届高考物理 同心圆梦专题卷专题05.docx

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届高考物理同心圆梦专题卷专题05

2012届同心圆梦专题五物理

考点范围：

功和功率；动能和动能定理；重力做功与重力势能；功能关系、机械能守恒定律及其应用

1、选择题（本题共10小题，每小题4分，共40分。

在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项符合题目要求，有的有多个选项符合题目要求。

全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

）

1．关于机械能下列说法中正确的是（）

A．做匀速运动的物体，其机械能一定守恒B．做匀加速运动的物体，其机械能可能守恒

C．如果合外力对物体做功为零，物体的机械能可能增加

D．只要有摩擦力存在，机械能一定减少

2．测定运动员体能的一种装置如右图所示，运动员的质量为m1，绳栓在腰间沿水平方向跨过滑轮（不计滑轮摩擦与质量），悬挂重物m2。

人用力蹬传送带而人的重心不动，使传送带以速率v向右运动，下面四种说法正确的是（）

A．人对传送带不做功

B．人对传送带做正功

C．传送带对人做负功

D．人对传送带做功的功率为m2gv

3．如右图所示，质量为m的物体在与水平方向成θ的恒力F作用下以加速度a做匀加速度直线运动，已知物体和地面间的动摩擦因数为μ，物体在地面上运动距离为x的过程中力F做功为（）

A．

B．

C．

D．

4．如右图所示，物体受到水平推力F的作用在粗糙水平面上做直线运动。

监测到推力F、物体速度v随时间t变化的规律如图所示。

取g=10m/s2，则（）

A．第1s内推力做功为1J

B．第2s内物体克服摩擦力做的功W=2.0J

C．第1.5s时推力F的功率为2W

D．第2s内推力F做功的平均功率

5．把动力装置分散安装在每节车厢上，使其既具有牵引动力，又可以载客，这样的客车车辆叫做动车。

而动车组是几节自带动力的车辆（动车）加几节不带动力的车辆（也叫拖车）编成一组，如右图所示，假设动车组运行过程中受到的阻力与其所受重力成正比，每节动车与拖车的质量都相等，每节动车的额定功率都相等。

若1节动车加3节拖车编成的动车组的最大速度为120km/h，则9节动车加3节拖车编成的动车组的最大速度为（）

A．120km/h

B．240km/h

C．360km/h

D．480km/h

6．质量为l.0kg的物体以某初速度在水平面上滑行，由于摩擦阻力的作用，其动能随位移变化的情况如下图所示，则下列判断正确的是（g取10m/s2）（）

A．物体与水平面间的动摩擦因数为0.20

B．物体与水平面间的动摩擦因数为0.25

C．物体滑行的总时间为5.0s

D．物体滑行的总时间为4.0s

7．在2011年5月15日进行的国际田联钻石联赛上海站中，首次尝试七步上栏的刘翔以13秒07创项目赛季最好成绩夺冠。

他采用蹲踞式起跑，在发令枪响后，右脚迅速蹬离起跑器，在向前加速的同时提升身体重心。

如下图所示，假设刘翔的质量为m，在起跑时前进的距离s内，重心升高量为h，获得的速度为v，克服阻力做功为W阻，则在此过程中（）

A．刘翔的机械能增加了

B．刘翔的重力做功为

C．刘翔自身做功为

D．刘翔自身做功为

8．如右图所示，2011年5月27日在国际泳联大奖赛罗斯托克站中，中国选手彭健烽在男子3米板预赛中以431.60分的总成绩排名第一，晋级半决赛。

若彭健烽的质量为m，他入水后受到水的阻力而做减速运动，设水对他的阻力大小恒为F，在水中下降高度h的过程中，他的（g为当地重力加速度）（）

A．重力势能减少了mgh

B．动能减少了Fh

C．机械能减少了（F+mg）h

D．机械能减少了Fh

9．如右图所示，固定的倾斜光滑杆上套有一个质量为m的圆环，圆环与一橡皮绳相连，橡皮绳的另一端固定在地面上的A点，橡皮绳竖直时处于原长h。

让圆环沿杆滑下，滑到杆的底端时速度为零。

则在圆环下滑过程中（）

A．圆环机械能守恒

B．橡皮绳的弹性势能一直增大

C．橡皮绳的弹性势能增加了mgh

D．橡皮绳再次到达原长时圆环动能最大

10．如右图所示，固定在竖直面内的光滑圆环半径为R，圆环上套有质量分别为m和2m的小球A、B（均可看作质点），且小球A、B用一长为2R的轻质细杆相连，在小球B从最高点由静止开始沿圆环下滑至最低点的过程中（已知重力加速度为g），下列说法正确的是（）

