2019版高考物理金榜一轮高效演练创新预测： 5.1功和功率 Word版含解析

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热考题型专攻(二)“滑块+滑板”综合(45分钟100分)1.(25分)如图所示,AB为半径R=0.8 m的光滑圆弧轨道,下端B恰与小车右端平滑对接。

小车质量M=3 kg,车长L=2.06 m,车上表面距地面的高度h=0.2 m。

现有一质量m=1 kg的小滑块(可看成质点),由轨道顶端无初速释放,滑到B端后冲上小车。

已知地面光滑,滑块与小车上表面间的动摩擦因数μ=0.3,当车运行了1.5 s时,车被地面装置锁定,g取10 m/s2。

求:(1)滑块到达B端时,轨道对它支持力的大小。

(2)车被锁定时,车右端距轨道B端的距离。

(3)滑块落地点离车左端的水平距离。

【解析】(1)设滑块到达B端时速度为v,由机械能守恒定律得:mgR=mv2由牛顿第二定律得:F N-mg=m联立两式,代入数值解得:F N=3mg=30 N。

(2)当滑块滑上小车后,由牛顿第二定律得:对滑块有:μmg=ma1对小车有:μmg=Ma2设经时间t两者达到共同速度,则有:v-a1t=a2t解得:t=1 s由于1 s<1.5 s,此时小车还未被锁定滑块位移:s1=vt-a1t2小车位移:s2=a2t2相对位移:Δs=s1-s2<L滑块没有从小车上掉下,故两者的共同速度:v′=a2t=1 m/s,两者一起匀速运动,直到小车被锁定。

故车被锁定时,车右端距轨道B端的距离:x=a2t2+v′t′又:t′=1.5 s-1 s=0.5 s代入数据解得:x=1 m。

(3)对滑块由动能定理得:-μmg(L-Δs)=mv″2-mv′2滑块脱离小车后,在竖直方向有:h=gt″2代入数据得,滑块落地点离车左端的水平距离:x′=v″t″=0.16 m。

答案:(1)30 N (2)1 m (2)0.16 m2.(25分)(2018·青岛模拟)如图所示,倾角θ=30°的足够长的光滑斜面底端A固定有挡板P,斜面上B点与A点的高度差为h,将质量为m,长度为L的木板置于斜面底端,质量也为m的小物块静止在木板上某处,整个系统处于静止状态。

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高效演练·强化提升1.在做“研究匀变速直线运动”的实验时,某同学得到一条用打点计时器打下的纸带,并在其上取了A、B、C、D、E、F等6个计数点(每相邻两个计数点间还有4个打点计时器打下的点,本图中没有画出),打点计时器接的是220 V、50 Hz的交变电流。

他把一把毫米刻度尺放在纸带上,其零刻度和计数点A对齐。

(下述第(2)、(3)、(4)小题结果均保留两位有效数字)(1)该打点计时器打点的时间间隔为__________s。

(2)由以上数据计算打点计时器在打C点时,物体的瞬时速度v C是______m/s。

(3)计算该物体的加速度a为__________m/s2。

(4)纸带上的A点所对应的物体的瞬时速度v A=__________m/s。

(5)如果当时电网中交变电流的频率是f=49 Hz,而做实验的同学并不知道,那么由此引起的系统误差将使加速度的测量值比实际值偏__________(选填“大”或“小”)。

【解析】(1)电源频率为50 Hz,则打点时间间隔为0.02 s;(2)利用匀变速直线运动的推论得:v C==×10-2 m/s=0.16 m/s;(3)设A到B之间的距离为x1,以后各段分别为x2、x3、x4,根据匀变速直线运动的推论公式Δx=aT2可以求出加速度的大小,得:x3-x1=2a1T2x4-x2=2a2T2为了更加准确地求解加速度,我们对两个加速度取平均值,得:a=(a1+a2)=0.43 m/s2(4)根据匀变速直线运动速度与时间关系公式v=v0+at得A点所对应的物体的瞬时速度为:v A=v C-at AC=0.074 m/s(5)如果在某次实验中,交流电的频率为49 Hz,那么实际周期大于0.02 s,根据运动学公式Δx=at2得:测量的加速度值与真实的加速度值相比是偏大的。

高效演练·强化提升1、在做“研究匀变速直线运动”的实验时,某同学得到一条用打点计时器打下的纸带,并在其上取了A、B、C、D、E、F等6个计数点(每相邻两个计数点间还有4个打点计时器打下的点,本图中没有画出),打点计时器接的是220 V、50 Hz的交变电流。

