2009高考物理專題沖刺二

命題范圍:機械能及其守恒定律

說明:本試卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷兩部分,共150分;答題時間120分鐘.

第Ⅰ卷(選擇題,共40分)

一、選擇題(本題共10小題,每小題4分,共40分.在每題給出的四個選項中,有的小題只有一個選項正確,有的小題有多個選項正確.全部選對的得4分,選不全的得3分,有選錯或不答的得0分)

1.下列說法正確的是                                                                                             (    )

       A.如果物體(或系統)所受到的合外力為零,則機械能一定守恒            

       B.如果合外力對物體(或系統)做功為零,則機械能一定守恒      

       C.物體沿光滑曲面自由下滑過程中,機械能一定守恒

       D.做勻加速運動的物體,其機械能可能守恒

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2.如圖所示,木板OA水平放置,長為L,在A處放置一個質量為m的物體,現繞O點緩

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   慢抬高到端,直到當木板轉到與水平面成角時停止轉動.這時物體受到一個微小的干

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   擾便開始緩慢勻速下滑,物體又回到O點,在整個過程中(    )

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       A.支持力對物體做的總功為

       B.摩擦力對物體做的總功為零

       C.木板對物體做的總功為零

D.木板對物體做的總功為正功

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3.靜止在粗糙水平面上的物塊A受方向始終水平向右、大小先后為F1、F2、F3的拉力作用

   做直線運動,t=4s時停下,其速度―時間圖象如圖所示,已知物塊A與水平面間的動摩

   擦因數處處相同,下列判斷正確的是(    )

       A.全過程中拉力做的功等于物塊克服摩擦力做的功

       B.全過程拉力做的功等于零

       C.一定有F1+F3=2F2

       D.可能有F1+F3>2F2

 

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4.質量為的物體,由靜止開始下落,由于空氣阻力,下落的加速度為,在物體下落

   的過程中,下列說法正確的是                                                                           (    )

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       A.物體動能增加了                     B.物體的機械能減少了

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       C.物體克服阻力所做的功為       D.物體的重力勢能減少了

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5.如圖所示,木板質量為M,長度為L,小木塊的質量為m,水平地面光滑,一根不計質量

   的輕繩通過定滑輪分別與Mm連接,小木塊與木板間的動摩擦因數為μ.開始時木塊靜

   止在木板左端,現用水平向右的力將m拉至右端,拉力至少做功為                  (    )

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       A.            B.2

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       C.           D.

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6.如圖所示,一輕彈簧左端固定在長木板的左端,右端與小木塊連接,且、

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   與地面之間接觸面光滑,開始時均靜止,現同時對施加等大反向的

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   水平恒力,從兩物體開始運動以后的整個過程中,對、和彈簧組成的系統

   (整個過程中彈簧形變不超過其彈性限度),正確的說法是                                (    )

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       A.由于、等大反向,故系統機械能守恒

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       B.由于分別對、做正功,故系統

       動能不斷增加

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       C.由于、分別對做正功,故系統機械能不斷增加

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       D.當彈簧彈力大小與大小相等時,的動能最大

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7.如圖所示,滑雪者由靜止開始沿斜坡從A點自由滑下,然后在水平面上前進至B點停下.

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   已知斜坡、水平面與滑雪板之間的動摩擦因數皆為,滑雪者(包括滑雪板)的質量為m,

   AB兩點間的水平距離為L.在滑雪者

   經過AB段的過程中,摩擦力所做的功(    )

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       A.大于     B.小于     

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       C.等于      D.以上三種情況都有可能

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8.用力將重物豎直提起,先是從靜止開始勻加速上升,緊接著勻速上升,如果前后兩過程

   的時間相同,不計空氣阻力,則                                                                        (    )

       A.加速過程中拉力的功一定比勻速過程中拉力的功大

       B.勻速過程中拉力的功一定比加速過程中拉力的功大

       C.兩過程中拉力的功一樣大

       D.上述三種情況都有可能

 

