专题04功和能(粤皖卷)-高三物理名校模拟金卷分项汇编(第01期)(解析版)

高中物理学习材料
（马鸣风萧萧**整理制作）
一、单项选择题
1、【2014·安徽省安庆市2高三第二次模拟考试理综】如图甲所示，静止在地面上的一个物体在竖直向止的拉力作用下开始运动在,向上运动的过程中，物体的动能E k与位移x关系图象如图乙所示。

其中在0~h过程中的图线为平滑曲线，h~2h过程中的图线为平行于横轴的直线，2h~3h过程中的图线为一倾斜的直线，不计空气阻力，下列说法正确的是
A．物体上升到h高处时，拉力的功率为零
B．在0~h过程中拉力大小恒为2mg
C.在h~23h过程中物体机械能不变
D．在2h~3h过程中物体的机械能不变
2、【2014·安徽省蚌埠市三县联谊校第二次联考】如图所示，质量为m 的滑块从 h 高处的a 点沿圆弧轨道ab 滑入水平轨道bc ，滑块与轨道的动摩擦因素相同．滑块在a 、c 两点时的速度大小均为v ，ab 弧长与bc 长度相等．空气阻力不计，则滑块从a 到c 的运动过程中（ ）
A ．小球的动能始终保持不变
B ．小球在bc 过程克服阻力做的功一定等于mgh /2
C ．小球经b 点时的速度大于2v gh +
D ．小球经b 点时的速度等于22v gh +
3、【2014·安徽省宿州市高三第一次教学质量检测】一小球在离地高H 处从静止开始竖直下落，在离地高H 处，小球的机械能为E 0，运动过程中受到的阻力大小与速率成正比，下列图像反映了小球的机械能E 随下落高度h 的变化规律（选地面为零势能参考平面），其中可能正确的是( )
项BD 错。

如果高度足够高，阻力增大到等于重力后开始匀速运动，阻力不再变化，但整个运动过程没有减速过程，所以落地速度不可能等于0，而以地面为零势能参考面，所以机械能不可能减少到0，选项A 错，正确选项为B 。

考点：机械能守恒定律
4、【2014·安徽省宿州市高三第一次教学质量检测】如图所示，将质量为2m 的重物悬挂在轻绳的一端，轻绳的另一端系一质量为m 的小环，小环套在竖直固定的光滑直杆上，光滑定滑轮与直杆的距离为d 。

现将小环从与定滑轮等高的A 处由静止释放，当小环沿直杆下滑距离也为d 时（图中B 处），下列说法正确的是
( )
A ．环减少的机械能大于重物增加的机械能
B ．环在B 处的速度为v=gd )223(
C ．环在B 处的速度与重物上升的速度大小之比为
2
2 D ．小环到达B 处时，重物上升的高度也为d
考点：速度分解与合成机械能守恒
二、双项选择题
5、【2014·广东省广雅中学、佛山一中高三下学期2月联考】将质量为m的小球在距地面高度为h处抛出，
抛出时的速度大小为V0，小球落到地面时的速度大小为2V0，若小球受到的空气阻力不能
．．忽略，则对于小球下落的整个过程，下面说法中正确的是
A．小球克服空气阻力做的功小于mgh B．重力对小球做的功等于mgh
C．合外力对小球做的功小于mV02D．重力势能的减少量等于动能的增加量
三、非选择题
6、【2014·安徽省六校教育研究会高三联考】某探究学习小组的同学试图以图中的滑块为对象验证“动能定理”，他们在实验室组装了如图所示的一套装置，另外他们还找到了打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、小木块、细沙．当滑块连上纸带，沙桶中不放沙子时，释放沙桶，滑块不动。

要完成该实验，你认为：
（1）还需要的实验器材有．
（2）实验时首先要做的步骤是，为了保证滑块受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等，沙和沙桶的总质量应满足的条件是．
（3）在上述的基础上，某同学测得滑块的质量M．往沙桶中装入适量的细沙，测得此时沙和沙桶的总质量m．接通电源，释放沙桶，在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距L和这两点的速度大小
v1与v2（v1<v2）．则对滑块，本实验最终要验证的数学表达式为（用题中的字母表示，已知重力加速度为g）．
7、【2014·佛山市普通高中高三教学质量检测】为了验证机械能守恒定律，某同学在墙壁上固定了竖直的标尺，让小钢球在标尺附近无初速释放，然后启动数码相机的连拍功能，得到了如右图所示的照片。