他把一把毫米刻度尺放在纸带上,其零刻度和计数点A对齐。

(下述第(2)、(3)、(4)小题结果均保留两位有效数字)(1)该打点计时器打点的时间间隔为__________s。

(2)由以上数据计算打点计时器在打C点时,物体的瞬时速度v C是______m/s。

(3)计算该物体的加速度a为__________m/s2。

(4)纸带上的A点所对应的物体的瞬时速度v A=__________m/s。

(5)如果当时电网中交变电流的频率是f=49 Hz,而做实验的同学并不知道,那么由此引起的系统误差将使加速度的测量值比实际值偏__________(选填“大”或“小”)。

【解析】(1)电源频率为50 Hz,则打点时间间隔为0、02 s;(2)利用匀变速直线运动的推论得：v C==×10-2 m/s=0、16 m/s;(3)设A到B之间的距离为x1,以后各段分别为x2、x3、x4,根据匀变速直线运动的推论公式Δx=aT2可以求出加速度的大小,得：x3-x1=2a1T2x4-x2=2a2T2为了更加准确地求解加速度,我们对两个加速度取平均值,得：a=(a1+a2)=0、43 m/s2(4)根据匀变速直线运动速度与时间关系公式v=v0+at得A点所对应的物体的瞬时速度为：v A=v C-at AC=0、074 m/s(5)如果在某次实验中,交流电的频率为49 Hz,那么实际周期大于0、02 s,根据运动学公式Δx=at2得：测量的加速度值与真实的加速度值相比是偏大的。

答案：(1)0、02 (2)0、16 (3)0、43 (4)0、074 (5)大2、在利用打点计时器探究小车“速度随时间变化的关系”的实验中,所用交流电的频率为50 Hz,某次实验中得到的一条纸带如图所示。

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高效演练·强化提升1.在测定电池的电动势和内阻的实验中,待测电池、开关和导线配合下列仪器(电流表和电压表都是理想电表),不能达到实验目的的是( )A.一只电流表和一个电阻箱B.一只电流表、一只电压表和一个滑动变阻器C.一只电压表和一个电阻箱D.一只电流表和一个滑动变阻器【解析】选D。

一只电流表和一个电阻箱读出两组电流、电阻值,可求出两组相应电阻箱上的电压,便可求E、r;一只电流表、一只电压表和一个滑动变阻器,改变滑动变阻器的阻值,读出两组电流、电压值,便可求E、r;一只电压表和一个电阻箱读出两组电压、电阻值,求出干路电流值,便可求E、r。

选项A、B、C均可以达到实验目的。

2.某同学设想运用如图甲所示的实验电路,测量未知电阻R x的阻值、电流表A的内阻和电源(内阻忽略不计)的电动势,实验过程中电流表的读数始终符合实验要求。

(1)为了测量未知电阻R x的阻值,他在闭合开关之前应该将两个电阻箱的阻值调至(选填“最大”或“最小”),然后闭合开关K1,将开关K2拨至1位置,调节R2使电流表A有明显读数I0;接着将开关K2拨至2位置。

保持R2不变,调节R1,当调节R1=34.2 Ω时,电流表A读数仍为I0,则该未知电阻的阻值R x=Ω。

(2)为了测量电流表A的内阻R A和电源(内阻忽略不计)的电动势E,他将R1的阻值调到R1=1.5 Ω,R2调到最大,将开关K2拨至2位置,闭合开关K1;然后多次调节R2,并在表格中记录下了各次R2的阻值和对应电流表A的读数I;最后根据记录的数据,他画出了如图乙所示的图象,根据你所学知识和题中所给字母写出该图象对应的函数表达式为: ;利用图象中的数据可求得,电流表A的内阻R A= Ω,电源(内阻忽略不计)的电动势E= V。

【解析】(1)为了保护电路,需要将电阻箱的阻值都调至最大,因为两种情况下电流表示数相同,R x和R1等效,所以R x=R1=34.2 Ω。

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高考物理金榜一轮：高效演练·强化提升1.(1)如图1所示的两把游标卡尺,它们的游标尺从左至右分别为9 mm 长10等分、19 mm长20等分,它们的读数依次为__________mm,__________mm。

