2020版高考物理二輪復(fù)習(xí) 第一部分 專題復(fù)習(xí)訓(xùn)練 2-4 動能定理、能量守恒定律真題對點(diǎn)練(含解析)

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1、動能定理、能量守恒定律 1.(2017年高考·課標(biāo)全國卷Ⅲ)如圖2—4—22所示,一質(zhì)量為m,長度為l的均勻柔軟細(xì)繩PQ豎直懸掛.用外力將繩的下端Q緩慢地豎直向上拉起至M點(diǎn),M點(diǎn)與繩的上端P相距l(xiāng).重力加速度大小為g.在此過程中,外力做的功為(  ) 圖2—4—22 A.mgl B.mgl C.mgl D.mgl 解析:QM段繩的質(zhì)量為m′=m,未拉起時(shí),QM段繩的重心在QM中點(diǎn)處,與M點(diǎn)距離為l,繩的下端Q拉到M點(diǎn)時(shí),QM段繩的重心與M點(diǎn)距離為l,此過程重力做功WG=-m′g(l-l)=-mgl,對繩的下端Q拉到M點(diǎn)的過程,應(yīng)用動能定理,可知外力做功W=

2、-WG=mgl,可知A項(xiàng)正確. 答案:A 2.(2018年高考·課標(biāo)全國卷Ⅱ)如圖2—4—23所示,某同學(xué)用繩子拉動木箱,使它從靜止開始沿粗糙水平路面運(yùn)動至具有某一速度.木箱獲得的動能一定(  ) 圖2—4—23 A.小于拉力所做的功 B.等于拉力所做的功 C.等于克服摩擦力所做的功 D.大于克服摩擦力所做的功 解析:由題意知,W拉-W阻=ΔEk,則W拉>ΔEk,A對,B錯;W阻與ΔEk的大小關(guān)系不確定,C、D錯. 答案:A 3.(2018年高考·課標(biāo)全國卷Ⅲ)(多選)地下礦井中的礦石裝在礦車中,用電機(jī)通過豎井運(yùn)送到地面.某豎井中礦車提升的速度大小v隨時(shí)間t的變化關(guān)系如

3、圖2—4—24所示,其中圖線①②分別描述兩次不同的提升過程,它們變速階段加速度的大小都相同;兩次提升的高度相同,提升的質(zhì)量相等.不考慮摩擦阻力和空氣阻力.對于第①次和第②次提升過程(  ) 圖2—4—24 A.礦車上升所用的時(shí)間之比為4∶5 B.電機(jī)的最大牽引力之比為2∶1 C.電機(jī)輸出的最大功率之比為2∶1 D.電機(jī)所做的功之比為4∶5 解析:由圖線①知,礦車上升總高度h=·2t0=v0t0 由圖線②知,加速階段和減速階段上升高度和 h1=·(+)=v0t0 勻速階段:h-h(huán)1=v0·t′,解得t′=t0 故第②次提升過程所用時(shí)間為+t0+=t0, 兩次上升所用時(shí)間

4、之比為2t0∶t0=4∶5,A對; 對礦車受力分析,當(dāng)?shù)V車向上做加速直線運(yùn)動時(shí),電機(jī)的牽引力最大,由于加速階段加速度相同,故加速時(shí)牽引力相同,B錯; 在加速上升階段,由牛頓第二定律知, F-mg=ma,F(xiàn)=m(g+a) 第①次在t0時(shí)刻,功率P1=F·v0=(mg+ma)v0, 第②次在時(shí)刻,功率P2=F·=(mg+ma), 第②次在勻速階段P2′=F′·=mg·

5、豎直向上拋出一物體,其機(jī)械能E總等于動能Ek與重力勢能Ep之和.取地面為重力勢能零點(diǎn),該物體的E總和Ep隨它離開地面的高度h的變化如圖2—4—25所示.重力加速度取10 m/s2.由圖中數(shù)據(jù)可得(  ) 圖2—4—25 A.物體的質(zhì)量為2 kg B.h=0時(shí),物體的速率為20 m/s C.h=2 m時(shí),物體的動能Ek=40 J D.從地面至h=4 m,物體的動能減少100 J 解析:A.Ep=mgh,所以圖象斜率為mg,故mg==20 N,解得m=2 kg,故A正確;B.h=0時(shí),Ep=0,Ek=E總-Ep=100 J-0=100 J,故mv2=100 J,解得:v=10 m/

6、s,故B錯誤;C.h=2 m時(shí),Ep=40 J,Ek= E總-Ep=90 J-40 J=50 J,故C錯誤;D.h=0時(shí),Ek=E機(jī)-Ep=100 J-0=100 J,h=4 m時(shí),Ek′=E總-Ep=80 J-80 J=0 J,故Ek-Ek′=100 J,故D正確. 答案:AD 5.(2019年高考·課標(biāo)全國卷Ⅲ)從地面豎直向上拋出一物體,物體在運(yùn)動過程中除受到重力外,還受到一大小不變、方向始終與運(yùn)動方向相反的外力作用.距地面高度h在3 m以內(nèi)時(shí),物體上升、下落過程中動能Ek隨h的變化如圖2—4—26所示.重力加速度取10 m/s2.該物體的質(zhì)量為(  ) 圖2—4—26 A.2

7、 kg B.1.5 kg C.1 kg D.0.5 kg 解析:對上升過程,由動能定理,-(F+mg)h=Ek-Ek0,得Ek=Ek0-(F+mg)h,即F+mg=k=12 N;由Ek-h(huán)圖象可知物體上升的最大高度為6 m,下落過程,(mg-F)(6-h(huán))=Ek,即mg-F=k′=8 N,聯(lián)立兩公式,得到m=1 kg、F=2 N. 答案:C 6.(2019年高考·課標(biāo)全國卷Ⅲ)空間存在一方向豎直向下的勻強(qiáng)電場,O、P是電場中的兩點(diǎn).從O點(diǎn)沿水平方向以不同速度先后發(fā)射兩個質(zhì)量均為m的小球A、B.A不帶電,B的電荷量為q(q>0).A從O點(diǎn)發(fā)射時(shí)的速度大小為v0,到達(dá)P點(diǎn)所用時(shí)間為t;B從O點(diǎn)到達(dá)P點(diǎn)所用時(shí)間為.重力加速度為g,求 (1)電場強(qiáng)度的大小; (2)B運(yùn)動到P點(diǎn)時(shí)的動能. 解:(1)設(shè)電場強(qiáng)度的大小為E,小球B運(yùn)動的加速度為a.根據(jù)牛頓定律、運(yùn)動學(xué)公式和題給條件,有 mg+qE=ma① a()2=gt2② 解得E=③ (2)設(shè)B從O點(diǎn)發(fā)射時(shí)的速度為v1,到達(dá)P點(diǎn)時(shí)的動能為Ek,O、P兩點(diǎn)的高度差為h,根據(jù)動能定理有 Ek-mv12=mgh+qEh④ 且有v1=v0t⑤ h=gt2⑥ 聯(lián)立③④⑤⑥式得 Ek=2m(v02+g2t2)⑦ - 6 -

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