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1、2020年高考物理復(fù)習(xí) 知能演練提升:第五章 章末小結(jié)與達標(biāo)檢驗
(時間:50分鐘 滿分:100分)
一、選擇題(本題共9小題,每小題6分,共54分,每小題至少有一個選項正確,選對但不全得3分,有選錯或不答的得0分)
1.如圖1所示,質(zhì)量為M的物體放在光滑水平地面上,受到與水平方向成α角的恒定拉力F作用,從靜止開始沿水平地面運動,在時間t內(nèi),拉力F對物體所做的功為W。若僅改變上述某一個量,物體還是從靜止開始沿水平地面運動,下列可使拉力做的功為2W的是( ) 圖1
A.物體質(zhì)量減小為 B.拉力增大為2F
C.做功時間增長為2t D.α角從60°變?yōu)?
2、°
解析:由Fcos α=Ma及W=Fcosα·at2可得W=,要使拉力做的功變?yōu)?W,可使F′=F,t′=t,M′=,或者cos α′=cos α,由此可知選項A正確。
答案:A
2.物體做自由落體運動,Ek表示其動能,Ep表示其勢能,h表示其下落的距離,t、v分別表示其下落的時間和速度,以水平面為零勢能面,能正確反映各物理量之間關(guān)系的是圖2中的( )
圖2
解析:設(shè)物體最初離地面的高度為H,物體做自由落體運動,經(jīng)過時間t后,v=gt,則Ek=mv2=t2,選項A、B均錯;由機械能守恒可知,Ek=E總-Ep,選項C錯誤;由Ek=mgh可知,選項D正確。
答案:D
3.(2
3、020·上海高考)如圖3,一長為L的輕桿一端固定在光滑鉸鏈上,另一端固定一質(zhì)量為m的小球。一水平向右的拉力作用于桿的中點,使桿以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動,當(dāng)桿與水平方向成60°時,拉力的功率為( )
A.mgLω B.mgLω 圖3
C.mgLω D.mgLω
解析:根據(jù)功能關(guān)系,因桿是勻速轉(zhuǎn)動,所以拉力F做功的功率等于小球克服重力mg做功的功率。當(dāng)桿與水平方向成60°角時,重力與小球的速度方向之間的夾角為120°,則PF=|mgvcos120°|=mgLω,選項C正確。
答案:C
4.汽車在平直公路上以速度v0勻速行駛,發(fā)動機功率為P,牽引力為F0。
4、t1時刻,司機減小了油門,使汽車的功率立即減小一半,并保持該功率繼續(xù)行駛,到t2時刻,汽車又恢復(fù)了勻速直線運動(設(shè)整個過程中汽車所受的阻力不變)。下面幾個關(guān)于汽車牽引力F、汽車速度v在這個過程中隨時間t變化的圖像中正確的是( )
圖4
解析:汽車以v0勻速行駛時,P=F0v0=fv0。t1時刻,司機減小了油門,使汽車的功率立即減為P/2(以后保持恒定),由于速度不能瞬時變化,故牽引力突然變?yōu)镕0/2,加速度a=<0,汽車減速運動,由功率=Fv得,隨著速度v的減小,牽引力F增大,故加速度a逐漸變小。速度v減小得越來越慢,因此牽引力增大得越來越慢。t2時刻后,速度v與牽引力F均不再變化。
5、選項A、D正確。
答案:AD
5.一個光滑的水平軌道AB,與一光滑的圓形軌道BCD相接,其中圓軌道在豎直平面內(nèi),D為最高點,B為最低點,半徑為R。一質(zhì)量為m的小球以初速度v0沿AB運動,恰能通過最高點,則( )
A.m越大,v0值越大
B.R越大,v0值越大
C.v0值與m、R無關(guān)
D.m與R同時增大,有可能使v0不變
解析:小球恰能到最高點,此時重力提供向心力,mg=m,即v=,從A運動到D,利用動能定理得:mv2-mv02=-2mgR,解得:v0=,所以B正確。
答案:B
6.關(guān)于“驗證機械能守恒定律”的實驗中,以下說法正確的是( )
A.實驗中摩擦是不可避免的,因
6、此紙帶越短越好,因為紙帶越短,克服摩擦力做的功就越少,誤差就越小
B.實驗時需稱出重錘的質(zhì)量
C.紙帶上第1、2兩點間距若不接近2 mm,則無論怎樣處理實驗數(shù)據(jù),實驗誤差都一定較大
D.處理打點的紙帶時,可以直接利用打點計時器打出的實際點跡,而不必采用“計數(shù)點”的方法
