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    第5章 3 知能达标训练-2022高考物理 新编大一轮总复习(word)人教版

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    第5章 3 知能达标训练-2022高考物理 新编大一轮总复习(word)人教版

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    这是一份第5章 3 知能达标训练-2022高考物理 新编大一轮总复习(word)人教版,共8页。


    [基础题组]

    1(2020·长郡月考)如图所示梯形物块静止于墙角附近的水平面上现将一小球从图示位置由静止释放不计一切摩擦则在小球从释放至地面的过程中下列说法正确的是(  )

    A梯形物块的机械能守恒

    B小球与梯形物块之间的弹力不做功

    C梯形物块与小球组成的系统机械能守恒

    D小球重力势能的减少量等于梯形物块动能的增加量

    [答案] C

    2如图所示由光滑细管组成的轨道固定在竖直平面内AB段和BC段是半径为R的四分之一圆弧CD段为平滑的弯管一小球从管口D处由静止释放(小球的直径略小于细管轨道的内径)最后能够从A端水平抛出落到地面上关于管口D距离地面的高度必须满足的条件是(  )

    A等于2R        B大于2R

    C大于2R且小于R  D大于R

    [解析] 细管轨道可以提供支持力,所以到达A点的速度大于零即可,即mgHmg·2R0,解得H2R,故B正确。

    [答案] B

    3(多选)(2020·舟山模拟)如图所示一小环沿竖直放置的光滑圆环形轨道做圆周运动小环从最高点A滑到最低点B的过程中小环线速度大小的平方v2随下落高度h的变化图象可能是(  )

    [解析] 对小环由机械能守恒定律得mghmv2·mv,则v22ghv,当v00时,B正确;当v00时,A正确。

    [答案] AB

    4(2021·河北张家口考试)如图所示半径为R0.4 m的光滑的圆弧形轨道固定于竖直平面内圆弧形轨道与足够长的光滑固定水平轨道相切可视为质点的质量均为m0.5 kg的小球甲乙用轻杆连接并置于圆弧形轨道上小球甲与O点等高小球乙位于圆心O的正下方某时刻将两小球由静止释放最终它们在水平轨道上运动g10 m/s2(   )

    A下滑过程中小球乙的机械能守恒

    B两小球最终在水平轨道上运动的速度大小为2 m/s

    C当小球甲滑到圆弧轨道最低点时轨道对它的支持力大小为10 N

    D小球甲下滑过程中重力对它做功的功率增大

    [解析] 下滑过程中,杆要对小球乙做功,则小球乙的机械能不守恒,选项A错误;系统机械能守恒,故有mgRmv2mv2,解得v m/s2 m/s,故B错误;当小球甲下滑到圆弧形轨道最低点时,由重力和支持力的合力提供向心力有Nmgm,解得Nmgm0.5×10 N0.5× N10 N,故C正确;小球甲下滑过程中,在最高点时的速度为零,故重力的功率为零;在最低点时的速度和重力垂直,故重力的功率也是零;而中途重力的功率不为零,故重力的功率应该是先增加后减小,故D错误。

    [答案] C

    5(多选)(2020·六安一中模拟)如图所示一个固定在竖直平面内的光滑半圆形管道管道里有一个直径略小于管道内径的小球小球在管道内从A点到B点做圆周运动B点脱离后做平抛运动经过0.4 s后又恰好垂直与倾角为45°的斜面相碰已知半圆形管道的半径为R1 m小球可看做质点且其质量为m1 kgg10 m/s2下列判断正确的是(   )

    A小球在斜面上的碰点C与管道圆心O的高度差是0.2 m

    B小球在斜面上的相碰点CB点的水平距离是0.8 m

    C小球经过管道内O点等高点时重力的瞬时功率是60 W

    D小球经过管道的A点时对管道外壁压力是66 N

    [解析] 小球从BC的运动时间为t0.4 s,那么,小球在C点的竖直分速度为:vygt4 m/s;由小球恰好垂直与倾角为45°的斜面相碰可知:小球从B点水平射出的速度vvycot 45°4 m/s,故小球在斜面上的相碰点CB点的水平距离为:svt1.6 mhgt2×10×0.42 m0.8 mhCORh1 m0.8 m0.2 m,故A正确,B错误;从管道内O点等高点到B点,由机械能守恒定律得:-mgRmv2mv,重力的功率PG=-mgv0=-60 W,故C正确;从管道内A点等高点到B点,由机械能守恒定律得:-mg·2Rmv2mv,在A点,有FNmgm,解得FN66 N,故D正确。

