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高三物理一轮复习试题能量守恒单元小结doc高中物理
高三物理一轮复习试题能量守恒单元小结doc高中物理
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第30讲 单元小结 1.如以下图,一很长的、不可伸长的柔软轻绳跨过光滑定滑轮,绳两端各系一小球a和b.a球的质量为m,静置于地面;b球的质量为3m,用手托住,高度为h,此时轻绳刚好拉紧.从静止开场释放b后,a可能到达的最大高度为[2022年高考·全国理综卷Ⅱ]( )A.h B.1.5h C.2h D.2.5h解析:在b落地前,a、b组成的系统机械能守恒,且a、b两球的速度大小相等,根据机械能守恒定律可知,3mgh-mgh=(m+3m)v2,得:v=.b落地时,a的高度为h,之后a向上做竖直上抛运动,此过程中机械能守恒,有mv2=mg·Δh,得:Δh==.所以a可能到达的最大高度为1.5h,选项B正确.答案:B2.如以下图,两光滑斜面的倾角分别为30°和45°,质量分别为2m和m的两个滑块用不可伸长的轻绳通过滑轮连接(不计滑轮的质量和摩擦),分别置于两个斜面上并由静止释放;假设交换两滑块位置,再由静止释放.那么在上述两种情形中正确的有[2022年高考·江苏物理卷]( )A.质量为2m的滑块受到重力、绳的张力、沿斜面的下滑力和斜面的支持力的作用B.质量为m的滑块均沿斜面向上运动C.绳对质量为m的滑块的拉力均大于该滑块对绳的拉力D.系统在运动中机械能均守恒解析:此题考察学生的受力分析、连接体整体法处理复杂问题的能力.每个滑块受到重力、绳子拉力、斜面的支持力三个力的共同作用,受力分析中分析的应该是按性质分类的力,沿着斜面的下滑力是分解出来的按照效果命名的力,选项A错误;对于选项B,物体是上滑还是下滑,要看两个物体的重力沿着斜面向下的分量的大小关系,由于质量为2m的滑块的重力沿着斜面的下滑分力较大,故质量为m的滑块必定沿着斜面向上运动,选项B正确;任何一个滑块受到的绳子拉力与绳子对滑块的拉力等大、反向,选项C错误;对系统,除了重力之外,支持力对系统的每个滑块都不做功,绳子对每个滑块的拉力均等大、反向,且对滑块的位移必定大小相等,故绳子拉力作为系统的内力对系统做功的总和必定为零,因此系统属于只有重力做功的系统,机械能守恒,选项D正确.答案:BD3.如以下图,一根不可伸长的轻绳两端各系一个小球a和b,跨在两根固定在同一高度的光滑水平细杆上,质量为3m的a球置于地面上,质量为m的b球从水平位置静止释放.当a球对地面的压力刚好为零时,b球摆过的角度为θ.以下结论正确的选项是[2022年高考·江苏物理卷]( )A.θ=90°B.θ=45°C.b球摆动到最低点的过程中,重力对小球做功的功率先增大后减小D.b球摆动到最低点的过程中,重力对小球做功的功率一直增大解析:此题考察向心加速度公式、动能定理、功率等概念和规律.设b球的摆动半径为R,当摆过角度θ时的速度为v,对b球由动能定理有mgRsinθ=mv2,此时绳子的拉力T=3mg,在绳子方向上由向心力公式有T-mgsinθ=m,解得θ=90°,选项A正确、B错误;b球摆动到最低点的过程中机械能守恒,竖直方向的分速度先从零开场逐渐增大,然后逐渐减小到零,故重力的瞬时功率Pb=mgv竖先增大后减小,选项C正确、D错误.答案:AC4.以下与能量有关的说法中,正确的选项是[2022年高考·重庆理综卷]( )A.卫星绕地球做圆周运动的半径越大,动能越大B.从同种金属逸出的光电子的最大初动能随照射光波长的减小而增大C.做平抛运动的物体在任意相等时间内动能的增量相同6/6\nD.在静电场中,电场线越密的地方正电荷的电势能一定越高解析:此题考察与能量有关的问题,属较难的题目.卫星绕地球做圆周运动过程中,v=,半径越大,其速度越小,动能也就越小;根据光电效应方程有h=Ek-W,对于同一种金属而言,W是一定的,所以入射光的波长减小,其最大初动能增大;做平抛运动的物体,其动能的变化量ΔEk=m(v-v)=m[(vy1+gt)2-v]=mvy1gt+mg2t2,所以在任意相等的时间内动能的增量不相等;在静电场中,电场线越密的地方,其电场强度越大,而电势的大小与零势面的选取有关.所以正电荷在电场线越密的地方,其电势能并不一定越大.答案:B5.一滑块在水平地面上沿直线滑行,t=0时其速度为1m/s.从此刻开场在滑块运动方向上再施加一水平作用力F,力F和滑块的速度v随时间的变化规律分别如图甲、乙所示.