2022高考物理二轮复习第一部分专题三功与能量第2讲能量观点在力学中的综合应用练习含解析.doc
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1、能量观点在力学中的综合应用1(2022山东潍坊三模)如下图,某段滑雪道倾角为30,总质量为m(包括滑雪具在内)的滑雪运发动从距底端高为h处的雪道上由静止开始匀加速下滑,加速度a,在他从上向下滑到底端的过程中,以下说法正确的选项是()A运发动减少的重力势能全部转化为动能B下滑过程中系统减少的机械能为C运发动获得的动能为D运发动克服摩擦力做功为解析假设物体不受摩擦力,那么加速度应为agsin30g,而现在的加速度小于g,故运发动应受到摩擦力,故减少的重力势能有一局部转化为了内能,故A错误;运发动下滑的距离L2h,由运动学公式可得v22aL,解得v,动能为Ekmv2mgh,由动能定理可知mghWfm
2、v2,解得运发动克服摩擦力做功Wfmgh,机械能的减小量等于克服阻力所做的功,故下滑过程中系统减少的机械能为mgh,故B正确,C、D错误。答案B2(2022四川内江三模)如下图,一个质量为m60 kg的物体在沿固定斜面向上的恒定外力F的作用下,由静止开始从斜面的底端沿光滑的斜面向上做匀加速直线运动,经过一段时间后外力F做的功为120 J,此后撤去外力F,物体又经过一段时间后回到出发点。假设以地面为零势能面,以下说法中正确的选项是()A在这个过程中,物体的最大动能小于120 JB在这个过程中,物体的最大重力势能大于120 JC在撤去外力F之后的过程中,物体的机械能等于120 JD在刚撤去外力F时
3、,物体的速率为2 m/s解析F做功为120 J,那么物体的机械能等于120 J,撤去F后,只有重力对物体做功,机械能守恒,所以物体回到出发点时的动能为120 J,故A错误,C正确;物体运动到最高点的过程中,由动能定理得WFWG0,即重力做功为WGWF120 J,重力做负功,物体的最大重力势能等于120 J,故B错误;物体向上运动的过程中重力做负功,所以在刚撤去外力F时,物体的动能小于120 J,物体的速率v m/s2 m/s,故D错误。答案C3(2022湖南长沙调研)一物体仅受重力和竖直向上的拉力作用,沿竖直方向向上做减速运动。此过程中物体速度的平方和上升高度的关系如下图。假设取h0处为重力势
4、能等于零的参考平面,那么此过程中物体的机械能随高度变化的图像(如图)可能正确的选项是()解析匀变速直线运动速度位移公式为v2v2ah,结合v2h图可知加速度a为定值,所以竖直向上的拉力F也为定值,由功能关系知,拉力F做的功等于机械能的增加量,EE0Fh即EE0Fh,故Eh图像为线性关系,D正确。答案D4(多项选择)(2022四川内江一模)如图甲所示,轻弹簧竖直放置,下端固定在水平地面上,一质量为m的小球,从离弹簧上端高h处由静止释放。某同学在研究小球落到弹簧上后继续向下运动到最低点的过程,他以小球开始下落的位置为原点,沿竖直向下方向建立坐标轴Ox,做出小球所受弹力F大小随小球下落的位置坐标x的
5、变化关系如图乙所示,不计空气阻力,重力加速度为g。以下判断正确的选项是()A当xhx0,重力势能与弹性势能之和最小B最低点的坐标为xh2x0C小球受到的弹力最大值大于2mgD小球动能的最大值为mgh解析根据乙图可知,当xhx0,小球的重力等于弹簧的弹力,此时小球具有最大速度,以弹簧和小球组成的系统,机械能守恒可知,重力势能与弹性势能之和最小,故A正确;根据运动的对称性可知,小球运动的最低点大于h2x0,小球受到的弹力最大值大于2mg,故B错误,C正确;小球到达最大速度的过程中,根据动能定理可知mg(hx0)mgx0mv2,故小球动能的最大值为mgh,故D正确。答案ACD5(2022山东济南一模
6、)(如图)中国航天科工集团公司将研制时速达千公里级的“高速飞行列车。“高速飞行列车是利用低真空环境和超声速外形减小空气阻力,通过磁悬浮减小摩擦阻力,实现超声速运行“近地飞行的运输系统。假设某列高速飞行列车的质量为m,额定功率为P,以恒定加速度a启动,启动和加速运动过程中所受阻力很小,可以认为恒为f,加速到达设定的某一速度后,列车保持较小功率P就能够维持列车匀速运行。(1)求刚加速到设定的速度时列车的瞬时功率;(2)假设列车以额定功率启动到达该设定速度的时间为t0,求列车通过的距离。解析(1)设设定的速度为v1,匀加速运动时牵引力为F,刚加速到设定的速度时列车的瞬时功率为P1,那么Ffma,P1
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