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【与名师对话】2022年高考物理总复习 课时配套作业21 新人教版必修2
【与名师对话】2022年高考物理总复习 课时配套作业21 新人教版必修2
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课时作业(二十一) 1.(2022·湖南师大附中月考)为了探究能量转化和守恒,小明将小铁块绑在橡皮筋中部,并让橡皮筋穿入铁罐,两端分别固定在罐盖和罐底上.让该装置从不太陡的斜面上A处滚下,到斜面上B处停下,发现橡皮筋被卷紧了,接着铁罐居然能从B处自动滚了上去.下列关于该装置能量转化的判断正确的是( )A.从A处滚到B处,主要是重力势能转化为动能B.从A处滚到B处,主要是弹性势能转化为动能C.从B处滚到最高处,主要是动能转化为重力势能D.从B处滚到最高处,主要是弹性势能转化为重力势能[解析] 从A处滚到B处,重力势能转化为弹性势能;从B处滚到最高处,弹性势能又转化为重力势能,所以选项D正确.[答案]D2.重物m系在上端固定的轻弹簧下端,用手托起重物,使弹簧处于竖直方向,弹簧的长度等于原长时,突然松手,重物下落的过程中,对于重物、弹簧和地球组成的系统来说,正确的是(弹簧始终在弹性限度内变化)( )A.重物的动能最大时,重力势能和弹性势能的总和最小B.重物的重力势能最小时,动能最大C.弹簧的弹性势能最大时,重物的动能最小D.重物的重力势能最小时,弹簧的弹性势能最大[解析] 重物下落过程中,只发生动能、重力势能和弹性势能的相互转化,所以当动能最大时,重力势能和弹性势能的总和最小,A正确;当重物的重力势能最小时,重物应下落到最低点,其速度为零,动能最小,此时弹簧伸长量最大,弹性势能最大,故B错误,C、D正确.[答案]ACD3.以初速度v0竖直上抛一个质量为m的小球,小球运动过程中所受阻力F阻大小不变,上升最大高度为h,则抛出过程中,人的手对小球做的功是( )A.mvB.mgh8\nC.mv+mghD.mgh+F阻h[解析] 抛出过程中,通过人的手对小球做功,由功能关系有W=mv.小球在上升过程中要克服重力做功,重力势能增加,克服阻力做功产生内能,故由能量守恒定律得mv=mgh+F阻h综上可知,选项A、D正确.[答案]AD4.如右图所示,一表面光滑的木板可绕固定的水平轴O转动,木板从水平位置OA转到OB位置的过程中,木板上重为5N的物块从靠近转轴的位置从静止开始滑到图中虚线所示位置,在这一过程中,物块的重力势能减少了4J.则以下说法正确的是( )A.物块的竖直高度降低了0.8mB.由于木板转动,物块下降的竖直高度必大于0.8mC.物块获得的动能为4JD.由于木板转动,物块的机械能必定增加[解析] 由重力势能的表达式Ep=mgh,重力势能减少了4J,而mg=5N,故h=0.8m,A项正确、B项错误;木板转动,但是木块的支持力不做功,故物块机械能守恒,C项正确、D项错误.[答案]AC5.(2022·福建福州市质检)如右图所示,在光滑斜面上的A点先后水平抛出和静止释放两个质量相等的小球1和2,不计空气阻力,最终两小球在斜面上的B点相遇,在这个过程中( )A.小球1重力做的功大于小球2重力做的功B.小球1机械能的变化大于小球2机械能的变化C.小球1到达B点的动能大于小球2的动能D.两小球到达B点时,在竖直方向的分速度相等[解析] 8\n重力做功只与初、末位置的高度差有关,与物体经过的路径无关,所以重力对1、2两小球所做的功相等,A错误;1、2两小球从A点运动到B点的过程中,只有重力对其做功,所以它们的机械能均守恒,B错误;由动能定理可得,对小球1有:mgh=Ek1-Ek0,对小球2有:mgh=Ek2-0,显然Ek1>Ek2,C正确;由上面的分析可知,两小球到达B点时,小球1的速度大于小球2的速度,且小球1的速度方向与竖直方向的夹角小于小球2速度方向与竖直方向的夹角,因此,小球1在竖直方向上的速度大于小球2在竖直方向上的速度,D错误.[答案]C6.如右图所示,用手通过弹簧拉着物体沿光滑斜面上滑,下列说法正确的是( )A.物体只受重力和弹簧的弹力作用,物体和弹簧组成的系统机械能守恒B.