解析:A選項中,紙帶過短,長度測量的相對誤差較大,故A錯誤;由mv2=mgh知,只需驗證v2=gh即可,不必測重錘質(zhì)量,故B錯;對C選項中的紙帶,可選點跡清晰、距離合適的任兩點M、N,通過計算ΔEk=mvN2-mvM2與mghMN比較,實驗誤差不一定大,故C錯誤;由于自由落體加速度較大,因此除去1、2兩點距離可能很小,其
7、他相鄰兩點間的距離均大于或遠大于2 mm,用毫米刻度尺測量完全可以,不必采用“計數(shù)點”法,故D正確。
答案:D
7.(2020·湘潭模擬)如圖5所示,物體A和B的質(zhì)量均為m,它們通過一勁度系數(shù)為k的輕彈簧相連,開始時B放在地面上,A、B都處于靜止?fàn)顟B(tài)?,F(xiàn)用手通過細繩緩慢地將A向上提升距離L1時,B剛要離開地面,此過程手做功為W1;若將A加速向上提起,A上升的距離為L2時,B剛要離開地面,此時A的速度為v,此過程手做功為W2,彈簧一直處于彈性限度內(nèi)。則( ) 圖5
A.L1=L2= B.W2>W1
C.W1>mgL1 D.W2=mgL2+mv2
解析:緩
8、慢地將A向上提升距離L1時,B剛要離開地面,彈簧由壓縮量為到拉伸量為,彈性勢能不變,L1=,由功能關(guān)系可知,此過程手所做的功等于A增加的機械能,即W1=mgL1;將A加速向上提起,A上升的距離為L2時,B剛要離開地面,彈簧也是由壓縮量為到拉伸量為,彈性勢能不變,L2=,由功能關(guān)系可知,此過程手所做的功等于A增加的機械能,即W2=mgL2+mv2;綜上所述,B、D正確.
答案:BD
8.一質(zhì)量為m的質(zhì)點,系在輕繩的一端,繩的另一端固定在水平面上,水平面粗糙。此質(zhì)點在該水平面上做半徑為r的圓周 圖6
運動,設(shè)質(zhì)點的最初速率是v0,當(dāng)它運動一周時,其速率變?yōu)?,則( )
A.
9、當(dāng)它運動一周時摩擦力做的功為-mv02
B.質(zhì)點與水平面的動摩擦因數(shù)為μ=
C.質(zhì)點在運動了兩個周期時恰好停止
D.當(dāng)質(zhì)點運動一周時的加速度大小為
解析:由動能定理,質(zhì)點運動一周時摩擦力做的功W=m·()2-mv02=-mv02,選項A正確;W=-2πr·Ff=-2πr·μmg得μ=,選項B正確;運動一周克服摩擦力做的功為mv02,物體運動一周時其速率變?yōu)?,動能為m()2=mv02,經(jīng)比較知道m(xù)v02>mv02,說明質(zhì)點運動不到第二個周期時就停止了,選項C錯誤;質(zhì)點運動一周時向心加速度大小an=,切向加速度大小為at=μg=,加速度a=,選項D錯誤。
答案:AB
9.如圖7所示,傾
10、角為30°、高為L的固定斜面底端與水平面平滑相連,質(zhì)量分別為3m、m的兩個小球A、B用一根長為L的輕繩連接,A球置于斜面頂端,現(xiàn)由靜止釋放A、B兩球,球B與弧形擋板碰撞過程中無機械能損失,且碰后只能沿斜面下滑,它們最終均滑至水平面上。重力加速度為g,不計一切摩擦。則( )
圖7
A.小球A下滑過程中,小球A、B系統(tǒng)的重力對系統(tǒng)做正功,系統(tǒng)的重力勢能減小
B.A球剛滑至水平面時,速度大小為
C.小球B升高L/2時,重力對小球A做功的功率大于重力對小球B做功的功率
D.小球B從剛開始上升到開始進入斜面過程中,繩的拉力對小球B做功為
解析:小球A下滑過程中,B球的重力對B球做
11、負(fù)功,A球的重力對A球做正功,但由系統(tǒng)的動能增大可知,系統(tǒng)的重力勢能減小,故小球A、B系統(tǒng)的重力對系統(tǒng)做正功,A項正確;對A、B系統(tǒng)利用機械能守恒可知,A球從開始滑動到剛滑至水平面過程中,有3mgL-mg=×4mv2,故v=,B項正確;小球B升高L/2時,因兩球的速度大小相等,而A球沿斜面向下的分力為1.5mg,故此時重力對小球A做功的功率大于重力對小球B做功的功率,C項正確,小球B從剛開始上升到開始進入斜面過程中,有3mg-mgL=×4mv′2,故v′=,對B球利用動能定理又有:mv′2=W-mgL,故W=,D項錯誤。
答案:ABC
二、實驗題(本題共1小題,共12分,把答案填在題中橫線
12、上或按題目要求作答)
10.(12分)某實驗小組采用如圖8甲所示的裝置來探究“功與速度變化的關(guān)系”。實驗中,小車碰到制動裝置時,鉤碼尚未到達地面。圖乙是實驗中得到的一條紙帶,點O為紙帶上的起始點,A、B、C是紙帶上的三個計數(shù)點,相鄰兩個計數(shù)點間均有4個點未畫出,利用刻度尺測得A、B、C到O的距離如圖乙所示,已知所用交變電源的頻率為50 Hz,問:
