2020高考物理二轮复习 抓分天天练 重点知识练1.6 功能观点解题综合（一）课件

1．6功能观点解题综合(一)一、选择题1.(2019·浙江模拟)如图所示，质量为1kg的小球以速度4m/s从桌面竖直上抛，到达的最大高度为0.8m，返回后，落到桌面下1m的地面上，取桌面为重力势能的参考平面，则下述说法正确的是()A．小球在最高点时具有的重力势能为18JB．小球在最高点时具有的机械能为16JC．小球落地面前瞬间具有的机械能为8JD．小球落地面前瞬间具有的动能为8J答案C解析取桌面为重力势能的参考平面，小球在最高点时具有的重力势能为Ep1＝mgh1＝1×10×0.8J＝8J，故A项错误；小球在最高点时具有的机械能为E1＝Ep1＋0＝8J，故B项错误；由于小球运动的过程中只受重力，机械能守恒，则小球落地前瞬间具有的机械能等于在最高点时的机械能，为8J，故C项正确；由机械能守恒定律得：E1＝－mgh2＋Ek2，则得小球落地面前瞬间具有的动能Ek2＝E1＋mgh2＝8J＋1×10×1J＝18J，故D项错误．2．(2019·盐城二模)将一小球竖直向上抛出，取向上为正方向，设小球在抛出点的重力势能为零，小球所受空气阻力大小恒定，则上升过程中，小球的加速度a、速度v、机械能E、动能Ek与小球离抛出点高度h的关系错误的是()答案B解析小球所受空气阻力大小恒定，上升阶段是匀减速直线运动，取向上为正方向，根据牛顿第二定律有：－(mg＋f)＝ma，a大小恒定，方向向下，故A项正确；上升阶段是匀减速直线运动，取向上为正方向，有：v2－v02＝2ah，非一次线性函数，故B项错误；机械能E与小球离抛出点高度h的关系为：E＝E0－fh，故C项正确；动能Ek与小球离抛出点高度h的关系为：Ek＝Ek0－(mg＋f)h，故D项正确．3．(2019·河北一模)(多选)如图所示，质量为M，长度为L的小车静止在光滑的水平面上，质量为m的小物块，放在小车的最左端，现用一水平力F作用在小物块上，小物块与小车之间的摩擦力为f，经过一段时间小车运动的位移为x，小物块刚好滑到小车的最右端，则下列说法中正确的是()A．此时物块的动能为F(x＋L)B．此时小车的动能为f(x＋L)C．这一过程中，物块和小车增加的机械能为F(x＋L)－fLD．这一过程中，物块和小车因摩擦而产生的热量为fL答案CD解析由图可知，在拉力的作用下物体前进的位移为L＋x，故拉力的功为F(x＋L)，摩擦力的功为f(x＋L)，则由动能定理可知物体的动能为(F－f)(x＋L)，故A项错误；小车受摩擦力作用，摩擦力作用的位移为x，故摩擦力对小车做功为fx，故小车的动能为fx，故B项错误；物块和小车增加的机械能等于外力的功减去内能的增量，内能的增量为fL，故机械能的增量为F(x＋L)－fL，故C项正确，D项正确．4.(多选)如图所示，平行导轨放在斜面上，匀强磁场垂直斜面向上，恒力F拉动金属杆ab从静止开始沿导轨向上滑动，接触良好，导轨光滑．从静止开始到ab杆到达最大速度的过程中，恒力F做功为W，ab杆克服重力做功为W1，ab杆克服安培力做功为W2，ab杆动能的增加量为ΔEk，电路中产生的焦耳热为Q，ab杆重力势能增加量为ΔEp，则()A．W＝Q＋W1＋W2＋ΔEk＋ΔEpB．W＝Q＋W1＋W2＋ΔEkC．W＝Q＋ΔEk＋ΔEpD．W2＝Q，W1＝ΔEp答案CD解析以ab杆为研究对象，根据动能定理可得：W－W1－W2＝ΔEk，解得：W＝W1＋W2＋ΔEk，A、B两项错误；根据功能关系可知：ab杆克服安培力做功为W2＝Q，ab杆克服重力做功为W1＝ΔEp，所以有W＝Q＋ΔEk＋ΔEp，C、D两项正确．5．(2019·洛阳一模)(多选)如图1、2所示，分别用恒力F1、F2先后将质量为m的物体由静止开始沿同一粗糙的固定斜面由底端拉至顶端，两次所用时间相同，第一次力F1沿斜面向上，第二次力F2沿水平方向．则两个过程()A．合外力做的功相同B．物体机械能变化量相同C．F1做的功与F2做的功相同D．