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(新高考)高考物理一轮复习课件第5章限时规范专题练(一)《动力学和能量综合应用问题》(含解析)
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这是一份(新高考)高考物理一轮复习课件第5章限时规范专题练(一)《动力学和能量综合应用问题》(含解析)，共36页。
限时规范专题练(一) 动力学和能量综合应用问题
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一、选择题(本题共10小题，每小题7分，共70分。其中1～4题为单选，5～10题为多选)1. (2020·陕西省榆林市高三一模)如图所示，“娃娃机”是指将商品陈列在一个透明的箱内，其上有一个可控制的抓取玩具的机器手臂的机器，使用者要凭自己的技术操控手臂，以取到自己想要的玩具。不计空气阻力，关于“娃娃机”，下列说法正确的是( )
A．玩具从机器手臂处自由下落时，玩具的机械能守恒B．机器手臂抓到玩具匀速水平移动时，玩具的动能增加C．机器手臂抓到玩具匀速上升时，玩具的机械能守恒D．机器手臂抓到玩具加速上升时，机器手臂做的功等于玩具重力势能的变化量
解析 在没有空气阻力的情况下，玩具从机器手臂处自由下落时，重力势能转化为动能，玩具的机械能守恒，故A正确；机器手臂抓到玩具匀速水平移动时，玩具的质量和速度均不变，则其动能不变，故B错误；机器手臂抓到玩具匀速上升时，玩具的动能不变，重力势能增大，所以玩具的机械能变大，故C错误；机器手臂抓到玩具加速上升时，玩具的动能和重力势能均变大，机器手臂做的功等于玩具重力势能与动能的变化量之和，故D错误。
2．(2020·广西桂林市高三上学期第一次联合调研)材料相同质量不同的两滑块，以相同的初动能在同一水平面上运动，最后都停了下来。下列说法正确的是( )A．质量大的滑块摩擦力做功多B．质量大的滑块运动的位移大C．质量大的滑块运动的时间长D．质量大的滑块摩擦力冲量大
3. (2020·福建省漳州市高三下一模)用一竖直向上的力将原来在地面上静止的货物向上提起，货物由地面运动至最高点的过程中，利用传感器记录货物的速度—时间图像如图，则( )A．0～3 s内拉力功率恒定不变B．5～7 s内货物处于超重状态C．5～7 s内运动过程中，货物的机械能增加D．0～3 s内的平均速度比5～7 s内的平均速度小
4. (2020·江苏省南通市、泰州市高三上学期第一次调研)一物块由O点下落，到A点时与直立于地面的轻弹簧接触，到B点时速度达到最大，到C点时速度减为零，然后被弹回。物块在运动过程中受到的空气阻力大小不变，弹簧始终在弹性限度内，则物块( )A．从A下降到B的过程中，合力先变小后变大B．从A下降到C的过程中，加速度先增大后减小C．从C上升到B的过程中，动能先增大后减小D．从C上升到B的过程中，系统的重力势能与弹性势能之和不断增加
解析 从A下降到B的过程中，物块受到向下的重力、弹簧向上的弹力和向上的空气阻力，重力大于弹力和空气阻力之和，随着物块下降，弹力逐渐增大，合力逐渐减小，加速度逐渐变小，到B点时速度达到最大，此时加速度为零，合力为零，kx＝mg－f，则从A下降到B的过程中合力一直减小到零，故A错误；从B下降到C的过程中，物块所受的合力和加速度向上且逐渐增大，则从A下降到C的过程中，加速度先减小后增大，故B错误；物块从C上升到B的过程中，开始弹力大于空气阻力和重力之和，物块向上加速，当加速度减为零时kx′＝mg＋f，此时的压缩量x′>x，位置在B点下方，向上的速度达到最大，此后向上做变减速直线运动，故从C上升到B的过程中，动能先增大后减小，故C正确；对于物块和弹簧组成的系统，由于空气阻力做功，所以系统的机械能减小，即物块的动能、重力势能与弹簧的弹性势能之和减小，从C上升到B的过程中，物块的动能先增大后减小，则系统的重力势能与弹性势能之和在动能最大之前一直减小，故D错误。
