广东省广州市实验中学高三物理上学期第二次段考试卷（含解析）.doc

2015-2016学年广东省广州市实验中学高三（上）第二次段考物理试卷二、选择题：本题共9小题，每小题6分在每小题给出的四个选项中，第14题只有一项符合题目要求，第58题有多项符合题目要求全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分1在力学理论建立的过程中，有许多伟大的科学家做出了贡献关于科学家和他们的贡献，下列说法中不正确的是（）a伽利略首先将实验事实和逻辑推理（包括数学推演）和谐地结合起来b牛顿总结出了万有引力定律并用实验测出了引力常量c笛卡尔对牛顿第一定律的建立做出了贡献d开普勒通过研究行星观测记录，发现了行星运动三大定律2如图所示，长为r的细杆一端固定一个质量为m的小球，使之绕另一端o在竖直面内做圆周运动，小球运动到最高点时的速度v=，物体在这点时（）a小球对细杆的拉力是b小球对杆的压力是c小球对杆的拉力是 mgd小球对杆的压力是mg3水平抛出的小球，以刚抛出时为计时起点与位移起点，在t秒末时速度方向与水平方向的夹角为1，在t+t0秒末时位移方向与水平方向的夹角为2，重力加速度为g，忽略空气阻力，则小球初速度的大小可表示为（）abcd4如图，竖直平面内的轨道和都由两段直杆连接而成，两轨道长度相等，一小球穿过细直杆且球与两轨道间的动摩擦因数相等用相同的水平恒力将穿在轨道最低点b的静止小球，分别沿和推至最高点a，假定球在经过轨道转折点的前后速度大小不变全过程中动能增量分别为ek1、ek2，重力势能增量分别为ep1、ep2，则（）aek1=ek2，ep1=ep2bek1ek2，ep1=ep2cek1ek2，ep1=ep2dek1ek2，ep1ep25质量为m=2kg的物体沿水平面向右做直线运动，t=0时刻受到一个水平向左的恒力f，如图甲所示，此后物体的vt图象如图乙所示，取水平向右为正方向，g=10m/s2，则（）a物体与水平面间的动摩擦因数为=0.5b10s末恒力f的功率为6wc10s末物体恰好回到计时起点位置d10s内物体克服摩擦力做功34j6如图所示，倾角为的斜面上只有ab段粗糙，其余部分都光滑，ab段长为3l有若干个相同的小方块（每个小方块视为质点）沿斜面靠在一起，但不粘接，总长为l将它们由静止释放，释放时下端距a为3l当下端运动到a下面距a为l/2时小方块运动的速度达到最大设小方块与粗糙斜面的动摩擦因数为，小方块停止时下端与a点的距离为s，则下列说法正确的是（）a=tanb=2tancs=3lds=4l7如图甲所示，静止在水平面上的物体在竖直向上的拉力f作用下开始向上加速运动，拉力的功率恒定为p，运动过程中所受空气阻力大小不变，物体最终做匀速运动物体运动速度的倒数与加速度a的关系如图乙所示若重力加速度大小为g，下列说法正确的是（）a物体的质量为b空气阻力大小为c物体加速运动的时间为d物体匀速运动的速度大小为v08如图所示，质量为m的物体（可视为质点）以某一速度从a点冲上倾角为30的固定斜面，其运动的加速度大小为g，此物体在斜面上上升的最大高度为h，则在这个过程中物体（）a重力势能增加了mghb克服摩擦力做功0.5mghc动能损失了2mghd机械能损失了mgh9为了探测x星球，载着登陆舱的探测飞船在以该星球中心为圆心，半径为r1的圆轨道上运动，周期为t1总质量为m1随后登陆舱脱离飞船，变轨到离星球更近的半径为r2的圆轨道上运动，此时登陆舱的质量为m2，则（）ax星球的质量为m=bx星球表面的重力加速度为gx=c登陆舱在t1与r2轨道上运动时的速度大小之比为=d登陆舱在半径为r2轨道上做圆周运动的周期为t2=t1三、非选择题：10利用图示装置可以做力学中的许多实验（1）利用此装置做“研究匀变速直线运动”的实验时，（选填“需要”或“不需要”）设法消除小车和木板间的摩擦阻力的影响（2）利用此装置探究