(2)使用螺旋测微器测量两个金属丝的直径,示数如图2所示,则图(a)、(b)金属丝的直径分别为__________mm,__________mm。

图2(3)①图3甲用0.6 A量程时,对应刻度盘上每一小格代表__________A,表针的示数是________A;当使用3 A量程时,对应刻度盘上每一小格代表__________A,图中表针示数为__________A。

图3②图3乙使用较小量程时,每小格表示__________V,图中指针的示数为__________V,若使用的是较大量程,则这时表盘刻度每小格表示__________V,图中表针指示的是__________V。

【解析】(1)左图中,整毫米的为17,不足1毫米数是7×0.1 mm=0.7 mm ,最终结果为17 mm+0.7 mm=17.7 mm。

同理,右图中,整毫米的为23,不足1毫米数是17×0.05 mm=0.85 mm,最终结果为23 mm+0.85 mm=23.85 mm。

(2)(a)图中螺旋测微器的固定刻度为 2 mm,可动刻度为15.0×0.01 mm=0.150 mm,所以最终读数为2 mm+0.150 mm=2.150 mm。

(b)图中螺旋测微器的固定刻度为0 mm,可动刻度为 4.5×0.01 mm=0.045 mm,所以最终读数为0 mm+0.045 mm=0.045 mm。

(3)①使用0.6 A量程时,刻度盘上的每一小格为0.02 A,指针的示数为0.44 A;当换用3 A量程时,每一小格为0.1 A,指针示数为2.20 A。

第1讲功和功率
板块一主干梳理·夯实基础【知识点1】功Ⅱ
1.做功的两个必要条件
(1)作用在物体上的力。

(2)物体在力的方向上发生的位移。

2.公式：W＝Fl cosα
(1)α是力与位移方向之间的夹角，l为物体对地的位移。

(2)该公式只适用于恒力做功。

(3)功是标量。

3.功的正负判断
夹
角
功的正负
α
<90°
力对物体做正功
α
>90°
力对物体做负功，或者说物体克服这个力做了功α
＝90°
力对物体□10不做功
【知识点2】功率Ⅱ
1.定义：功与完成这些功所用时间的比值。

物理意义：描述力对物体做功的快慢。

2.公式
(1)P＝W
t，P为时间t内的平均功率。

(2)P＝F v cosα(α为F与v的夹角)
①v为平均速度，则P为平均功率。

②v为瞬时速度，则P为瞬时功率。

3.额定功率
机械正常工作时的最大输出功率。

4.实际功率
机械实际工作时的功率，要求不大于额定功率。

板块二考点细研·悟法培优。

高效演练·强化提升1、在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中,在研究加速度a与小车的质量M的关系时,由于没有注意始终满足M≫m的条件,结果得到的图象应是图中的( )【解析】选D。

小车加速度a=,实验时若保持小车质量不变,横轴为,则a-图象必为过原点的直线。

当满足M≫m时,m可忽略,a≈,a-图象还可以满足图象是过原点的直线。

当小车质量较小,不满足M≫m时,图象会向下弯曲,选项D正确。

2、如图所示为“探究加速度与物体受力的关系”的实验装置图。

图中A为小车,质量为m1,连接在小车后面的纸带穿过电火花打点计时器B,它们均置于水平放置的一端带有定滑轮的足够长的木板上,P的质量为m2,C为弹簧测力计,实验时改变P的质量,读出测力计不同读数F,不计绳与滑轮的摩擦。

(1)下列说法正确的是( )A、一端带有定滑轮的长木板必须保持水平B、实验时应先接通电源后释放小车C、实验中m2应远小于m1D、测力计的读数始终为(2)如图为某次实验得到的纸带,纸带上标出了所选的四个计数点之间的距离,相邻计数点间还有四个点没有画出。

由此可求得小车的加速度的大小是________m/s2(交流电的频率为50 Hz,结果保留两位有效数字)。

(3)实验时,某同学由于疏忽,遗漏了平衡摩擦力这一步骤,他测量得到的a -F图象可能是图中的图线 ( )【解析】(1)一端带有定滑轮的长木板必须稍微倾斜,以平衡摩擦力,选项A错误。

实验时应先接通电源后释放小车,选项B正确。

实验中m2不必远小于m1,选项C错误。

由于P向下加速运动,测力计的读数始终小于,选项D错误。

(2)由Δx=aT2解得小车的加速度的大小是0、50 m/s2。

(3)遗漏了平衡摩擦力这一步骤,他测量得到的a -F图象,应该是当F 从某一值开始增大,加速度a才开始增大,所以可能是图线C。

答案:(1)B__(2)0、50__(3)C3、某同学利用图甲所示实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a与钩码的质量m的对应关系图,如图乙所示。