解析 根据题意，圆环经过B点时所受合力为零，则圆环受到的重力与弹簧竖直向上的弹力平衡，弹簧处于压缩状态，而圆环由A点释放时弹簧处于拉伸状态，则圆环在A、B之间的某点D时弹簧恢复原长，从D到B的过程中，圆环受到弹簧的弹力指向左上方，则圆环做减速运动，故A错误。当圆环从A到D运动时，弹簧对圆环有拉力且逐渐减小，此时杆对环的支持力等于环的重力与弹簧弹力竖直向下的分力之和，可知杆对环的支持力随弹簧弹力的减小而减小；当圆环从D到B运动时，弹簧被压缩，且对圆环的弹力沿弹簧向上逐渐增大，此时杆对环的支持力等于环的重力与弹簧弹力竖直向上的分力之差，可知杆对环的支持力随弹簧弹力的增大而减小，即从A到B过程中，杆对环的支持力一直减小，B正确。
8. (2020·山东省泰安市高三下学期一轮检测)如图所示，一弹性轻绳(弹力与其伸长量成正比)左端固定在墙上A点，右端穿过B处固定光滑圆环连接一个质量为m的小球p，小球p在B点时，弹性轻绳处在自然伸长状态。小球p穿过竖直固定杆在C处时，弹性轻绳的弹力为mg。将小球p从C点由静止释放，当小球运动到D点时速度恰好为0。已知小球与杆间的动摩擦因数为0.2，A、B、C在一条水平直线上，CD＝h；重力加速度为g，弹性绳始终处在弹性限度内。下列说法正确的是( )
9．(2020·四川省雅安市高三下第三次诊断)如图甲所示，倾角为θ的传送带以恒定速率v0逆时针转动，在t＝0时，将质量m＝1 kg的物体(可视为质点)轻放在传送带上，物体的速度随时间变化的图像如图乙所示，重力加速度g＝10 m/s2。则( )A．传送带的倾角θ＝37°B．物体与传送带间的动摩擦因数μ＝0.4C．在前2秒内，传送带对物体做的功为24 JD．在前2秒内，物体与传送带间因摩擦产生的热量为24 J
10. (2020·黑龙江省实验中学高三下学期开学考试)某质点在3 s内竖直向上运动，其加速度与时间(at)图像如图所示。若取竖直向下为正方向，重力加速度g取10 m/s2。则下列说法正确的是( )A．质点第1 s内发生的位移为5 mB．质点的初速度不小于29 m/sC．质点第2 s内处于失重状态D．质点在第3 s末的机械能大于在第1 s末的机械能
解析 质点在第1 s内的加速度为10 m/s2，故第1 s内质点向上做减速运动，因初速度未知，故无法确定质点第1 s内发生的位移，A错误。若3 s末质点的速度减到零，则3 s内速度的变化量为Δv＝10×1 m/s＋7×1 m/s＋12×1 m/s＝29 m/s，因质点在3 s内一直向上运动，故初速度不小于29 m/s，B正确。质点在第2 s内加速度向下，故处于失重状态，C正确。根据牛顿第二定律，1～2 s内，mg－F1＝ma，得F1＝m·3 m/s2＞0，则外力方向向上，做正功，质点机械能增加；2～3 s内，mg－F2＝ma，得F2＝－2 m/s2·m＜0，方向向下，质点机械能减少；质点一直向上做减速运动，而1～2 s内的速度大于2～3 s内的速度，则1～2 s内的位移大于2～3 s内的位移，又|F1|＞|F2|，故1～2 s内质点机械能增加量大于2～3 s内的减少量，故质点在t＝3 s时的机械能大于在t＝1 s时的机械能，D正确。
12．(2020·江苏省常州市高三上学期期末)(16分)如图所示，小车右端有一半圆形光滑轨道BC相切车表面于B点，一个质量为m＝1.0 kg可以视为质点的物块放置在A点，随小车一起以速度v0＝5.0 m/s沿光滑水平面向右匀速运动。劲度系数较大的轻质弹簧固定在右侧竖直挡板上。当小车压缩弹簧到最短时，弹簧自锁(即不再压缩也不恢复形变)，此时，物块恰好在小车的B处，此后物块恰能沿圆弧轨道运动到最高点C。已知小车的质量为M＝1.0 kg，小车的长度为l＝0.25 m，半圆形轨道半径为R＝0.4 m，物块与小车间的动摩擦因数为μ＝0.2，重力加速度g取10 m/s2。求：
