2013届高三物理第二轮复习专题四 功和能、动量

PAGEPAGE7南海区2012届高三物理专题训练题专题四《功和能、动量》选编：南海中学陈业军一、单选题(共12题)1．质量为m的物体从静止以g的加速度竖直上升h，对该过程下列说法中正确的是()A．物体的机械能增加mghB．物体的机械能减少mghC．重力对物体做功mghD．物体的动能增加mgh1.D2．小明同学骑电动自行车沿平直公路行驶，因电瓶“没电”，故改用脚蹬车匀速前行。设小明与车的总质量为100kg，骑行过程中所受阻力恒为车和人总重的0.02倍，g取l0m/s2。通过估算可知，小明骑此电动车做功的平均功率最接近A．10WB．100WC．300WD．500W2.B3．关于机械能守恒定律适用条件，下列说法中正确的是()A．做匀速直线运动的物体机械能一定守恒B．合外力为零，机械能守恒C．合外力的功为零，机械能守恒D．只有重力做功时，机械能守恒3.D4．一只苹果从楼上某一高度自由下落，苹果在空中依次经过三个完全相同的窗户1、2、3。图5中直线为苹果在空中的运动轨迹．若不计空气阻力的影响，以下说法正确的是A．苹果通过第3个窗户所用的时间最长B．苹果通过第1个窗户的平均速度最大C．苹果通过第3个窗户重力做的功最大D．苹果通过第1个窗户重力的平均功率最小4.D5．如右图所示，物体受到水平推力F的作用在粗糙水平面上做直线运动。监测到推力F、物体速度v随时间t变化的规律如图所示。取g=10m/s2，则（）A．第1s内推力做功为1JB．第2s内物体克服摩擦力做的功W=2.0JC．第1.5s时推力F的功率为2WD．第2s内推力F做功的平均功率5.B6．（A．120km/B．240kmC．360kmD．480km/h6.C7．如图所示，斜面AB、DB动摩擦因数相同．可视为质点的物体分别沿AB、DB从斜面顶端由静止下滑到底端，下列说法正确的是()A．物体沿斜面DB滑动到底端时动能较大B．物体沿斜面AB滑动到底端时动能较大C．物体沿斜面DB滑动过程中克服摩擦力做的功较多D．物体沿斜面AB滑动过程中克服摩擦力做的功较多7.B8．）如图所示，木块B与水平弹簧相连放在光滑水平面上，子弹A沿水平方向射入木块后留在木块B内，入射时间极短，而后木块将弹簧压缩到最短．关于子弹和木块组成的系统，下列说法中正确的是（） ①子弹射入木块的过程中系统动量守恒 ②子弹射入木块的过程中系统机械能守恒 ③木块压缩弹簧过程中，系统总动量守恒 ④木块压缩弹簧过程中，子弹、木块和弹簧组成的系统机械能守恒 A．①③ B．②③ C．①④ D．②④8.C9．篮球运动员通常伸出双手迎接传来的篮球．接球时，两手随球迅速收缩至胸前。这样做可以（）A．减小球对手的冲量B．减小球对人的冲击力C．减小球的动量变化量D．减小球的动能变化量9.B10．两辆质量相同的小车A和B，置于光滑水平面上，一人站在A车上，两车均静止.若这个人从A车跳到B车，接着又跳回A车，仍与A车保持相对静止，则此时A车的速率（） A．等于零 B．小于B车的速率C．大于B车的速率 D．等于B车的速率10.B11．在高速公路上发生一起交通事故,一辆质量为1500kg向南行驶的长途客车迎面撞上了一辆质量为3000kg向北行驶的卡车,碰后两辆车接在一起,并向南滑行了一段距离后停止.根据测速仪的测定,长途客车在碰前以20m/s的速率行驶.由此可判断卡车碰前的行驶速率()A.小于10m/sB.大于10m/s,小于20m/sC.大于20m/s,小于30m/sD.大于30m/s,小于40m/s11.A12．.如图所示，设车厢长为L，质量为M，静止在光滑水平面上，车厢内有一质量为m的物体，以速度vo向右运动，与车厢壁来回碰撞几次后，静止于车厢中，这时车厢的速度为()A.vo,水平向右B.0C.,水平向右D.，水平向右12.C二、双选题(共14题)1．