高效演练·创新预测1、汽车有多种车型,如30TFSI、35TFSI、50TFSI,(每个车型字母前的数字称为G值)G值用来表现车型的整体加速度感,数字越大,加速越快.G值的大小为车辆从静止开始加速到100 km/h的平均加速度数值(其单位为国际基本单位)再乘以10.如图为某一型号的奥迪尾标,其值为50TFSI,则该型号车从静止开始加速到100 km/h的时间约为( )A、5、6 sB、6、2 sC、8、7 sD、9、5 s【解析】选 A.由题意可知,50TFSI的加速度为a=5 m/s2,v=100 km/h=27、8 m/s故加速时间t==s=5、6 s.2、(新题预测)如图所示,高速公路一般情况下小汽车限速120 km/h,但由于施工等特殊情况会有临时限速,某货车正在以72 km/h的速度行驶,看到临时限速牌开始匀减速运动,加速度大小为0、1 m/s2,减速行驶了2 min,则减速后货车的速度为( )A、6、0 m/sB、8、0 m/sC、10、0 m/sD、12、0 m/s【解析】选 B.72 km/h=20 m/s,2 min=120 s,速度减为0的时间为:t==s=200 s,行驶 2 min还未停止,根据速度—时间关系式v=v0+at有:v=20 m/s+(-0、1)×120 m/s=8 m/s,故B正确,A、C、D错误.3、如图所示,一辆汽车自某地A点启动,先做匀加速直线运动,运动到B点时接着做匀速直线运动到C点,整个过程汽车运动的总时间为t,总路程为s,B是AC的中点,则这辆汽车匀速运动的速度大小为( )A、B、C、D、【解析】选A.设汽车从A运动到B所用时间为t1,从B运动到C所用时间为t2,汽车匀速运动的速度大小为v,则t1+t2=t,求得=vt1=vt2,t1=2t2=t,解得v=,故A正确,B、C、D错误.4、(多选)如图所示,倾角为θ的斜面上有A、B、C三点,现从这三点分别以不同的初速度水平抛出一小球,三个小球均落在斜面上的D点,今测得AB=BC=CD,不计空气阻力,由此可以判断( )A、从A、B、C处抛出的三个小球运动时间之比为∶∶1B、从A、B、C处抛出的三个小球落在斜面上时速度与斜面的夹角相同C、从A、B、C处抛出的三个小球的初速度大小之比为3∶2∶1D、从A、B、C处抛出的三个小球距斜面最远时速度方向与水平方向夹角的正切值之比为∶∶1【解析】选A、B.三球下降的高度之比为3∶2∶1,根据t=知,A、B、C处的三个小球运动时间之比为∶∶1,故A正确.因为平抛运动某时刻速度方向与水平方向夹角的正切值是位移与水平方向夹角正切值的2倍,三个小球落在斜面上,位移方向相同,则速度方向相同,故B正确.三个小球的水平位移之比为3∶2∶1,根据x=v0t知,初速度之比为∶∶1,故C错误.从A、B、C处抛出的三个小球距斜面最远时速度方向和斜面平行,速度方向与水平方向夹角等于斜面的倾角,所以速度方向与水平方向夹角的正切值之比为1∶1∶1,故D错误.5、小钢球从某位置由静止释放,用频闪照相机在同一底片上多次曝光,得到的照片如图所示.已知连续两次曝光的时间间隔,为求出小球经过B点的速度,需测量( )A、照片中AC的距离B、照片中球的直径及AC的距离C、小钢球的实际直径、照片中AC的距离D、小钢球的实际直径、照片中球的直径及AC的距离【解析】选D.小钢球做自由落体运动,加速度等于重力加速度,该运动属于匀变速直线运动,则B点的瞬时速度等于AC之间的平均速度,所以在已知连续两次曝光的时间间隔,测量出A、C之间的实际距离即可求出小球经过B点的速度.结合小钢球的实际直径、照片中球的直径可以求出照片上的大小与实际大小的比例关系,由照片中AC之间的长度结合比例关系即可求出AC的实际大小.由以上的分析可知,A、B、C错误,D正确.6、(新题预测)(多选)汽车正在平直公路MN上行驶,自A点做初速度v0=2 m/s、加速度a=2 m/s2的匀加速直线运动,向着C前进,在到达C点前1 s内,所滑过的距离BC为L,其中L=AC,下列判断正确的是( )A、平直公路AC长为21 mB、平直公路BC长为7 mC、汽车由A向C运动的时间为4 sD、汽车到达C点的速度大小是8 m/s【解析】选B、D.设汽车从A到C的时间为t,则从A到B的时间为t-1 s,则根据位移公式有L=v0t+at2①L-L=v0(t-1 s)+a(t-1 s)2②解得t=3 s平直公路AC的长度为:L=2×3 m+×2×32 m=15 mBC的长度为x BC=L=×15 m=7 m汽车到达C点的速度v C=v0+at=2 m/s+2×3 m/s=8 m/s,故B、D正确,A、C错误.7、汽车在行驶中,当驾驶员发现情况直到踩下制动踏板发生制动作用之前的这段时间称为反应时间,反应时间内车辆行驶的距离称为反应距离.汽车制动距离是指驾驶员踩下制动踏板产生作用至汽车完全停止时,轮胎在路面上出现明显的拖印的距离.汽车行驶的安全距离为反应距离和制动距离之和.某汽车以54 km/h的速度行驶在柏油路面上的制动距离为15 m,在冰雪路面上的制动距离为45 m,不计空气阻力,g取10 m/s2.(1)求汽车轮胎与柏油路面的动摩擦因数.(2)若汽车以90 km/h的速度在柏油路面上行驶的安全距离为60 m,求驾驶员的反应时间.(3)若汽车以90 km/h的速度在冰雪路面上行驶,驾驶员看到前方120 m处静止的事故汽车,立即制动(不计反应时间)后还是与静止的事故汽车追尾,求汽车追尾瞬间的速度.【解析】(1)v=54 km/h=15 m/s,v′=90 km/h=25 m/s,根据速度—位移公式得,汽车制动的加速度大小a1==m/s2=7、5 m/s2.根据牛顿第二定律得ma1=μ1mg,解得汽车轮胎与柏油路面的动摩擦因数μ1=0、75.(2)根据x=得,初速度变为原来的=倍,则制动距离变为原来的倍,即制动距离为x=15×m=m.则反应时间内的位移x1=m=m则反应时间t1==s=s≈0、73 s.(3)汽车在冰雪路面上制动的加速度大小a2==m/s2=2、5 m/s2.设汽车追尾瞬间的速度为v″,根据v″2-v′2=-2a2x,x=120 m,解得v″=5 m/s答案:(1)0、75 (2)0、73 s (3)5 m/s【加固训练】(多选)物体从A 点由静止出发,先以加速度a 1做匀加速直线运动到某速度v 后,立即以加速度a 2做匀减速运动至B 点速度恰好减为0,所用总时间为t.若物体以速度v 0匀速通过AB 之间,所用时间也为t,则( )A 、v=2v 0B 、+=C 、-=D 、+=【解析】选A 、B.由运动学公式有:x=v 0t=t 1+t 2=(t 1+t 2)=t,解得v=2v 0,故A 正确;由t 1=,t 2=得:t=+即:+=,故B 正确,C 、D 错误.。