A．B球减少的机械能等于A球增加的机械能

B．B球减少的重力势能等于A球增加的重力势能

C．B球的最大速度为

D．B球克服细杆所做的功为

二、非选择题（本题共6小题，共60分。

要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。

）

11．（8分）运动员驾驶摩托车做腾跃特技表演是一种刺激性很强的运动项目。

如下图所示，运动员驾驶摩托车的在AB段加速，到B点时速度为v0＝20m/s，之后以恒定功率P＝1.8kw冲上曲面BCDE，经t＝13s的时间到达E点时，关闭发动机后水平飞出。

已知人和车的总质量m＝180kg，坡顶高度h＝5m，落地点与E点的水平距离x＝16m，重力加速度g＝10m/s2。

求摩托车在冲上坡顶的过程中克服阻力做的功。

12．（10分）液化石油燃气汽车简称LPG汽车，该燃气汽车的CO排放量比汽油车减少90%以上，碳氢化合物排放减少70%以上，氮氧化合物排放减少35%以上，是目前较为实用的低排放汽车。

如下图所示为一辆燃气车，为检验刹车功能，进行了如下实验：

在路旁可以竖起一标志杆，车以v0=72km/h的速度匀速行驶，当车头距标志杆s=20m时，实验室工作人员向司机下达停车的指令，司机经时间t0=0.8s（即反应时间）后开始刹车，若车在标志杆前停止运动则符合安全要求，已知车与驾驶员总质量为M=1000kg，g=10m/s2。

求：

（1）刹车过程中的制动力至少多大？

（2）现把该车改装为双动力系统，在平路行驶时，只采用燃气动力驱动，发动机的额定功率为15kw，能获得的最大速度为v1=15m/s。

当车驶上路面情况相同倾角为37°足够长的斜坡时，采用电力与燃气双动力系统发动机的总功率为34kw，保持该功率不变，经过20s达到最大速度，求t=45s时车沿斜面运动的路程。

（sin37°=0.6，cos37°=0.8）

13．（10分）如下图所示，水平轨道AB与位于竖直面内半径为R=0.90m的半圆形光滑轨道BCD相连，半圆形轨道的BD连线与AB垂直。

质量为m=1.0kg可看作质点的小滑块在恒定外力F=17.5N作用下从水平轨道上的A点由静止开始向右运动，物体与水平地面间的动摩擦因数μ=0.5。

到达水平轨道的末端B点时撤去外力，已知AB间的距离为x=1.8m，滑块进入圆形轨道后从D点抛出，求滑块经过圆形轨道的B点和D点时对轨道的压力是多大？

（g取10m/s2）

14．（10分）如下图所示，在水平长直的轨道上，有一长度为L的平板车在外力控制下始终保持速度v0做匀速直线运动。

某时刻将一质量为m，可视为质点的小滑块轻放到车面最右端，滑块刚好距B端

处的C点相对小车静止，设定平板车上表面各处粗糙程度相同。

求滑块和平板车摩擦产生的内能。

15．（8分）如下图所示，设AB段是距水平传送带装置高为H=1.5m的粗糙斜面，水平段BC使用水平传送带装置，BC长L=5m，与货物间的摩擦因数为μ=0.4，皮带轮的半径为R=0.2m，转动的角速度为ω=15rad/s。

设质量为m=1kg的小物块由静止开始从A点下滑，经过B点的拐角处无机械能损失，从B点运动到C点所用时间是1.5s，且知货物从B点开始做匀减速运动，到达C点前已相对传送带静止，试求货物在斜面上运动时克服摩擦力所做的功。

（g取10m/s2）

16．（14分）如下图所示，让摆球从图中的C位置由静止开始摆下，摆到最低点D处，摆线刚好被拉断，小球在粗糙的水平面上由D点向左做匀减速运动，到达小A孔进入半径R=0.3m的竖直放置的光滑圆弧轨道，当摆球进入圆轨道立即关闭A孔。

已知摆线长L=2m，

，小球质量为m=0.5kg，D点与小孔A的水平距离s=2m，g取10m/s2。

试求：

（1）求摆线能承受的最大拉力为多大？

（2）要使摆球能进入圆轨道并且不脱离轨道，求粗糙水平面摩擦因数μ的范围。

2012届同心圆梦专题卷物理专题五答案与解析

1．【命题立意】本题以运动、力、做功等情景来考查机械能守恒及其变化。

【思路点拨】

（1）机械能是否守恒应从守恒的条件去分析判断。

（2）否定判断可用举例法。

【答案】BC【解析】物体在竖直方向向上做匀速运动时，其机械能是增加的，选项A错误、选项C正确；做匀加速运动的物体，其机械能可能守恒，如自由落体运动，选项B正确；摩擦力可以做正功、可以做负功、也可以不做功，选项D错误。

