专题05 功 功率 动能定理（仿真押题）-2017年高考物理命题猜想与仿真押题

专题05 功 功率 动能定理（仿真押题）-2017年高考物理命题猜想与仿真押题

www.ks5u.com ‎1.如图1，质量为m的小猴子在荡秋千，大猴子用水平力F缓慢将秋千拉到图示位置后由静止释放，此时藤条与竖直方向夹角为θ，小猴子到藤条悬点的长度为L，忽略藤条的质量。在此过程中正确的是(　　)‎ 图1‎ A．缓慢上拉过程中拉力F做的功WF＝FLsin θ B．缓慢上拉过程中小猴子重力势能增加mgLcos θ C．小猴子再次回到最低点时重力的功率为零 D．由静止释放到最低点小猴子重力的功率逐渐增大 答案　C ‎2.质量为m的物块甲以3 m/s的速度在光滑水平面上运动，有一轻弹簧固定其上，另一质量也为m的物体乙以4 m/s 的速度与甲相向运动，如图2所示，则(　　)‎ 图2‎ A．甲、乙两物块在弹簧压缩过程中，由于弹力作用，系统动量不守恒 B．当两物块相距最近时，甲物块的速率为零 C．当甲物块的速率为1 m/s时，乙物块的速率可能为2 m/s，也可能为0‎ D．甲物块的速率可能达到6 m/s 解析　甲、乙两物块在弹簧压缩过程中，由于弹力是系统内力，系统合外力为零，所以动量守恒，选项A错误；当两物块相距最近时，它们的速度相同，设为v ‎，取水平向右为正方向，由动量守恒定律有mv乙－mv甲＝2mv，代入数据，可得v＝0.5 m/s，选项B错误；当甲物块的速率为1 m/s时，其方向可能向左，也可能向右，当水平向左时，根据动量守恒定律可得，乙物块的速率为2 m/s；当水平向右时，同理可得，乙物块的速率为0，所以选项C正确；因为整个过程中，系统的机械能不可能增加，选项D错误。‎ 答案　C ‎3．一物体在粗糙的水平面上受到水平拉力作用，在一段时间内的速度随时间变化情况如图3所示。则拉力的功率随时间变化的图象可能是(g取10 m/s2)(　　)‎ 图3‎ 答案　D ‎4.水平光滑直轨道ab与半径为R的竖直半圆形光滑轨道bc相切，一小球以初速度v0沿直轨道ab向右运动，如图5所示，小球进入半圆形轨道后刚好能通过最高点c。则(　　)‎ 图5‎ A．R越大，v0越大 B．R越大，小球经过b点后的瞬间对轨道的压力越大 C．m越大，v0越大 D．m与R同时增大，初动能Ek0增大 解析　小球刚好能通过最高点c，表明小球在c点的速度为vc＝，根据机械能守恒定律有mv＝mg·2R＋mv＝mgR，则v0＝，R越大，v0越大，v0与m无关，选项A正确，C错误；m与R 同时增大，初动能Ek0增大，选项D正确；从b到c机械能守恒，mg·2R＋mv＝mv得vb＝，在b点，N－mg＝得N＝6mg，选项B错误。‎ 答案　AD ‎5.如图6所示，固定于水平面上的光滑斜面足够长，一轻质弹簧的一端与固定在斜面上的木板P相连，另一端与盒子A相连，A内放有光滑球B，B恰与盒子前、后壁接触，现用力推A使弹簧处于压缩状态，然后由静止释放，则从释放盒子A到其获得最大速度的过程中，下列说法正确的是(　　)‎ 图6‎ A．弹簧的弹性势能一直减少到零 B．A对B做的功等于B机械能的增加量 C．弹簧弹性势能的减少量等于A的机械能的增加量 D．A所受弹簧弹力和重力做的功的代数和大于A的动能的增加量 答案　BD ‎6.如图1所示，足够长的U形光滑金属导轨平面与水平面成θ角(0<θ<90°)其中MN与PQ平行且间距为L，导轨平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，导轨电阻不计。金属棒ab由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且接触良好，ab棒接入电路的电阻为R，当流过ab棒某一横截面的电荷量为q时，棒的速度大小为v，则金属棒ab在这一过程中(　　)‎ 图1‎ A．运动的平均速度大小为v B．下滑的位移大小为 C．产生的焦耳热为qBLv D．受到的最大安培力大小为sin θ 答案　B ‎7. 如图2所示，一带正电小球穿在一根绝缘粗糙直杆上，杆与水平方向夹角为θ，整个空间存在着竖直向上的匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场，先给小球一初速度，使小球沿杆向下运动，在A点时的动能为100 J，在C点时动能减为零，D为AC的中点，那么带电小球在运动过程中(　　)‎ 图2‎ A．