“加速度与质量的关系”并用图象法处理数据时，如果画出的am关系图象是曲线，则（选填“能”或“不能”）确定小车的加速度与质量成反比（3）利用此装置探究“功与速度变化的关系”的实验时，通过增减砝码改变小车所受拉力时，（选填“需要”或“不需要”）重新调节木板的倾斜度11某实验小组想测量木板对木块的摩擦力所做的功，装置如图1所示，一木块放在粗糙的水平长木板上，左侧栓有一细线，跨过固定在木板边缘的滑轮与重物连接，木块右侧与穿过打点计时器的纸带相连，长木板固定在水平实验台上实验时，木块在重物牵引下向右运动，重物落地后，木块继续向左做匀减速运动，图2给出了重物落地后打点计时器打出的纸带，系列小黑点是计数点，每相邻两计数点间还有4个点（图中未标出），计数点间的距离如图所示打点计时器所用交流电频率为50hz，不计纸带与木块间的作用力（1）可以判断纸带的（左或右）端与木块连接（2）根据纸带提供的数据计算打点计时器在打下a点和b点时木块的速度：va=m/s，vb=m/s（结果均保留两位有效数字）（3）要测量在ab段木板对木块的摩擦力所做的功wab，还需要的实验器材是，还应测量的物理量是（填入所选实验器材和物理量前的字母）a木板的长度l b木块的质量m1 c木板的质量m2d重物质量m3 e木块运动的时间t fab段的距离labg天平 h刻度尺 j弹簧秤（4）在ab段，木板对木块的摩擦力所做的功的关系式wab=（用va、vb和第（3）问中测得的物理量的字母表示）12（10分）（2015宁德二模）如图，在水平轨道右侧固定半径为r的竖直圆槽形光滑轨道，水平轨道的pq段铺设特殊材料，调节其初始长度为l；水平轨道左侧有一轻质弹簧左端固定，弹簧处于自然伸长状态可视为质点的小物块从轨道右侧a点以初速度v0冲上轨道，通过圆形轨道、水平轨道后压缩弹簧，并被弹簧以原速率弹回已知r=0.4m，l=2.5m，v0=6m/s，物块质量m=1kg，与pq段间的动摩擦因数=0.4，轨道其他部分摩擦不计取g=10m/s2求：（1）物块经过圆轨道最高点b时对轨道的压力；（2）物块从q运动到p的时间及弹簧获得的最大弹性势能；（3）调节仍以v0从右侧冲上轨道，调节pq段的长度l，当l长度是多少时，物块恰能不脱离轨道返回a点继续向右运动13（12分）（2015春株洲校级期末）如图甲所示，在竖直平面内有一个直角三角形斜面体，倾角为30，斜边长为x0，以斜面顶部o点为坐标轴原点，沿斜面向下建立一个一维坐标x轴斜面顶部安装一个小的定滑轮，通过定滑轮连接两个物体a、b（均可视为质点），其质量分别为m1、m2，所有摩擦均不计，开始时a处于斜面顶部，并取斜面底面所处的水平面为零重力势能面，b物体距离零势能面的距离为；现加在a物体上施加一个平行斜面斜向下的恒力f，使a由静止向下运动当a向下运动位移x0时，b物体的机械能随x轴坐标的变化规律如图乙，则结合图象可求：（1）b质点最初的机械能e1和上升x0时的机械能e2；（2）恒力f的大小14（19分）（2015秋姜堰区校级月考）如图所示，左边为是两个四分之一圆弧衔接而成的轨道ef，右边为两个斜面ab、cd和一段光滑圆弧组成的曲面台设大小两个四分之一圆弧半径为2r和r，两斜面倾角均为=370，ab=cd=2r，且a、d等高，d端固定一小挡板，假设碰撞不损失机械能一质量为m的滑块与斜面动摩擦因数均为0.25，将滑块从地面上光滑的小平台上以一定的初速度经e点进入圆弧轨道，从最高点f飞出后进入右边的斜面上重力加速度为g（1）设滑块恰能无挤压地从f点飞出，同时为了使滑块恰好沿ab斜面进入右边轨道，应调节右边下面支架高度使斜面的a、d点离地高为多少？