2．【命题立意】本题考查功的基本概念与功率。

【思路点拨】功的正负取决于力与位移（速度）的夹角，功率P=Fv求解。

【答案】BD【解析】传送带在人的摩擦力的作用下向右运动，摩擦力与速度方向相同，所以人以传送带做正功，选项A错误、B正确；由于人处于静止状态，在传送带给人的摩擦力的方向无位移，故传送带对人不做功，C选项错误；人处于静止状态故有：

f=m2g，由牛顿第三运动定律可得：

f'=f=m2g，故人对传送带做功的功率为：

P=f'v=m2gv，D选项正确。

3．【命题立意】本题以匀加速运动的情景，考查力所做的功。

【思路点拨】

（1）应用牛顿第二定律求得力F；

（2）根据功的定义式求力F所做的功。

【答案】B【解析】以物体为研究对象，竖直方向有

，水平方向有

，联立解得

，在此过程中F做功

，故正确选项为B。

4．【命题立意】本题以图象为切入点考查功与功率。

【思路点拨】

（1）由v－t图象寻找位移与速度；

（2）结合功与功率的表达式求解。

【答案】B【解析】第1s内物体保持静止状态，在推力方向没有位移产生故做功为0，A选项错误；由图象可知第3s内物体做匀速运动，F=2N，故F=f=2N，由v－t图象知第2s内物体的位移x=

×1×2m=1m，第2s内物体克服摩擦力做的功Wf=fx=2.0J，故B选项正确；第1.5s时物体的速度为1m/s，故推力的功率为3W，C选项错误；第2s内推力F=3N，推力F做功WF=Fx=3.0J，故第2s内推力F做功的平均功率

=WF/t=3W，故D选项错误。

5．【命题立意】本题以动车组为情景考查机车的功率问题。

【思路点拨】

（1）动车与拖车的质量都相等，且受到的阻力与其所受重力成正比；

（2）速度最大时，牵引力等于阻力；（3）应用功率公式

求解。

【答案】C【解析】由

和

，解得

，故正确选项为C。

6．【命题立意】本题以图象为情景，综合考查动能、动能定理、牛顿运动定律及运动学公式等。

【思路点拨】

（1）由图象获得动能、动能变化及位移相关信息；

（2）由动能定理求得动摩擦因数；（3）由动能定义式、牛顿第二定律及运动学公式求得时间。

【答案】AC【解析】由动能定理

，解得μ=0.20，选项A正确、选项B错误；由

，

μmg=ma，0=v0-at，联立解得t=5.0s，选项C正确、选项D错误。

7．【命题立意】本题以最新的刘翔跨栏夺冠为情景，考查机械能及动能定理等。

【思路点拨】

（1）刘翔的动能和重力势能均增加；

（2）本题重力做负功；（3）由动能定理求出刘翔所做的功。

【答案】D【解析】刘翔的机械能增加量为

，选项A错误；刘翔的重力做功为

，选项B错误；由动能定理

，得

，选项C错误、选项D正确。

8．【命题立意】本题以彭健烽跳水为情景，综合考查动能定理、重力做功与重力势能改变及功能关系等。

【思路点拨】

（1）重力做正功，重力势能减少，减少的重力势能等于重力所做的功；

（2）动能变化从动能定理的角度去考虑；（3）机械能的变化对应力F所做的功。

【答案】AD【解析】重力mg做正功，力F做负功。

由重力做功与重力势能改变的关系知选项A正确；由动能定理知动能改变对应外力所做的总功，选项B错误；由功能关系，机械能的改变量在数值上等于力F做的功，选项C错误、选项D正确。

9．【命题立意】本题通过斜面及橡皮绳情景，考查动能、弹性势能、系统机械能守恒等。

【思路点拨】

（1）圆环与橡皮绳构成的系统机械能守恒，圆环机械能不守恒。

（2）橡皮绳只有在伸长状态下才有弹性势能。

（3）橡皮绳再次到达原长时，合外力仍沿杆向下。

【答案】C【解析】圆环与橡皮绳构成的系统机械能守恒，圆环的机械能先不变后减小，橡皮绳的弹性势能先不变后增加，选项AB错误、选项C正确；橡皮绳再次到达原长时，合外力仍沿杆向下，圆环仍加速向下运动，选项D错误。