物体在竖直向上的拉力和重力的作用下竖直向上运动，运动的v－t图像如图所示．则t/st/sOv12345B．物体所受拉力是变力C．第1s末和第4s末拉力的功率相等D．第5s末物体离出发点最远1.BD2．质量为m的物体静止在粗糙的水平地面上。现用一水平拉力使物体从静止开始运动，其运动的v-t图象如图所示。下列关于物体运动过程，分析正确的是（）A．0~t1内拉力逐惭减小B．0~t1内拉力对物体做负功C．在t1~t2时间内拉力的功率为零D．在t1~t2时间内合外力做功为零2.ADBA3．如图所示，跳水运动员最后踏板的过程可以简化为下述模型：运动员从高处落到处于自然状态的跳板（A位置）上，随跳板一同向下做变速运动到达最低点（B位置）。对于运动员从开始与跳板接触到运动至最低点BA A．运动员到达最低点时，其所受外力的合力为零 B．在这个过程中，运动员的动能一直在减小 C．在这个过程中，跳板的弹性势能一直在增加 D．在这个过程中，运动员所受重力对他做的功小于跳板的作用力对他做的功3.CD4．运动员站在高台上，双手紧握链条的一端，链条另一端拴一重链球，重链球在水平面内做圆周运动，在转速不断增大的过程中，某时刻突然松手，链球水平飞出。设空气阻力不计，则A．松手前，链条的拉力对小球不做功B．松手前，链条的拉力对小球做功C．链球飞出后飞行时间与松手时球的速率无关D．链球飞出的水平距离仅由松手时球的速率决定4.BC5．如图所示，在国际泳联大奖赛罗斯托克站中，中国选手彭健烽在男子3米板预赛中以431.60分的总成绩排名第一，晋级半决赛。若彭健烽的质量为m，他入水后受到水的阻力而做减速运动，设水对他的阻力大小恒为F，在水中下降高度h的过程中，他的（g为当地重力加速度）（）A．重力势能减少了mghB．动能减少了FhC．机械能减少了（F+mg）hD．机械能减少了Fh5.AD6．如图所示，卷扬机的绳索通过定滑轮用力F拉位于粗糙斜面上的木箱，使之沿斜面加速向上移动。在移动过程中，下列说法正确的是A.F对木箱做的功等于木箱增加的机械能与木箱克服摩擦力所做的功之和B.F对木箱做的功等于木箱克服摩擦力和克服重力所做的功之和C.木箱增加的机械能等于力F、重力及摩擦力对木箱所做的功之和D.木箱增加的动能等于力F、重力及摩擦力对木箱所做的功之和6.CD7．如图所示，竖直向上的匀强电场中，绝缘轻质弹簧竖直立于水平地面上，上面放一质量为m的带正电小球，小球与弹簧不连接，施加外力F将小球向下压至某位置静止．现撤去F，小球从静止开始运动到离开弹簧的过程中，重力、电场力对小球所做的功分别为W1和W2，小球离开弹簧时速度为v，不计空气阻力，则上述过程中()A．小球与弹簧组成的系统机械能守恒B．小球的重力势能增加－W1C．小球的机械能增加W1＋eq\f(1,2)mv2D．小球的电势能减少W27.BD8．下列关于功和机械能的说法，正确的是A．在有阻力作用的情况下，物体重力势能的减少不等于重力对物体所做的功B．合力对物体所做的功等于物体动能的改变量C．物体的重力势能是物体与地球之间的相互作用势能，其大小与势能零点的选取有关D．运动物体动能的减少量一定等于其重力势能的增加量8.BC9如图所示长木板A放在光滑的水平地面上，物体B以水平速度冲上A后，由于摩擦力作用，最后停止在木板A上，则从B冲到木板A上到相对板A静止的过程中，下述说法中正确是（）A．物体B动能的减少量等于系统损失的机械能B．物体B克服摩擦力做的功等于系统内能的增加量C．物体B损失的机械能等于木板A获得的动能与系统损失的机械能之和D．摩擦力对物体B做的功和对木板A做的功的总和等于系统内能的增加量9.CD10．质量为1kg的小球以4m/s的速度与质量为2kg的静止小球正碰，关于碰后的速度和，下面哪些是可能正确的（）A．B．C．D．10.AB11．