（2）接（1）问，求滑块在斜面上走过的总路程（3）当滑块的以不同初速度进入ef，求其通过最高点f和小圆弧最低点e时受压力之差的最小值2015-2016学年广东省广州市实验中学高三（上）第二次段考物理试卷参考答案与试题解析二、选择题：本题共9小题，每小题6分在每小题给出的四个选项中，第14题只有一项符合题目要求，第58题有多项符合题目要求全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分1在力学理论建立的过程中，有许多伟大的科学家做出了贡献关于科学家和他们的贡献，下列说法中不正确的是（）a伽利略首先将实验事实和逻辑推理（包括数学推演）和谐地结合起来b牛顿总结出了万有引力定律并用实验测出了引力常量c笛卡尔对牛顿第一定律的建立做出了贡献d开普勒通过研究行星观测记录，发现了行星运动三大定律【考点】物理学史 【分析】本题比较简单考查了学生对物理学史的了解情况，在物理学发展的历史上有很多科学家做出了重要贡献，大家熟悉的牛顿、爱因斯坦、法拉第等，在学习过程中要了解、知道这些著名科学家的重要贡献【解答】解：a、伽利略首先将实验事实和逻辑推理（包括数学推演）和谐地结合起来，标志着物理学的真正开始，故a正确；b、万有引力常量是由卡文迪许测出的，故b错误；c、笛卡尔等人又在伽利略研究的基础上进行了更深入的研究，他认为：如果运动物体，不受任何力的作用，不仅速度大小不变，而且运动方向也不会变，将沿原来的方向匀速运动下去，因此笛卡尔对牛顿第一定律的建立做出了贡献，故c正确；d、开普勒提出行星运动三大定律，故d正确本题选错误的，故选：b【点评】要熟悉物理学史，了解物理学家的探索过程，从而培养学习物理的兴趣和为科学的奉献精神2如图所示，长为r的细杆一端固定一个质量为m的小球，使之绕另一端o在竖直面内做圆周运动，小球运动到最高点时的速度v=，物体在这点时（）a小球对细杆的拉力是b小球对杆的压力是c小球对杆的拉力是 mgd小球对杆的压力是mg【考点】向心力；物体的弹性和弹力 【专题】匀速圆周运动专题【分析】球在最高点对杆恰好无压力时，重力提供向心力，根据牛顿第二定律列式求解速度；即时速度v=时，再对小球受力分析，根据牛顿第二定律列式求解杆的弹力即可【解答】解：球在最高点对杆恰好无压力时，重力提供向心力，根据牛顿第二定律，有：mg=m解得：由于v=v0故杆对球有支持力，根据牛顿第二定律，有：mgn=m解得：n=mgm=根据牛顿第三定律，球对杆有向下的压力，大小为mg；故选：b【点评】本题关键是明确向心力来源，求解出弹力为零的临界速度，然后结合牛顿第二定律列式分析，不难3水平抛出的小球，以刚抛出时为计时起点与位移起点，在t秒末时速度方向与水平方向的夹角为1，在t+t0秒末时位移方向与水平方向的夹角为2，重力加速度为g，忽略空气阻力，则小球初速度的大小可表示为（）abcd【考点】平抛运动 【专题】平抛运动专题【分析】平抛运动在水平方向做匀速直线运动，在竖直方向做自由落体运动根据t时刻速度与水平方向的夹角，可得到水平初速度与时间的关系再根据t+t0秒末时位移与水平方向的夹角，列式分析即可【解答】解：据题可得：t秒末时有：tan1=在t+t0秒末时有：tan2=联立以上两式，消去t解得：v0=故选：d【点评】解决本题的关键掌握平抛运动的处理方法：运动的分解法，知道平抛运动在水平方向做匀速直线运动，在竖直方向做自由落体运动，并掌握分运动的规律4如图，竖直平面内的轨道和都由两段直杆连接而成，两轨道长度相等，一小球穿过细直杆且球与两轨道间的动摩擦因数相等用相同的水平恒力将穿在轨道最低点b的静止小球，分别沿和推至最高点a，假定球在经过轨道转折点的前后速度大小不变全过程中动能增量分别为ek1、ek2，重力势能增量分别为ep1、ep2，则（）aek1=ek2，ep1=ep2bek1ek2，ep1=ep2cek1ek2，ep1=ep2dek1ek2，ep1ep2【考点】功能关系；动能和势能的相互转化 【专题】定量思想；图析法；守恒定律在近代物理中的应用【分析】先分析整个过程摩擦力做功关系，根据动能定理比较动能的增加量；由重力做功情况，分析重力势能增量关系【解答】解：设任一斜面的倾角为，斜面的长度为s，则物体在该斜面上下滑时摩擦力做功为 