(1)物块在小车上滑行时的加速度大小a；(2)物块运动到B点时的速度vB；(3)弹簧在压缩到最短时具有的弹性势能Ep以及弹簧被压缩的距离x。
限时规范专题练(一) 动力学和能量综合应用问题
主干梳理 对点激活
一、选择题(本题共10小题，每小题7分，共70分。其中1～4题为单选，5～10题为多选)1. (2020·陕西省榆林市高三一模)如图所示，“娃娃机”是指将商品陈列在一个透明的箱内，其上有一个可控制的抓取玩具的机器手臂的机器，使用者要凭自己的技术操控手臂，以取到自己想要的玩具。不计空气阻力，关于“娃娃机”，下列说法正确的是( )
A．玩具从机器手臂处自由下落时，玩具的机械能守恒B．机器手臂抓到玩具匀速水平移动时，玩具的动能增加C．机器手臂抓到玩具匀速上升时，玩具的机械能守恒D．机器手臂抓到玩具加速上升时，机器手臂做的功等于玩具重力势能的变化量
解析 在没有空气阻力的情况下，玩具从机器手臂处自由下落时，重力势能转化为动能，玩具的机械能守恒，故A正确；机器手臂抓到玩具匀速水平移动时，玩具的质量和速度均不变，则其动能不变，故B错误；机器手臂抓到玩具匀速上升时，玩具的动能不变，重力势能增大，所以玩具的机械能变大，故C错误；机器手臂抓到玩具加速上升时，玩具的动能和重力势能均变大，机器手臂做的功等于玩具重力势能与动能的变化量之和，故D错误。
2．(2020·广西桂林市高三上学期第一次联合调研)材料相同质量不同的两滑块，以相同的初动能在同一水平面上运动，最后都停了下来。下列说法正确的是( )A．质量大的滑块摩擦力做功多B．质量大的滑块运动的位移大C．质量大的滑块运动的时间长D．质量大的滑块摩擦力冲量大
3. (2020·福建省漳州市高三下一模)用一竖直向上的力将原来在地面上静止的货物向上提起，货物由地面运动至最高点的过程中，利用传感器记录货物的速度—时间图像如图，则( )A．0～3 s内拉力功率恒定不变B．5～7 s内货物处于超重状态C．5～7 s内运动过程中，货物的机械能增加D．0～3 s内的平均速度比5～7 s内的平均速度小
4. (2020·江苏省南通市、泰州市高三上学期第一次调研)一物块由O点下落，到A点时与直立于地面的轻弹簧接触，到B点时速度达到最大，到C点时速度减为零，然后被弹回。物块在运动过程中受到的空气阻力大小不变，弹簧始终在弹性限度内，则物块( )A．从A下降到B的过程中，合力先变小后变大B．从A下降到C的过程中，加速度先增大后减小C．从C上升到B的过程中，动能先增大后减小D．从C上升到B的过程中，系统的重力势能与弹性势能之和不断增加
解析 从A下降到B的过程中，物块受到向下的重力、弹簧向上的弹力和向上的空气阻力，重力大于弹力和空气阻力之和，随着物块下降，弹力逐渐增大，合力逐渐减小，加速度逐渐变小，到B点时速度达到最大，此时加速度为零，合力为零，kx＝mg－f，则从A下降到B的过程中合力一直减小到零，故A错误；从B下降到C的过程中，物块所受的合力和加速度向上且逐渐增大，则从A下降到C的过程中，加速度先减小后增大，故B错误；物块从C上升到B的过程中，开始弹力大于空气阻力和重力之和，物块向上加速，当加速度减为零时kx′＝mg＋f，此时的压缩量x′>x，位置在B点下方，向上的速度达到最大，此后向上做变减速直线运动，故从C上升到B的过程中，动能先增大后减小，故C正确；对于物块和弹簧组成的系统，由于空气阻力做功，所以系统的机械能减小，即物块的动能、重力势能与弹簧的弹性势能之和减小，从C上升到B的过程中，物块的动能先增大后减小，则系统的重力势能与弹性势能之和在动能最大之前一直减小，故D错误。
