2018高考模拟理综物理选编重力-解析版.doc
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1、、B错误;C、当B受到的合力为零时,B的速度最大,由kx=F电+2mgsin解得x=,故C正确;D、绳子拉力对A做正功,A和弹簧组成的系统机械能是增大的,故D错误;故选:AC在撤去外力前后对B物体受力分析,求的电场力,由牛顿第二定律求的加速度,当B受到的合力为零时,速度最大,根据机械能守恒定律的守恒条件判断物体A和弹簧组成的系统机械能是否守恒本题综合考查了共点力平衡、牛顿第二定律、胡克定律、电场力做功与电势能的关系,以及运动学公式,综合性较强,弄清楚受力情况和运动情况是关键8. 如图甲所示,一轻弹簧的两端与质量分别为m1、m2的两物块A、B相连接,并静止在光滑水平面上现使B获得水平向右、大小为
2、6m/s的瞬时速度,从此刻开始计时,两物块的速度随时间变化的规律如图乙所示,从图象提供的信息可得()A. 在t1,t2时刻两物块达到共同速度2m/s,且弹簧都处于伸长状态B. 从t3到t4时刻间弹簧由压缩状态恢复到原长C. 两物体的质量之比为m1:m2=2:1D. 在t2时刻,A、B两物块的动能之比为Ek1:Ek2=4:1【答案】BC【解析】解:A、从图象可以看出,从0到t1的过程中弹簧被压缩,t1时刻两物块达到共同速度2m/s,此时弹簧处于伸长状态,由图示图象可知,t2时刻两物体的速度大小不相等,且方向相反,则速度不同,故A错误;B、由图示图象可知,从t3到t4时间内A做减速运动,B做加速运
3、动,弹簧由压缩状态恢复到原长,故B正确;C、由图示图象可知,t1时刻两物体相同,都是2m/s,A、B系统动量守恒,以B的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:m2v1=(m1+m2)v2 ,即m26=(m1+m2)2,解得:m1:m2=2:1,故C正确;D、由图示图象可知,在t2时刻,A、B两物块的速度分别为:4m/s、-2m/s,两物体的动能之比为Ek1:Ek2=m1vA2:m2vB2=2m242:m2(-2)2=8:1,故D错误;故选:BC两个滑块与弹簧系统机械能守恒、动量守恒,结合图象可以判断它们的能量转化情况和运动情况本题考查了动量守恒定律的应用,分析清楚图示图象、分析清楚物体的运动过
4、程是解题的前提与关键,应用动量守恒定律与动能计算公式可以解题9. 如图1,小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上,刚接触轻弹簧的瞬间速度是5m/s,接触弹簧后小球速度v和弹簧缩短的长度x之间关系如图2所示,其中A为曲线的最高点已知该小球重为2N,弹簧在受到撞击至压缩到最短的过程中始终发生弹性形变在小球向下压缩弹簧的全过程中,下列说法正确的是()A. 小球的动能先变大后变小B. 小球速度最大时受到的弹力为2NC. 小球的机械能先增大后减小D. 小球受到的最大弹力为12.2N【答案】ABD【解析】解:A、由图可知,小球的速度先增加后减小,故小球的动能先增大后减小,故A正确;B、小球下落时,当重力与弹簧
5、弹力平衡时小球的速度最大,则有小球受到的弹力大小与小球的重力大小平衡,故此时小球受到的弹力为2N,故B正确;C、在小球下落过程中至弹簧压缩最短时,只有重力和弹簧弹力做功,故小球与弹簧组成的系统机械能守恒,在压缩弹簧的过程中弹簧的弹性势能增加,故小球的机械能减小,故C错误;D、小球速度最大时,小球的弹力为2N,此时小球的形变量为0.1m,故可得弹簧的劲度系数k=20N/m,故弹簧弹力最大时形变量最大,根据胡克定律知,小球受到的最大弹力为Fmax=kxmax=200.61=12.2N,故D正确故选:ABD 小球的速度先增加后减小,故其动能先增大后减小,在整个过程中只有重力和弹簧弹力对小球做功,故小