如图所示，两物体A、B用轻质弹簧相连静止在光滑水平面上，现同时对A、B两物体施加等大反向的水平恒力F1、F2，使A、B同时由静止开始运动，在运动过程中，对A、B两物体及弹簧组成的系统，正确的说法是（弹簧不超过其弹性限度）（）A．动量始终守恒B．机械能不断增加C．当弹簧伸长到最长时，系统的机械能最大D．当弹簧弹力的大小与F1、F2的大小相等时，A、B两物速度为零11.AC12．如图所示，两个质量不相等的小车中间夹一被压缩的轻弹簧，现用两手分别按住小车，使它们静止在光滑水平面上.在下列几种释放小车的方式中，说法正确的是()A.若同时放开两车，则此后的各状态下，两小车的加速度大小一定相等B.若同时放开两车，则此后的各状态下，两小车的动量大小一定相等C.若先放开左车，然后放开右车，则此后的过程中，两小车和弹簧组成的系统总动量向左D.若先放开左车，然后放开右车，则此后的过程中，两小车和弹簧组成的系统总动量向右12.BC13．.质量为m的小球A在光滑的水平面上以速度v与静止在光滑水平面上的质量为2m的小球B发生正碰,碰撞后,A球的动能变为原来的1/9,那么碰撞后BA. B. C. D.13.AB14．A、B两物体在光滑水平面上沿同一直线运动，图表示发生碰撞前后的vt图线，由图线可以判断()A.A、B的质量比为2∶3B.A、B作用前后总动量守恒wC.A、B作用前后总动量不守恒D.A、B作用前后总动能不变14.BD三、计算题(共10题)1.(18分)如下图所示，设AB段是距水平传送带装置高为H=1.5m的粗糙斜面，水平段BC使用水平传送带装置，BC长L=5m，与货物间的摩擦因数为μ=0.4，皮带轮的半径为R=0.2m，转动的角速度为ω=15rad/s。设质量为m=1kg的小物块由静止开始从A点下滑，经过B点的拐角处无机械能损失，从B点运动到C点所用时间是1.5s，且知货物从B点开始做匀减速运动，到达C点前已相对传送带静止，试求货物在斜面上运动时克服摩擦力所做的功。（g取10m/s2）【解析】水平传送带的速度为v0=Rω=3m/s（2分）由牛顿第二定律，得μmg=ma（2分）又v0=vB-at1（2分）（2分）L-L1=v0t2（2分）t1+t2=t（2分）由动能定理，得（4分）联立解得Wf=2.5J（2分）2.(18分)质量为M=1kg足够长的木板放在水平地面上，木板左端放有一质量为m=1kg大小不计的物块，木板与地面间的动摩擦因数μ1=0.1，物块与木板间的动摩擦因数μ2=0.3。开始时物块和木板都静止，现给物块施加一水平向右的恒力F=6N，当物块在木板上滑过1m的距离时，撤去恒力F。（设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，取g=10m/s2）（1）求力F做的功；（2）求整个过程中长木板在地面上滑过的距离。【解析】（1）对（1分）解得：（1分）设拉力F的作用时间为t，则m的位移（1分）对（1分）解得：（1分）M的位移：（1分）（1分）解得：t=1s,（1分）x=1.5m（1分）拉力F做的功：W=F·x=9J（1分）（2）撤去力F时，物块m和长木板的速度v和=3m/s=1m/s（1分）此后，物块m减速，M加速，设经过时间为，共同速度为对（1分）对（1分）（1分）解得：（1分）m和M一起减速，直到静止。设位移为对m和M：（1分）（1分）解得：木板M的位移：=2.25m（1分）3.(18分)如下图所示，让摆球从图中的C位置由静止开始摆下，摆到最低点D处，摆线刚好被拉断，小球在粗糙的水平面上由D点向左做匀减速运动，到达小A孔进入半径R=0.3m的竖直放置的光滑圆弧轨道，当摆球进入圆轨道立即关闭A孔。已知摆线长L=2m，，小球质量为m=0.5kg，D点与小孔A的水平距离s=2m，g取10m/s2。试求：（1）求摆线能承受的最大拉力为多大？