2021高考物理一轮复习同步练习卷：直线、平抛、圆周运动与功能关系的综合问题

直线、平抛、圆周运动与功能关系的综合问题

1.质量为m的物体从地面上方H高处无初速释放,落到地面后出现一个深为h的坑,如图所示,在此过程中()

A.重力对物体做功mgH

B.物体重力势能减少mg(H-h)

C.合力对物体做的总功为零

D.地面对物体的平均阻力为

2.一质量为m的物体以某一速度冲上一个倾角为37°的斜面,其运动的加速度的大小为0.9g。这个物体沿斜面上升的最大高度为H,则在这过程中()

A.物体的重力势能增加了0.9mgH

B.物体的机械能损失了0.5mgH

C.物体的动能损失了0.5mgH

D.物体的重力势能增加了0.6mgH

3.如图所示,足够长的传送带以恒定速率顺时针运行。将一个物体轻轻放在传送带底端,第一阶段物体被加速到与传送带具有相同的速度,第二阶段与传送带相对静止匀速运动到达传送带顶端。下列说法中正确的是()

A.第一阶段摩擦力对物体做正功,第二阶段摩擦力对物体不做功

B.第一阶段摩擦力对物体做的功等于第一阶段物体动能的增加

C.第一阶段物体和传送带间的摩擦生热等于第一阶段物体机械能的增加

D.物体从底端到顶端全过程机械能的增加等于全过程物体与传送带间的摩擦生热

4.一小球以一定的初速度从图示位置进入光滑的轨道,小球先进入圆轨道1,再进入圆轨道2,圆轨道1的半径为R,圆轨道2的半径是轨道1的1.8 倍,小球的质量为m,若小球恰好能通过轨道2的最高点B,则小球在轨道1上经过A处时对轨道的压力为()

A.2mg

B.3mg

C.4mg

D.5mg

5.如图所示,质量为m的滑块以一定初速度滑上倾角为θ的固定斜面,同时施加一沿斜面向上的恒力F=mgsin θ;已知滑块与斜面间的动摩擦因数μ=tan θ,取出发点为参考点,能正确描述滑块运动到最高点过程中产生的热量Q、滑块动能E k、势能E p、机械能E随时间t、位移x关系的是()

6.如图所示,两个圆弧轨道固定在水平地面上,半径R相同,A的轨道由金属凹槽制成,B的轨道由金属圆管制成,均可视为光滑轨道。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用h A和h B表示,小球B直径略小于金属圆管的直径,则下列说法正确的是()

A.若h A=h B≥2R,则两小球都能沿轨道运动到最高点

B.若h A=h B=,由于机械能守恒,两个小球沿轨道上升的最大高度均为

C.适当调整h A和h B,均可使两小球从轨道最高点飞出后,恰好落在轨道右端口处

D.若使小球沿轨道运动并且从最高点飞出,A小球的最小高度为,B小球在h B>2R的任何高度均可

7.如图,abc是竖直面内的光滑固定轨道,ab水平,长度为2R;bc是半径为R的四分之一圆弧,与ab相切于b点。一质量为m的小球,始终受到与重力大小相等的水平外力的作用,自a点处从静止开始向右运动。重力加速度大小为g。小球从a点开始运动到其轨迹最高点,机械能的增量为()

A.2mgR

B.4mgR

C.5mgR

D.6mgR

8.光滑水平平台AB上有一根轻弹簧,一端固定于A,自然状态下另一端恰好在B。平台B端连接两个内壁光滑、半径均为R=0.2 m的细圆管轨道BC和CD。D端与水平光滑地面DE相接。E端通过光滑小圆弧与一粗糙斜面EF相接,斜面与水平面之间的倾角θ可在0°≤θ≤75° 范围内变化(调节好后即保持不变)。一质量为m=0.1 kg 的小物块(略小于细圆管道内径)将弹簧压缩后由静止开始释放,被弹开后以v0=2 m/s进入管道。小物块与斜面的动摩擦因数为μ=,取g=10 m/s2,不计空气阻力。

(1)求物块过B点时对细管道的压力;

(2)当θ取何值时,小物块在EF上向上运动的时间最短?求出最短时间;

(3)求θ取不同值时,在小物块运动的全过程中摩擦产生的热量Q与tan θ的关系式。

9.过山车是游乐场中常见的设施。下图是一种过山车的简易模型,它由水平轨道和在竖直平面内的三个圆形轨道组成,B,C,D分别是三个圆形轨道的最低点,B,C间距与C,D间距相等,半径R1=2.0 m,R2=1.4 m。一个质量为m=1.0 kg 的小球(视为质点),从轨道的左侧A点以v0=12.0 m/s 的初速度沿轨道向右运动,A,B间距L1=6.0 m。小球与水平轨道间的动摩擦因数μ=0.2,圆形轨道是光滑的。假设水平轨道足够长,圆形轨道间不相互重叠。重力加速度g=10 m/s2,计算结果保留小数点后一位数字。试求:

(1)小球在经过第一个圆形轨道的最高点时,轨道对小球作用力的

大小;

(2)如果小球恰能通过第二个圆形轨道,B,C间距L应是多少;

(3)在满足(2)的条件下,如果要使小球不脱离轨道,在第三个圆形轨道的设计中,半径R3应满足的条件;小球最终停留点与起点A的距离。

10.进入21世纪,低碳环保、注重新能源的开发与利用的理念已经日益融入生产、生活之中。某节水喷灌系统如图所示,喷口距地面的高度h=1.8 m,能沿水平方向旋转,喷口离转动中心的距离a=1.0 m,水可沿水平方向喷出,喷水的最大速率v0=10 m/s,每秒喷出水的质量m0=7.0 kg。所用的水是从井下抽取的,井中水面离地面的高度H=3.2 m,并一直保持不变。水泵由电动机带动,电动机线圈电阻r=5.0 Ω。电动机正常工作时,电动机的输入电压U=220 V,输入电流I=4.0 A。不计电动机的摩擦损耗,电动机的输出功率等于水泵所需要的最大输入功率。水泵的输出功率与输入功率之比称为水泵的抽水效率。(计算时π取3,g取10 m/s2,球体表面积S=4πr2)

(1)求这个喷灌系统所能喷灌的最大面积S;

(2)假设系统总是以最大喷水速度工作,求水泵的抽水效率η;

(3)假设系统总是以最大喷水速度工作,在某地区将太阳能电池产生的电能直接供该系统使用,求所需太阳能电池板的最小面积S min。(已知:太阳光传播到达地面的过程中大约有30%的能量损耗,太阳辐射的总功率P0=4×1026W,太阳到地球的距离R=1.5×1011m,太阳能电池的能量转化效率约为15%)

11.如图所示,光滑的水平导轨MN右端N处与水平传送带理想连接,传送带水平长度L=1.5 m,传送带以恒定速度v=2 m/s逆时针运动。传送带的右端平滑连接一个固定在竖直平面内半径为R的光滑半圆弧轨道BCD,BCD与半径为2R 的圆弧轨道DE相切于轨道最高点D,其中R=0.45 m。质量为m=0.2 kg、且可视为质点的滑块置于水平导轨MN上,开始时滑块与墙壁之间有一压缩的轻弹簧,系统处于静止状态。现松开滑块,滑块脱离弹簧后滑上传送带,并冲上右侧的圆弧轨道,滑块恰能通过轨道其最高点D后,从E点飞出,已知滑块与传送带之间的动摩擦因数μ=0.3,取g=10 m/s2。求:

(1)滑块到达D点时速度v D;

(2)滑块运动到B点时轨道对它的支持力F B;

(3)开始时轻弹簧的弹性势能E p。