解析 根据题意，圆环经过B点时所受合力为零，则圆环受到的重力与弹簧竖直向上的弹力平衡，弹簧处于压缩状态，而圆环由A点释放时弹簧处于拉伸状态，则圆环在A、B之间的某点D时弹簧恢复原长，从D到B的过程中，圆环受到弹簧的弹力指向左上方，则圆环做减速运动，故A错误。当圆环从A到D运动时，弹簧对圆环有拉力且逐渐减小，此时杆对环的支持力等于环的重力与弹簧弹力竖直向下的分力之和，可知杆对环的支持力随弹簧弹力的减小而减小；当圆环从D到B运动时，弹簧被压缩，且对圆环的弹力沿弹簧向上逐渐增大，此时杆对环的支持力等于环的重力与弹簧弹力竖直向上的分力之差，可知杆对环的支持力随弹簧弹力的增大而减小，即从A到B过程中，杆对环的支持力一直减小，B正确。
8. (2020·山东省泰安市高三下学期一轮检测)如图所示，一弹性轻绳(弹力与其伸长量成正比)左端固定在墙上A点，右端穿过B处固定光滑圆环连接一个质量为m的小球p，小球p在B点时，弹性轻绳处在自然伸长状态。小球p穿过竖直固定杆在C处时，弹性轻绳的弹力为mg。将小球p从C点由静止释放，当小球运动到D点时速度恰好为0。已知小球与杆间的动摩擦因数为0.2，A、B、C在一条水平直线上，CD＝h；重力加速度为g，弹性绳始终处在弹性限度内。下列说法正确的是( )
9．(2020·四川省雅安市高三下第三次诊断)如图甲所示，倾角为θ的传送带以恒定速率v0逆时针转动，在t＝0时，将质量m＝1 kg的物体(可视为质点)轻放在传送带上，物体的速度随时间变化的图像如图乙所示，重力加速度g＝10 m/s2。则( )A．传送带的倾角θ＝37°B．物体与传送带间的动摩擦因数μ＝0.4C．在前2秒内，传送带对物体做的功为24 JD．在前2秒内，物体与传送带间因摩擦产生的热量为24 J
10. (2020·黑龙江省实验中学高三下学期开学考试)某质点在3 s内竖直向上运动，其加速度与时间(at)图像如图所示。若取竖直向下为正方向，重力加速度g取10 m/s2。则下列说法正确的是( )A．质点第1 s内发生的位移为5 mB．质点的初速度不小于29 m/sC．质点第2 s内处于失重状态D．质点在第3 s末的机械能大于在第1 s末的机械能
解析 质点在第1 s内的加速度为10 m/s2，故第1 s内质点向上做减速运动，因初速度未知，故无法确定质点第1 s内发生的位移，A错误。若3 s末质点的速度减到零，则3 s内速度的变化量为Δv＝10×1 m/s＋7×1 m/s＋12×1 m/s＝29 m/s，因质点在3 s内一直向上运动，故初速度不小于29 m/s，B正确。质点在第2 s内加速度向下，故处于失重状态，C正确。根据牛顿第二定律，1～2 s内，mg－F1＝ma，得F1＝m·3 m/s2＞0，则外力方向向上，做正功，质点机械能增加；2～3 s内，mg－F2＝ma，得F2＝－2 m/s2·m＜0，方向向下，质点机械能减少；质点一直向上做减速运动，而1～2 s内的速度大于2～3 s内的速度，则1～2 s内的位移大于2～3 s内的位移，又|F1|＞|F2|，故1～2 s内质点机械能增加量大于2～3 s内的减少量，故质点在t＝3 s时的机械能大于在t＝1 s时的机械能，D正确。
12．(2020·江苏省常州市高三上学期期末)(16分)如图所示，小车右端有一半圆形光滑轨道BC相切车表面于B点，一个质量为m＝1.0 kg可以视为质点的物块放置在A点，随小车一起以速度v0＝5.0 m/s沿光滑水平面向右匀速运动。劲度系数较大的轻质弹簧固定在右侧竖直挡板上。当小车压缩弹簧到最短时，弹簧自锁(即不再压缩也不恢复形变)，此时，物块恰好在小车的B处，此后物块恰能沿圆弧轨道运动到最高点C。已知小车的质量为M＝1.0 kg，小车的长度为l＝0.25 m，半圆形轨道半径为R＝0.4 m，物块与小车间的动摩擦因数为μ＝0.2，重力加速度g取10 m/s2。求：
(1)物块在小车上滑行时的加速度大小a；(2)物块运动到B点时的速度vB；(3)弹簧在压缩到最短时具有的弹性势能Ep以及弹簧被压缩的距离x。
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