2024年高考物理第一轮复习：专题强化课(05)　限时规范训练

限时规范训练

[基础巩固]

1.自然现象中蕴藏着许多物理知识，如图所示为一个盛水袋，某人从侧面缓慢推袋壁使它变形，则水的势能(　　)

A．增大　　　　　　 B．变小

C．不变  D．不能确定

解析：A　人缓慢推水袋，对水袋做正功，由功能关系可知，水的重力势能一定增加，A正确．

2.(2022·广安高三检测)如图所示，某段滑雪雪道倾角为30°，总质量为m(包括雪具在内)的滑雪运动员从距底端高为h处的雪道上由静止开始匀加速下滑，加速度为g.在他从上向下滑到底端的过程中，下列说法正确的是(　　)

A．运动员减少的重力势能全部转化为动能

B．运动员获得的动能为mgh

C．运动员克服摩擦力做功为mgh

D．下滑过程中系统减少的机械能为mgh

解析：D　运动员的加速度大小为g，小于gsin 30°＝g，所以其必受摩擦力，且大小为mg，克服摩擦力做的功为mg×＝mgh，故C错误；摩擦力做负功，机械能不守恒，减少的重力势能没有全部转化为动能，有mgh转化为内能，故A错误，D正确；由动能定理知，运动员获得的动能为mg×＝mgh，故B错误．

3．质量为m的物体以初速度v0沿水平面向左开始运动，起始点A与一轻弹簧O端相距s，如图所示．已知物体与水平面间的动摩擦因数为μ，物体与弹簧相碰后，弹簧的最大压缩量为x，则从开始碰撞到弹簧被压缩至最短，物体克服弹簧弹力所做的功为(重力加速度为g)(　　)

A．mv－μmg(s＋x)

B．mv－μmgx

C．μmgs

D．μmg(s＋x)

解析：A　根据功的定义式可知物体克服摩擦力做功为Wf＝μmg(s＋x), 由能量守恒定律可得mv＝W弹＋Wf，则W弹＝mv－μmg(s＋x)，故选项A正确．

4．(2022·湖北六市高三联考)(多选)如图所示，竖直平面内有一半径为R的固定圆轨道与水平轨道相切于最低点B．一质量为m的小物块P(可视为质点)从A处由静止滑下，经过最低点B后沿水平轨道运动，到C处停下，B、C两点间的距离为R，物块P与圆轨道、水平轨道之间的动摩擦因数均为μ.现用力F将物块P沿下滑的路径从C处缓慢拉回圆弧轨道的顶端A，拉力F的方向始终与物块P的运动方向一致，物块P从B处经圆弧轨道到达A处过程中，克服摩擦力做的功为μmgR，下列说法正确的是(　　)

A．物块P在下滑过程中，运动到B处时速度最大

B．物块P从A滑到C的过程中克服摩擦力做的功等于2μmgR

C．拉力F做的功小于2mgR

D．拉力F做的功为mgR(1＋2μ)

解析：CD　当重力沿圆轨道切线方向的分力等于滑动摩擦力时速度最大，此位置在AB之间，故A错误；将物块P缓慢地从B拉到A，克服摩擦力做的功为μmgR，而物块P从A滑到B的过程中，物块P做圆周运动，根据向心力知识可知物块P所受的支持力比缓慢运动时要大，则滑动摩擦力增大，所以克服摩擦力做的功Wf大于μmgR，因此物块P从A滑到C的过程中克服摩擦力做的功大于2 μmgR，故B错误；由动能定理得，从C到A的过程中有WF－mgR－μmgR－μmgR＝0－0，则拉力F做的功为WF＝mgR(1＋2μ)，故D正确；从A到C的过程中，根据动能定理得mgR－Wf－μmgR＝0，因为Wf>μmgR，则mgR>μmgR＋μmgR，因此WF<2mgR，故C正确．

5．如图所示，水平传送带足够长，向右前进的速度v＝4 m/s，与倾角为37°的斜面的底端P平滑连接，将一质量m＝2 kg的小物块从A点静止释放．已知A、P的距离L＝8 m，物块与斜面、传送带间的动摩擦因数分别为μ1＝0.25、μ2＝0.20，取重力加速度g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.求物块

(1)第1次滑过P点时的速度大小v1；

(2)第1次在传送带上往返运动的时间t；

(3)从释放到最终停止运动，与斜面间摩擦产生的热量Q.

解析：(1)由动能定理得

(mgsin 37°－μ1mgcos 37°)L＝mv－0

解得v1＝8 m/s.

(2)由牛顿第二定律得μ2mg＝ma

物块与传送带共速时，由速度公式得－v＝v1－at1

解得t1＝6 s

匀速运动阶段的时间为t2＝＝3 s

第1次在传送带上往返运动的时间t＝t1＋t2＝9 s.

(3)由分析可知，物块第一次离开传送带以后，直到物块停止运动，每次再到达传送带和离开传送带的速度大小相等，则根据能量守恒有

Q＝μ1mgLcos 37°＋mv2＝48 J.