圖8
(1)打B點時,小車的瞬時速度vB=________m/s。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)
(2)本實驗中,若鉤碼下落高度為h1時外力對小車所做的功為W0,則當(dāng)鉤碼下落h2時,外力對小車所做的功為________。(用h1,h2,
13、W0表示)
(3)實驗中,該小組同學(xué)畫出小車位移x與速度v的關(guān)系圖像如圖9所示。根據(jù)該圖的形狀,某同學(xué)對合外力做的功W與物體的速度v的關(guān)系做出的猜想,肯定不正確的是________。
圖9
A.W∝v B.W∝v2
C.W∝ D.W∝
解析:(1)打B點時,小車的瞬時速度vB==×10-2 m/s=0.40 m/s;
(2)本實驗的前提條件之一是鉤碼的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量,所以鉤碼的重力(mg)大小可以看做是小車受到的牽引力,根據(jù)功的定義,外力(即鉤碼重力mg的大小)對小車所做的功為:W0=mgh1,W=mgh2,解得W=W0;
(3)合外
14、力對小車做的功為W=mgx,即W∝x,由x-v圖像可知,x∝v2,所以W∝v2,B正確。
答案:(1)0.40 (2)W0 (3)ACD
三、計算題(本題共2小題,共34分,要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計算的要注明單位)
11.(17分)如圖10所示,水平軌道AB與位于豎直面內(nèi)半徑為R=0.90 m的半圓形光滑軌道BCD相連,半圓形軌道的BD連線與AB垂直。質(zhì)量為m=1.0 kg可看做質(zhì)點的小滑塊在恒定外力F作用下從水平軌道上的A點由靜止開始向右運動,滑塊與水平軌道AB 圖10
間的動摩擦因數(shù)μ=0.5。到達水平軌道的末端B點時撤去外力,滑塊繼續(xù)沿半圓形軌道運動,且恰好能通
15、過軌道最高點D,滑塊脫離半圓形軌道后又剛好落到A點。g取10 m/s2,求:
(1)滑塊經(jīng)過B點進入圓形軌道時對軌道的壓力大小。
(2)滑塊在AB段運動過程中恒定外力F的大小。
解析:(1)滑塊恰好通過最高點,則有:mg=m
設(shè)滑塊到達B點時的速度為vB,滑塊由B到D過程由動能定理有:-2mgR=mvD2-mvB2
對B點:FN-mg=m
代入數(shù)據(jù)得:FN=60 N
由牛頓第三定律知滑塊對軌道的壓力大小為60 N。
(2)滑塊從D點離開軌道后做平拋運動,則2R=gt2
sAB=vDt
滑塊從A運動到B有(F-μmg)sAB=mvB2
代入數(shù)據(jù)得:F=17.5 N。
答案
16、:(1)60 N (2)17.5 N
12.(17分)(2020·黃石模擬)如圖11所示,質(zhì)量為m1的物體A經(jīng)一輕質(zhì)彈簧與下方地面上的質(zhì)量為m2的物體B相連,彈簧的勁度系數(shù)為k,A、B都處于靜止?fàn)顟B(tài)。一條不可伸長的輕繩繞過輕滑輪,一端連物體A,另一端連一輕掛鉤。開始時各段繩都處于伸直狀態(tài),A上方的一段繩沿豎直方向?,F(xiàn)在掛鉤上掛一質(zhì)量為m3的物體C并從靜止?fàn)顟B(tài)釋放,已知它恰好能使B離開地面 圖11
但不繼續(xù)上升。若將C換成另一個質(zhì)量為(m1+m3)的物體D,仍從上述初始位置由靜止?fàn)顟B(tài)釋放,則這次B剛離地時D的速度的大小是多少?已知重力加速度為g。
解析:開始時,A、B靜止,設(shè)彈簧壓縮量為x1,有
kx1=m1g①
掛C并釋放后,C向下運動,A向上運動,設(shè)B剛要離開地面時彈簧伸長量為x2,則
kx2=m2g②
B不再上升,表示此時A和C的速度為零,C已降到最低點。由機械能守恒,與初始狀態(tài)相比,彈簧彈性勢能的增加量為ΔE=m3g(x1+x2)-m1g(x1+x2)③
C換成D后,當(dāng)B剛離地時的彈性勢能的增量與前一次相同,由能量關(guān)系得
(m3+m1)v2+m1v2=(m3+m1)g(x1+x2)-m1g(x1+x2)-ΔE④
由③④式得(2m1+m3)v2=m1g(x1+x2)⑤
由①②⑤式得v=。
答案: