1、高中同步测试卷(十一)专题四动力学与能量观点的综合应用(时间：90分钟，满分：100分)一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确)1如图所示，在高1.5 m的光滑平台上有一个质量为2 kg的小球被一细线拴在墙上，小球与墙之间有一根被压缩的轻质弹簧当烧断细线时，小球被弹出，小球落地时的速度方向与水平方向成60角，则弹簧被压缩时具有的弹性势能为(g取10 m/s2)()A10 J B15 J C20 J D25 J 2运动员从高山悬崖上跳伞，伞打开前可看做是自由落体运动，开伞后减速下降，最后匀速下落v、F、Ep和E分别表示速度、合外力、重力势能和
2、机械能在整个过程中，下列图象可能符合事实的是(其中t、h分别表示下落的时间和高度) ()3.如图所示，一块长木板Q放在光滑的水平面上，在Q上放一物体P，系统静止现以恒定的外力向右拉Q，由于P、Q间摩擦力的作用，P将在Q上滑动，P、Q分别向右移动一段距离，在此过程中()A外力F做的功等于P和Q动能的增量B摩擦力对P所做的功可能大于P的动能的增加量CP、Q间的摩擦力对Q所做的功等于对P所做的功的负值D外力F对Q做的功一定大于P和Q的总动能的增量4.如图所示，在倾角60的光滑斜面上固定一个质量为m3 kg的小物体P，P到地面的竖直高度为H1.5 m给P一个水平向左的恒定拉力F40 N，之后某时刻解除
3、对P的固定，不计空气阻力，g取10 m/s2，则物体P到地面时的动能为()A(4520) J B(4560) JC90 J D125 J5.半径为R的圆桶固定在小车上，有一光滑小球静止在圆桶的最低点，如图所示小车以速度v向右匀速运动，当小车遇到障碍物突然停止时，小球沿桶壁上升的高度不可能的是()A等于 B大于C小于 D等于2R6一质量为0.6 kg的物体以20 m/s的初速度竖直上抛，当物体上升到某一位置时，其动能减少了18 J，机械能减少了3 J整个运动过程中物体所受阻力大小不变，重力加速度g10 m/s2，则下列说法正确的是(已知物体的初动能Ek0mv2120 J)()A物体向上运动时加速
4、度大小为12 m/s2 B物体向下运动时加速度大小为9 m/s2C物体返回抛出点时的动能为40 J D物体返回抛出点时的动能为114 J7.如图，一半径为R、粗糙程度处处相同的半圆形轨道竖直固定放置，直径POQ水平一质量为m的质点自P点上方高度R处由静止开始下落，恰好从P点进入轨道质点滑到轨道最低点N时，对轨道的压力为4mg，g为重力加速度的大小用W表示质点从P点运动到N点的过程中克服摩擦力所做的功则()AWmgR，质点恰好可以到达Q点BWmgR，质点不能到达Q点CWmgR，质点到达Q点后，继续上升一段距离DWmgR，质点到达Q点后，继续上升一段距离二、多项选择题(本题共5小题，每小题6分，共
5、30分在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题意)8.如图所示，汽车在拱形桥顶点A匀速率运动到桥的B点下列说法正确的是 ()A合外力对汽车做的功为零 B阻力做的功与牵引力做的功相等C重力的瞬时功率随时间变化 D汽车对坡顶A的压力等于其重力9一物体做自由落体运动，以水平地面为零势能面，运动过程中重力的瞬时功率P、重力势能Ep、动能Ek随运动时间t或下落的高度h的变化图象可能正确的是 ()10如图所示，质量为0.1 kg的小物块在粗糙水平桌面上滑行4 m后以3.0 m/s的速度飞离桌面，最终落在水平地面上，已知物块与桌面间的动摩擦因数为0.5，桌面高0.45 m，若不计空气阻力，取g10 m/s