wf=mgcoss=mgx，x是斜面底边的长度，可知小球沿两轨道运动时，摩擦力做功相等，根据动能定理得：wfmghwf=ek，知两次情况拉力做功相等，摩擦力做功相等，重力做功相等，则动能的变化量相等即有ek1=ek2根据wg=mgh知，重力做功相等，则重力势能增量相等，即有ep1=ep2，故a正确故选：a【点评】本题考查了动能定理与运动学的综合，通过动能定理比较动能变化量的关系，关键要知道滑动摩擦力做功与水平位移有关5质量为m=2kg的物体沿水平面向右做直线运动，t=0时刻受到一个水平向左的恒力f，如图甲所示，此后物体的vt图象如图乙所示，取水平向右为正方向，g=10m/s2，则（）a物体与水平面间的动摩擦因数为=0.5b10s末恒力f的功率为6wc10s末物体恰好回到计时起点位置d10s内物体克服摩擦力做功34j【考点】动能定理；功的计算 【专题】定量思想；图析法；动能定理的应用专题【分析】由vt图分别求得由力f和没有力f作用时的加速度，对两段时间分别运用牛顿第二定律列式后联立求解；设10s末物体离起点点的距离为d，d应为vt图与横轴所围的上下两块面积之差，根据功的公式求出克服摩擦力做功【解答】解：a、设物体向右做匀减速直线运动的加速度为a1，则由vt图得：加速度大小a1=2m/s2，方向与初速度方向相反设物体向左做匀加速直线运动的加速度为a2，则由vt图得：加速度大小a2=1m/s2，方向与初速度方向相反根据牛顿第二定律，有： f+mg=ma1 fmg=ma2解得：f=3n，=0.05，故a错误b、10s末恒力f的瞬时功率 p=fv=36w=18w故b错误c、根据vt图与横轴所围的面积表示位移得：10s内位移为 x=4866m=2m，则知10s末物体恰在起点左侧2m处故c错误d、10s内克服摩擦力做功wf=fs=mgs=0.0520（48+66）j=34j故d正确故选：d【点评】本题关键先根据运动情况求解加速度，确定受力情况后求解出动摩擦因数，根据vt图与横轴所围的面积表示位移求解位移要注意滑动摩擦力与路程有关6如图所示，倾角为的斜面上只有ab段粗糙，其余部分都光滑，ab段长为3l有若干个相同的小方块（每个小方块视为质点）沿斜面靠在一起，但不粘接，总长为l将它们由静止释放，释放时下端距a为3l当下端运动到a下面距a为l/2时小方块运动的速度达到最大设小方块与粗糙斜面的动摩擦因数为，小方块停止时下端与a点的距离为s，则下列说法正确的是（）a=tanb=2tancs=3lds=4l【考点】牛顿第二定律；匀变速直线运动规律的综合运用 【专题】定量思想；类比法；动能定理的应用专题【分析】有半数木块过a点速度最大，此时整体的合力为零，根据平衡条件求解求出动摩擦因数根据动能定理即可求解小方块停止时下端与a的距离【解答】解：设小方块的总质量为m当下端运动到a下面距a为l时小方块运动的速度达到最大，此时整体的合外力为零，根据平衡条件得：mgcos=mgsin解得：=2tan小方块停止时下端与a的距离是s，则根据动能定理得：mg（3l+s）sinmgcoslmgcos（sl）=0将=2tan代入解得：s=4l故选：bd【点评】本题主要考查了动能定理的直接应用，要求同学们能选取合适的过程运用动能定理求解，要注意摩擦力随位移均匀增大时要用摩擦力的平均值求其做功7如图甲所示，静止在水平面上的物体在竖直向上的拉力f作用下开始向上加速运动，拉力的功率恒定为p，运动过程中所受空气阻力大小不变，物体最终做匀速运动物体运动速度的倒数与加速度a的关系如图乙所示若重力加速度大小为g，下列说法正确的是（）a物体的质量为b空气阻力大小为c物体加速运动的时间为d物体匀速运动的速度大小为v0【考点】功率、平均功率和瞬时功率 