（2）要使摆球能进入圆轨道并且不脱离轨道，求粗糙水平面摩擦因数μ的范围。【答案】（1）10N（2）0.35≤μ≤0.5或者μ≤0.125【解析】（1）当摆球由C到D运动机械能守恒：（2分）由牛顿第二定律可得：（2分）可得：Fm=2mg=10N（1分）小球不脱圆轨道分两种情况：①要保证小球能达到A孔，设小球到达A孔的速度恰好为零，由动能定理可得：（2分）可得：μ1=0.5（1分）若②若小球能过圆轨道的最高点则不会脱离轨道，在圆周的最高点由牛顿第二定律可得：（1分）由动能定理可得：（2分）解得：μ3=0.125（1分）综上所以摩擦因数μ的范围为：0.35≤μ≤0.5或者μ≤0.125（1分）4.(18分)如图所示，一粗糙水平轨道与一光滑的1/4圆弧形轨道在A处相连接。圆弧轨道半径为R，以圆弧轨道的圆心O点和两轨道相接处A点所在竖直平面为界，在其右侧空间存在着平行于水平轨道向左的匀强电场，在左侧空间没有电场。现有一质量为m、带电量为+q的小物块（可视为质点），从水平轨道的B位置由静止释放，结果，物块第一次冲出圆形轨道末端C后还能上升的最高位置为D，且，已知物块与水平轨道间的动摩擦因素为μ，B离A处的距离为x=2.5R（不计空气阻力），求：（1）物块第一次经过A点时的速度；（2）匀强电场的场强大小；（3）物块在水平轨道上运动的总路程。【答案】（1）（2）（3）【解析】（1）对物体由A至D运用动能定理得：（4分）（2分）（2）对物体由B至A运用动能定理得：（4分）解得（2分）（3）对物体全过运用动能定理得：（4分）解得（2分）5.(18分)）如图所示的装置中,两个光滑定滑轮的半径很小,表面粗糙的斜面固定在地面上,现用一根伸长量可以忽略的轻质细绳跨过定滑轮连接可视为质点的甲、乙两物体,其中甲放在斜面上且连线与斜面平行,乙悬在空中,放手后,甲、乙均处于静止状态.当一水平向右飞来的子弹击中乙(未穿出)后,子弹立即和乙一起在竖直平面内来回运动,若乙在摆动过程中,悬线偏离竖直方向的最大偏角为α=60°,整个过程中,甲均未动,且乙经过最高点(此时乙沿绳方向的合外力为零)和最低点时,甲在斜面上均即将滑动.已知乙的重心到悬点O的距离为l=0.9m,乙的质量为m乙=0.99kg,子弹的质量m=0.01kg,重力加速度g取10m/s2.求:(1)子弹射入乙前的速度大小;(2)斜面对甲的最大静摩擦力.解析:(1)设子弹射入乙物体前的速度大小为v0,射入后共同速度的大小为v.子弹击中乙的过程中,据动量守恒有mv0=(m+m乙)v①(3分)乙摆到最高点的过程中,由机械能守恒有②(3分)联立①②解得v0=300m/s.(2分)(2)设甲物体的质量为m甲,所受的最大静摩擦力为f,斜面的倾角为θ,当乙物体运动到最高点时,绳子上的弹力设为T1T1=(m+m乙)gcosα③(2分)此时甲物体恰好不下滑,由平衡条件有m甲gsinθ=f+T1④(2分)当乙物体运动到最低点时,绳子上的弹力设为T2由牛顿第二定律有⑤(2分)此时甲物体恰好不上滑,由平衡条件有m甲gsinθ+f=T2⑥(2分)联立解得f=7.5N.(2分)BOv0ACmM6.(18分)如图所示，质量M=2kg的小车，静止在光滑的水平面上.车上AB段是一条直线段，长度L=1m；BC部分是一光滑的eq\f(1,4)圆弧轨道，半径足够大.今有质量m=1kg的金属滑块以水平速度v0=5m/s冲上小车，它与小车AB段间的动摩擦因数μ=0.3.试求小车所获得的最大速度.(BOv0ACmM6.解：(1)假设滑块未滑到B点时已与小车具有共同的速度v，二者的相对位移为L′，根据动量守恒定律有：mv0=(M+m)v(2分)根据功能关系有：μmgL′=eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)-eq\f(1,2)(M+m)veq\o\al(2,)(2分)联立两式解得：L′=eq\f(25,9)m>L(2分)由L′>L可知滑块能滑到B点，并能进入圆弧轨道.