高效演练·创新预测1、(2018·榆林模拟)下列关于机械能是否守恒的论述,正确的是( )A、做变速曲线运动的物体,机械能一定不守恒B、沿水平面运动的物体,机械能一定守恒C、合外力对物体做功等于零时,物体的机械能一定守恒D、只有重力对物体做功时,机械能一定守恒【解析】选D.物体机械能守恒的条件是只有重力或者是弹力做功,做变速曲线运动的物体,可能只受重力,如平抛运动的机械能守恒,故A 错误;沿水平面运动的物体,物体可以做匀加速直线运动,所以机械能不一定守恒,故B错误;合外力对物体做功等于零时,物体的速度大小保持不变,但物体的高度可以变化,物体的机械能不一定守恒,故C错误;根据机械能守恒的条件可知,只有重力对物体做功时,机械能一定守恒,故D正确.2、(2018·包头模拟)取水平地面为重力势能零点.一物块从某一高度水平抛出,在抛出点其动能与重力势能恰好相等.不计空气阻力,该物块落地时的速度方向与水平方向的夹角的正切值为 ( )A、B、C、1 D、【解析】选C.设抛出时物块的初速度为v0,高度为h,物块落地时的速度大小为v,方向与水平方向的夹角为α,根据机械能守恒定律得m+mgh=mv2,由题得m=mgh,联立解得v=v0,则tanα==1,故C正确,A、B、D错误.3、(多选)如图,滑块a、b的质量均为m,a套在固定竖直杆上,与光滑水平地面相距h,b放在地面上,a、b通过铰链用刚性轻杆连接,由静止开始运动.不计摩擦,a、b可视为质点,重力加速度大小为g,则( )A、a落地前,轻杆对b一直做正功B、a落地时速度大小为C、a下落过程中,其加速度大小始终不大于gD、a落地前,当a的机械能最小时,b对地面的压力大小为mg【解题指导】解答本题应注意以下三点:(1)系统机械能守恒.(2)由速度的分解与合成可得,b物体的机械能先增大再减小.(3)a物体的机械能先减小再增大,机械能最小时杆的作用力为零. 【解析】选B、D.选b滑块为研究对象,b滑块的初速度为零,当a滑块落地时,a滑块没有在水平方向上的分速度,所以b滑块的末速度也为零,由此可得b滑块速度是先增大再减小,当b滑块速度减小时,轻杆对b一直做负功,A项错误;当a滑块落地时,b滑块的速度为零,由机械能守恒定律,可得a落地时速度大小为,B项正确;当b滑块速度减小时,轻杆对a、b都表现为拉力,拉力在竖直方向上有分力与a的重力合成,其加速度大小大于g,C项错误;a的机械能先减小再增大,当a的机械能最小时,轻杆对a、b的作用力均为零,故此时b对地面的压力大小为mg,D项正确.4、(新题预测)(多选)2017第十三届全运会蹦床比赛在天津科技大学体育馆举行,如图所示为福建运动员昝捷正在比赛时的照片,不计空气阻力,下列说法正确的是 ( )A、运动员与蹦床相互作用过程先处于失重状态后处于超重状态B、运动员下落碰到蹦床后立即做减速运动C、运动员离开蹦床后机械能守恒D、运动员在整个运动过程中与蹦床组成的系统机械能守恒【解析】选C、D.运动员下落碰到蹦床后,开始重力大于弹力,加速度向下,先向下做加速运动,然后重力小于弹力,加速度向上,向下做减速运动,速度减到零以后再反弹的过程,运动员先向上做加速运动,后向上做减速运动,所以运动员与蹦床相互作用的过程先处于失重状态,然后处于超重状态,最后处于失重状态,故A、B错误;运动员离开蹦床后,只有重力做功,机械能守恒,故C正确;运动员在整个运动过程中,只有重力和系统内蹦床的弹力做功,则运动员和蹦床组成的系统机械能守恒,故D 正确.5、(新题预测)如图所示,两个四分之三圆弧轨道固定在水平地面上,半径R 相同,A 轨道由金属凹槽制成,B 轨道由金属圆管制成,均可视为光滑轨道.