6、球与弹簧组成的系统机械能守恒,在压缩弹簧的过程中弹簧的弹性势能增加故小球的机械能减小,小球速度最大时弹力大小与小球的重力平衡,根据胡克定律求弹簧压缩时产生的最大弹力本题考查机械能守恒定律以及学生对图象的认知能力,知道小球落在弹簧上后先做加速运动达到最大速度后再做减速运动,这是解决问题的根本,能根据速度最大的条件求得弹簧的劲度系数是关键三、填空题(本大题共1小题,共5分)10. 如图,一棵树上与A等高处有两个质量均为0.2kg的苹果,其中一个落入B处的篮子里,若以沟底D处为零势能参考面,则此时该苹果的重力势能为_J;另一个落到沟底的D处,若以C处为零势能参考面,则此时该苹果的重力势能为_J【答案
7、】8.8;-6【解析】解:以D点为零势能面,则B点的重力势能为:EP=mgh=0.210(3+1.4)=8.8J;C处为零势能参考面,D点重力势能为:Ep=mgh=0.210(-3)=-6J 故答案为:8.8,-6J已知零势能面,则由EP=mgh可求得重力势能本题主要考查了重力势能的表达式的直接应用,注意零势能面的选取,难度不大,属于基础题四、实验题探究题(本大题共2小题,共25分)11. 如图所示为倾斜放置的气垫导轨,用来验证机械能守恒定律。已知滑块的质量为m,滑块上遮光条的宽度为d,重力加速度为g。现将滑块由静止释放,两个光电门G1和G2分别记录了遮光条通过光电门的时间t1和t2,则滑块通
8、过两个光电门过程中的动能变化Ek=_,通过两个光电门过程中重力势能的变化Ep=_(用图中所标符号表示)。若两者在实验误差允许范围内相等,则滑块在下滑过程中机械能守恒。若实验中滑块以初速度v0下滑,则上述方法_(选填“能”或“不能”)验证机械能守恒。【答案】m()2-m()2;mgH;能【解析】解:滑块从a至b运动的过程中,重力势能的减少量为:EP=mgH;而动能的增加量为:Ek=m()2-m()2故答案为:m()2-m()2;mgH;若实验中滑块以初速度v0下滑,仍只有重力做功机械能守恒,仍能验证机械能守恒。根据下降的高度求出重力势能的减小量,依据动能表达式,即可求出从a至b运动过程中动能的增
9、加量,从而即可求解。本题要求掌握重力势能与动能的变化量的求解方法,注意下落的高度是解题的关键,同时理解几何关系中相似比。12. (1)某同学利用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律,弧形轨道末端水平,离地面的高度为H,将钢球从轨道上的不同高度h处由静止释放,钢球的落点距轨道末端的水平距离为x,求钢球到达弧形轨道末端时的速度v_,若弧形轨道光滑,则x2与h的理论关系满足x2_(用H、h表示)(2)某同学用图甲的实验装置探究小车,的加速度a与小车的质量M之间的关系打点计时器使用交变电流的频率为50Hz实验中必须进行的操作有_A平衡摩擦力时,不能挂钩码B小车沿轨道由静止开始缓慢下滑,即达到平衡摩擦力
10、要求C改变小车的质量后,需要重新平衡摩擦力D小车要在靠近打点计时器的位置释放实验中得到的纸带如图乙所示,每两个计数点间还有四个计时点未画出则小车的加速度大小为_ms2该同学根据实验测得的数据,描绘出aM图象如图丙,于是根据图象得出结论:a与M成反比该同学的做法是否合理?_(填“合理”或“不合理”)(3)国标(GBT)规定自来水在15时电阻率应大于13m某同学利用图甲电路测量15自来水的电阻率,其中内径均匀的圆柱形玻璃管侧壁连接一细管细管上加有阀门K以控制管内自来水的水量,玻璃管两端接有导电活塞(活塞电阻可忽略)右侧活塞固定,左侧活塞可自由移动一实验器材还有:电源(电动势约为3V,内阻可忽略)理