手的拉力做的功,等于物体和弹簧组成的系统机械能的增加量C.弹簧弹力对物体做的功,等于物体机械能的增加量D.手的拉力和物体重力做的总功等于物体动能的增加量[解析] 对于物体和弹簧组成的系统,当只有重力做功时机械能才守恒,手的拉力对系统做正功,系统的机械能增大,由功能关系可知,A错,B对;对物体,弹簧弹力是外力,物体所受外力中,除重力外只有弹簧弹力做功,因此弹簧弹力做的功等于物体机械能的增加量,C对;手的拉力作用于弹簧,因此引起弹簧的形变而改变弹性势能,D错.[答案]BC7.如下图所示,光滑水平面OB与足够长粗糙斜面BC交于B点.轻弹簧左端固定于竖直墙面,现将质量为m1的滑块压缩弹簧至D点,然后由静止释放,滑块脱离弹簧后经B点滑上斜面,上升到最大高度,并静止在斜面上.不计滑块在B点的机械能损失;换用相同材料质量为m2的滑块(m2>m1)压缩弹簧到相同位置,然后由静止释放,下列对两滑块说法正确的是( )A.两滑块到达B点的速度相同B.两滑块沿斜面上升的最大高度相同C.两滑块上升到最高点过程克服重力做的功相同8\nD.两滑块上升到最高点过程机械能损失相同[解析] 设弹簧的弹性势能为Ep.从D→B过程由能量守恒得.Ep=mv.因为m2>m1所以选项A错.从D→最大高度过程.由能量守恒得.Ep=mgh+μmgcosθ·即h=所以选项B错,C、D均正确.[答案]CD8.如下图所示,水平传送带AB长21m,以6m/s顺时针匀速转动,台面与传送带平滑连接于B点,半圆形光滑轨道半径R=1.25m,与水平台面相切于C点,BC长s=5.5m,P点是圆弧轨道上与圆心O等高的一点.一质量为m=1kg的物块(可视为质点),从A点无初速释放,物块与传送带及台面间的动摩擦因数均为0.1,则关于物块的运动情况,下列说法正确的是( )A.物块不能到达P点B.物块能越过P点做斜抛运动C.物块能越过P点做平抛运动D.物块能到达P点,但不会出现选项B、C所描述的运动情况[解析] 物块从A点释放后在传送带上做加速运动,假设达到台面之前能够达到传送带的速度v,则由动能定理得,μmgx1=mv2,得x1=18m<21m,假设成立.物块以6m/s冲上台面,假设物块能到达P点,则到达P点时的动能EkP,可由动能定理求得,-μmgx-mgR=EkP-mv2,得EkP=0,可见,物块能到达P点,速度恰为零,之后从P点滑回来,不会出现选项B、C所描述的运动情况,D正确.[答案]D9.(2022·浙大附中期中)如右图所示,8\n一质量为m的滑块以初速度v0从固定于地面的斜面底端A开始冲上斜面,到达某一高度后返回A,斜面与滑块之间有摩擦.如下图所示,下列各项分别表示它在斜面上运动的速度v,加速度a,重力势能Ep和机械能E随时间的变化图象,可能正确的是( )[解析] 设斜面倾角为α,上滑过程中,滑块沿斜面向上做匀减速直线运动,加速度大小为a1=(gsinα+μgcosα)恒定不变,下滑过程中,滑块做匀加速直线运动,加速度大小为a2=(gsinα-μgcosα)恒定不变,显然a2<a1,因为滑块最后返回原出发点,所以它们的位移相等,根据公式t=可知,下滑的时间较长,所以选项AB排除;在上滑过程中,Ep=mgh=mgxsinα=mgsinα(v0t-a1t2),Ep-t图象是一条经过原点,开口方向向下的抛物线,机械能E=mv-Wf=mv-μmgcosαx=mv-μmgcosα(v0t-a1t2)=a1μmgcosαt2-μmgcosαv0t+mv,可见,E-t图象是一条不经过原点,开口方向向上的抛物线,显然,选项D可排除.本题答案为C.[答案]C10.(2022·福建师大附中期中)已知一足够长的传送带与水平面的倾角为θ,以一定的速度匀速运动.某时刻在传送带适当的位置放上具有一定初速度的物块(如下图甲所示),以此时为t=0时刻记录了小物块之后在传送带上运动速度随时间的变化关系,如下图乙所示(图中取沿斜面向上的运动方向为正方向,其中两坐标大小|v1|>|v2|).已知传送带的速度保持不变(g取10m/s2),则( )8\nA.0~t1内,物块对传送带做正功B.物块与传送带间的动摩擦因数为μ,μ<tanθC.0~t2内,传送带对物块做功为W=mv-mvD.