在两轨道右侧的正上方分别将金属小球A 和B 由静止释放,小球距离地面的高度分别用h A 和h B 表示,则下列说法正确的是( )A 、若h A =hB ≥2R,则两小球都能沿轨道运动到轨道的最高点B 、若h A =h B =2R,由于机械能守恒,两个小球沿轨道上升的最大高度均为2RC 、适当调整h A 和h B ,使两小球从轨道最高点飞出后,均能恰好落在轨道右端口处D 、若使小球沿轨道运动并且从最高点飞出,A 小球的最小高度为,B小球在h B >2R 的任何高度均可 【解析】选D.若小球A 恰好能到A 轨道的最高点时,由mg=m ,解得v A =,根据机械能守恒定律得,mg(h A -2R)=m ,解得h A =,若小球B 恰好能到B 轨道的最高点时,在最高点的速度v B =0,根据机械能守恒定律得h B =2R,因此,h A =h B =2R 时,A 不能到达轨道的最高点,B 能到达轨道的最高点,故A错误,D正确;若h A=h B=2R,小球A在到达最高点前离开轨道,有一定的速度,由机械能守恒可知,A在轨道上上升的最大高度小于2R,小球B在轨道上上升的最大高度等于2R,故B错误;小球A从最高点飞出后做平抛运动,下落R高度时,水平位移的最小值为x A=v A=·=R>R,所以小球A落在轨道右端口外侧,而适当调整h B,B可以落在轨道右端口处,故C错误.6、(新题预测)滑板运动是一种陆地上的“冲浪运动”,滑板运动员可在不同的轨道上滑行并做出各种高难度运动,给人以美的享受,如图所示是模拟的滑板滑行轨道,该轨道由足够长的斜直轨道、半径R1=1 m 的凹形圆弧轨道和半径R2=1、6 m的凸形圆弧轨道组成,这三部分轨道处于同一竖直平面内且依次平滑连接,其中AB与水平方向夹角θ=37°,C点为凹形圆弧轨道的最低点,D点为凸形圆弧轨道的最高点,凸形圆弧轨道的圆心O2点与C点处在同一水平面上,一质量为m=1 kg可看作质点的滑板,从斜直轨道上的P点无初速滑下,经过C点滑向D点,P点距B点所在水平面的高度h=1、8 m,不计一切阻力,g取10 m/s2.(sin37°=0、6,cos37°=0、8)(1)滑板滑到C点时滑板对轨道的压力.(2)若滑板滑到D点时恰做平抛运动,则从P点须以多大初速度开始下滑.【解析】(1)滑板从P点运动到C点的过程中,由机械能守恒定律得:mgh+R1(1-cosθ)=m在C点对滑板由牛顿第二定律得:F N-mg=m解得:F N=50 N由牛顿第三定律可知滑块对轨道的压力大小为50 N,方向竖直向下(2)滑板滑到D点时恰做平抛运动,则有:mg=m滑板从P点运动至D点,由机械能守恒定律得:mgh+R1(1-cosθ)-R2=m-m解得:v0=2m/s答案:(1)50 N 方向竖直向下(2)2m/s【加固训练】如图,质量为M的小车静止在光滑水平面上,小车AB段是半径为R的四分之一光滑圆弧轨道,BC段是长为L的粗糙水平轨道,两段轨道相切于B点.一质量为m的滑块在小车上从A点由静止开始沿轨道滑下,重力加速度为g.(1)若固定小车,求滑块运动过程中对小车的最大压力.(2)若不固定小车,滑块仍从A点由静止下滑,然后滑入BC轨道,最后从C点滑出小车.已知滑块质量m=,在任一时刻滑块相对地面速度的水平分量是小车速度大小的2倍,滑块与轨道BC间的动摩擦因数为μ,求:①滑块运动过程中,小车的最大速度大小v m.②滑块从B到C运动过程中,小车的位移大小s.【解析】(1)由于圆弧轨道光滑,滑块下滑过程机械能守恒,有mgR=m滑块在B点处,对小车的压力最大,由牛顿第二定律有F N-mg=m解得F N=3mg据牛顿第三定律可知F′N=3mg(2)①滑块滑到B处时小车和滑块速度达到最大,由机械能守恒有mgR=m(2v m)2+M解得v m=②设滑块的位移为s1,由于任一时刻滑块水平分速度是小车速度的2倍,因此有2s=s1且s+s1=L解得小车的位移大小s=答案:(1)3mg (2)①②。

