高中物理教科版本册总复习总复习重点强化卷5

重点强化卷(五)动能定理和机械能守恒定律一、选择题1．(2023·四川高考)在同一位置以相同的速率把三个小球分别沿水平、斜向上、斜向下方向抛出，不计空气阻力，则落在同一水平地面时的速度大小()A．一样大 B．水平抛的最大C．斜向上抛的最大 D．斜向下抛的最大【解析】不计空气阻力的抛体运动，机械能守恒．故以相同的速率向不同的方向抛出落至同一水平地面时，物体速度的大小相等．故只有选项A正确．【答案】A2．(多选)质量为m的物体，从静止开始以a＝eq\f(1,2)g的加速度竖直向下运动h米，下列说法中正确的是()A．物体的动能增加了eq\f(1,2)mghB．物体的动能减少了eq\f(1,2)mghC．物体的势能减少了eq\f(1,2)mghD．物体的势能减少了mgh【解析】物体的合力为ma＝eq\f(1,2)mg，向下运动h米时合力做功eq\f(1,2)mgh，根据动能定理可知物体的动能增加了eq\f(1,2)mgh，A对，B错；向下运动h米过程中重力做功mgh，物体的势能减少了mgh，D对．【答案】AD3．如图1所示，AB为eq\f(1,4)圆弧轨道，BC为水平直轨道，圆弧的半径为R，BC的长度也是R.一质量为m的物体，与两个轨道的动摩擦因数都为μ，当它由轨道顶端A从静止下滑时，恰好运动到C处停止，那么物体在AB段克服摩擦力做功为()图1\f(1,2)μmgR B．eq\f(1,2)mgRC．mgR D．(1－μ)mgR【解析】设物体在AB段克服摩擦力所做的功为WAB，物体从A到C的全过程，根据动能定理有mgR－WAB－μmgR＝0，所以有WAB＝mgR－μmgR＝(1－μ)mgR.【答案】D4．如图2所示，木板长为l，木板的A端放一质量为m的小物体，物体与板间的动摩擦因数为μ.开始时木板水平，在绕O点缓慢转过一个小角度θ的过程中，若物体始终保持与板相对静止．对于这个过程中各力做功的情况，下列说法中正确的是()【导学号：67120238】图2A．摩擦力对物体所做的功为mglsinθ(1－cosθ)B．弹力对物体所做的功为mglsinθcosθC．木板对物体所做的功为mglsinθD．合力对物体所做的功为mglcosθ【解析】重力是恒力，可直接用功的计算公式，则WG＝－mgh；摩擦力虽是变力，但因摩擦力方向上物体没有发生位移，所以Wf＝0；因木块缓慢运动，所以合力F合＝0，则W合＝0；因支持力FN为变力，不能直接用公式求它做的功，由动能定理W合＝ΔEk知，WG＋WN＝0，所以WN＝－WG＝mgh＝mglsinθ.【答案】C5.(多选)如图3所示，一个质量为m的物体以某一速度从A点冲上倾角为30°的光滑斜面，这个物体在斜面上上升的最大高度为h，则在此过程中()图3A．物体的重力势能增加了mghB．物体的机械能减少了mghC．物体的动能减少了mghD．物体的机械能不守恒【解析】物体在斜面上上升的最大高度为h，重力对物体做负功W＝－mgh，物体的重力势能增加了mgh，故A正确；物体在上升过程中，只有重力做功，重力势能与动能之间相互转化，机械能守恒，故B、D均错误；由于物体所受的支持力不做功，只有重力做功，所以合力做功为－mgh，由动能定理可知，物体的动能减少了mgh，故C正确．【答案】AC6.(2023·福州高一检测)如图4所示，在水平面上的A点有一个质量为m的物体以初速度v0被抛出，不计空气阻力，当它到达B点时，其动能为()图4\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＋mgH\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＋mghC．mgH－mgh\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＋mg(H－h)【解析】物体运动过程中，机械能守恒，由mgh＝Ek－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)得，到达B点时动能Ek＝mgh＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，故选项B正确．【答案】B7.伽利略曾设计如图5所示的一个实验，将摆球拉至M点放开，摆球会达到同一水平高度上的N点．如果在E或F处钉上钉子，摆球将沿不同的圆弧达到同一高度的对应点；反过来，如果让摆球从这些点下落，它同样会达到原水平高度上的M点．这个实验可以说明，物体由静止开始沿不同倾角的光滑斜面(或弧线)下滑时，其末速度的大小()图5A．只与斜面的倾角有关B．只与斜面的长度有关C．只与下滑的高度有关D．只与物体的质量有关【解析】小球在摆动过程中受重力和绳的拉力，绳的拉力不做功，故小球机械能守恒．