答案：(1)8 m/s　(2)9 s　(3)48 J

[能力提升]

6.(2022·聊城模拟)如图所示，一足够长的木板在光滑的水平面上以速度v向右匀速运动，现将质量为m的物体轻轻地放置在木板上的右端，已知物体和木板之间的动摩擦因数为μ，为保持木板的速度不变，从物体放到木板上到物体相对木板静止的过程中，须对木板施一水平向右的作用力F，则力F对木板所做的功为(　　)

A．  B．

C．mv2  D．2mv2

解析：C　由能量转化和守恒定律可知，力F对木板所做的功W一部分转化为物体的动能，一部分转化为系统内能，故W＝mv2＋μmgx相，x相＝vt－t，a＝μg，v＝at，联立以上各式可得W＝mv2，故选项C正确．

7．(2022·日照调研)如图所示是某同学荡秋千的一种方式：人站在秋千板上，双手抓着两侧秋千绳；当他从最高点A向最低点B运动时，他就向下蹲；当他从最低点B向最高点C运动时，他又站立起来；从C回到B他又向下蹲……这样荡秋千会越荡越高．设秋千板宽度和质量忽略不计，人在蹲立过程中，人的身体中心线始终在两秋千绳和秋千板确定的平面内．则下列说法正确的是(　　)

A．人在最低点B时处于失重状态

B．在最高点A时，人和秋千受到的合力为0

C．若整个过程中人保持某个姿势不动，则秋千会越荡越低

D．在题干所述摆动过程中，整个系统机械能守恒

解析：C　人在最低点时加速度方向竖直向上指向圆心，人处于超重状态，故A错误；在最高点A时，人和秋千整体受到的合力不为0，故B错误；由于荡秋千过程中不可避免存在空气阻力，如果没有能量补充，则系统机械能会越来越小，即秋千荡起的最大高度越来越低，故C正确；由题意可知，题干所述摆动过程秋千越荡越高，系统机械能不守恒，D错误．

8.(多选)如图所示为地铁站用于安全检查的装置，主要由水平传送带和X光透视系统两部分组成，传送过程传送带速度不变．假设乘客把物品轻放在传送带上之后，物品总会先、后经历两个阶段的运动，用v表示传送带速率，用μ表示物品与传送带间的动摩擦因数，则(　　)

A．前阶段，物品一定向传送带运动的方向运动

B．后阶段，物品受到摩擦力的方向跟传送方向相同

C．v相同时，μ不同的等质量物品与传送带因摩擦产生的热量相同

D．μ相同时，v增大为原来的2倍，前阶段物品的位移也增大为原来的2倍

解析：AC　物品轻放在传送带上，前阶段，物品受到向前的滑动摩擦力，所以物品的运动方向一定与传送带的运动方向相同，故A正确；后阶段，物品与传送带一起做匀速运动，不受摩擦力，故B错误；设物品匀加速运动的加速度为a，由牛顿第二定律得Ff＝μmg＝ma，物品的加速度大小为a＝μg，匀加速的时间为t＝＝，位移为x＝t，传送带匀速的位移为x′＝vt，物品相对传送带滑行的距离为Δx＝x′－x＝＝，物品与传送带摩擦产生的热量为Q＝μmgΔx＝mv2，则知v相同时，μ不同的等质量物品与传送带因摩擦产生的热量相同，故C正确；前阶段物品的位移为x＝＝，则知μ相同时，v增大为原来的2倍，前阶段物品的位移增大为原来的4倍，故D错误．

9．(2020·浙江卷)如图所示，一弹射游戏装置由安装在水平台面上的固定弹射器、竖直圆轨道(在最低点E分别与水平轨道EO和EA相连)、高度h可调的斜轨道AB组成．游戏时滑块从O点弹出，经过圆轨道并滑上斜轨道．全程不脱离轨道且恰好停在B端则视为游戏成功．已知圆轨道半径r＝0.1 m，OE长L1＝0.2 m，AC长L2＝0.4 m，圆轨道和AE光滑，滑块与AB、OE之间的动摩擦因数μ＝0.5.滑块质量m＝2 g且可视为质点，弹射时从静止释放且弹簧的弹性势能完全转化为滑块动能．忽略空气阻力，各部分平滑连接．求：

(1)滑块恰好能过圆轨道最高点F时的速度vF大小；

(2)当h＝0.1 m且游戏成功时，滑块经过E点对圆轨道的压力FN大小及弹簧的弹性势能Ep0；

(3)要使游戏成功，弹簧的弹性势能Ep与高度h之间满足的关系．

解析：(1)滑块恰过F点的条件为mg＝m

解得vF＝1 m/s.

(2)滑块从E点到B点，由动能定理得

－mgh－μmgL2＝0－mv

在E点由牛顿第二定律得FN′－mg＝m

解得FN＝FN′＝0.14 N

从O点到B点，由能量守恒定律得：

Ep0＝mgh＋μmg(L1＋L2)

解得Ep0＝8.0×10－3 J.

(3)滑块恰能过F点的弹性势能

Ep1＝2mgr＋μmgL1＋mv＝7.0×10－3 J

到B点减速到0

Ep1－mgh1－μmg(L1＋L2)＝0

解得h1＝0.05 m

设斜轨道的倾角为θ，若滑块恰好能停在B点不下滑，

则μmgcos θ＝mgsin θ

解得tan θ＝0.5，此时h2＝0.2 m

从O点到B点

Ep＝mgh＋μmg(L1＋L2)＝2×10－3(10h＋3) J

其中0.05 m≤h≤0.2 m.

答案：(1)1 m/s　(2)0.14 N　8.0×10－3 J

(3)Ep＝2×10－3(10h＋3)J，其中0.05 m≤h≤0.2 m