10．【命题立意】本题以竖直平面内的圆周运动为情景，考查动能定理和机械能守恒定律的应用。

【思路点拨】

（1）小球A、B组成的系统机械能守恒，但每一个小球机械能均不守恒；

（2）对两小球应用机械能守恒定律，对B球应用动能定理。

【答案】ACD【解析】小球A、B组成的系统机械能守恒，选项A正确；由于A、B两小球质量不同，选项B错误；当B球到达最低点时，两小球速度最大，由系统机械能守恒

，得最大速度为

，选项C正确；以B球为研究对象，由动能定理得：

，解得

，选项D正确。

11．【命题立意】本题以运动员驾驶摩托车做腾跃特技表演为情景，综合考查动能定理和平抛运动规律的应用。

【思路点拨】

（1）摩托车从B到E为复杂的曲线运动，应用动能定理；

（2）摩托车离开E点后做平抛运动。

【答案】27360J

【解析】对摩托车的平抛运动过程，有

（2分）

（2分）

摩托车在斜坡上运动时，由动能定理得

（2分）

联立解得

（2分）

12．【命题立意】本题以环保汽车“燃气车”为情景，综合考查瞬时功率的计算和机车起动模型。

【思路点拨】

（1）瞬时功率的计算P=Fv；

（2）机车恒功率起动用动能定理分析；（3）当牵引力等于阻力（F=f）时，机车速度最大，即：

。

【答案】

（1）5×104N

（2）370.2m

【解析】

（1）在反应时间内驾驶员匀速运动的距离为：

s0=v0t0=16m（1分）

若车在标志杆前停止运动，由运动学公式可得：

≤s-s0（1分）

可求得：

a≥50m/s2（1分）

由牛顿第二运动定律可得：

F制=ma≥5×104N（1分）

（2）在平路行驶时获得的最大速度时，汽车匀速运动由：

（1分）

当汽车保持总功率不变，在斜坡上运动，达到最大速度时由：

（μMgcosθ+Mgsinθ）v2=P总（1分）

可求得：

v2=5m/s（1分）

由动能定理可得：

（2分）

解得：

s=370.2m（1分）

13．【命题立意】本题以水平面上的匀加速度运动和竖直平面的圆周运动模型，综合考查动能定理及牛顿运动定律的应用。

【思路点拨】

（1）水平面的匀加速度运动应用动能定理比较简洁；

（2）竖直平面内的圆周运动应用动能定理和牛顿运动定律。

【答案】60N0

【解析】由动能定理，得

（2分）

在B点有

（2分）

联系解得FN=60N

由牛顿第三定律知，滑块在B点对轨道的压力大小为60N（1分）

滑块由B点到D点过程由动能定理，得

（2分）

在D点有

（2分）

联立解得FN2=0

由牛顿第三定律知滑块在D点对轨道的压力大小为0（1分）

14．【命题立意】本题为多研究对象，主要考查相对运动及摩擦生热。

【思路点拨】

（1）对于多研究对象，每一研究对象的运动规律分别分析；

（2）对于发生相对运动的两物体，要注意二者之间位移关系、速度关系等；（3）一对滑动摩擦力产生的热量为

。

【答案】

【解析】设小滑块受平板车的滑动摩擦力大小为f，经时间t后与平板车相对静止，则

（2分）

v0=at（2分）

f=ma（2分）

（2分）联立解得

（2分）

15．【命题立意】本题以常见的传送带为情景，综合考查运动学公式、牛顿运动定律和动能定理等的应用。

【思路点拨】

（1）货物在传送带上的运动分匀减速和匀速两个阶段；

（2）货物在斜面上的运动用动能定理比较简单。

【答案】2.5J

【解析】水平传送带的速度为v0=Rω=3m/s（1分）

由牛顿第二定律，得μmg=ma（1分）

又v0=vB-at1（1分）

（1分）

L-L1=v0t2（1分）

t1+t2=t（1分）

由动能定理，得

（1分）

联立解得Wf=2.5J（1分）

16．【命题立意】该题精心设计运动过程，综合考查小球下摆过程中的机械能守恒、水平面上动能定理和圆周运动及其临界问题。

【思路点拨】

（1）小球下摆过程中机械能守恒；

（2）小球在竖直位置时按圆周运动处理；（3）水平面上匀减速过程中的动能定理；（4）小球在圆形轨道中不脱离轨道有两种情况。

【答案】

（1）10N

（2）0.35≤μ≤0.5或者μ≤0.125

【解析】

（1）当摆球由C到D运动机械能守恒：

（2分）

由牛顿第二定律可得：

（1分）

可得：

Fm=2mg=10N（1分）

（2）小球不脱圆轨道分两种情况：

①要保证小球能达到A孔，设小球到达A孔的速度恰好为零，

由动能定理可得：

（1分）

可得：

μ1=0.5（1分）

若进入A孔的速度较小，那么将会在圆心以下做等幅摆动，不脱离轨道。

其临界情况为到达圆心等高处速度为零，由机械能守恒可得：

（1分）

由动能定理可得：

（2分）

可求得：

μ2=0.35（1分）

②若小球能过圆轨道的最高点则不会脱离轨道，在圆周的最高点由牛顿第二定律可得：

（1分）

由动能定理可得：

（2分）

解得：

μ3=0.125（1分）

综上所以摩擦因数μ的范围为：

0.35≤μ≤0.5或者μ≤0.125（1分）