适用于新高考新教材2024版高考物理二轮复习专题分层突破练5动能定理机械能守恒定律功能关系的应用课件

这是一份适用于新高考新教材2024版高考物理二轮复习专题分层突破练5动能定理机械能守恒定律功能关系的应用课件，共38页。PPT课件主要包含了答案AD，答案ABD等内容，欢迎下载使用。
1.(2023全国新课标卷)无风时,雨滴受空气阻力的作用在地面附近会以恒定的速率竖直下落。一质量为m的雨滴在地面附近以速率v下落高度h的过程中,克服空气阻力做的功为(重力加速度大小为g)(　　)A.0 B.mgh
解析 雨滴速率不变,动能不变,根据动能定理,重力做功为mgh,雨滴克服阻力做功为mgh,选项B正确。
2.(2023辽宁卷)如图(a)所示,从高处M点到地面N点有Ⅰ、Ⅱ两条光滑轨道。两相同小物块甲、乙同时从M点由静止释放,沿不同轨道滑到N点,其速率v与时间t的关系如图(b)所示。由图可知,两物块在离开M点后、到达N点前的下滑过程中(　　)A.甲沿Ⅰ下滑且同一时刻甲的动能比乙的大B.甲沿Ⅱ下滑且同一时刻甲的动能比乙的小C.乙沿Ⅰ下滑且乙的重力功率一直不变D.乙沿Ⅱ下滑且乙的重力功率一直增大
解析 甲下滑过程中加速度不变,沿轨道Ⅱ下滑,乙下滑过程中加速度减小,沿轨道Ⅰ下滑,同一时刻,甲的速度总是比乙的小,故甲的动能比乙的小,选项A错误,选项B正确;开始时乙的重力功率为0,到达底部时,乙的重力功率仍然为0,故乙的重力功率先增大后减小,选项C、D错误。
3.(2023浙江6月选考)铅球被水平推出后的运动过程中,不计空气阻力,下列关于铅球在空中运动时的加速度大小a、速度大小v、动能Ek和机械能E随运动时间t的变化关系中,正确的是(　　)
4.(多选)(2023江西南昌高三期中)图甲为一种新型的电动玩具,整体质量为m,下方的圆球里有电动机、电池、红外线发射器等,打开开关后叶片转动时会产生一个与叶片转动平面垂直的升力F,使玩具在空中飞行。将玩具从离地面高度为4h0处由静止释放,使玩具在竖直方向运动,升力F随离地面高度h变化的关系如图乙所示,重力加速度为g,玩具只受升力和自身重力作用。对于4h0~2h0过程,下列判断正确的是(　　)A.玩具先做匀加速运动再做匀减速运动B.玩具下落到距地面3h0高处速度最大
解析 玩具在下落过程中,根据牛顿第二定律有mg-F=ma,4h0~2h0过程中,由图可知,F从0增大到2mg,在3h0时为mg,所以加速度开始时向下并逐渐减小,速度在增大,当达到3h0时合力为0,加速度为0,此时速度达到最大值,继续运动,合力向上,做减速运动,此时加速度向上并逐渐增大,速度在减小,A错误,B正确;根据上面分析,玩具下落到距地面3h0时速度最大,F做负功,大小
5.(多选)(2023四川德阳二模)甲、乙两赛车在平直赛道上由静止开始保持额定功率启动。甲车启动12 s后,速度达到108 km/h,30 s后,速度达到最大速度216 km/h;乙车启动9 s后,速度达到108 km/h,25 s后,速度达到最大速度
6.(2023江苏卷)如图所示,滑雪道AB由坡道和水平道组成,且平滑连接,坡道倾角均为45°。平台BC与缓冲坡CD相连。若滑雪者从P点由静止开始下滑,恰好到达B点。滑雪者现从A点由静止开始下滑,从B点飞出。已知A、P间的距离为d,滑雪者与滑道间的动摩擦因数均为μ,重力加速度为g,不计空气阻力。
(1)求滑雪者运动到P点的时间t。(2)求滑雪者从B点飞出的速度大小v。(3)若滑雪者能着陆在缓冲坡CD上,求平台BC的最大长度L。