到达C点后小球不可能沿杆向上运动 B．小球在AD段克服摩擦力做的功与在DC段克服摩擦力做的功不等 C．小球在D点时的动能为50 J D．小球电势能的增加量等于重力势能的减少量 解析　如果电场力大于重力，则静止后小球可能沿杆向上运动，故A错误；小球受重力、电场力、洛伦兹力、弹力和滑动摩擦力，由于F洛＝qvB，故洛伦兹力减小，导致支持力和滑动摩擦力变化，故小球在AD段克服摩擦力做的功与在DC段克服摩擦力做的功不等，故B正确；由于小球在AD段克服摩擦力做的功与在DC段克服摩擦力做的功不等，故小球在D点时的动能也就不一定为50‎ ‎ J，故C错误；该过程是小球的重力势能、电势能、动能和系统的内能之和守恒，故小球电势能的增加量不等于重力势能的减少量，故D错误。‎ 答案　B ‎8.如图3所示，竖直向上的匀强电场中，一竖直绝缘轻弹簧的下端固定在地面上，上端连接一带正电小球，小球静止时位于N点，弹簧恰好处于原长状态。保持小球的带电量不变，现将小球提高到M点由静止释放，则释放后小球从M运动到N的过程中(　　)‎ 图3‎ A．小球的机械能与弹簧的弹性势能之和保持不变 B．小球重力势能的减少量等于小球电势能的增加量 C．弹簧弹性势能的减少量等于小球动能的增加量 D．小球动能的增加量等于电场力和重力做功的代数和 答案　D ‎9．如图4所示，光滑绝缘的水平面上M、N两点各放有一带电荷量分别为＋q和＋2q的完全相同的金属球A和B，给A和B以大小相等的初动能E0(此时初动量的大小均为p0)，使其相向运动刚好能发生碰撞(碰撞过程中无机械能损失)，碰后返回M、N两点的动能分别为E1和E2，动量的大小分别为p1和p2，则(　　)‎ 图4‎ A．E1＝E2>E0，p1＝p2>p0‎ B．E1＝E2＝E0，p1＝p2＝p0‎ C．碰撞发生在MN中点的左侧 D．两球同时返回M、N两点 解析　金属球A和B发生碰撞时，电荷量会平均分配，则作用力变大。经历相同的位移，做功增多，所以有E1＝E2>E0。又p＝，可得p1＝p2>p0。因两球质量相同，受力相同，故加速度相同，两球同时返回M，N两点。选项A、D正确。‎ 答案　AD ‎10.如图5所示，倾角为θ的光滑斜面固定在水平面上，水平虚线L下方有垂直于斜面向下的匀强磁场，磁感应强度为B。正方形闭合金属线框边长为h，质量为m，电阻为R，放置于L上方一定距离处，保持线框底边ab与L平行并由静止释放，当ab边到达L时，线框速度为v0，ab边到达L下方距离为d(d＞h)处时，线框速度也为v0。以下说法正确的是(　　)‎ 图5‎ A．ab边刚进入磁场时，电流方向为a→b B．ab边刚进入磁场时，线框加速度沿斜面向下 C．线框进入磁场过程中的最小速度小于 D．线框进入磁场过程中产生的热量为mgdsin θ 答案　AD ‎11．如图7，ABD为竖直平面内的光滑绝缘轨道，其中AB段是水平的，BD段为半径R＝0.2 m的半圆，两段轨道相切于B点，整个轨道处在竖直向下的匀强电场中，场强大小E＝5.0×103V/m。一不带电的绝缘小球甲，以速度v0沿水平轨道向右运动，与静止在B点带正电的小球乙发生弹性碰撞。已知甲、乙两球的质量均为m＝1.0×10－2kg，乙所带电荷量q ‎＝2.0×10－5C，g取10 m/s2。(水平轨道足够长，甲、乙两球可视为质点，整个运动过程无电荷转移)‎ 图7‎ ‎(1)甲乙两球碰撞后，乙恰能通过轨道的最高点D，求乙在轨道上的首次落点到B点的距离；‎ ‎(2)在满足(1)的条件下，求甲的速度v0。‎ 解析　(1)在乙恰好能通过轨道的最高点的情况下，设乙到达最高点的速度为vD，乙离开D点达到水平轨道的时间为t，乙的落点到B点的距离为x，‎ 则mg＋qE＝m①‎ ‎2R＝()t2②‎ x＝vDt③‎ 联立①②③得：x＝0.4 m④‎ ‎ ‎ ‎12．将一斜面固定在水平面上，斜面的倾角为θ＝30°，其上表面绝缘且斜面的顶端固定一挡板，在斜面上加一垂直斜面向上的匀强磁场，磁场区域的宽度为H＝0.4 m，如图8甲所示，磁场边界与挡板平行，且上边界到斜面顶端的距离为x＝0.55 m。将一通电导线围成的矩形导线框abcd置于斜面的底端，已知导线框的质量为m＝0.1 kg、导线框的电阻为R＝0.25 Ω、‎ ab的长度为L＝0.5 m。