系统产生的热量大小一定大于物块动能的变化量大小[解析] 0~t1内,物块沿斜面向下运动,其势能和动能都减小,所以其机械能减小,除重力外,其他外力对物块做负功,即物块对传送带做负功,选项A错误;根据图乙可知,在t1时刻,物块的速度减为零,之后在传送带的作用下做加速运动,所以其合力方向沿斜面向上,即μmgcosθ>mgsinθ,μ>tanθ,选项B错误;0~t2内,传送带对物块做的功W加上物块重力做的功WG等于物块动能的增加量,即W+WG=mv-mv,根据v-t图象的“面积”法求位移可知,WG≠0,所以选项C错误;在0~t2内时间内,物块与传送带之间有相对滑动,系统的一部分机械能会通过“摩擦生热”转化为热量即内能,其大小Q=fs相对,该过程中,物块受到的摩擦力f大小恒定,设0~t1内物块的位移大小为s1,t1~t2内物块的位移大小为s2,则s相对>s1+s2,对0~t1内和t1~t2内的物块运用动能定理有:-(f-mgsinθ)s1=0-mv,(f-mgsinθ)s2=mv,所以fs1=mv+mgsinθs1,fs2=mv+mgsinθs2,所以Q=fs相对>f(s1+s2)=mv+mv+mgsinθ(s1+s2)>mv-mv,故选项D正确.本题答案为D.[答案]D11.(2022·浙江联考)如下图甲所示,在圆形水池正上方,有一半径为r的圆形储水桶.水桶底部有多个水平小孔,小孔喷出的水在水池中的落点离水池中心的距离为R,水桶底部与水池水面之间的高度差是h.为了维持水桶水面的高度不变,用水泵通过细水管将洒落的水重新抽回到高度差为H的水桶上方.水泵由效率为η1的太阳能电池板供电,电池板与水平面之间的夹角为α,太阳光竖直向下照射(如下图乙所示),太阳光垂直照射时单位时间、单位面积接受的能量为E0.水泵的效率为η2,水泵出水口单位时间流出水的质量为m0,流出水流的速度大小为v0(不计水在细水管和空气中运动时所受的阻力).求:8\n(1)水从小孔喷出时的速度大小;(2)水泵的输出功率;(3)为了使水泵的工作能维持水面的高度不变,太阳能电池板面积的最小值S.[解析] (1)水从小孔喷出时速度沿水平方向,只受重力作用,做平抛运动,设水喷出时的速度大小为v,有R-r=vt,h=gt2,解得v=.(2)水泵做功,既改变水的势能,又改变水的动能.由功能关系得P=m0gH+m0v.(3)考虑单位时间内的能量转化及利用效率,太阳能电池板接收太阳能的其中一部分转变成电能E1,电能通过水泵将其中的部分转变成水的势能与动能E2,有E1=η1E0Scosα,E2=η2E1,由能量守恒得E2=m0gH+m0v,联立以上各式解得S=.12.(2022·辽宁大连测试)如右图所示,固定斜面的倾角θ=30°,物体A与斜面之间的动摩擦因数为μ,轻弹簧下端固定在斜面底端,弹簧处于原长时上端位于C点.用一根不可伸长的轻绳通过轻质光滑的定滑轮连接物体A和B,滑轮右侧绳子与斜面平行,A的质量为2m,B的质量为m,初始时物体A到C点的距离为L.现给A、B一初速度v0使A开始沿斜面向下运动,B向上运动,物体A将弹簧压缩到最短后又恰好能弹到C点.已知重力加速度为g,不计空气阻力,整个过程中,轻绳始终处于伸直状态,求此过程中:(1)物体A向下运动刚到C点时的速度;(2)弹簧的最大压缩量;(3)弹簧中的最大弹性势能.[解析] (1)A和斜面间的滑动摩擦力f=2μmgcosθ,物体A向下运动到C点的过程中,根据能量关系有:2mgLsinθ+·3mv=·3mv2+mgL+fL,8\nv=.(2)从物体A接触弹簧,将弹簧压缩到最短后又恰回到C点,对系统应用动能定理,-f·2x=0-×3mv2,x=-.(3)弹簧从压缩最短到恰好能弹到C点的过程中,对系统根据能量关系有Ep+mgx=2mgxsinθ+fx,因为mgx=2mgxsinθ,所以Ep=fx=mv-μmgL.[答案](1) (2)- (3)mv-μmgL8
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高考 - 二轮专题
发布时间:2022-08-25 14:59:51
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