(2)滑雪者从P点由静止开始下滑,恰好运动到B点,该过程合力做的功为0,滑雪者从A点由静止开始下滑到P点的速度大小为vP,有
(3)滑雪者从B点做斜抛运动,若滑雪者刚好落在C点
7.(多选)(2023湖南怀化模拟)如图所示,在倾角为37°的固定斜面上,轻质弹簧一端与固定在斜面底端的挡板C连接,另一端连接滑块A。一轻绳通过斜面顶端的定滑轮(质量忽略不计,轻绳与滑轮间的摩擦不计),一端系在滑块A上,另一端与小球B相连,细绳与斜面平行,斜面足够长。用手托住小球B,此时弹簧刚好处于原长,滑块A刚要沿斜面向上运动。已知mB=2mA=4 kg,弹簧的劲度系数为k=100 N/m,滑块A与斜面间的动摩擦因数μ=0.25,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cs 37° =0.8,弹簧的弹性势能Ep与形变量x的关系为 。现由静止释放小球B,已知小球B始终未落地,则下列说法正确的是(　　)
A.释放小球B前,手受到小球B的压力大小为24 NB.释放小球B后,滑块A向上滑行x=0.20 m时速度最大C.释放小球B后,滑块A向上滑行过程中的最大动能为1.2 JD.释放小球B后,滑块A向上滑行的最大距离为0.48 m
解析 用手托住小球B,此时弹簧刚好处于原长,设绳子拉力为FT,由滑块A刚要沿斜面向上运动可知FT=mAgsin θ+μmAgcs θ=16 N,对B受力分析,设手的支持力为F,则F=mBg-FT=24 N,根据牛顿第三定律可知手受到小球B的压力大小为24 N,A正确;释放小球B后,A做加速度减小的加速运动,当A受到的合力为0时,速度最大,当A加速度为0时,B的加速度也为0,对A受力分析得FT'-mAgsin θ-μmAgcs θ-F弹=0,对B受力分析得FT'=mBg,又F弹=kx,解得x=0.24 m,B错误;根据能量守恒定律,释放小球B后到滑块A速度最大的过
错误;当滑块A向上滑行的距离最大时,A、B的速度都为0,小球B的重力势能转化为A的重力势能、弹簧的弹性势能和摩擦产生的内能,根据能量守恒定律有mBgx'=mAgx'sin θ+μmAgx'cs θ+ kx'2,解得x'=0.48 m,D正确。
8.(2023安徽高三联考)如图所示的水平轨道AD足够长,只有BC部分是粗糙的,其长度为L=1 m,其余部分是光滑的,质量为1 kg、长度为2L、粗细相同的匀质软绳静止在B点的左侧(绳的右端在B点),软绳与粗糙部分的动摩擦因数为μ=0.8,现用F=2 N的水平向右的恒力作用在软绳上,软绳始终保持伸直状态且长度不变,重力加速度g取10 m/s2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则在软绳运动的过程中,下列说法正确的是(　　)A.软绳先做匀加速运动后做匀减速运动B.软绳的左端能经过B点C.软绳的最大动能为0.5 JD.软绳克服摩擦力做功4 J
绳B端向右运动位移为L时, 软绳速度为0,停止运动。拉力F先比摩擦力大,后比摩擦力小,软绳先做加速运动后做减速运动。0≤x≤L时,摩擦力为变力,所以加速度不恒定,A错误。当x=L时,绳子停止运动,软绳的左端不能经