设在第1s内、第2s内、第3s内力F对滑块做的功分别为W1、W2、W3,那么以下关系正确的选项是[2022年高考·宁夏理综卷]( )A.W1=W2=W3B.W1<W2<W3C.W1<W3<W2D.W1=W2<W3解析:此题考察v-t图象、功的概念.力F做的功等于每段恒力F与该段时间内滑块运动位移(v-t图象中图象与坐标轴围成的面积)的乘积,第1s内位移为一个小三角形的面积,大小为0.5m,那么第2s内位移也为0.5m,第3s内位移为1m,故由W=F·s可知:W1=0.5J,W2=1.5J,W3=2J,所以W1<W2<W3.答案:B6.物体做自由落体运动,Ek代表动能,Ep代表势能,h代表下落的距离,以水平地面为零势能面.以下所示图象中,能正确反映各物理量之间关系的是[2022年高考·上海物理卷]( )解析:由机械能守恒定律有Ep=E-Ek,故Ep-Ek图象为倾斜的直线,选项C错误;由动能定理有Ek=mgh=mv2=mg2t2,那么Ep=E-mgh,故Ep-h图象也为倾斜的直线,选项D错误;又Ep=E-mv2,故Ep-v图象为开口向下的抛物线,选项B正确;同理,Ep=E-mg2t2,Ep-t图象也为开口向下的抛物线,选项A错误.答案:B7.如以下图,一轻绳的一端系在固定粗糙斜面上的O点,另一端系一小球,给小球一足够大的初速度,使小球在斜面上做圆周运动.在此过程中[2022年高考·海南物理卷]( )A.小球的机械能守恒B.重力对小球不做功C.绳的张力对小球不做功D.在任何一段时间内,小球抑制摩擦力所做的功总是等于小球动能的减少解析:斜面粗糙,小球受到重力、支持力、摩擦力、绳子拉力,由于除重力做功外,摩擦力做负功,机械能减少,选项A、6/6\nB错误;绳子张力总是与运动方向垂直,故不做功,选项C正确;小球动能的变化等于合外力做的功,即重力与摩擦力做的功,选项D错误.答案:C8.汽车沿一段坡面向下行驶,通过刹车使速度逐渐减小,在刹车过程中[2022年高考·广东文科根底卷]( )A.重力势能增加B.动能增加C.重力做负功D.机械能不守恒解析:汽车向下行驶,高度在降低,重力势能在减小,选项A错误;汽车向下行驶,重力做正功,选项C错误;已知刹车时速度在减小,所以动能减小,选项B错误;刹车过程中,摩擦力做负功,产生热量,所以机械能减小,选项D正确.答案:D9.一个25kg的小孩从高度为3.0m的滑梯顶端由静止开场滑下,滑到底端时的速度为2.0m/s.取g=10m/s2,关于力对小孩做的功,以下结果正确的选项是[2022年高考·广东理科根底卷]( )A.合外力做功50JB.阻力做功500JC.重力做功500JD.支持力做功50J解析:合外力做的功等于小孩动能的变化量,即W合=mgh+Wf=ΔEk=50J,选项A正确;重力做功750J,阻力做功-700J,支持力不做功,选项B、C、D错误.答案:A10.运发动跳伞将经历加速下降和减速下降两个过程,将人和伞看成一个系统,在这两个过程中,以下说法正确的选项是[2022年高考·广东物理卷]( )A.阻力对系统始终做负功B.系统受到的合外力始终向下C.重力做功使系统的重力势能增加D.任意相等的时间内重力做的功相等解析:在这两个过程中,阻力始终对系统做负功,选项A正确;加速下降时系统受到的合力向下,减速下降时系统受到的合力向上,选项B错误;这两个过程中,重力始终做正功,系统的重力势能减少,选项C错误;在任意相等的时间内,系统下降的高度不相等,故重力做的功不相等,选项D错误.答案:A11.总质量为80kg的跳伞运发动从离地500m的直升机上跳下,经过2s拉开绳索开启降落伞,图示是跳伞过程中的v-t图,试根据图象求:(g取10m/s2)(1)t=1s时运发动的加速度和所受阻力的大小.(2)估算14s内运发动下落的高度及抑制阻力做的功.(3)估算运发动从飞机上跳下到着地的总时间.[2022年高考·上海物理卷]解析:(1)从图中可以看出,在t=2s内运发动做匀加速运动,其加速度大小为:a==m/s2=8m/s2设此过程中运发动受到的阻力大小为f,根据牛顿第二定律,有:mg-f=ma得:f=m(g-a)=80×(10-8)N=160N.(2)从图中估算得出运发动在14s内下落的高度为:h=40×2×2m=160m6/6\n根据动能定理,有:mgh-Wf=mv2所以有:Wf=mgh-mv2=(80×10×160-×80×62)J≈1.27×105J. (3)14s后运发动做匀速运动的时间为:t′==s=57s故运发动从飞机上跳下到着地需要的总时间为:t总=t+t′=(14+57)s=71s.答案:(1)8m/s2 160N(2)160m 1.27×105J (3)71s12.如图甲所示,有一个竖直固定在地面的透气圆筒,筒中有一劲度系数为k的轻弹簧,其下端固定,上端连接一质量为m的薄滑块,圆筒内壁涂有一层新型智能材料——ER流体,它对滑块的阻力可调.