    [答案] ACD

    6(2020·泸州市第一次诊断性考试)如图所示一根足够长的光滑细杆倾斜固定放置在竖直平面内它与以O为圆心R为半径的圆(图中虚线表示)相交于BC两点一轻弹簧一端固定在圆心O另一端连接一质量为m的小球小球穿在细杆上且能自由滑动小球由圆心正上方的A点静止释放经过B点时弹簧恰好处于原长此时小球速度为v整个过程弹簧均在弹性限度内则小球从A点到C点的运动过程中下列判断正确的是(   )

    A小球机械能守恒

    B小球经过B点时速度最大

    C小球经过C点时速度一定大于v

    D小球重力势能和动能之和先减小后增大再减小

    [解析] 小球从A点到C点的运动过程中,小球与弹簧组成的系统能量守恒,小球的机械能不守恒,故A不正确。小球经过B点时弹簧恰好处于原长,此时小球速度为v,则小球经过C点时弹簧恰好也处于原长,小球从BC重力做正功,小球动能增加,小球经过C点时速度一定大于v,故B不正确,C正确。分析知弹簧原来处于伸长状态,小球从AB,弹簧的弹力做正功,弹性势能减少,小球的重力势能和动能之和先增加;小球从BBC的中点过程中,弹簧被压缩,弹性势能增加,则小球的重力势能和动能之和就减少;小球从BC中点到C的过程中,弹簧伸长,弹性势能减少,则小球的重力势能和动能之和就增加,所以小球从A点到C点的运动过程中,小球重力势能和动能之和先增加后减少再增加,故D不正确。

    [答案] C

    7(2020·全国卷)如图在摩托车越野赛途中的水平路段前方有一个坑该坑沿摩托车前进方向的水平宽度为3h其左边缘a点比右边缘b点高0.5h若摩托车经过a点时的动能为E1它会落到坑内cca的水平距离和高度差均为h若经过a点时的动能为E2该摩托车恰能越过坑到达b等于(  )

    A20   B18  

    C9.0   D3.0

    [解析] 摩托车落到c点时,根据平抛运动规律有hv01·t1hgt,解得v;同理摩托车落到b点时有v9gh。又动能E1mvE2mv,所以18,故ACD项错误,B项正确。

    [答案] B

    8(多选)(2020·兰州模拟)如图所示竖直面内光滑的3,4)圆形导轨固定在一水平地面上半径为R一个质量为m的小球从距水平地面正上方h高处的P点由静止开始自由下落恰好从N点沿切线方向进入圆轨道不考虑空气阻力则下列说法正确的是(  )

    A适当调整高度h可使小球从轨道最高点M飞出后恰好落在轨道右端口N

    Bh2R则小球在轨道最低点对轨道的压力为5mg

    C只有h大于等于2.5R小球才能到达圆轨道的最高点M

    DhR则小球能上升到圆轨道左侧离地高度为R的位置该过程重力做功为mgR

    [解析] 若小球从MN做平抛运动,则有RvMtRgt2,可得vM,而球到达最高点M时速度至少应满足mgm,解得v0,故A错误;从P点到最低点过程由机械能守恒可得2mgRmv2,由向心力公式得FNmgm,解得FN5mg,由牛顿第三定律可知小球对轨道的压力为5mg,故B正确;由机械能守恒得mg(h2R)mv,代入v0解得h2.5R,故C正确;若hR,则小球能上升到圆轨道左侧离地高度为R的位置,该过程重力做功为0D错误。

    [答案] BC

    [提升题组]

    9(多选)(2020·湖南永州二模)如图甲所示在竖直平面内固定一光滑的半圆形轨道ABC小球以一定的初速度从最低点A冲上轨道图乙是小球在半圆形轨道上从A运动到C的过程中其速度的平方与其对应高度的关系图象已知小球在最高点C受到轨道的作用力为2.5 N空气阻力不计B点为AC轨道的中点g10 m/s2下列说法正确的是(   )

    A图乙中x36

    B小球质量为0.2 kg

    C小球在B点受到轨道的作用力为8.5 N

    D小球在A点时重力的功率为5 W

    [解析] 小球在光滑轨道上运动,只有重力做功,故机械能守恒,所以有mvmv2mgh,解得v2=-2ghv,当h0.8 m时,v29 m2/s2,代入数据得v05 m/s;当h0时,v2v25 m2/s2,所以图乙中x25,故A错误;由题图乙知,轨道半径R0.4 m,小球在C点的速度vC3 m/s,由牛顿第二定律可得Fmgm,解得m0.2 kgB正确;小球从AB过程中由机械能守恒有mvmvmgR,解得小球运动到B点的速度vB m/s,在B点,由牛顿第二定律可知NBm ,代入数据得NB8.5 N,选项C正确;小球在A点时,重力mg和速度v0垂直,重力的瞬时功率为0D错误。