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9.如圖所示,在不光滑的平面上,質量相等的兩個物體A、B間用一輕彈簧相連接,現用一

   水平拉力F作用在B上,從靜止開始經一段時間后,AB一起做勻加速直線運動,當它

   們的總動能為Ek時撤去水平力F,最后系統停止運動,從撤去拉力F到系統停止運動的

   過程中,系統                                                                                                    (    )

       A.克服阻力做的功等于系統的動能Ek

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       B.克服阻力做的功大于系統的動能Ek

       C.克服阻力做的功可能小于系統的動能Ek

       D.克服阻力做的功一定等于系統機械能的減少量

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10.一物體懸掛在細繩下端,由靜止開始沿豎直方向向下運動,運動過程中,物體的機械能與位移的關系圖象如圖所示,其中0~s1過程的

       圖象為曲線,s1s2過程的圖象為直線,根據該

       圖象,下列說法正確的是(    )

A. 0~s1過程中物體所受拉力一定是變力,且不斷減小

       B. s1s2過程中物體可能在做勻變速直線運動

       C. s1s2過程中物體可能在做變加速直線運動

       D. 0~s2過程中物體的動能可能在不斷增大

 

第Ⅱ卷(非選擇題,共110分)

 

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二、本題共2小題,共20分,把答案填在題中相應的橫線上或按題目要求作答.

11.(8分)一位同學要研究輕質彈簧的彈性勢能與彈簧長度改變量的關系,他的實驗如下:在離地面高度為h的光滑水平桌面上,沿著與桌子邊緣垂直的方向放置一輕質彈簧,其左端固定,右端與質量為m的一小鋼球接觸.當彈簧處于自然長度時,小鋼球恰好在桌子邊緣,如圖所示.讓小鋼球向左壓縮彈簧一段距離后由靜止釋放,使鋼球沿水平方向射出桌面,小球在空中飛行后落到水平地面上,水平距離為s.

   (1)請你推導出彈簧彈性勢能Ep與小鋼球質量m、桌面離地面高度h、水平距離s等物理量的關系式:__________.

   (2)彈簧的壓縮量x與對應的鋼球在空中飛行的水平距離s的實驗數據如下表所示:

彈簧的壓縮量x(cm)

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1.00

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1.50

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2.00

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2.50

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3.00

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3.50

鋼球飛行的水平距離s(m)

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1.01

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1.50

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2.01

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2.48

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3.01

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3.50

       根據以上實驗數據,請你猜測彈簧的彈性勢能Ep與彈簧的壓縮量x之間的關系,并說明理由:

       __________________________________       _________________________________

       _________________________________       __________________________________

 

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12.(12分)在用自由落體運動驗證機械能守恒定律時,某同學按照正確的操作選得紙帶如圖.其中O點是起始點,A、B、C是打點計時器連續打下的三個點,該同學用毫米刻度尺測量O點到A、B、C各點的距離,并記錄在圖中(單位cm).

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       已知打點計時器電源頻率為50Hz,重錘質量為m,當地重力加速度g=9.80m/s2.

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   (1)這三組數據中不符合有效數字讀數要求的是_______________.

   (2)該同學用重錘取OB段的運動來驗證機械能守恒定律,先計算出該段重錘重力勢能的減小量為_________,接著從打點計時器打下的第一個點O數起,數到圖中B點是打點計時器打下的第9個點,他用vB=gt計算跟B點對應的物體的瞬時速度,得到動能的增加量為___________(均保留三位有效數字).這樣他發現重力勢能的減小量__________(填“大于”或“小于”)動能的增加量,造成這一錯誤的原因是____________.

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三、本題共6小題,共90分.解答應寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟.只寫出最后答案的不能得分,有數值計算的題,答案中必須明確寫出數值和單位.