已知相机连拍频率为10张/秒，标尺的单位为cm ，当地重力加速度为9.8 m/s2。

① 为了获得钢球在B 位置的动能，需要求得经B 位置时的速度v B ，下列求法中正确的是 （填序号），其中T 为连拍相邻两张照片的时间间隔。

A ．v
B = gT B ．v B =AB gS 2
C ．v B =T
S AC 2 ② 运用正确的方法可得钢球在D 位置的速度v D = m/s （取三位有效数字）；
③ 若要验证钢球在B 、D 间两点的机械能是否相等，除测定v B 、v D 外还需测量的物理量及符号是
_________________________________；需验证的等式是__________________________________。

造成本实验产生系统误差的原因是____________________。

8、【2014·广东省华附、省实、深中、广雅高三四校联考】在用落体法验证机械能守恒定律时，某小组按照正确的操作选得纸带如图。

其中O是起始点，A、B、C是打点计时器连续打下的3个点。

用毫米刻度尺测量O到A、B、C各点的距离，并记录在图中。

（已知当地的重力加速度g=9.80m/s2，重锤质量为mkg，计算结果均保留3位有效数字）
①图中的三个测量数据中不符合有效数字读数要求的是段的读数，应记作cm；
②甲同学用重锤在OB段的运动来验证机械能守恒，他用AC段的平均速度作为B点对应的即时速度v B，则求得该过程中重锤的动能增加量△E k= J，重力势能的减少量△E p= J。

这样验证的系统误差总是使△E k△E p（选填“>”、“<” 或“=”）；
③乙同学根据同一条纸带，同一组数据，也用重锤在OB段的运动来验证机械能守恒，将打点计时器打下的第一个点O记为第1个点，图中的B是打点计时器打下的第9个点。

因此他用v=gt计算与B点对应的即时速度v B，求得动能的增加量△E k= J。

这样验证的系统误差总是使△E k△E p（选填“>”、“<” 或“=”）。

④上述两种处理方法中，你认为合理的是同学所采用的方法。

（选填“甲”或“乙”）
【答案】① OC，15.70 ；--------（2分）② 1.20 ，1.22，< ；---------（3分）
③ 1.23，> 。

---------（2分）④甲。

---------（1分）
【解析】
试题分析：①毫米刻度尺读数要估读到毫米下一位，即估读到毫米下一位，OC长度读数到1毫米，不符合
读数要求。

应记作15.70mm 。

②AC 段的平均速度即B 点瞬时速度
9、【2014·安徽省宿州市高三第一次教学质量检测】北京时间2013年4月20日8时02分，在四川省雅安市芦山县发生7.0级地震．地震引发多处山体崩塌，严重危害灾区人民的生命和财产安全．研究崩塌体的运动时可建立如图所示的简化模型，当崩塌体速度较低、坡面较缓时，崩塌体的运动可视为滑动．假设某崩塌体质量为m ，初速度为零，当地重力加速度为g ，为坡面与水平面的夹角θ，H 为崩塌体距水平面的高度，为崩塌体与坡面以及地面间的动摩擦因数．不考虑崩塌体途经A 处时的速度大小变化．求：
（1）崩塌体滑动到坡底A 点时的速度大小；
（2）水平面上安全位置距A 点的最小距离．
【答案】（1）2(tan )tan gH v μθ-=
2）(tan )tan H x θμμθ-= 【解析】
试题分析：（1）设崩塌体滑到A 点的速度为v ，则
由动能定理210cos 2sin H mv mgH mg μθθ
-=-⨯得： （2分）
解得：2(tan )tan gH v μθ
-= （2分） （2）设最小安全距离为x ，则在水平面滑动过程根据动能定理有
2102
mv mgx μ-=- （2分） 解得： (tan )tan H x θμμθ
-= （2分） 考点：动能定理 合外力做功
10、【2014·安徽省宿州市高三第一次教学质量检测】动车组是城际间实现小编组、大密度的高效运输工具，以其编组灵活、方便、快捷、安全、可靠、舒适等特点而备受世界各国铁路运输和城市轨道交通运输的青睐．动车组就是几节自带动力的车厢加几节不带动力的车厢编成一组，就是动车组．假设有一动车组由8节车厢连接而成，每节车厢的总质量均为7.5×104 kg ．其中第一节、第二节带动力，他们的额定功率均为
3.6×107W 和2.4×107W ，车在行驶过程中阻力恒为重力的0.1倍(g =10m/s 2)
（1）求该动车组只开动第一节的动力的情况下能达到的最大速度；
（2）若列车从A 地沿直线开往B 地，先以恒定的功率6×107W （同时开动第一、第二节的动力）从静止开始启动，达到最大速度后匀速行驶，最后除去动力，列车在阻力作用下匀减速至B 地恰好速度为0．已知AB 间距为5.0×104m ，求列车从A 地到B 地的总时间．
【答案】（1）60/m s （2）600s
从B 到C 由牛顿第二定律和运动学公式得：
2/11.0s m M
Mg M f a === （1分）
s a v t m 1002==
（1分） 222
t v x m =，代入数据得：m x 32100.5⨯= （1分） m x x x AB 421105.4⨯=-= （1分）
从A 到C 的用动能定理得：211212
1)(m m m Mv x f t p p =⋅-+ （2分） 代人数据得：1500t s = （1分）
所以，s 600t t 21=+=总t （1分）
考点：功率 动能定理
11、【2014·安徽省安庆市2高三第二次模拟考试理综】（20分）如图所示，在倾角为30°的光滑斜面上放置一质量为m 的物块B ，B 的下端连接一轻质弹簧，弹簧下端与挡板相连接，B 平衡时，弹簧的压缩量为x 0，O 点为弹簧的原长位置。