11、想电压表V1(量程为3V)理想电压表V(量程为3V)定值电阻R1(阻值4k)定值电阻R2(阻值2k)电阻箱R(最大阻值9999)单刀双掷开关S,导线若干,游标卡尺,刻度尺,实验步骤如下:A用游标卡尺测量并记录玻璃管的内径d;B向玻璃管内注满自来水,确保无气泡;C用刻度尺测量并记录水柱长度L;D把S拨到1位置,记录电压表V1示数;E把S拨到2位置,调整电阻箱阻值,使电压表V2示数与电压表V1示数相同,记录电阻箱的阻值R;F改变玻璃管内水柱长度,重复实验步骤C、D、E;G断开S,整理好器材测玻璃管内径d时游标卡尺示数如图乙,则d_mm玻璃管内水柱的电阻Rx的表达式为Rx_(用R1、R2、R表示)利
12、用记录的多组水柱长度L和对应的电阻箱阻值R的数据,绘制出如图丙所示的图象可求出自来水的电阻率_m(保留三位有效数字)【答案】(1) 4H (2)AD0.51不合理(3)20.012.6【解析】(1)【分析】根据平抛运动处理规律,即可求解从静止到末端的速度大小;现根据小球离开桌面后做平抛运动求得小球离开桌面时的速度,再根据小球在斜槽上运动过程中机械能守恒,求得表达式。本题从新的角度考查了对动能定理与机械能守恒实定律的理解,有一定的创新性,很好的考查了学生的创新思维。【解答】球做平抛运动,根据处理规律,水平方向做匀速直线运动,竖直方向做自由落体运动,则有:x=v0t;解得:;若轨道光滑,则小球在斜
13、槽上运动过程中机械能守恒,根据机械能守恒定律有:;即:所以:解得:x2=4Hh;故答案为: 4H.(2)【分析】平衡摩擦力是让小车所受的滑动摩擦力等于小车所受重力沿斜面的分量,即mgsin=mgcos,平衡摩擦力时,不能将重物用细线通过定滑轮系在小车上且只需要平衡一次;根据x=aT2求解加速度;图象为曲线不能说明两个物理量成反比。解决实验问题首先要掌握该实验原理,了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项,尤其是理解平衡摩擦力和Mm的操作和要求的含义注意由于题中给出的位移差值均相等,故不需要使用逐差法进行计算。【解答】A.平衡摩擦力时研究对象是小车,是让小车所受的滑动摩擦力等于小车所受重力沿斜面
14、的分量,故平衡摩擦力时,不能将重物用细线通过定滑轮系在小车上,故A正确B.小车沿轨道下滑说明平衡摩擦力过度,故B错误;C.每次改变小车的质量时,小车的重力沿斜面向下的分量等于小车所受的滑动摩擦力,即mgsin=mgcos,故不需要重新平衡摩擦力,故C错误D.小车要在靠近打点计时器的位置释放,有利于纸带的利用,故D正确故选AD.由图乙可知,相邻时间内的位移差均相等,大小为:x=0.51cm=0.0051m;根据x=aT2得:.在探究加速度a与质量m的关系时,作出a-m图象是一条曲线,不利用数据的分析处理;故应该做图象,如果是通过坐标原点的直线,证明a与m成反比,所以该同学的做法不合理.故答案为:
15、AD0.51不合理。(3)【分析】游标卡尺读数的方法,主尺读数加上游标读数分别求出S接1和接2时电路的总电压,利用并联电压相等列式,求出Rx;从图丙读出数据,利用电阻定律求出电阻率。本题考查了游标卡尺的读数,等效替代法测电阻,电阻定律以及对实验误差的分析,解答本题的关键是明确实验目的,所有的步骤都为了测电阻率,所以要测量电阻、水柱横截面积、水柱的长度。【解答】游标卡尺的主尺读数为:2.0cm=20mm,游标尺上第0个刻度和主尺上刻度对齐,所以最终读数为:20.0mm;设把S拨到1位置时,电压表V1示数为U,则此时电路电流为,总电压当把S拨到2位置,调整电阻箱阻值,使电压表V2示数与电压表V1示
16、数相同也为U,则此时电路中的电流为,总电压,由于两次总电压相等,都等于电源电压E,可得,解得;从图丙中可知,R=1103时,此时玻璃管内水柱的电阻,水柱横截面积,由电阻定律得.故答案为:20.012.6。五、计算题(本大题共4小题,共48分)13. 如图所示,质量都是m的物体A和B,通过轻绳子跨过滑轮相连斜面光滑,不计绳子和滑轮之间的摩擦开始时A物体离地的高度为h,B物体位于斜面的底端,用手托住A物体,A、B两物均静止撤去手后,求:(1)A物体将要落地时的速度多大?(2)A物落地后,B物由于惯性将继续沿斜面上升,则B物在斜面上的最远点离地的高度多大?【答案】解:(1)A、B两物构成的整体(系统