【专题】功率的计算专题【分析】物体在竖直方向上在额定功率下做变加速运动，根据牛顿第二定律求的与a的关系式，结合乙图即可判断，当拉力等于重力和阻力时速度达到最大【解答】解：a、由题意可知p=fv，根据牛顿第二定律由fmgf=ma联立解得由乙图可知，解得，f=，故ab正确c、物体做变加速运动，并非匀加速运动，不能利用v=at求得时间，故c错误；d、物体匀速运动由f=mg+f，此时v=v0，故d正确故选：abd【点评】本题主要考查了图象，能利用牛顿第二定律表示出与a的关系式是解决本题的关键8如图所示，质量为m的物体（可视为质点）以某一速度从a点冲上倾角为30的固定斜面，其运动的加速度大小为g，此物体在斜面上上升的最大高度为h，则在这个过程中物体（）a重力势能增加了mghb克服摩擦力做功0.5mghc动能损失了2mghd机械能损失了mgh【考点】功能关系；动能和势能的相互转化 【专题】定性思想；推理法；守恒定律在近代物理中的应用【分析】根据动能定理知，合力做功等于动能的变化量，机械能等于重力势能和动能之和，通过动能和重力势能的变化判断机械能的变化【解答】解：a、物体在斜面上能够上升的最大高度为h，所以重力势能增加了mgh，故a正确；b、根据牛顿第二定律知，物体运动的加速度大小为g，所受的合力为mg，方向沿斜面向下，根据动能定理得，ek=mg2h=2mgh，知动能减小2mgh物体重力势能增加mgh，所以机械能减小mgh，除重力以外的力做的功等于物体机械能的变化量，则摩擦力对物体做mgh的功，所以克服摩擦力做功mgh，故cd正确，b错误故选：acd【点评】解决本题的关键掌握功能关系，比如合力功与动能的关系，重力功与重力势能的关系，以及除重力以外其它力做功与机械能的关系，并能灵活运用9为了探测x星球，载着登陆舱的探测飞船在以该星球中心为圆心，半径为r1的圆轨道上运动，周期为t1总质量为m1随后登陆舱脱离飞船，变轨到离星球更近的半径为r2的圆轨道上运动，此时登陆舱的质量为m2，则（）ax星球的质量为m=bx星球表面的重力加速度为gx=c登陆舱在t1与r2轨道上运动时的速度大小之比为=d登陆舱在半径为r2轨道上做圆周运动的周期为t2=t1【考点】万有引力定律及其应用 【专题】万有引力定律的应用专题【分析】研究飞船绕星球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，列出等式求出中心体的质量研究登陆舱绕星球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，列出等式表示出线速度和周期再通过不同的轨道半径进行比较【解答】解：a、研究飞船绕星球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，列出等式：g=m1r1（）2得出：m=，故a正确b、根据圆周运动知识，a=只能表示在半径为r1的圆轨道上向心加速度，而不等于x星球表面的重力加速度，故b错误c、研究登陆舱绕星球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力有：在半径为r的圆轨道上运动：=m得出：v=，表达式里m为中心体星球的质量，r为运动的轨道半径所以登陆舱在r1与r2轨道上运动时的速度大小之比为 =，故c错误d、研究登陆舱绕星球做匀速圆周运动，根据万有引力提供向心力，列出等式：在半径为r的圆轨道上运动：g=mr得出：t=2 表达式里m为中心体星球的质量，r为运动的轨道半径所以可得t2=t1故d正确故选：ad【点评】本题主要考查万有引力提供向心力这个关系，要注意向心力的公式选取要根据题目提供的已知物理量或所求解的物理量选取应用三、非选择题：10利用图示装置可以做力学中的许多实验（1）利用此装置做“研究匀变速直线运动”的实验时，不需要（选填“需要”或“不需要”）设法消除小车和木板间的摩擦阻力的影响（2）利用此装置探究“加速度与质量的关系”并用图象法处理数据时，如果画出的am关系图象是曲线，则不能（选填“能”或“不能”）确定小车的加速度与质量成反比（3）利用此装置探究“功与速度变化的关系”的实验时，通过增减砝码改变小车所受拉力时，不需要（选填“需要”或“不需要”）重新调节木板的倾斜度【考点】探究小车速度随时间变化的规律 