2025新高考方案一轮物理课时跟踪检测(三十二)　微专题-能量与图像的综合问题

2025新高考方案一轮物理课时跟踪检测(三十二)微专题——能量与图像的综合问题课时跟踪检测(三十二)微专题——能量与图像的综合问题一、立足基础，体现综合1．(2024·昆明高三“三诊一模”)(多选)法国的古斯塔夫·埃菲尔为了研究空气动力学，曾将不同形状的物体从埃菲尔铁塔上由静止释放以研究空气阻力的规律。若空气阻力与物体速度的平方成正比，用v表示物体的速度，a表示物体的加速度，Ek表示物体的动能，E表示物体的机械能，t表示物体运动的时间，h表示物体下落的高度，取地面为零势能面。当物体竖直下落时，下列图像可能正确的是()2．(2024·重庆模拟)如图甲所示，质量0.5kg的小物块从右侧滑上匀速转动的足够长的水平传送带，其位移与时间的变化关系如图乙所示。图线的0～3s段为抛物线，3～4.5s段为直线，t1＝3s时x1＝3m，t2＝4.5s时x2＝0，下列说法正确的是()A．传送带沿逆时针方向转动B．传送带速度大小为1m/sC．物块刚滑上传送带时的速度大小为2m/sD．0～4.5s内摩擦力对物块所做的功为－3J3.光滑水平地面上静止一质量为m＝2.0kg的物体，以物体所在处为坐标原点O建立水平方向的x轴，力F1和F2方向均沿x轴正方向，两力大小随x轴上的位置坐标的变化规律如图所示。下列说法正确的是()A．若仅F1作用于物体，F1的功率随时间逐渐减少B．若仅F2作用于物体，F2的功率随时间逐渐减小C．若F1、F2同时作用于物体，物体在x＝1.0m处的速度约为v＝1.0m/sD．若F1、F2同时作用于物体，物体在x＝1.0m处的速度约为v＝eq\r(2)m/s4．(2024·南昌高三检测)某同学利用模拟软件研究小球从半径为R的半圆弧面顶端以不同速率水平抛出，已知重力加速度为g，不计一切阻力，小球沿圆弧面运动的圆弧对应的圆心角θ与抛出速率的平方v2的关系，下列图像可能正确的是()5．(多选)一物块在高3.0m、长5.0m的斜面顶端从静止开始沿斜面下滑，其重力势能和动能随下滑距离s的变化如图中直线Ⅰ、Ⅱ所示，重力加速度取10m/s2。则()A．物块下滑过程中机械能不守恒B．物块与斜面间的动摩擦因数为0.5C．物块下滑时加速度的大小为6.0m/s2D．当物块下滑2.0m时机械能损失了12J6．现在，电动车已经走进千家万户，其续航里程是人们关注的焦点。影响电动车续航里程的因素有很多，如电池电能、环境温度、系统效率、行驶阻力等等。某研究团队在平直的公路上用同一辆纯电动车(总质量不同)做研究，改变电池电能从而改变整车质量，让电动车以某一速度做匀速直线运动，得到电池电能与续航里程的关系如图甲所示。设该纯电动车电机把电能转化为机械能的效率η＝80%，电动车受到的阻力恒为总重力的0.05倍，电池电能与对应的电池质量关系如图乙所示。重力加速度g取10m/s2。根据以上信息，可以得出()A．电池的电能越大，电动车的续航里程一定越大B．电池的电能分别为50kW·h和1000kW·h时，电动车的总质量之比为3∶35C．电池的电能为1000kW·h时，电动车的总质量为4800kgD．图乙中E0＝1.2kW·h7．(2024·张家口高三联考)如图甲所示，地面上固定一倾角θ＝37°的斜面，一轻弹簧与斜面平行放置，一端固定在斜面底端。某同学将一智能手机固定在L形挡板上，现打开手机上的加速度传感器，同时让L形挡板和手机从斜面上某处由静止开始下滑。以释放处L形挡板的前端为坐标原点O，沿斜面向下建立Ox轴，通过软件在电脑屏幕上显示出挡板运动的加速度a与其位移x之间的部分关系如图乙所示。已知手机与L形挡板的总质量m＝1.0kg，弹簧始终处于弹性限度内，重力加速度g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8,eq\r(1.4)≈1.2。求：(1)L形挡板与斜面间的动摩擦因数和弹簧的劲度系数；(2)弹簧的最大弹性势能Epm。(计算结果保留两位有效数字)二、注重应用，强调创新8．(多选)某同学将一带传感器的木箱从倾角为30°的斜坡顶端由静止释放，木箱滑到斜坡底端时速度刚好为0，木箱与斜坡上下两部分的动摩擦因数分别为μ1、μ2，通过分析处理传感器的数据得到木箱的动能和机械能与木箱下滑位移的关系图像分别如图中a、b所示，已知木箱动能最大时，机械能与动能大小之比为3∶1，木箱可视为质点，木箱质量为m，重力加速度为g，以斜坡底端为重力势能零点。下列说法中正确的是()A．μ1＝eq\f(\r(3),6)B．μ2＝eq\f(\r(3),2)C．动能最大时，木箱的机械能为3mgL0D．木箱在上、下两段斜坡上滑行过程中产生的热量之比为1∶39．如图甲，倾角为θ的光滑斜面上，轻弹簧平行斜面放置且下端固定，一质量为m的小滑块从斜面上O点由静止滑下。以O点为原点，作出滑块从O下滑至最低点过程中的加速度大小a随位移x变化的关系如图乙。弹簧形变始终未超过弹性限度，重力加速度大小为g，下列说法正确的是()A．弹簧的劲度系数为eq\f(mgsinθ,x2)B．下滑过程中，在x＝x2处，滑块的机械能最大C．在x1～x2和x2～x3两段过程中，a­x图线斜率的绝对值均等于eq\f(gsinθ,x2－x1)D．在x1～x2和x2～x3两段过程中，弹簧弹性势能的增加量相等10．(2024·成都调研)某同学用图(a)所示装置探究竖直面内的圆周运动。固定在同一竖直面的轨道由三部分构成，直轨道AB与圆轨道BCD在B端相切，最低点C处有压力传感器，圆轨道EG的E端与D等高且E、D端的切线均竖直，∠EO2G＝θ＝53°，两圆轨道的半径相同、圆心等高。将一小球从轨道AB上不同位置静止释放，测出各次压力传感器的示数F，得到F与释放点到C点的高度h的关系图像如图(b)。小球可视为质点且恰好能自由通过D、E端口，不计摩擦力和空气阻力，重力加速度g＝10m/s2，sin53°＝0.8。(1)求小球的质量m和两圆轨道的半径R；(2)要让小球沿圆轨道通过G点，求释放点的高度h满足的条件。课时跟踪检测(三十九)实验：验证动量守恒定律1．(2024·拉萨高三模拟)某实验小组的同学设计了如图1所示的装置做“验证动量守恒定律”的实验，实验步骤如下：(1)在长木板的左端固定一位移传感器(与计算机连接)，并利用垫木将长木板的左端垫高，将质量为M的滑块甲放置在木板上，反复调整垫木的位置，直到轻推滑块甲后，滑块甲沿木板向下做匀速直线运动为止；(2)调整好垫木位置后，将滑块甲紧靠位移传感器放置，然后轻推滑块甲，滑块甲向下运动，与静止在P点的质量为m的滑块乙(与甲的材质相同，其一侧粘有质量不计的橡皮泥)相碰并粘在一起，再一起下滑到底端；(3)在上述过程中，通过位移传感器在计算机上获得了如图2所示的s­t图像，由图可知，碰前滑块甲的速度大小为________，碰后滑块乙的速度大小为________；(两空均用图中所给物理量的字母表示)(4)若两滑块碰撞前后动量守恒，则需满足的表达式为______________________(用题干和图中所给物理量的字母表示)。2．用如图甲所示的装置根据平抛运动规律验证两小球碰撞中的动量守恒。使用频闪相机对小球碰撞前后的运动情况进行拍摄。图中背景是放在竖直平面内带方格的纸板，纸板平面与小球运动轨迹所在的平面平行，每个小方格的边长为a＝5cm，取g＝10m/s2，实验核心步骤如下：(1)让小球m1从挡板处由静止释放，从斜槽末端水平抛出后频闪照片如图乙中的A所示。(2)把小球m2静置于轨道末端，让小球m1从挡板处由静止释放，两球在斜槽末端碰撞。碰撞后两小球从斜槽末端水平抛出。抛出后的频闪照片分别如图乙中的B、C所示。(3)由图乙结合已知数据可计算出频闪相机闪光的周期T＝________s(结果保留2位有效数字)。(4)由图乙结合已知数据可计算出碰撞后小球m2的速度v2＝________m/s(结果保留2位有效数字)。(5)若碰撞过程中动量守恒，则m1∶m2＝________。3．(2024·衡水高三模拟)某同学欲通过实验验证两物体碰撞过程中动量是否守恒。实验室提供器材如下：气垫导轨、一个侧边粘有橡皮泥的滑块(总质量为m1)、一个带撞针的滑块(总质量为m2)、天平、两个压力传感器及配件、两个相同的轻质弹簧。实验装置示意图如图所示：实验步骤：①按图安装好实验装置，注意将压力传感器固定在气垫导轨上并且轻质弹簧连接在传感器上。②打开气泵给气垫导轨充气，将质量为m1的滑块静置在气垫导轨的左侧，将质量为m2的滑块向右水平推，使连接在右侧压力传感器上的弹簧压缩一些，然后将滑块由静止释放，两滑块碰撞后一起向左运动，并挤压连接在左侧压力传感器上的弹簧。③读取左右压力传感器示数的最大值F1、F2。(1)实验开始前，为了保证动量守恒的条件，需要将气垫导轨调整为________。(2)已知弹簧的劲度系数为k，弹簧具有的弹性势能Ep＝eq\f(1,2)kx2(其中k、x分别为弹簧的劲度系数和形变量)，碰撞前系统的动量p＝________。(3)实验要验证动量守恒的表达式为______________________________。4．为了验证动量守恒定律(探究碰撞中的不变量)，某同学选取了两个材质相同、体积不等的立方体滑块A和B，按下述步骤进行实验：步骤1：在A、B的相撞面分别装上尼龙拉扣，以便二者相撞以后能够立刻结为整体；步骤2：安装好实验装置如图甲，铝质轨道槽的左端是倾斜槽，右端是长直水平槽，倾斜槽和水平槽由一小段弧连接，轨道槽被固定在水平桌面上，在轨道槽的侧面与轨道槽等高且适当远处装一台数码频闪照相机；步骤3：让滑块B静置于水平槽的某处，滑块A从倾斜槽某处由静止释放，同时开始频闪拍摄，直到A、B停止运动，得到一幅多次曝光的数码照片；步骤4：多次重复步骤3，得到多幅照片，挑出其中最理想的一幅，打印出来，将刻度尺紧靠照片放置，如图乙所示。(1)由图乙分析可知，滑块A与滑块B碰撞发生的位置在________。①P5、P6之间②P6处③P6、P7之间(2)为了探究碰撞中动量是否守恒，需要直接测量或读取的物理量是________。①A、B两个滑块的质量m1和m2②滑块A释放时距桌面的高度③频闪照相的周期④照片尺寸和实际尺寸的比例⑤照片上测得的s45、s56和s67、s78⑥照片上测得的s34、s45、s56和s67、s78、s89⑦滑块与桌面间的动摩擦因数写出验证动量守恒的表达式_________________________________________________________________________________________________________________________。(3)请你写出一条有利于提高实验准确度或改进实验原理的建议：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。5．(2024·南通高三第一次调研)某小组做“验证动量守恒定律”实验：一长木板固定在水平桌面上，其左端固定一个弹射装置。两个小滑块A、B质量分别为mA、mB，与木板间的动摩擦因数相同，滑块A每次被弹射装置弹出的速度相同。主要实验步骤如下：①A紧靠弹射装置，被弹出后停在木板上的P点，如图甲所示；②将B放在木板上的某一位置O处，测出P与O两点间的距离x0，如图乙所示；③A紧靠弹射装置，被弹出后与B发生正碰，A被弹回；④分别测出A、B两滑块停下时的位置与O点的距离xA、xB，如图丙所示。根据以上实验步骤，回答以下问题：(1)mA________mB(选填“<”“＝”或“>”)；(2)A到达O点时的速度vA与x0的关系满足________；A．vA∝x02B．vA∝x0C．vA∝eq\r(x0)(3)若表达式满足____________，则碰撞中动量守恒；若表达式再满足____________，则碰撞过程为弹性碰撞；(均用mA、mB、x0、xA、xB表示)(4)B所放的位置O不能过于偏左或偏右，请简要说明理由____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。课时跟踪检测(三十六)动量守恒定律的“三类典型问题”一、立足基础，体现综合1．(2024·武汉高三模拟)如图，棱长为a、大小形状相同的立方体木块和铁块，质量为m的木块在上，质量为M的铁块在下，正对用极短细绳连接悬浮在平静的池中某处，木块上表面距离水面的竖直距离为h。当细绳断裂后，木块与铁块均在竖直方向上运动，木块刚浮出水面时，铁块恰好同时到达池底。仅考虑浮力，不计其他阻力，则池深为()A.eq\f(M＋m,M)h B.eq\f(M＋m,m)(h＋2a)C.eq\f(M＋m,M)(h＋2a) D.eq\f(M＋m,M)h＋2a2．(多选)在光滑的水平面上，动能为E0、动量大小为p0的小钢球A与静止小钢球B发生对心碰撞，碰撞前、后球A的运动方向相反。现将碰撞后球A的动能和动量大小分别记为EA、pA，球B的动能和动量的大小分别记为EB、pB，则下列判断中一定正确的是()A．EA<E0 B．EB>E0C．pA<pB D．pB<p03．“独竹漂”是一项独特的黔北民间绝技。独竹漂高手们脚踩一根楠竹，漂行水上如履平地。如图甲所示，在平静的湖面上，一位女子脚踩竹竿抵达岸边，此时女子静立于竹竿A点，一位摄影爱好者使用连拍模式拍下了该女子在竹竿上行走过程的一系列照片，并从中选取了两张进行对比，其简化图如图所示。经过测量发现，甲、乙两张照片中A、B两点的水平间距约为1cm，乙照片中竹竿右端距离河岸约为1.8cm。照片的比例尺为1∶40。已知竹竿的质量约为25kg，若不计水的阻力，则该女子的质量约为()A．41.5kg B．45kgC．47.5kg D．50kg4．(2024·南通高三模拟)如图甲所示，左端接有轻弹簧的物块A静止在光滑水平面上，物块B以一初速度向A运动，t＝0时B与弹簧接触，0～2s内两物块的v­t图像如图乙所示。则()A．A的质量比B的大B．0～1s内，弹簧对A、B的冲量相同C．t＝1s时，弹簧的弹性势能最大D．t＝2s时，A的动量比B的大5．(多选)如图所示，质量均为m的物块A、B并排放置在光滑水平面上，一个质量也为m的物块C以初速度2v0在极短时间与A相碰并粘在一起。由于A、B的相互作用，A、B分离时B的速度等于v0，从C接触A到A、B分离的全过程中，下面说法正确的是()A．A、B分离时A的速度为eq\f(1,3)v0B．A、B分离时A的速度为eq\f(1,2)v0C．A、B、C组成的系统损失的机械能为eq\f(1,2)mv02D．A、B、C组成的系统损失的机械能为eq\f(5,4)mv026．用质量为m的小铁锤以速度v1向下击打一块质量为M的砖头(击打时间极短)，击打后，小铁锤以eq\f(1,2)v1的速率反向弹回，已知砖头受到击打后在手中的缓冲时间为t，重力加速度为g，下列说法正确的是()A．在击打过程中，铁锤所受合外力的冲量大小为eq\f(1,2)mv1B．在击打过程中，铁锤重力的冲量大小为mgtC．砖头缓冲过程中，对手的压力大小为MgD．砖头缓冲过程中，对手的压力大小为Mg＋eq\f(3mv1,2t)7．(多选)如图所示，质量相同的两个小球A、B用长为L的轻质细绳连接，B球穿在光滑水平细杆上，初始时刻，细绳处于水平状态。将A、B由静止释放，空气阻力不计，下列说法正确的是()A．A球将做变速圆周运动B．B球将一直向右运动C．B球向右运动的最大位移为LD．B球运动的最大速度为eq\r(gL)8．(2024·内蒙古包头模拟)如图，倾角为θ＝37°、足够大的固定斜面与水平直导轨连接。光滑球A和粗糙物体B放置在导轨最左侧，两者均视为质点，mA＝2kg，mB＝1kg，物体B与水平导轨的动摩擦因数为μ＝0.4。A、B粘在一起且中间夹有一小块炸药(炸药的质量可以忽略不计)。0时刻炸药爆炸使A、B分离，物体B在导轨上运动距离L＝2m后静止，爆炸时间很短可以忽略不计。重力加速度g取10m/s2，sin37°＝0.6。求：(1)爆炸后瞬间物体B的速度大小；(2)物体B速度为0时，AB间距离。二、注重应用，强调创新9．(多选)如图所示，质量为100kg的小木船静止在湖岸附近的水面上，船身垂直于湖岸，船面可看作水平面，并且比湖