起初,滑块静止,ER流体对其阻力为0,弹簧的长度为L.现有一质量也为m的物体从距地面2L处自由落下,与滑块碰撞后粘在一起向下运动.为保证滑块做匀减速运动,且下移距离为时速度减为0,ER流体对滑块的阻力须随滑块下移而变.试求(忽略空气阻力):(1)下落物体与滑块碰撞过程中系统损失的机械能.(2)滑块向下运动过程中加速度的大小.(3)滑块下移距离d时ER流体对滑块阻力的大小.[2022年高考·重庆理综卷]解析:(1)设物体自由下落的末速度为v0,由机械能守恒定律有:mgL=mv解得:v0=设碰后共同速度为v1,由动量守恒定律有:2mv1=mv0解得:v1=碰撞过程中系统损失的机械能为:ΔE=mv-×2mv=mgL.(2)设加速度的大小为a,有:2as=v解得:a=.乙(3)设弹簧的弹力为FN,ER流体对滑块的阻力为FER,滑块的受力分析如图乙所示,那么有:FN+FER-2mg=2maFN=kxx=d+解得:FER=mg+-kd.答案:(1)mgL (2) (3)mg+-kd.13.图示中滑块和小球的质量均为m,滑块可在水平放置的光滑固定导轨上自由滑动,小球与滑块上的悬点O6/6\n由一不可伸长的轻绳相连,轻绳长为l.开场时,轻绳处于水平拉直状态,小球和滑块均静止.现将小球由静止释放,当小球到达最低点时,滑块刚好被一外表涂有黏性物质的固定挡板粘住,在极短的时间内速度减为零,小球继续向左摆动,当轻绳与竖直方向的夹角θ=60°时小球到达最高点.求:(1)从滑块与挡板接触到速度刚好变为零的过程中,挡板阻力对滑块的冲量.(2)小球从释放到第一次到达最低点的过程中,绳的拉力对小球做功的大小.[2022年高考·全国理综卷Ⅰ]解析:(1)解法一 设小球摆至最低点时,滑块和小球的速度大小分别为v1、v2,对于滑块和小球组成的系统,由机械能守恒定律得:mv+mv=mgl同理,滑块被粘住后,对于小球向左摆动的过程,有:mv=mgl(1-cos60°)解得:v1=v2=对于滑块与挡板接触的过程,由动量定理得:I=0-mv1挡板对滑块的冲量I=-m,负号表示方向向左.解法二 设小球摆至最低点时,滑块和小球的速度大小分别为v1、v2,由动量守恒定律得:mv1-mv2=0对于小球向左摆动的过程,由机械能守恒定律得:mv=mgl(1-cos60°)解得:v1=v2=对于滑块与挡板接触的过程,由动量定理有:I=0-mv1解得挡板对滑块的冲量为:I=-m,负号表示方向向左.解法三 设小球摆至最低点时,滑块和小球的速度大小分别为v1、v2,由机械能守恒定律得:mv+mv=mgl又由动量守恒定律得:mv1+m(-v2)=0解得:v1=v2=对于滑块与挡板接触的过程,由动量定理得:I=0-mv1解得挡板对滑块的冲量为:I=-m,负号表示方向向左. 解法四 由全过程的能量转换和守恒关系可得(滑块在碰撞时损失的能量等于系统机械能的减少量,等于滑块碰前的动能):ΔE=mgl-mgl(1-cos60°)=mv2解得滑块碰前的速度为:v=对于滑块与挡板接触的过程,由动量定理得:I=0-mv解得挡板对滑块的冲量为:I=-m,负号表示方向向左.(2)解法一 对小球下摆的过程,由动能定理得:mgl+W=mv6/6\n解得细绳对其做的功为:W=-mgl.解法二 绳的张力对小球所做功的绝对值等于滑块在碰前的动能(或等于绳子的张力对滑块做的功),那么有:W′=mv或W′=mv-0解得:W=-W′=-mgl.解法三 绳子的张力对小球做的功等于小球在全过程中的机械能的增量,取滑块所在高度的水平面为参考平面,有:W=(-mg·)-0=-mgl(取水平位置为重力势能零点)或W=mgl(1-cos60°)-mgl=-mgl(取最低点为重力势能零点)或W=0-mg·=-mgl(取小球运动到的最高点为重力势能零点).解法四 对小球运动的全过程,由动能定理得:W+mglcos60°=0或W+mg·=0解得:W=-mgl.解法五 考虑小球从水平位置到最低点的过程:假设滑块固定,绳子的张力对小球不做功,小球处于最低点时的速率v球′=(由mgl=mv球′2得到)假设滑块不固定,绳子的张力对小球做功,小球处于最低点时的速率v球=(v球应由前面正确求得)那么绳子对小球做的功为:W=mv-mv球′2=-mgl.答案:(1)-m,负号表示方向向左(2)-mgl6/6
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高考 - 一轮复习
发布时间:2022-08-25 11:41:39
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