同样，在光滑斜面上有mgh＝eq\f(1,2)mv2，即小球的末速度只与下滑的高度h有关，故只有C正确．【答案】C8．如图6所示，一根全长为l、粗细均匀的铁链，对称地挂在光滑的小滑轮上，当受到轻微的扰动，求铁链脱离滑轮瞬间速度的大小()图6\r(gl) B．eq\f(\r(2gl),2)\r(2gl) D．eq\r(\f(gl,2))【解析】设铁链的质量为2m，根据机械能守恒定律得mg·eq\f(l,2)＝eq\f(1,2)·2mv2，所以v＝eq\f(\r(2gl),2)，只有选项B正确．【答案】B二、计算题9.(2023·三门峡高一检测)如图7所示，斜面倾角为θ，滑块质量为m，滑块与斜面间的动摩擦因数为μ，从距挡板为s0的位置以v0的速度沿斜面向上滑行．设重力沿斜面的分力大于滑动摩擦力，且每次与P碰撞前后的速度大小保持不变，挡板与斜面垂直，斜面足够长．求滑块从开始运动到最后停止滑行的总路程s.【导学号：67120239】图7【解析】滑块在斜面上运动时受到的摩擦力大小Ff＝μFN＝μmgcosθ①整个过程滑块下落的总高度h＝s0sinθ②根据动能定理mgh－Ff·s＝0－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)③联立①②③得s＝eq\f(s0tanθ,μ)＋eq\f(v\o\al(2,0),2μgcosθ).【答案】eq\f(s0tanθ,μ)＋eq\f(v\o\al(2,0),2μgcosθ)10．右端连有光滑弧形槽的水平桌面AB长L＝1.5m，如图8所示．将一个质量为m＝0.5kg的木块在F＝N的水平拉力作用下，从桌面上的A端由静止开始向右运动，木块到达B端时撤去拉力F，木块与水平桌面间的动摩擦因数μ＝，g取10m/s2.求：图8(1)木块沿弧形槽上升的最大高度；(2)木块沿弧形槽滑回B端后，在水平桌面上滑动的最大距离．【解析】(1)设木块沿弧形槽上升的最大高度为h，由动能定理知(F－μmg)L－mgh＝0得h＝eq\f(F－μmgL,mg)＝eq\f(－××10×,×10)m＝m.(2)设木块滑回B端后，在水平桌面上滑动的最大距离为s，由动能定理知，mgh－μmgs＝0得s＝eq\f(h,μ)＝m.【答案】(1)m(2)m11．如图9所示，质量m＝50kg的跳水运动员从距水面高h＝10m的跳台上以v0＝5m/s的速度斜向上起跳，最终落入水中．若忽略运动员的身高和受到的阻力，g取10m/s2，求：图9(1)运动员在跳台上时具有的重力势能(以水面为参考平面)；(2)运动员起跳时的动能；(3)运动员入水时的速度大小．【解析】(1)以水平面为零重力势能参考平面，则运动员在跳台上时具有的重力势能为Ep＝mgh＝5000J.(2)运动员起跳时的速度为v0＝5m/s，则运动员起跳时的动能为Ek＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝625J.(3)解法一：应用机械能守恒定律运动员从起跳到入水过程中，只有重力做功，运动员的机械能守恒，则mgh＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝eq\f(1,2)mv2，解得v＝15m/s.解法二：应用动能定理运动员从起跳到入水过程中，其他力不做功，只有重力做功，故合外力做的功为W合＝mgh，根据动能定理可得，mgh＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，解得v＝15m/s.【答案】(1)5000J(2)625J(3)15m/s12．(2023·海南高考)如图10所示，位于竖直水平面内的光滑轨道由四分之一圆弧ab和抛物线bc组成，圆弧半径Oa水平，b点为抛物线顶点．已知h＝2m，s＝eq\r(2)m．重力加速度大小g取10m/s2.图10(1)一小环套在轨道上从a点由静止滑下，当其在bc段轨道运动时，与轨道之间无相互作用力，求圆弧轨道的半径；(2)若环从b点由静止因微小扰动而开始滑下，求环到达c点时速度的水平分量的大小.【导学号：67120230】【解析】(1)一小环套在bc段轨道运动时，与轨道之间无相互作用力，则说明下落到b点时的速度，使得小环套做平抛运动的轨迹与轨道bc重合，故有s＝vbt①，h＝eq\f(1,2)gt2②，从ab滑落过程中，根据动能定理可得mgR＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,b)③，联立①②③可得R＝eq\f(s2,4h)＝m.(2)下滑过程中，初速度为零，只有重力做功，根据动能定理可得mgh＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,c)④因为物体滑到c点时与竖直方向的夹角等于(1)问中