F1做功的功率比F2做功的功率大答案AB解析由公式x＝12at2得，由于x和t均相同，故加速度a相同，由v＝at，t相同，则物体到达斜面顶端时速度相同，动能相同，根据动能定理得知，总功相等，所以合外力做功相同，故A项正确；物体末速度相同，又由于处于相同的高度，所以两物体机械能的变化相同，故B项正确；由受力分析可知，第一个物体所受的摩擦力小于第二个物体所受的摩擦力，故两物体克服摩擦力做功不同，重力做功相同，则F1做的功比F2做的少，故C项错误；物体的运动情况相同，重力做功功率相同，图2中克服摩擦力做功的功率大，故F1做功的功率比F2做功的功率小，故D项错误．6．(2019·江苏)(多选)如图所示，轻质弹簧的左端固定，并处于自然状态．小物块的质量为m，从A点向左沿水平地面运动，压缩弹簧后被弹回，运动到A点恰好静止．物块向左运动的最大距离为s，与地面间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，弹簧未超出弹性限度．在上述过程中()A．弹簧的最大弹力为μmgB．物块克服摩擦力做的功为2μmgsC．弹簧的最大弹性势能为μmgsD．物块在A点的初速度为2μgs答案BC解析小物块压缩弹簧最短时有F弹＞7μmg，故A项错误；整个过程中，物块所受的摩擦力大小恒定，摩擦力一直做负功，则物块克服摩擦力做的功为2μmgs，故B项正确；物体向右运动的过程，根据能量守恒定律得：弹簧的最大弹性势能Ep＝μmgs，故C项正确；设物块在A点的初速度为v0，对整个过程，利用动能定理得：－2μmgs＝0－12mv02，可得：v0＝2μgs，故D项错误．7．(2019·重庆模拟)质量为m的卫星绕质量为M的星球做匀速圆周运动，运动半径为R，以卫星距该星球中心无限远处势能为零，当卫星距该星球中心距离为r时，引力势能Ep＝－GMmr，G为引力常量，不考虑其他星体对卫星的作用，则卫星要脱离该星球到无限远处去，至少需要增加的能量为()A.2GMmRB.GMmRC.GMm2RD.GMm4R答案C解析卫星绕星球做半径为R的匀速圆周运动，设其速率为v，据万有引力提供向心力有：GMmR2＝mv2R其动能为：Ek＝12mv2＝GMm2R其引力势能为：Ep＝－GMmR，卫星要脱离该星球到无限远处去，引力势能为零，动能也为零，设需要增加的能量为ΔE，则有：ΔE＋Ek＋Ep≥0，解得：ΔE≥GMm2R，故C项正确，A、B、D三项错误．8.(2019·广元二模)(多选)某质量m＝1500kg的“双引擎”小汽车，行驶速度v≤54km/h时靠电动机输出动力；行驶速度在54km/hv≤90km/h范围内时靠汽油机输出动力，同时内部电池充电；当行驶速度v90km/h时汽油机和电动机同时工作，这种汽车更节能环保．该小汽车在一条平直的公路上由静止启动，汽车的牵引力F随运动时间t的图线如图所示，所受阻力恒为1250N．已知汽车在t0时刻第一次切换动力引擎，以后保持恒定功率行驶至第11s末．则在前11s内()A．经过计算t0＝6sB．电动机输出的最大功率为60kWC．汽油机工作期间牵引力做的功为4.5×105JD．汽车的位移为160m答案AC解析开始阶段加速度a＝5000－12501500m/s2＝2.5m/s2，v1＝54km/h＝15m/s，解得t0＝v1a＝6s，故A项正确；t0时刻，电动机输出的功率Pm＝F1v1＝5000×15W＝75kW，故B项错误；汽油机工作期间，功率P＝F2v1＝90kW，解得11s时刻汽车的速度v2＝PF3＝25m/s＝90km/h，后5s内汽油机工作时牵引力的功W＝Pt＝4.5×105J，故C项正确；汽车前6s内的位移x1＝12at02＝45m，后5s内根据动能定理得：Pt－fx2＝12mv22－12mv12，解得：x2＝120m，前11s时间内汽车的位移为165m，故D项错误．9．(2019·茂名一模)(多选)如图所示，在竖直平面内固定有两个很靠近的同心圆轨道，外圆光滑，内圆粗糙．一质量为m的小球从轨道的最低点以初速度v0向右运动，球的直径略小于两圆间距，球运动的轨道半径为R，不计空气阻力．