13.(13分)一輛質量為m的汽車,以恒定的輸出功率P在傾角為θ的斜坡上沿坡勻速行駛,如圖所示,汽車受到的摩擦阻力恒為f(忽略空氣阻力).求:(1)汽車的牽引力F和速度v的表達式;   (2)根據Fv的表達式,聯系汽車上、下坡的實際,你能得到什么啟發?

 

 

 

 

 

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14.(14分)如圖所示,質量分別為3m2m、m的三個小球A、B、C用兩根長為L的輕繩相連,置于傾角為30°、高為L的固定光滑斜面上,A球恰能從斜面頂端外豎直落下,弧形擋板使小球只能豎直向下運動,小球落地后均不再反彈.由靜止開始釋放它們,不計所有摩擦,求:(1)A球剛要落地時的速度大。唬2)C球剛要落地時的速度大小.

 

 

 

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15.(14分)如圖所示,傾角為θ的直角斜面體固定在水平地面上,其頂端固定有一輕質定滑輪,輕質彈簧和輕質細繩相連,一端接質量為m2的物塊B,物塊B放在地面上且使滑輪和物塊間的細繩豎直,一端連接質量為m1的物塊A,物塊A放在光滑斜面上的P點保持靜止,彈簧和斜面平行,此時彈簧具有的彈性勢能為Ep.不計定滑輪、細繩、彈簧的質量,不計斜面、滑輪的摩擦,已知彈簧勁度系數為kP點到斜面底端的距離為L.現將物塊A緩慢斜向上移動,直到彈簧剛恢復原長時的位置,并由靜止釋放物塊A,當物塊B剛要離開地面時,物塊A的速度即變為零,求:

   (1)當物塊B剛要離開地面時,物塊A的加速度;

   (2)在以后的運動過程中物塊A最大速度的大小.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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16.(16分)如圖所示,光滑弧形軌道下端與水平傳送帶吻接,軌道上的A點到傳送帶的豎直距離和傳送帶到地面的距離均為h=5m,把一物體放在A點由靜止釋放,若傳送帶不動,物體滑上傳送帶后,從右端B水平飛離,落在地面上的P點,BP的水平距離OPx=2m;若傳送帶順時針方向轉動,傳送帶速度大小為v=5m/s,則物體落在何處?這兩次傳送帶對物體所做的功之比為多大?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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17.(16分)如圖所示,A、B、C質量分別為mA=0.7kgmB=0.2kg,mC=0.1kgB為套在細繩上的圓環,A與水平桌面的動摩擦因數μ=0.2,另一圓環D固定在桌邊,離地面高h2=0.3m,當B、C從靜止下降h1=0.3mC穿環而過,BD擋住,不計繩子質量和滑輪的摩擦,取g=10m/s2,若開始時A離桌面足夠遠.

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   (1)請判斷C能否落到地面.

   (2)A在桌面上滑行的距離是多少?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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18.(17分)質量為m的小物塊A,放在質量為M的木板B的左端,B在水平拉力的作用下沿水平地面勻速向右滑動,且A、B相對靜止.某時刻撤去水平拉力,經過一段時間,B在地面上滑行了一段距離xAB上相對于B向右滑行了一段距離L(設木板B足夠長)后AB都停下.已知A、B間的動摩擦因數為,B與地面間的動摩擦因數為,且,求x的表達式.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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1.答案:CD如果物體受到的合外力為零,機械能不一定守恒,如在光滑水平面上物體做勻

   速直線運動,其機械能守恒。在粗糙水平面上做勻速直線運動,其機械能就不守恒.所以

   A錯誤;合外力做功為零,機械能不一定守恒.如在粗糙水平面上用繩拉著物體做勻速直

   線運動,合外力做功為零,但其機械能就不守恒。所以B錯誤;物體沿光滑曲面自由下

   滑過程中,只有重力做功,所以機械能守恒.所以C正確;做勻加速運動的物體,其機械

   能可能守恒,如自由落體運動,所以D正確.但有時也不守恒,如在粗糙水平面上拉著一

   個物體加速運動,此時就不守恒.

