資源簡(jiǎn)介

中小學(xué)教育資源及組卷應(yīng)用平臺(tái)
2025粵教版高中物理必修第二冊(cè)
分層作業(yè)24　動(dòng)力學(xué)和能量觀點(diǎn)的綜合應(yīng)用
A組 必備知識(shí)基礎(chǔ)練
　　　　　　　　　　　　　　　　　
題組一　常見(jiàn)的功能關(guān)系
1.(2024廣東清遠(yuǎn)期末)游樂(lè)場(chǎng)中的水滑梯如圖所示,可視為由傾斜的光滑軌道和水平的阻力軌道組成,水平阻力軌道的長(zhǎng)度為51.2 m.若人在水平軌道上受到的平均阻力大小為其所受重力大小的,重力加速度g取10 m/s2,出于安全考慮,要求人不能與水平軌道的末端碰撞,則人從水滑梯的傾斜軌道頂端下滑到最低點(diǎn)時(shí)的最大速度為(　　)
A.8 m/s B.10 m/s
C.12 m/s D.16 m/s
2.(多選)平拋運(yùn)動(dòng)中,關(guān)于重力做功,下列說(shuō)法正確的是(　　)
A.重力不做功
B.重力做功與路徑無(wú)關(guān)
C.重力做正功,機(jī)械能守恒
D.重力做正功,機(jī)械能減少
3.(多選)跳傘運(yùn)動(dòng)員練習(xí)跳傘時(shí),從懸停在空中的直升機(jī)上打開(kāi)降落傘豎直跳下,跳離直升機(jī)后,由于受到水平風(fēng)力的作用,最后斜向下勻速落向地面.則在勻速落向地面的過(guò)程中,傘和運(yùn)動(dòng)員(　　)
A.所受空氣作用力方向斜向上
B.所受空氣作用力方向豎直向上
C.重力勢(shì)能減少量大于機(jī)械能減少量
D.重力勢(shì)能減少量等于機(jī)械能減少量
4.(2024廣東廣州檢測(cè))輕質(zhì)彈簧右端固定在墻上,左端與一質(zhì)量m=0.5 kg的物塊相連,如圖甲所示,彈簧處于原長(zhǎng)狀態(tài),物塊靜止且與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2.以物塊所在處為原點(diǎn),水平向右為正方向建立x軸,現(xiàn)對(duì)物塊施加水平向右的外力F,F隨x軸坐標(biāo)變化的情況如圖乙所示,物塊運(yùn)動(dòng)至x=0.4 m處時(shí)速度為零,則此時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能為(g取10 m/s2)(　　)
A.3.5 J B.3.1 J C.5.1 J D.2.0 J
題組二　動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)與能量觀點(diǎn)的綜合應(yīng)用
5.(2024湖南岳陽(yáng)檢測(cè))如圖所示,在地面上以速度v0拋出質(zhì)量為m的物體,拋出后物體落到海平面上.若以海平面為參考平面,且不計(jì)空氣阻力,重力加速度為g,則下列說(shuō)法正確的是(　　)
A.物體落到海平面時(shí)的重力勢(shì)能為mgh
B.重力對(duì)物體做的功為-mgh
C.物體在地面上拋出時(shí)的機(jī)械能為+mgh
D.物體落到海平面上時(shí)動(dòng)能為
6.如圖是兒童公園的摩天輪,假設(shè)某乘客坐在座椅上隨座艙在豎直面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),整個(gè)過(guò)程座椅始終保持水平,乘客到轉(zhuǎn)軸軸心的距離為R.下列說(shuō)法正確的是(　　)
A.座艙轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程,乘客的機(jī)械能守恒
B.座艙轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程,座椅沒(méi)有給乘客摩擦力作用
C.要使乘客能通過(guò)最高點(diǎn),座艙的最小速度為
D.座艙在與轉(zhuǎn)軸等高處,乘客所受摩擦力方向指向轉(zhuǎn)軸心
7.(多選)(2024天津期末)低空跳傘是一種刺激的極限運(yùn)動(dòng),假設(shè)質(zhì)量為m的跳傘運(yùn)動(dòng)員,由靜止開(kāi)始下落h的過(guò)程中受恒定阻力作用,加速度為g,對(duì)于此過(guò)程,下列說(shuō)法正確的是(　　)
A.運(yùn)動(dòng)員的重力勢(shì)能減少了mgh
B.運(yùn)動(dòng)員克服阻力所做的功為mgh