6、2，则()A小物块的初速度是5 m/s B小物块的水平射程为0.9 mC小物块在桌面上克服摩擦力做8 J的功 D小物块落地时的动能为0.9 J11一个人稳站在商店自动扶梯的水平踏板上，随扶梯向上加速运动，如图所示，则()A人对踏板的压力大小等于人受到的重力大小 B人受到重力、摩擦力和踏板的支持力作用C人受到的力的合力对人所做的功等于动能的增加量 D踏板对人做的功等于人的机械能的增加量12如图所示，两个竖直圆弧轨道固定在同一水平地面上，半径R相同，左侧轨道由金属凹槽制成，右侧轨道由金属圆管制成，均可视为光滑在两轨道右侧的正上方分别将金属小球A和B由静止释放，小球距离地面的高度分别为hA和hB，下
7、列说法正确的是() A适当调整hA，可使A球从轨道最高点飞出后，恰好落在轨道右端口处B适当调整hB，可使B球从轨道最高点飞出后，恰好落在轨道右端口处C若使小球A沿轨道运动并且从最高点飞出，释放的最小高度为D若使小球B沿轨道运动并且从最高点飞出，释放的最小高度为题号123456789101112答案三、实验题(按题目要求作答)13(10分)某同学为探究“合力做功与物体动能改变的关系”，设计了如下实验，他的操作步骤是：按图甲摆好实验装置，其中小车质量M0.20 kg，钩码总质量m0.05 kg.释放小车，然后接通打点计时器的电源(电源频率为f50 Hz)，打出一条纸带甲(1)他在多次重复实验得到的
8、纸带中取出自认为满意的一条，如图乙所示把打下的第一点记作0，然后依次取若干个计数点，相邻计数点间还有4个点未画出，用厘米刻度尺测得各计数点到0点距离分别为d10.041 m，d20.055 m，d30.167 m，d40.256 m，d50.360 m，d60.480 m，他把钩码重力(当地重力加速度g9.8 m/s2)作为小车所受合力，算出打下0点到打下第5点合力做功W_J(结果保留三位有效数字)，用正确的公式Ek_(用相关数据前字母列式)把打下第5点时小车动能作为小车动能的改变量，算得Ek0.125 J.乙(2)此次实验探究的结果，他没能得到“合力对物体做的功等于物体动能的增量”，且误差很
9、大，通过反思，他认为产生误差的原因如下，其中正确的是_(填选项前的字母)A钩码质量太大，使得合力对物体做功的测量值比真实值偏大太多B没有平衡摩擦力，使得合力对物体做功的测量值比真实值偏大太多C释放小车和接通电源的次序有误，使得动能增量的测量值比真实值偏小D没有使用最小刻度为毫米的刻度尺测距离也是产生此误差的重要原因四、计算题(本题共3小题，共32分解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)14.(10分)如图所示，质量M2 kg的滑块套在光滑的水平轨道上，质量m1 kg的小球通过长L0.5 m的轻质细杆与滑块上的
10、光滑轴O连接，小球和轻杆可在竖直平面内绕O轴自由转动，开始轻杆处于水平状态现给小球一个竖直向上的初速度v04 m/s，g取10 m/s2.若锁定滑块，试求小球通过最高点P时对轻杆的作用力的大小和方向15.(10分)如图所示，滑雪坡道由斜面AB和圆弧面BO组成，BO与斜面相切于B、与水平面相切于O，以O为原点在竖直面内建立直角坐标系xOy.现有一质量m60 kg的运动员从斜面顶点A无初速滑下，运动员从O点飞出后落到斜坡CD上的E点已知A点的纵坐标为yA6 m，E点的横、纵坐标分别为xE10 m，yE5 m，不计空气阻力，g10 m/s2.求：(1)运动员在滑雪坡道ABO段损失的机械能；(2)落到
