【物理】2020届二轮复习分层突破练5　动能定理　机械能守恒定律　功能关系的应用作业

【物理】2020届二轮复习分层突破练5　动能定理　机械能守恒定律　功能关系的应用作业

专题分层突破练5　动能定理　机械能守恒定律　功能关系的应用 A组 ‎ 　　　　　　　　　　　　　‎ ‎1.(2019湖北七市州教科研协作联考)下列关于功和能的说法正确的是(　　)‎ A.作用力做正功,反作用力一定做负功 B.物体在合外力作用下做变速运动,动能一定发生变化 C.若物体除受重力外,还受到其他力作用时,物体的机械能也可能守恒 D.竖直向上运动的物体重力势能一定增加,动能一定减少 ‎2.一物体被竖直上抛,已知抛起的初速度与回到抛出点时的速度的大小之比为k,物体在运动过程中所受的空气阻力大小不变,则空气阻力与重力之比为(　　)‎ A.k B.‎‎1‎k C.k‎2‎‎-1‎k‎2‎‎+1‎ D.‎k‎2‎‎+1‎k‎2‎‎-1‎ ‎3.‎ 如图所示,x轴在水平地面上,y轴在竖直方向。图中画出了从y轴上不同位置沿x轴正向水平抛出的三个质量相等小球a、b和c的运动轨迹。小球a从(0,2L)抛出,落在(2L,0)处;小球b、c从(L,0)抛出,分别落在(2L,0)和(L,0)处。不计空气阻力,下列说法正确的是(　　)‎ A.b的初速度是a的初速度的两倍 B.b的初速度是a的初速度的‎2‎倍 C.b的动能增量是c的动能增量的两倍 D.a的动能增量是c的动能增量的‎2‎倍 ‎4.一辆汽车在平直公路上匀速行驶,在t1时刻突然将汽车的功率减小一半,并保持该功率继续行驶,到t2时刻汽车又开始匀速行驶。若汽车所受阻力保持不变,则从t1到t2的过程中,汽车的(　　)‎ A.速度增加,加速度减小 ‎ B.速度减小,加速度增加 C.速度减小,加速度减小 ‎ D.速度增加,加速度增加 ‎5.‎ 如图所示,固定在竖直平面内的圆管形轨道的外轨光滑,内轨粗糙。一小球从轨道的最低点以初速度v0向右运动,球的直径略小于圆管的直径,球运动的轨道半径为R,空气阻力不计,重力加速度大小为g,下列说法一定正确的是(　　)‎ A.若v0<2gR,小球运动过程中机械能不可能守恒 B.若v0=3gR,小球运动过程中机械能守恒 C.若v0<‎5gR,小球不可能到达最高点 D.若v0=2gR,小球恰好能到达最高点 ‎6.(2019四川成都三模)目前,我国在人工智能和无人驾驶技术方面已取得较大突破。为早日实现无人驾驶,某公司对汽车性能进行了一项测试,让质量为m的汽车沿一山坡直线行驶。测试中发现,下坡时若关掉油门,则汽车的速度保持不变;若以恒定的功率P上坡,则从静止启动做加速运动,发生位移s时速度刚好达到最大值vm。设汽车在上坡和下坡过程中所受阻力的大小分别保持不变,下列说法正确的是(　　)‎ A.关掉油门后的下坡过程,汽车的机械能守恒 B.关掉油门后的下坡过程,坡面对汽车的支持力的冲量为零 C.以恒定的功率P上坡过程中,汽车速度由vm‎4‎增至vm‎2‎,所用的时间可能等于‎3mvm‎2‎‎32P D.以恒定的功率P上坡过程中,汽车从静止启动到刚好达到最大速度vm,所用时间一定小于‎2svm ‎7.‎ ‎(多选)(2019江苏卷)如图所示,轻质弹簧的左端固定,并处于自然状态。小物块的质量为m,从A点向左沿水平地面运动,压缩弹簧后被弹回,运动到A点恰好静止。物块向左运动的最大距离为s,与地面间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g,弹簧未超出弹性限度。在上述过程中(　　)‎ A.弹簧的最大弹力为μmg B.物块克服摩擦力做的功为2μmgs C.弹簧的最大弹性势能为μmgs D.物块在A点的初速度为‎2μgs ‎8.