9.(多选)(2023湖北宜昌高三期末)英国物理学家乔治·阿特伍德在1784年制做一种测定重力加速度的机械叫阿特伍德机,受此启发,某实验小组设计了如图所示的机械。具有共同水平轴的竖直轻质转盘的半径关系为R2=2R1,物块A、B由细绳相连,物块B、C分别与绕在内、外盘上的细绳相连,开始时物块均处于静止状态,它们的质量分别为mA=2m,mB=mC=m。某时刻物块被自由释放,物块A、B下降,C上升。当物块A下降高度h时,A、B间的细绳突然断裂。已知细绳足够长,重力加速度为g,不计转盘与轴以及细绳间的摩擦,忽略空气阻力,运动过程中物块不会碰到转盘。下列说法正确的是(　　)
10.(2023山东滨州高三期末)如图所示,质量为m=2 kg的小物块,用长L=0.4 m的细线悬挂于O点,现将细线拉直并与水平方向夹角α=30°,由静止释放,小物块下摆至最低点B处时,细线达到其最大承受力并瞬间断开,小物块恰好从水平传送带最左端滑上传送带,传送带以v0的速度逆时针匀速运转,其上表面距地面高度H=1.6 m,小物块最后从传送带左端飞出,并恰好从光滑斜面顶端沿斜面方向滑上斜面。斜面高h=1.0 m,倾角θ=60°,斜面底端挡板上固定一轻弹簧。小物块沿斜面下滑一段距离后,压缩弹簧,小物块沿斜
(1)绳子能承受的最大拉力的大小;(2)传送带速度大小满足的条件;(3)弹簧的最大弹性势能。
答案 (1)40 N　(2)v0≥2 m/s　(3)31 J
解析 (1)小球从静止摆到最低点过程中,根据机械能守恒定律有
解得vB=2 m/s小球在B点时,根据向心力公式有
联立解得F=40 N根据牛顿第三定律,刚到最低点细线达到其最大承受力F'=40 N。
(2)由于小物块恰好沿斜面方向落到光滑斜面上,即小物块落到斜面顶端时速度方向沿斜面方向,则
vy=gt联立以上各式得vx=2 m/s因为vB=2 m/s,则传送带速度v0≥2 m/s即可。
11.(2023江苏徐州高三期末)如图所示,水平轨道OC的右端C贴近同高度的水平传送带轨道的左端,其中OB段光滑,BC段粗糙,传送带与竖直面内的光滑半圆形轨道DE相切于D点,已知lBC=lCD=L=2 m,圆轨道半径R=0.4 m,弹簧左端固定在墙壁上,自由放置时其右端在B点。一个质量m=0.5 kg的物块(视为质点)将弹簧压缩到A点并锁定,物块与水平轨道BC、传送带间的动摩擦因数均为μ=0.25,重力加速度g取10 m/s2。
(1)若传送带逆时针转动,要使物块始终不脱离轨道,解除锁定前弹簧的弹性势能Ep满足什么条件。(2)若传送带顺时针转动,锁定前弹簧的弹性势能取第(1)问中的最大值,若要使物块在半圆轨道上运动的过程中不脱离轨道,试计算传送带的速度v的范围。(3)在第(1)问的情形下,且弹簧的弹性势能取最大值,试写出物块最后的静止位置到C点的间距d与传送带速度v间的定量关系。
解析 (1)若传送带逆时针转动,要使物块始终不脱离轨道,物块最多上升到半圆轨道与圆心等高处,则根据能量守恒定律,解除锁定前弹簧弹性势能的最大值为Ep=μmg·2L+mgR=7 J所以解除锁定前弹簧弹性势能Ep≤7 J。
(2)物块被弹簧弹出滑到C点的过程中,根据能量守恒定律有
解得vE=2 m/s物块从D到E的过程中,根据机械能守恒定律有
(3)设物块返回传送带后一直向左加速运动,根据动能定理有
后滑上水平轨道,先向左减速运动,被弹簧弹回后再向右减速运动,设其总路程为s,根据动能定理有
解得s=3.6 m物块静止位置在C点的左侧与C点的间距为d1=2L-s=0.4 m
上述两种情况下,物块在水平轨道上向左减速到静止,减速路程为d2,根据动能定理有
物块静止位置在C点的左侧与C点的间距为d2=0.2v2 m