11、E点前瞬间，运动员的重力功率大小16.(12分)如图所示，用内壁光滑的薄壁细管弯成的“S”形轨道固定于竖直平面内，弯曲部分是由两个半径均为R0.2 m的半圆平滑对接而成(圆的半径远大于细管内径)轨道底端A与水平地面相切，顶端与一个长为l0.9 m的水平轨道相切于B点一倾角为37的倾斜轨道固定于右侧地面上，其顶点D与水平轨道的高度差为h0.45 m，并与其他两个轨道处于同一竖直平面内一质量为m0.1 kg的小物体(可视为质点)在A点被弹射入“S”形轨道内，沿轨道ABC运动，并恰好从D点以平行于斜面的速度进入倾斜轨道小物体与BC段间的动摩擦因数0.5.(不计空气阻力，g取10 m/s2.sin 3
12、70.6，cos 370.8)(1)小物体从B点运动到D点所用的时间；(2)小物体运动到B点时对“S”形轨道的作用力大小和方向；(3)小物体在A点的动能参考答案与解析1导学号94770163解析选A.由hgt2和vygt得：vy m/s，落地时，tan 60可得：v0 m/s，由机械能守恒定律得：Epmv，可求得：Ep10 J，故A正确2导学号94770164解析选B.运动员先做自由落体运动，受到的合力为重力，重力势能随高度均匀减小，机械能守恒，选项C、D错误；打开降落伞后，运动员受到重力和空气阻力，因最终做匀速运动，故空气阻力随着速度的减小而减小，运动员受到的合力大小随着阻力的减小而减小，直
13、到阻力等于运动员的重力，运动员做加速度逐渐减小的减速运动，最后做匀速运动，选项A错误，选项B正确3导学号94770165解析选D.物体P所受的合外力等于Q对P的摩擦力，则Q对P的摩擦力所做的功等于P的动能的增量，B错误；P对Q的摩擦力与Q对P的摩擦力是一对作用力与反作用力，大小相等，方向相反，但由于P在Q上滑动，P、Q的位移不等，则二者做功绝对值不等，C错误；由于P、Q间有相对滑动，摩擦生热，力F做的功大于物体P、Q的动能之和，D正确、A错误4导学号94770166解析选D.P解除固定后受到重力mg30 N和拉力F40 N的合力大小为F合50 N、方向与水平方向成夹角37，则P不沿斜面向下滑动
14、、沿F合方向做匀加速直线运动设P到地面时的动能为Ek，P的运动位移xH/sin 2.5 m，对P应用动能定理有F合xEk，解得Ek125 J，D正确5导学号94770167解析选B.小球沿圆桶上滑机械能守恒，由机械能守恒分析，若小球不能通过与圆桶中心等高的位置，则h；若小球能通过与圆桶中心等高的位置，但不能通过圆桶最高点，则小球在圆心上方某位置脱离圆桶，斜上抛到抛物线的最高点，这种情况小球沿桶壁上升的高度小于；若小球能通过圆桶最高点，小球沿桶壁上升的高度等于2R，所以A、C、D是可能的6导学号94770168解析选A.根据机械能的变化量等于除了重力以外的其他力做的功，所以阻力做功Wf3 J，在
15、物体上升到某一位置的过程中根据动能定理有，mghWfEk，解得h2.5 m，又Wffh，解得f N，上升过程中有mgfma，解得a12 m/s2，下落过程中有mgfma，解得a8 m/s2，A项正确，B项错初动能Ek0mv2120 J，当上升到某一位置动能变化量为Ek18 J，EkEk1Ek0，解得：Ek1102 J，再上升到最高点时机械能减少量为E，则，解得E17 J，所以在上升、下落全过程中机械能的减少量为40 J, 这个过程中利用动能定理有40EkEk0，得返回抛出点时的动能Ek80 J，所以C、D两项均错7导学号94770169解析选C.设质点到达N点的速度为vN，在N点质点受到轨道的
16、弹力为FN，则FNmg，已知FNFN4mg，则质点到达N点的动能为EkNmvmgR.质点由开始至N点的过程，由动能定理得mg2RWfEkN0，解得摩擦力做的功为WfmgR，即克服摩擦力做的功为WWfmgR.设从N到Q的过程中克服摩擦力做功为W，则WW.从N到Q的过程，由动能定理得mgRWmvmv，即mgRWmv，故质点到达Q点后速度不为0，质点继续上升一段距离选项C正确8导学号94770170AC9导学号94770171解析选BC.重力的瞬时功率的表达式为Pmgvmg2tmg，所以A错，C对；EpEp0mghEp0mg2t2，所以B对；物体做自由落体运动，初动能为零，D错误10导学号94770
