 -mg≥0④ 由機(jī)械能守恒定律得 mv=mv+mg·2l⑤ 聯(lián)立③⑤式得 vD=⑥ vD滿足④式要求,故P能運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn),并從D點(diǎn)以速度vD水平射出。設(shè)P落回到軌道AB所需的時(shí)間為t,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得 2l=gt2⑦ P落回到AB上的位置與B點(diǎn)之間的距離為 s=vDt⑧ 聯(lián)立⑥⑦⑧式得 s=2l⑨ (2)為使P能滑上圓軌道,它到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度應(yīng)大于零。由①②式可知 5mgl>μMg·4l⑩ 要使P仍能沿圓軌道滑回,P在圓軌道的上升高度不能超過半圓軌道的中點(diǎn)C。由機(jī)械能守恒定律有 Mv≤Mgl? 聯(lián)立①②⑩?式得 m≤M

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