(2019海南卷)三个小物块分别从3条不同光滑轨道的上端由静止开始滑下。已知轨道1、轨道2、轨道3的上端距水平地面的高度均为4h0;它们的下端水平,距地面的高度分别为h1=h0、h2=2h0、h3=3h0,如图所示。若沿轨道1、2、3下滑的小物块的落地点到轨道下端的水平距离分别记为s1、s2、s3,则(　　)‎ A.s1>s2 B.s2>s3‎ C.s1=s3 D.s2=s3‎ ‎9.(多选)(2019河南郑州一中全真模拟考试)沙坡头景区的滑沙项目惊险刺激,深受游客的喜欢。假设某条滑道由上下两段高均为h,与水平面倾角分别为45°和37°的滑道组成,滑沙板与沙地之间的动摩擦因数为μ。质量为m的载人滑沙板从坡顶由静止开始自由下滑,经过上、下两段滑道后,最后恰好静止于滑道的底端(不计滑沙板在两段滑道交接处的能量损失,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,重力加速度大小为g)。则(　　)‎ A.动摩擦因数μ=‎‎6‎‎7‎ B.载人滑沙板最大速度为‎2gh‎7‎ C.载人滑沙板克服摩擦力做功为mgh D.载人滑沙板在下段滑道上的加速度大小为‎3‎‎5‎g B组 ‎10.(多选)物体由地面以120 J的初动能竖直向上抛出,当它从抛出至上升到某一点A的过程中,动能减少40 J,机械能减少10 J。设空气阻力大小不变,以地面为零势能面,则物体(　　)‎ A.落回到地面时机械能为70 J B.到达最高点时机械能为90 J C.从最高点落回地面的过程中重力做功为60 J D.从抛出到落回地面的过程中克服摩擦力做功为60 J ‎11.如图所示,轻质弹簧一端固定在墙壁上的O点,另一端自由伸长到A点,OA之间的水平面光滑。固定曲面在B处与水平面平滑连接。AB之间的距离s=1 m。质量m=0.2 kg的小物块开始时静止在水平面上的B点,物块与水平面间的动摩擦因数μ=0.4。现给物块一个水平向左v0=5 m/s的初速度,g取10 m/s2。‎ ‎(1)求弹簧被压缩到最短时所具有的弹性势能Ep;‎ ‎(2)求物块返回B点时的速度大小;‎ ‎(3)若物块能冲上曲面的最大高度h=0.2 m,求木块沿曲面上滑过程所产生的热量。‎ ‎12.‎ 如图所示,左侧竖直墙面上固定半径为R=0.3 m的光滑半圆环,右侧竖直墙面上与圆环的圆心O等高处固定一光滑直杆。质量为ma=100 g的小球a套在半圆环上,质量为mb=36 g的滑块b套在直杆上,二者之间用长为L=0.4 m的轻杆通过两铰链连接。现将a从圆环的最高处由静止释放,使a沿圆环自由下滑,不计一切摩擦,a、b均视为质点,重力加速度g取10 m/s2。求:‎ ‎(1)小球a滑到与圆心O等高的P点时的向心力大小;‎ ‎(2)小球a从P点下滑至杆与圆环相切的Q点的过程中,杆对滑块b做的功。‎ 专题分层突破练5　动能定理 机械能守恒定律　功能关系的应用 ‎1.C　解析 当作用力做正功时,反作用力也可能做正功,如反冲运动中的物体,故A错误;物体在合外力作用下做变速运动,动能不一定发生变化,比如匀速圆周运动,物体的合外力和运动方向垂直而不做功,故B错误;若物体除受重力外,还受到其他力作用时,‎ 当其他的外力做的功等于0时,物体的机械能也守恒,故C正确;竖直向上运动的物体重力势能一定增加,若同时物体受到的向上的拉力做正功,则物体动能不一定减少,故D错误。‎ ‎2.C　解析 设物体的质量为m,空气阻力大小为f,上升的最大高度为h,根据动能定理得,上升过程:-(mg+f)h=0-‎1‎‎2‎mv‎0‎‎2‎,下降过程:(mg-f)h=‎1‎‎2‎mv2,由题意知:v‎0‎v=k,联立解得:fmg‎=‎k‎2‎‎-1‎k‎2‎‎+1‎,故选C。