从t＝0时刻开始在导线框上加一恒定的拉力F，拉力的方向平行于斜面向上，使导线框由静止开始运动，当导线框的下边与磁场的上边界重合时，将恒力F撤走，最终导线框与斜面顶端的挡板发生碰撞，碰后导线框以等大的速度反弹，导线框沿斜面向下运动。已知导线框向上运动的v－t图象如图乙所示，导线框与斜面间的动摩擦因数为μ＝，整个运动过程中导线框没有发生转动，且始终没有离开斜面，g＝10 m/s2。‎ 图8‎ ‎ (1)求在导线框上施加的恒力F以及磁感应强度的大小；‎ ‎ (2)若导线框沿斜面向下运动通过磁场时，其速度v与位移s的关系为v＝v0－s，其中v0是导线框ab边刚进入磁场时的速度大小，s为导线框ab边进入磁场区域后对磁场上边界的位移大小，求整个过程中导线框中产生的热量Q。‎ ‎ (2)导线框进入磁场区域后做匀速直线运动，并以速度v1匀速穿出磁场，说明导线框的宽度等于磁场的宽度H 导线框ab边离开磁场后做匀减速直线运动，到达挡板时的位移为x0＝x－H＝0.15 m 设导线框与挡板碰撞前的速度为v2，由动能定理，有 ‎－mg(x－H)sin θ－μmg(x－H)cos θ＝mv－mv 解得：v2＝＝1.0 m/s 导线框碰挡板后速度大小仍为v2，且 mgsin θ＝μmgcos θ＝0.50 N ab边进入磁场后做减速运动，设导线框全部离开磁场区域时的速度为v3，‎ 由v＝v0－s得v3＝v2－＝－1.0 m/s 因v3＜0，说明导线框在离开磁场前速度已经减为零，这时安培力消失，导线框将静止在磁场中某位置 导线框向上运动通过磁场区域的过程中产生的焦耳热 Q1＝I2Rt＝＝0.40 J 导线框向下运动进入磁场的过程中产生的焦耳热 Q2＝mv＝0.05 J 所以Q＝Q1＋Q2＝0.45 J。‎ 答案　(1)1.5 N　0.50 T　(2)0.45 J ‎13．如图7所示，一光滑曲面的末端与一长L＝1 m的水平传送带相切，传送带离地面的高度h＝1.25 m，传送带的动摩擦因数μ＝0.1，地面上有一个直径D＝0.5 m的圆形洞，洞口最左端的A点离传送带右端的水平距离s＝1 m， B点在洞口的最右端。传送带以恒定的速度做顺时针运动。现使某小物体从曲面上距离地面高度H处由静止开始释放，到达传送带上后小物体的速度恰好和传送带相同，并最终恰好由A点落入洞中。求：(g＝10 m/s2)‎ 图7‎ ‎ (1)传送带的运动速度v；‎ ‎ (2)H的大小；‎ ‎ (3)若要使小物体恰好由B点落入洞中，小物体在曲面上由静止开始释放的位置距离地面的高度H′应该是多少？‎ 解析　(1)最终恰好由A点落入洞中，由平抛运动规律可知：s＝vt h＝gt2‎ 解得：v＝s＝×1 m/s＝2 m/s。‎ ‎(2)以地面为零势能面从开始释放小物体到滑上传送带 根据机械能守恒定律可知，mgH＝mgh＋mv2‎ 解得H＝h＋＝(1.25＋) m＝1.45 m。‎ 答案　(1)2 m/s　(2)1.45 m　(3)1.8 m ‎14．如图8所示，在水平轨道右侧安放一半径为R的竖直圆形光滑轨道，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。小物块A(可视为质点)从轨道右侧以初速度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，经水平轨道返回圆形轨道。已知R＝0.2 m，L＝1 m，v0＝2 m/s，物块A质量为m＝1 kg，与PQ段间的动摩擦因数μ＝0.2，轨道其他部分摩擦不计，取g＝10 m/s2。‎ 图8‎ ‎(1)求物块A与弹簧刚接触时的速度大小；‎ ‎(2)求物块A被弹簧以原速率弹回后返回到圆形轨道的高度；‎ ‎ (3)调节PQ段的长度L，A仍以v0从轨道右侧冲上轨道，当L满足什么条件时，物块A被弹簧弹回后能返回圆形轨道且能沿轨道运动而不脱离轨道？‎ 解析　(1)设物块A与弹簧刚接触时的速度大小为v1，由动能定理可得 ‎－μmgL＝mv－mv 解得v1＝2 m/s。‎ ‎ (2)设物块A被弹簧以原速率弹回后返回到圆形轨道的高度为h1，由动能定理可得 ‎－μmgL－mgh1＝0－mv 解得h1＝0.2 m＝R，符合实际情况。‎ ‎ (3)①若A沿轨道上滑至最大高度h2时，速度减为0，则使A不脱离轨道时h2需满足的条件是0

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