17、)只有重力做功,故整体的机械能守恒,得:mgh-mghsin=(m+m)v2整理得v=(2)当A物体落地后,B物体由于惯性将继续上升,此时绳子松了,对B物体而言,只有重力做功,故B物体的机械能守恒,设其上升的最远点离地高度为H,根据机械能守恒定律得:mv2=-mg(H-hsin)整理得H=h(1+sin)【解析】选两物体作为整体来研究时机械能守恒,从而求出A物体下落的速度当物体A落地后,物体B由于惯性继续上升,由机械能守恒定律可求出B物在斜面上的最远点离地的高度考查单个物体与系统机械能守恒的不同应用,突出机械能守恒的条件14. 如图所示,水平传送带长L=12m,且以v=5m/s的恒定速率顺时针
18、转动,光滑曲面与传送带的右端B点平滑链接,有一质量m=2kg的物块从距传送带高h=5m的A点由静止开始滑下已知物块与传送带之间的滑动摩擦因数=0.5,重力加速度g取10m/s2,求:(1)物块距传送带左端C的最小距离(2)物块再次经过B点后滑上曲面的最大高度(3)在整个运动过程中,物块与传送带间因摩擦而产生的热量【答案】解:(1)物块从A到B的过程中,由机械能守恒列式得: 解得:vB=10m/s 物块在传送带上向左运动的过程中,取水平向左为正方向,通过受力分析后,由牛顿第二定律得:-mg=ma 得:a=-5m/s2,由运动学公式得: 解得: 且 那么,物块距传送带左端C的最小距离dmin=L-
19、x1=2m (2)物块在传送带上向右运动的过程中,取水平向右为正方向,通过受力分析后,由牛顿第二定律得:mg=ma得:a=5m/s 由于传送带的速度v=5m/s由运动学公式v=at2得:t2=1s 则物块向右运动经过B点时的速度v=5m/s 那么,物块经过B点后滑上曲面的过程中,由机械能守恒定律得: 即:hm=1.25m (3)物块在传送带上向左运动的过程中,相对位移x1=x1+vt1=20m 此过程中产生的热量Q1=mgx1=200J 物块在传送带上向右运动的过程中,相对位移x2=vt2-x2=2.5m 此过程中产生的热量Q2=mgx2=25J 那么,全程产生的热量Q热=225J 答:(1)
20、物块距传送带左端C的最小距离为2m(2)物块再次经过B点后滑上曲面的最大高度为1.25m(3)在整个运动过程中,物块与传送带间因摩擦而产生的热量为225J【解析】(1)物块从A到B的过程中,由机械能守恒列式,物块在传送带上向左运动的过程中,取水平向左为正方向,根据牛顿第二定律结合运动学基本公式列式,联立方程求解;(2)根据牛顿第二定律结合运动学基本公式求出物块到达B点速度,再根据机械能守恒定律求出上升的最大高度;(3)根据Q=fx相对分别求出物块向左和向右滑动过程中产生的热量,两者之和即为总热量本题主要考查了牛顿第二定律运动学基本公式以及机械能守恒定律的直接应用,其中还涉及到物体与传送带的相对
21、运动,要求同学们能正确分析物体的受力情况和运动情况,过程较为复杂,难度较大,属于难题15. 如图所示,在光滑平直轨道上P点静止放置一个质量为2m的物体A,现有一颗质量为m的子弹以的水平速度射入物体A并和物体A一起运动,并与前方静止物体B发生弹性正碰机械能不损失后返回,速率大小为,求: 子弹与物体A碰撞过程中损失的机械能;物体的质量【答案】解:(1)设子弹与物体A的共同速度为v,由动量守恒定律mv0=3mv则该过程损失的机械能解得:(2)以子弹、物体A和物体B为系统,设B的质量为M,碰后子弹和物体A的速度为,物体B的速度为v2,由动量守恒定律3mv=Mv2-3m碰撞过程机械能守恒解得M=5m答:
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