(2分)所以小车最大速度对应的状态是：滑块相对小车从圆弧轨道下滑到B点，设此时滑块与小车的速度分别为v1、v2，取水平向右为正方向，根据动量守恒定律有：mv0=mv1+Mv2(2分)根据功能关系有：μmgL=eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)-eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)-eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,2)(2分)联立两式解得：v2=3m/s或v2=eq\f(1,3)m/s(2分)因为共同速度v=eq\f(5,3)m/s，所以v2=eq\f(1,3)m/s不合题意，舍去(2分)小车的最大速度为v2=3m/s.(2分)7.(18分)如图所示，一位质量m=60kg参加“挑战极限”的业余选手，要越过一宽度为s=2.5m的水沟，跃上高为H=2.0m的平台，采用的方法是：人手握一根长L=3.25m的轻质弹性杆一端，从A点由静止开始匀加速助跑，至B点时，杆另一端抵在O点的阻挡物上，接着杆发生形变、同时脚蹬地，人被弹起，离地时重心高h=0.8m，到达最高点时杆处于竖直，人的重心在杆的顶端。运动过程中空气阻力可忽略不计。（取g=10m/s2）（1）第一次试跳，人恰能到达最高点，则人在B点离开地面时的速度v1是多少？（2）第二次试跳，人在最高点放开杆水平飞出后，恰好趴落到平台边缘，则人在最高点飞出时速度v2至少多大？OHABs（3）设在第二次试跳中，人跑到B点时速度大小为vOHABs【解析】（1）由机械能守恒定律，得 (3分) (2分)(2)人飞出作平抛运动，最高点速度v最小时人刚好落在平台上，则 (2分)s=vt (2分)解得 (3分)(3)设蹬地瞬间人做功W，由动能定理，有 (4分) (2分)8.(18分)如图所示，MN是一固定在水平地面上足够长的绝缘平板（右侧有挡板），整个空间有平行于平板向左、场强为E的匀强电场，在板上C点的右侧有一个垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场，一个质量为m、带电量为-q的小物块，从C点由静止开始向右先做加速运动再做匀速运动．当物体碰到右端挡板后被弹回，若在碰撞瞬间撤去电场，小物块返回时在磁场中恰做匀速运动，已知平板NC部分的长度为L，物块与平板间的动摩擦因数为μ，求：LMNELMNECB（2）小物块与右端挡板碰撞过程损失的机械能；（3）最终小物块停在绝缘平板上的位置．【解析】（1）设小物块向右匀速运动时的速度大小为v1，由平衡条件有 ①（2分） 设小物块在向右运动过程中克服摩擦力做的功为W，由动能定理有 ②（2分） 由①②式解得 ③（2分） ④（2分）（2）设小物块返回时在磁场中匀速运动的速度大小为v2，与右端挡板碰撞过程损失的机械能为，则有 ⑤（2分） ⑥（2分）由③⑤⑥式解得 ⑦（2分）（3）设最终小物块停止的位置在板上C点左侧x距离处，由能量守恒定律有 ⑧（2分）由⑤⑧式解得 ⑨（2分）9.(18分)如图所示，A、B两球质量均为m，之间有压缩的轻短弹簧处于锁定状态。弹簧的长度、两球的大小均忽略，整体视为质点，该装置从半径为R的竖直光滑圆轨道左侧与圆心等高处由静止下滑，滑至最低点时，解除对弹簧的锁定状态之后，B球恰好能到达轨道最高点。（1）求弹簧处于锁定状态时的弹性势能。（2）求A上升的最大高度。（答案可以保留根号）16.解析：设A、B系统滑到圆轨道最低点时的速度为v0，解除弹簧锁定后A、B的速度分别为vA、vB，B到轨道最高点的速度为v。（1）