C.運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)能增加了mgh
D.運(yùn)動(dòng)員的機(jī)械能減少了mgh
B組 關(guān)鍵能力提升練
8.(多選)(2024廣東深圳階段練習(xí))圖甲為傾角為37°的固定斜面,一個(gè)質(zhì)量為2 kg的物塊自斜面底端沿斜面上滑,其動(dòng)能和重力勢(shì)能隨上滑距離x的變化如圖乙中直線Ⅰ和Ⅱ所示,重力加速度g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,則(　　)
A.物塊的初速度為5 m/s
B.物塊和斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5
C.物塊上升的最大高度為3 m
D.物塊回到斜面底端時(shí)的動(dòng)能為20 J
9.小明根據(jù)打夯機(jī)(一種通過(guò)運(yùn)動(dòng)夯實(shí)路面的機(jī)械)的原理制成了如圖所示的裝置,底座與支架固定在一起,支架上有一轉(zhuǎn)軸,一根輕桿一端連接在轉(zhuǎn)軸上,另一端固定一個(gè)鐵球,鐵球的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑為r,底座和支架的總質(zhì)量為m0,鐵球的質(zhì)量為m,其余各部件的質(zhì)量都忽略不計(jì).不計(jì)空氣阻力和轉(zhuǎn)軸的摩擦,重力加速度為g,鐵球靜止在最低點(diǎn)時(shí)給鐵球一水平初速度v0,鐵球在豎直平面內(nèi)做完整的圓周運(yùn)動(dòng),底座始終處于靜止?fàn)顟B(tài),則 (　　)
A.鐵球經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí),底座對(duì)地面的作用力可能為(m0+4m)g
B.鐵球經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)時(shí),底座對(duì)地面的作用力可能大于(m0+m)g
C.v0的最大值為
D.v0的最大值為
C組 核心素養(yǎng)拔高練
10.如圖所示,有一固定在水平地面的光滑平臺(tái),平臺(tái)右端B與靜止的水平傳送帶平滑相接,傳送帶長(zhǎng)L=4 m,有一個(gè)質(zhì)量為m=0.5 kg的滑塊,放在水平平臺(tái)上,平臺(tái)上有一根輕質(zhì)彈簧,左端固定,右端與滑塊接觸但不連接,現(xiàn)將滑塊緩慢向左移動(dòng)壓縮彈簧,且彈簧始終在彈性限度內(nèi),在彈簧處于壓縮狀態(tài)時(shí),若將滑塊由靜止釋放,滑塊最后恰能到達(dá)傳送帶右端C點(diǎn).已知滑塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2,g取10 m/s2,求:
(1)滑塊到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度vB的大小及彈簧儲(chǔ)存的最大彈性勢(shì)能Ep;
(2)若傳送帶以3.0 m/s的速度沿順時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)滑塊沖上傳送帶時(shí),對(duì)滑塊施加一大小恒為0.5 N的水平向右的作用力,滑塊從B運(yùn)動(dòng)到C的過(guò)程中,摩擦力對(duì)它做的功.
分層作業(yè)24　動(dòng)力學(xué)和能量觀點(diǎn)的綜合應(yīng)用
1.D　解析 設(shè)人從水滑梯的傾斜軌道頂端下滑到最低點(diǎn)時(shí)的最大速度為v,人在水平軌道上,由功能關(guān)系有kmgs=mv2,解得v=16 m/s,故選D.
2.BC　解析 平拋運(yùn)動(dòng)中,重力方向豎直向下,與位移方向的夾角小于90°,則重力做正功,平拋運(yùn)動(dòng)只受重力,機(jī)械能守恒,并且重力做功與路徑無(wú)關(guān).故選BC.
3.BD　解析 在勻速落地過(guò)程中,說(shuō)明傘和運(yùn)動(dòng)員處于平衡狀態(tài),傘和運(yùn)動(dòng)員重力豎直向下,所以所受的空氣作用力與重力大小相等,方向相反,豎直向上,故A錯(cuò)誤,B正確;由于機(jī)械能為動(dòng)能與勢(shì)能之和,且勻速落地,動(dòng)能不變,所以重力勢(shì)能的減少量就是機(jī)械能的減少量,故C錯(cuò)誤,D正確.