在斜面顶端另有一质量也为m 的物块A ，距物块B 为3x 0，现让A 从静止开始沿斜面下滑，A 与B 相碰后立即一起沿斜面向下运动，并恰好回到O 点（A 、B 均视为质点）。

试求：
（1）A 、B 相碰后瞬间的共同速度的大小；
（2）A 、B 相碰前弹簧的具有的弹性势能；
（3）若在斜面顶端再连接一光滑的半径R=x 0的半圆轨道PQ ，圆轨道与斜面相切于最高点P ，现让物块A 以初速度v 从P 点沿斜面下滑，与B 碰后返回到P 点还具有向上的速度，试问：v 为多大时物块A 恰能通过圆弧轨道的最高点？
【答案】20132v gx =
014P E mgx = 0(2043)v gx =+【解析】
试题分析：（1）设A 与B 相碰前A 的速度为1v ，A 与B 相碰后共同速度为2v
由机械能守恒定律得 020113sin 302
mg x mv =（2分）
由动量守恒定律得 122mv mv =（2分） 解以上二式得20132
v gx =（2分） 12、【2014·广东省广雅中学、佛山一中高三下学期2月联考】（18分）如图所示,固定的凹槽水平表面光滑,其内放置U 形滑板N,滑板两端为半径R=0.45 m
的1/4圆弧面,A 和D 分别是圆弧的端点,BC 段表面粗糙,其余段表面光滑,小滑块P 1和P 2的质量均为m,滑板的质量M=4m.P 1和P 2与BC 面的动摩擦因数分别为μ1=0.10和μ2=0.40,最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力,开始时滑板紧靠槽的左端,P 2静止在粗糙面的B 点。

P 1以v 0=4.0 m/s 的初速度从A 点沿弧面自由滑下,与P 2发生弹性碰撞后,P 1停在粗糙面B 点上,当P 2滑到C 点时,滑板恰好与槽的右端碰撞并与槽牢固粘连,P 2继续滑动,到达D 点时速度为零,P 1与P 2可视为质点,取g=10 m/s 2。

问：
（1）P2在BC段向右滑动时,滑板的加速度为多大？
（2）BC长度为多少？N、P1和P2最终静止后,P1与P2间的距离为多少？
L，根据动能定理则有
P1 和N作为一个整体，相对地面位移为
N
13、【2014·广东省华附、省实、深中、广雅高三四校联考】（18分）如图所示，质量为M=4kg 的木板静置于足够大的水平地面上，木板与地面间的动摩擦因数μ=0.01，板上最左端停放着质量为m=1kg 可视为质点的电动小车，车与木板右端的固定挡板相距L=5m 。

现通电使小车由静止开始从木板左端向右做匀加速运动，经时间t=2s ，车与挡板相碰，车与挡板粘合在一起，碰撞时间极短且碰后自动切断小车的电源。

（计算中取最大静摩擦力等于动摩擦力，并取g=10m/s 2。

）
（1）试通过计算说明：车与挡板相碰前，木板相对地面是静止还是运动的？
（2）求出小车与挡板碰撞前，车的速率v 1和板的速率v 2；
（3）求出碰后木板在水平地面上滑动的距离S 。

【答案】（1）向左运动（2）1 4.2m/s v =，20.8m/s v = （3）0.2S m =
【解析】
试题分析：（1）假设木板不动，电动车在板上运动的加速度为a 0，由2012
L a t =得： 2022 2.5/L a m s t
== -----------（1分）。