17、172解析选BD.小物块在桌面上克服摩擦力做功WfmgL2 J，C错在水平桌面上滑行，由动能定理得Wfmv2mv，解得v07 m/s，A错小物块飞离桌面后做平抛运动，有xvt、hgt2，解得x0.9 m，B正确设小物块落地时动能为Ek，由动能定理得mghEkmv2，解得Ek0.9 J，D正确11导学号94770173解析选BCD.人的加速度斜向上，将加速度分解到水平和竖直方向得：axacos ，方向水平向右；ayasin ，方向竖直向上，水平方向受静摩擦力作用，fmaxmacos ，水平向右，竖直方向受重力和支持力，FNmgmasin ，所以FNmg，故A错误，B正确；根据动能定理可知：合外力
18、对人做的功等于人动能的增加量，故C正确；除重力以外的力对物体做的功，等于物体机械能的变化量，所以踏板对人做的功等于人的机械能增加量，故D正确故选BCD.12导学号94770174解析选BC.A球恰好通过左边圆弧轨道最高点时，最小速度为，根据Rgt2得，t，则水平位移x RR，可知A球从轨道最高点飞出后，不可能落在轨道右端口处，故A错误当B球在最高点的速度v 时，B球可以恰好落在轨道右端口处，故B正确小球恰好通过左边圆弧轨道最高点时，最小速度为，根据动能定理知，mg(h2R)mv2，解得最小高度hR，故C正确若使小球B沿轨道运动并且从最高点飞出，根据机械能守恒得，释放的最小高度为2R，故D错误1
19、3导学号94770175解析(1)小车所受合力做的功Wmgd50.059.80.360 J0.176 J，打下第5点时小车动能EkMvM(d6d4)2.(2)小车所受合外力做的功0.176 J大于小车动能的增量0.125 J，说明本实验可能没有平衡摩擦力，或者没有满足钩码总质量远小于小车的质量的条件，A、B正确答案(1)0.176(d6d4)2(2)AB14导学号94770176解析设小球能通过最高点，且此时的速度为v1，在上升过程中，因只有重力做功，小球的机械能守恒选M所在水平面为参考平面，则mvmgLmv(3分)v1 m/s(2分)设小球到达最高点时，轻杆对小球的作用力为F，方向向下，则F
20、mgm(3分)由式，得F2 N(1分)由牛顿第三定律可知，小球对轻杆的作用力大小为2 N，方向竖直向上(1分)答案2 N竖直向上15导学号94770177解析(1)运动员从O点飞出后做平抛运动，则xEvxt(1分)yEgt2(1分)解得，t1 s，vx10 m/s(1分)在滑雪坡道ABO段，由能量守恒定律有：损失的机械能为EmgyAmv(2分)代入数据解得，E600 J(1分)(2)落到E点前瞬间，运动员在竖直方向上的分速度为 vygt(1分)运动员的重力功率大小为 Pmgvy(2分)代入数据解得，P6103 W(1分)答案(1)600 J(2)6103 W16导学号94770178解析(1)小物体从C到D做平抛运动有hgt(1分)tan (1分)解得：vC4 m/s，t10.3 s(1分)物体从B到C做匀减速运动，由牛顿第二定律得mgma(1分)vv2al(1分)vCvBat2(1分)解得：tt1t20.5 s(1分)(2)假设物体运动到B点受到向下的弹力，由牛顿第二定律得FNmgm(1分)由牛顿第三定律有FNFN，故FN11.5 N.即小物体运动到B点时对“S”形轨道的作用力大小为11.5 N，方向向上(1分)(3)从A到B的过程由机械能守恒得EkA4mgRmv(2分)解得EkA2.05 J(1分)答案(1)0.5 s(2)11.5 N，方向向上(3)2.05 J