4.B　解析 根據(jù)F-x圖像可得外力F做的功為圖線與橫軸圍成的面積,所以有WF= J=3.5 J,設(shè)彈簧的彈性勢(shì)能為Ep,克服彈簧彈力做的功為W彈,根據(jù)功能關(guān)系可得WF-W彈-μmgx=0,解得W彈=3.1 J,則彈簧的彈性勢(shì)能為Ep=W彈=3.1 J,故選B.
5.C　解析 以海平面為參考平面,物體落到海平面時(shí)的重力勢(shì)能為0,故A錯(cuò)誤;重力對(duì)物體做的功為W=mgh,故B錯(cuò)誤;物體在地面上拋出時(shí)的機(jī)械能為E=+mgh,故C正確;根據(jù)動(dòng)能定理有mgh=Ek-,可得Ek=+mgh,故D錯(cuò)誤.
6.D　解析 座艙轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程,乘客的動(dòng)能不變,重力勢(shì)能不斷變化,則機(jī)械能不守恒,故A錯(cuò)誤;座艙在與轉(zhuǎn)軸等高處,乘客所受摩擦力提供做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,則所受的摩擦力方向指向轉(zhuǎn)軸軸心,故D正確,B錯(cuò)誤;要使乘客能通過(guò)最高點(diǎn),座艙的最小速度為零,故C錯(cuò)誤.
7.BCD　解析 重力做功為WG=mgh,可知運(yùn)動(dòng)員的重力勢(shì)能減少了mgh,故A錯(cuò)誤;根據(jù)牛頓第二定律可得mg-f=ma=mg,可得f=mg,則運(yùn)動(dòng)員克服阻力所做的功為Wf=fh=mgh,可知運(yùn)動(dòng)員的機(jī)械能減少了mgh,故B、D正確;根據(jù)動(dòng)能定理可得ΔEk=W合=mah=mgh,可知運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)能增加了mgh,故C正確.
8.BCD　解析 物塊沿斜面上滑時(shí),物塊的動(dòng)能隨上滑距離的增大而減小,重力勢(shì)能隨上滑距離的增大而增大,可知直線 Ⅰ 表示物塊的動(dòng)能隨上滑距離x的變化關(guān)系,直線 Ⅱ 表示物塊的重力勢(shì)能隨上滑距離x的變化關(guān)系,初動(dòng)能為100 J=mv2,解得v=10 m/s,故A錯(cuò)誤;由動(dòng)能定理得0-Ek1=-mgxmsin 37°-μmgcos 37°xm,解得μ=0.5,故B正確;由圖可知hm=xmsin 37°,解得hm=3 m,故C正確;由動(dòng)能定理得Ek2-Ek1=-2μmgcos 37°xm,解得Ek2=20 J,故D正確.
9.C　解析 鐵球在最低點(diǎn)時(shí),若底座對(duì)地面的作用力為(m0+4m)g,則鐵球在最低點(diǎn)時(shí)所需的向心力為3mg,對(duì)鐵球有=3mg,解得v0=,鐵球上升過(guò)程中機(jī)械能守恒,有mghmax=,解得hmax=1.5r,鐵球不能在豎直面內(nèi)做完整的圓周運(yùn)動(dòng),故A錯(cuò)誤;鐵球在最高點(diǎn)時(shí)速度的最小值為零,根據(jù)圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)和受力分析知識(shí)可知,鐵球在最高點(diǎn)時(shí),底座對(duì)地面的最大作用力為(m0+m)g,故B錯(cuò)誤;鐵球在最高點(diǎn)時(shí),底座對(duì)地面作用力為零時(shí)小球的初速度最大,設(shè)小球經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)時(shí)的最大速度為v1,有=(m0+m)g,鐵球從最高點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的過(guò)程有+2mgr=,解得v0max=,故C正確,D錯(cuò)誤.
10.解析 (1)滑塊從釋放至運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn),由機(jī)械能守恒定律得Ep=
從B到C,由動(dòng)能定理得-μmgL=0-
聯(lián)立解得vB=4 m/s,Ep=4 J.
(2)由于vB>v傳,滑塊滑上傳送帶時(shí),加速度大小為a,有μmg-F=ma
滑塊減速到與傳送帶共速時(shí),由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得
v2-=-2ax1
解得x1=3.5 m故滑塊之后勻速運(yùn)動(dòng),從B到C,由動(dòng)能定理得
FL+Wf=mv2-
解得Wf=-3.75 J.
答案 (1)4 m/s　4 J　(2)-3.75 J
21世紀(jì)教育網(wǎng) www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁(yè) （共 2 頁(yè)）
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