    [答案] BC

    10(多选)(2020·河南省普通高中毕业班高考适应性测试)如图所示质量分别为2mm的小滑块AB其中A套在固定的竖直杆上B静置于水平地面上AB间通过铰链用长为L的刚性轻杆连接一轻弹簧左端与B相连右端固定在竖直杆上弹簧水平α30°弹簧处于原长状态此时将A由静止释放下降到最低点时α变为45°整个运动过程中AB始终在同一竖直平面内弹簧在弹性限度内忽略一切摩擦重力加速度为gA下降过程中(   )

    AAB组成的系统机械能守恒

    B弹簧弹性势能的最大值为()mgL

    C竖直杆对A的弹力一定大于弹簧弹力

    DA的速度达到最大值前地面对B的支持力小于3mg

    [解析] 根据能量守恒知,AB弹簧组成的系统机械能守恒,故A错误;根据系统机械能守恒可得:Ep2mgL·(cos 30°cos 45°),弹性势能的最大值为Ep()·mgL,故B正确;对B,水平方向的合力Fx F·sin αFma,滑块先做加速运动后做减速运动,竖直杆对A的弹力大小等于F·sin α,所以竖直杆对A的弹力不始终大于弹簧弹力,故C错误;A下降过程中动能达到最大前,A加速下降,对AB整体,在竖直方向上根据牛顿第二定律有3mgN2ma,则有N<3mg,故D正确。故选BD

    [答案] BD

    11(2020·兰州检测)如图所示竖直平面内固定着由两个半径均为R的四分之一圆弧构成的细管道ABC圆心连线O1O2水平轻弹簧左端固定在竖直挡板上右端靠着质量为m的小球(小球的直径略小于管道内径)长为R的薄板DE置于水平面上薄板的左端D到管道右端C的水平距离为R开始时弹簧处于锁定状态具有一定的弹性势能重力加速度为g解除锁定小球离开弹簧后进入管道最后从C点抛出(不计一切摩擦)

    (1)若小球经C点时对轨道外侧的弹力的大小为mg求弹簧锁定时具有的弹性势能Ep

    (2)试通过计算判断小球能否落在薄板DE

    [解析] (1)从解除弹簧锁定到小球运动到C点的过程,弹簧和小球组成的系统机械能守恒,设小球到达C点的速度大小为v1,根据机械能守恒定律可得

    Ep2mgRmv

    由题意知,小球经C点时所受的弹力的大小为mg,方向向下,

    根据向心力公式得

    mgmg

    解得v1Ep3mgR

    (2)小球离开C点后做平抛运动,设从抛出到落到水平面上的时间为t,根据平抛运动规律有

    2Rgt2sv1t

    解得s2R2R

    所以小球不能落在薄板DE上。

    [答案] (1)3mgR (2)小球不能落在薄板DE

    12如图所示质量为m2 kg的小球以初速度v0沿光滑的水平面飞出后恰好无碰撞地从A点进入竖直平面内的光滑圆弧轨道其中B点为圆弧轨道的最低点C点为圆弧轨道的最高点圆弧AB对应的圆心角θ53°圆半径R0.5 m若小球离开水平面运动到A点所用时间t0.4 s(sin 53°0.8cos 53°0.6g10 m/s2)

    (1)小球沿水平面飞出的初速度v0的大小

    (2)到达B点时小球对圆弧轨道的压力大小

    (3)小球能否通过圆弧轨道的最高点C说明原因

    [解析] (1)小球离开水平面运动到A点的过程中做平抛运动,有vygt

    根据几何关系可得tan θ

    代入数据,解得v03 m/s

    (2)由题意可知,小球在A点的速度vA

    小球从A点运动到B点的过程,满足机械能守恒定律,有mvmgR(1cos θ)mv

    设小球运动到B点时受到圆弧轨道的支持力为FN,根据牛顿第二定律有FNmgm

    代入数据,解得FN136 N

    由牛顿第三定律可知,小球对圆弧轨道的压力

    FNFN136 N

    (3)假设小球能通过最高点C,则小球从B点运动到C点的过程,满足机械能守恒定律,有

    mvmg·2Rmv

    C点有Fm

    代入数据,解得F36 Nmg

    所以小球能通过最高点C

    [答案] (1)3 m/s (2)136 N (3)理由见解析

     

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