2.答案:AC   物體從A點到A/的過程中,只有重力G和支持力N做功,由動能定理

   ,在此過程中支持力做功為,從A/回到O點的過程中支

   持力的方向與路徑始終垂直,所以支持力不做功,A正確.重力做的總功為零,支持力做

  

   的總功,由動能定理得,B不正確.木板對

   物體的作用力為支持力N和摩擦力F,由即木板對物體做

   的功為零,C正確,D錯誤.

3.答案:AC   根據動能定理知A正確,B錯誤.第1s內,,1s末到3s末,

  ,第4s內,,所以F1+F3=2F2.

4.答案:ACD 物體下落的加速度為,說明物體下落過程中受到的阻力大小為,

   由動能定理,;其中阻力做功為,即機械能減少量;又

   重力做功總與重力勢能變化相對應,故ACD正確.

5.答案:A   若使拉力F做功最少,可使拉力F恰勻速拉木塊,容易分析得出(此

   時繩子上的拉力等于),而位移為,所以.

6.答案:D    本題可采用排除法.F1、F2大于彈力過程,向右加速運動,向左加速運

動,F1、F2均做正功,故系統動能和彈性勢能增加,A錯誤;當F1、F2小于彈力,彈簧

仍伸長,F1F 2還是做正功,但動能不再增加而是減小,彈性勢能在增加,B錯;當

速度減為零,反向運動,這時F1F2又做負功,C錯誤.故只有D正確.

7.答案:C    本題容易錯選,錯選的原因就是沒有根據功的定義去計算摩擦力的功,而直

   接憑主觀臆斷去猜測答案,因此可設斜坡與水平面的夾角,然后根據摩擦力在斜坡上和

   水平面上的功相加即可得到正確答案為C.

8.答案:D   因重物在豎直方向上僅受兩個力作用:重力mg、拉力F,這兩個力的相互關

   系決定了物體在豎直方向上的運動狀態.設勻加速提升重物時拉力為F1,加速度為a,由

   牛頓第二定律,所以有,則拉力F1做功為

   勻速提升重物時,設拉力為F2,由平衡條件得F2=mg

   勻速直線運動的位移,力F2所做的功比較上述兩種情況

   下拉力F1F2分別對物體做功的表達式,可以發現,一切取決于加速度a與重力加速度

   的關系.若a>g時,,則W1>W2;若a=g時,,則W1=W2;若a<g

   時,,則W1<W2.因此A、B、C的結論均可能出現,故答案應選D.

9.答案:BD   當A、B一起做勻加速直線運動時,彈簧一定處于伸長狀態,因此當撤去外

   力F到系統停止運動的過程中,系統克服阻力做功應包含系統的彈性勢能,因此可以得

   知BD正確.

10.答案:BD    選取物體開始運動的起點為重力零勢能點,物體下降位移s,則由動能定理得,,則物體的機械能為,在E―s圖象中,圖象斜率的大小反映拉力的大小,0~s1過程中,斜率變大,所以拉力一定變大,A錯;s1s2過程的圖象為直線,拉力F不變,物體可能在做勻加速或勻減速直線運動,B對C錯;如果全過程都有,則D項就有可能.

11.答案:(1) (3分)   (2)x的關系:x2成正比 (3分)   猜測的理由:由表中數據可知,在誤差范圍內,x∝s,從可猜測x2成正比(2分)

       解析:由,,所以,根據機械能守恒定律:彈簧的彈性勢能與小鋼球離開桌面的動能相等,因此.