【专题】实验题【分析】利用图示小车纸带装置可以完成很多实验，在研究匀变速直线运动时不需要平衡摩擦力，在探究“小车的加速度与质量的关系”和探究“功与速度变化的关系”实验时，需要平衡摩擦力；在探究“小车的加速度a与力f的关系”时，根据牛顿第二定律求出加速度a的表达式，不难得出当钧码的质量远远大于小车的质量时，加速度a近似等于g的结论【解答】解：（1）此装置可以用来研究匀变速直线运动，但不需要平衡摩擦力；（2）曲线的种类有双曲线、抛物线、三角函数曲线等多种，所以若am图象是曲线，不能断定曲线是双曲线，即不能断定加速度与质量成反比，应画出a图象（3）利用此装置探究“功与速度变化的关系”的实验时，通过增减砝码改变小车所受拉力时，不需要重新调节木板的倾斜度故答案为：（1）不需要；（2）不能；（3）不需要【点评】解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项，然后熟练应用物理规律来解决实验问题11某实验小组想测量木板对木块的摩擦力所做的功，装置如图1所示，一木块放在粗糙的水平长木板上，左侧栓有一细线，跨过固定在木板边缘的滑轮与重物连接，木块右侧与穿过打点计时器的纸带相连，长木板固定在水平实验台上实验时，木块在重物牵引下向右运动，重物落地后，木块继续向左做匀减速运动，图2给出了重物落地后打点计时器打出的纸带，系列小黑点是计数点，每相邻两计数点间还有4个点（图中未标出），计数点间的距离如图所示打点计时器所用交流电频率为50hz，不计纸带与木块间的作用力（1）可以判断纸带的右（左或右）端与木块连接（2）根据纸带提供的数据计算打点计时器在打下a点和b点时木块的速度：va=0.72m/s，vb=0.97m/s（结果均保留两位有效数字）（3）要测量在ab段木板对木块的摩擦力所做的功wab，还需要的实验器材是g、h，还应测量的物理量是b（填入所选实验器材和物理量前的字母）a木板的长度l b木块的质量m1 c木板的质量m2d重物质量m3 e木块运动的时间t fab段的距离labg天平 h刻度尺 j弹簧秤（4）在ab段，木板对木块的摩擦力所做的功的关系式wab=（用va、vb和第（3）问中测得的物理量的字母表示）【考点】探究功与速度变化的关系 【专题】实验题；定性思想；实验分析法；动能定理的应用专题【分析】（1）重物落地后，木块由于惯性继续前进，做匀减速直线运动，相邻计数点间的距离逐渐减小；（2）纸带上某点的瞬时速度等于该点前后相邻两个点间的平均速度；（3）克服摩擦力做的功等于动能的减小量，故需要天平测量质量；（4）由动能定理可以求出木板对木块的摩擦力所做的功【解答】解：（1）重物落地后，木块由于惯性继续前进，做匀减速直线运动，相邻计数点间的距离逐渐减小，故纸带向右运动，故其右端连着小木块；（2）计数点间的时间间隔t=0.02s5=0.1s，纸带上某点的瞬时速度等于该点前后相邻两个点间的平均速度，打a点时的速度为：va=0.72 m/s，打b点时的速度为：vb=0.97 m/s （3）木块在运动过程中，克服摩擦力做的功等于木块动能的减小量，由动能定理得：木块克服摩擦力做的功为：wf=mv22mv12，因此实验过程中还需要用天平测出木块的质量m1，用刻度尺测量长度，因此需要的实验器材是g、h，需要测量的量是b（3）在ab段对木块，由动能定理得：wab=m1vb2m1va2，因此在ab段木板对木块的摩擦力所做的功的关系式有：wab=m1va2m1vb2故答案为：（1）右；（2）0.72，0.97；（3）g、h，b；（4）【点评】本题关键要明确实验的原理和实验的具体操作步骤，然后结合匀变速直线运动的规律和动能定理进行分析判断12（10分）（2015宁德二模）如图，在水平轨道右侧固定半径为r的竖直圆槽形光滑轨道，水平轨道的pq段铺设特殊材料，调节其初始长度为l；水平轨道左侧有一轻质弹簧左端固定，弹簧处于自然伸长状态可视为质点的小物块从轨道右侧a点以初速度v0冲上轨道，通过圆形轨道、水平轨道后压缩弹簧，并被弹簧以原速率弹回已知r=0.4m，l=2.5m，v0=6m/s，物块质量m=1kg，与pq段间的动摩擦因数=0.4，轨道其他部分摩擦不计取g=10m/s2求：（1）物块经过圆轨道最高点b时对轨道的压力；（2）物块从q运动到p的时间及弹簧获得的最大弹性势能；（3）调节仍以v0从右侧冲上轨道，调节pq段的长度l，当l长度是多少时，物块恰能不脱离轨道返回a点继续向右运动【考点】动能定理；向心力 【专题】动能定理的应用专题【分析】（1）对从初始位置到圆弧轨道的最高点过程，根据动能定理列式求解最高点的速度；在圆弧轨道的最高点，重力和弹力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律列式求解弹力；（2）只有在pq阶段有机械能损失，对从q到p过程，根据牛顿第二定律求解加速度，根据位移公式求解时间，根据速度公式求解末速度；从p点到最左端过程，弹簧获得的最大弹性势能等于在p位置的动能；（3）先根据牛顿第二定律求解物体恰能经过圆弧最高点的速度，然后对运动的全程根据动能定理列式求解l的距离【解答】解：（1）对从初始位置到圆弧轨道的最高点过程，根据动能定理，有：mg（2r）=在圆弧轨道的最高点，根据牛顿第二定律，有：mg+n=m联立解得：n=40n根据牛顿第三定律，物块经过圆轨道最高点b时对轨道的压力为40n；（2）从q到p过程，滑块的加速度为：a=g=4m/s2；根据位移公式，有：x=，代入数据解得：t=0.5s或t=2.5s（不可能速度减小为零后反向加速，故舍去）在p点的速度为：v2=v0+at=640.5=4m/s故最大弹性势能为：（3）物块恰能不脱离轨道返回a点，在圆轨道最高点的速度为：对从开始到第二次到圆轨道的最高点过程，根据动能定理，有：mg（2r）mg2l=解得：2l=3.8m故l=1.9m答：（1）物块经过圆轨道最高点b时对轨道的压力为40n；（2）物块从q运动到p的时间为1s，弹簧获得的最大弹性势能为8j；（3）调节仍以v0从右侧冲上轨道，调节pq段的长度l，当l长度是1.9m时，物块恰能不脱离轨道返回a点继续向右运动【点评】本题综合考查了运动学公式、向心力公式、动能定理、牛顿第二定律，以及知道小球不脱离圆轨道的条件，综合性较强，对学生的能力要求较高，需加强训练13（12分）（2015春株洲校级期末）如图甲所示，在竖直平面内有一个直角三角形斜面体，倾角为30，斜边长为x0，以斜面顶部o点为坐标轴原点，沿斜面向下建立一个一维坐标x轴斜面顶部安装一个小的定滑轮，通过定滑轮连接两个物体a、b（均可视为质点），其质量分别为m1、m2，所有摩擦均不计，开始时a处于斜面顶部，并取斜面底面所处的水平面为零重力势能面，b物体距离零势能面的距离为；现加在a物体上施加一个平行斜面斜向下的恒力f，使a由静止向下运动当a向下运动位移x0时，b物体的机械能随x轴坐标的变化规律如图乙，则结合图象可求：（1）b质点最初的机械能e1和上升x0时的机械能e2；（2）恒力f的大小【考点】机械能守恒定律；牛顿第二定律 【专题】机械能守恒定律应用专题【分析】（1）物体具有的机械能等于物体的动能加势能，利用图象关系即可求得（2）以ab组成的系统，当物体b运动到，利用动能定理球的速度，再利用牛顿第二定律与运动学公式即可求得恒力【解答】解：（1）b物体最初的动能够为零，重力势能为ep=，故b物体的机械能为上升后由图象可求b物体的机械能为（2）f为恒力，ab组成的系统以恒定的加速