‎ ‎3.B　解析 a、b的水平位移相同,但运动时间不同,根据t=‎2hg可知tatb‎=‎‎2‎‎1‎,根据v0=xt可知vObvOa‎=‎‎2‎‎1‎,故A错误,B正确;bc的竖直位移相同,根据动能定理ΔEk=mgh可知,b的动能增量等于c的动能增量,选项C错误;a的竖直位移等于c的2倍,根据动能定理可知,a的动能增量等于c的2倍,选项D错误;故选B。‎ ‎4.C　解析 t1时刻之前功率为P,由于做匀速直线运动,所以牵引力F等于阻力f,当汽车的功率突然减小一半,由于速度来不及变化,根据P=Fv知,此时牵引力减小为原来的一半,则F'=F‎2‎s3,故B、C正确,A、D错误。‎ ‎9.AB　解析 对整个下滑过程,由动能定理得:2mgh-μmgcos 45°·hsin45°‎-μmgcos 37°·hsin37°‎=0,解得:μ=‎6‎‎7‎,故A正确;‎ 滑沙板通过第一段滑道末端时速度最大,设为v,由动能定理得:mgh-μmgcos 45°·hsin45°‎‎=‎‎1‎‎2‎mv2,得v=‎2gh‎7‎,故B正确;对整个过程,由动能定理得:2mgh-Wf=0,‎ 解得载人滑沙板克服摩擦力做功为Wf=2mgh,故C错误;载人滑沙板在下段滑道上的加速度大小为:a=μmgcos37°-mgsin37°‎m‎=‎‎3‎‎35‎g,故D错误。‎ ‎10.BD　解析 物体以120 J的初动能竖直向上抛出,做竖直上抛运动,向上运动的过程中重力和阻力都做负功,当上升到某一高度时,动能减少了40 J,而机械能损失了10 J。根据功能关系可知:合力做功为-40 J,空气阻力做功为-10 J,对从抛出点到A点的过程,根据功能关系:mgh+fh=40 J,fh=10 J,得f=‎1‎‎3‎mg;当上升到最高点时,动能为零,动能减小120 J,设最大高度为H,则有:mgH+fH=120 J,解得fH=30 J,即机械能减小30 J,在最高点时机械能为120 J-30 J=90 J,即上升过程机械能共减少了30 J;当下落过程中,由于阻力做功不变,所以机械能又损失了30 J,故整个过程克服摩擦力做功为60 J,则该物体落回到地面时的机械能为60 J,从最高点落回地面的过程中因竖直位移为零,故重力做功为零,故AC错误,BD正确;故选BD。‎ ‎11.答案 (1)1.7 J　(2)3 m/s　(3)0.5 J 解析 (1)对小物块从B至压缩弹簧最短的过程 ‎-μmgs-W=0-‎‎1‎‎2‎mv‎0‎‎2‎ W=Ep 代入数据解得Ep=1.7 J ‎(2)对小物块从B开始运动至返回B点的过程 ‎-μmg2s=‎‎1‎‎2‎mvB‎2‎-‎1‎‎2‎mv‎0‎‎2‎ 代入数据解得vB=3 m/s ‎(3)对小物块沿曲面的上滑过程,由动能定理 ‎-W克f-mgh=0-‎‎1‎‎2‎mvB‎2‎ Q=W克f=0.5 J ‎12.答案 (1)2 N　(2)0.194 4 J 解析 (1)当a滑到与O同高度P点时,a的速度v沿圆环切线向下,b的速度为零,由机械能守恒定律可得magR=‎1‎‎2‎mav2‎ 解得v=‎‎2gR 对小球a受力分析,由牛顿第二定律可得F=mav‎2‎R=2mag=2 N。‎ ‎(2)‎ 杆与圆相切时,如图所示,a的速度沿杆方向,设此时b的速度为vb,根据杆不可伸长和缩短,有va=vbcos θ 由几何关系可得cos θ=LL‎2‎‎+‎R‎2‎=0.8‎ 在图中,球a下降的高度h=Rcos θ a、b系统机械能守恒 magh=‎1‎‎2‎mava‎2‎‎+‎‎1‎‎2‎mbvb‎2‎‎-‎‎1‎‎2‎mav2‎ 对滑块b,由动能定理得W=‎1‎‎2‎mbvb‎2‎=0.194 4 J。‎