12.答案:(1)OC  (2分) (2)1.22m(3分)   1.23m  (3分) 小于 (2分)   實際測得的高度比自由落體對應下落的高度。2分)

       解析:(1)從有效數字的位數上不難選出OC不符合有效數字讀數要求;(2)重力勢能的減少量為1.22m,B點的瞬時速度是AC全程的平均速度,可以求出動能的增量為=1.23m;實驗過程中由于存在阻力因素,實際上應是重力勢能的減少量略大于動能的增加量,之所以出現這種可能,可能是實際測得的高度比自由落體對應的高度小.

13.解析:(1)汽車上坡時沿斜面做勻速運動,則,(2分)

       (2分)    解得(1分) 

(2)汽車下坡時,同理有,(2分) (2分)

         解得(1分)

       上述計算結果告訴我們,汽車在輸出功率一定的條件下,當F1>F2時,v1<v2,即汽車沿斜坡上行時,車速v1小,換取汽車較大的牽引力F1;當汽車沿斜坡下行時,車的牽引力F2較小,則車速v2較大. (3分)

14.解析:(1)在A球未落地前,AB、C組成的系統機械能守恒,設A球剛要落地時系統的速度大小為v1,則 ,(2分)

       又(2分)  代入數據并解得,(1分)

   (2)在A球落地后,B球未落地前,B、C組成的系統機械能守恒,設B球剛要落地時系統的速度大小為v2,則,(2分)

(2分)   代入數據并解得,(1分)

B球落地后,C球未落地前,C球在下落過程中機械能守恒,設C球剛要落地時系統的速度大小為v3,則 ,(2分) 又,代入數據得,.(2分)

15.解析:(1)B剛要離開地面時,A的速度恰好為零,即以后B不會離開地面.

       當B剛要離開地面時,地面對B的支持力為零,設繩上拉力為F.

       B受力平衡,F=m2g①(2分)   對A,由牛頓第二定律,設沿斜面向上為正方向,

       m1gsinθF=m1a②(2分)   聯立①②解得,a=(sinθ-)g③(2分)

       由最初A自由靜止在斜面上時,地面對B支持力不為零,推得m1gsinθ<m2g,

       即sinθ<  故A的加速度大小為(sinθ-)g,方向沿斜面向上(2分)

   (2)由題意,物塊A將以P為平衡位置振動,當物塊回到位置P時有最大速度,

       設為vm.從A由靜止釋放,到A剛好到達P點過程,由系統能量守恒得,

       m1gx0sinθ=Ep+④(2分)

       當A自由靜止在P點時,A受力平衡,m1gsinθ=kx0 ⑤(2分)

       聯立④⑤式解得,.(2分)

16.解析:原來進入傳送帶:由,解得v1=10m/s(2分)

       離開B:由,解得t2=1s,m/s(4分)

       因為,所以物體先減速后勻速,由m/s,解得m(4分)

       第一次傳送帶做的功:(2分) 

       第二次傳送帶做的功:(2分)

       兩次做功之比(2分)

17.解析:(1)設B、C一起下降h1時,A、B、C的共同速度為vB被擋住后,C再下落h后,A、C兩者均靜止,分別對A、BC一起運動h1A、C一起再下降h應用動能定理得,

       ①(2分)

       ②(2分)

       聯立①②并代入已知數據解得,h=0.96m,(2分)

       顯然h>h2,因此B被擋后C能落至地面. (2分)

   (2)設C落至地面時,對A、C應用能定理得,

       ③(2分)

       對A應用動能定理得,④(2分)

       聯立③④并代入數據解得, s=0.165m(2分)

       所以A滑行的距離為=(0.3+0.3+0.165)=0.765m(2分)

18.解析:設AB相對靜止一起向右勻速運動時的速度為v.撤去外力后至停止的過程中,A受到的滑動摩擦力為(2分)   其加速度大小(2分)

       此時B的加速度大小為(2分)

       由于,所以(4分)

       即木板B先停止后,A在木板上繼續做勻減速運動,且其加速度大小不變.

       對A應用動能定理得(2分)

       對B應用動能定理得(2分)

       消去v解得,.(3分)

 


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