设小球过最低点时重力势能为零，下列说法正确的是()A．若小球运动到最高点时速度为0，则小球机械能一定不守恒B．若经过足够长时间，小球最终的机械能可能为32mgRC．若使小球始终做完整的圆周运动，则v0一定不小于5gRD．若小球第一次运动到最高点时速度大小为0，则v0＝4gR答案AC解析若小球运动到最高点时速度为0，则小球在运动过程中一定与内圆接触，受到摩擦力作用，要克服摩擦力做功，小球的机械能一定不守恒，故A项正确；若初速度v0比较小，小球在运动过程中一定与内圆接触，机械能不断减少，经过足够长时间，小球最终在圆心下方运动，最大的最终机械能为mgR，所以小球最终的机械能不可能为32mgR.若初速度v0足够大，小球始终沿外圆做完整的圆周运动，机械能守恒，最终的机械能必定大于2mgR，故B项错误；若使小球始终做完整的圆周运动，小球应沿外圆运动，在运动过程中不受摩擦力，机械能守恒，小球恰好运动到最高点时速度设为v，则有mg＝mv2R，再由机械能守恒定律得：12mv02＝mg·2R＋12mv2，小球在最低点时的最小速度为v0＝5gR，所以若使小球始终做完整的圆周运动，则v0一定不小于5gR，故C项正确；如果内圆光滑，小球在运动过程中不受摩擦力，小球在运动过程中机械能守恒，如果小球运动到最高点时速度为0，由机械能守恒定律得：12mv02＝mg·2R，小球在最低点时的速度v0＝4gR，由于内圆粗糙，小球在运动过程中要克服摩擦力做功，则小球在最低点时的速度v0一定大于4gR，故D项错误．10．(多选)如图所示，两等量异种电荷在同一水平线上，它们连线的中点为O，竖直面内的半圆弧光滑绝缘轨道的直径AB水平，圆心在O点，圆弧的半径为R，C为圆弧上的一点，OC与竖直方向的夹角为37°，一电荷量为＋q，质量为m的带电小球从轨道的A端由静止释放，沿轨道滚动到最低点时，速度v＝2gR，g为重力加速度，取无穷远处电势为零，则下列说法正确的是()A．电场中A点的电势为mgRqB．电场中B点的电势为－2mgRqC．小球运动到B点时的动能为2mgRD．小球运动到C点时，其动能与电势能的和为1.6mgR答案AC解析等量异种电荷连线的中垂面为等势面，取无穷远处电势为0，则最低点处电势为0.小球从A点运动到最低点过程中，由动能定理可得：mgR＋qUAO＝12mv2，解得UAO＝mgRq而UAO＝φA－0，解得：φA＝mgRq，故A项正确；由对称性可知：UAO＝UOB，即为：φA－0＝0－φB故有：φB＝－mgRq，故B项错误；小球从A点运动到B点过程中，由动能定理得：Ek＝qUAB＝2mgR，故C项正确；小球在最低点处的动能和电势能的和为：E1＝12mv2＋0＝2mgR，由最低点运动到C点过程，动能、电势能和重力势能的总量守恒，而重力势能增加量为：ΔEp＝mgR(1－cos37°)＝0.2mgR故动能、电势能的和减少了0.2mgR，所以小球在C点的动能和电势能的和为：E2＝E1－0.2mgR＝1.8mgR，故D项错误．二、非选择题11．(2019·杭州一模)如图1所示是某游乐场的过山车，现将其简化为如图2所示的模型．倾角θ＝37°、长L＝60cm的直轨道AB与半径R＝10cm的光滑圆弧轨道BCDEF在B处平滑连接，C、F为圆轨道最低点，D点与圆心等高，E为圆轨道最高点，圆轨道在F点与水平轨道FG平滑连接，整条轨道宽度不计．现将一质量m＝50g的滑块(可视为质点)从A端由静止释放．已知滑块与AB段间的动摩擦因数μ1＝0.25，与FG段间的动摩擦因数μ2＝0.5，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.(1)求滑块到达B点时的动能E1；(2)若要滑块能在水平轨道FG上停下，求FG长度的最小值x.答案(1)0.12J(2)0.48m解析(1)滑块由A点到达B点的过程中，重力做正功，摩擦力做负功，设B点速度为vB，且从A端由静止释放，根据动能定理可得：mgLsinθ－μ1mgLcosθ＝12mvB2－0①E1＝12m