高效演练·强化提升1、(2015·浙江高考)图甲是小红同学在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的实物连接图.(1)根据图甲画出实验电路图.(2)调节滑动变阻器得到了两组电流表与电压表的示数如图乙中的①、②、③、④所示,电流表量程为0、6 A,电压表量程为3 V.所示读数为：①、②、③、④.两组数据得到的电阻分别为和.【解析】(1)根据实物图画出电路图如图(2)由实物图可知,电流表接的是0、6 A的量程,电压表接的是3 V的量程,因此①的读数为0、02 A×5=0、10 A,②的读数为0、02 A×12=0、24 A,③的读数为0、1 V×20、0=2、00 V,④的读数为0、1 V×2、7=0、27 V.两组数据得到的电阻R1==Ω=8、3 Ω,R2==Ω=2、7 Ω.答案：(1)如图所示(2)①0、10 A ②0、24 A ③2、00 V ④0、27 V(8、3±0、1)Ω(2、7±0、1)Ω(后两空答案可互换)2、(2018·运城模拟)有一个小灯泡上标有“4 V 2 W”的字样,现在要用伏安法描绘这个灯泡的I-U图线,现有下列器材供选用：A、电压表(0～5 V,内阻约为10 kΩ)B、电压表(0～15 V,内阻约为20 kΩ)C、电流表(0～3 A,内阻为0、4 Ω)D、电流表(0～0、6 A,内阻为1 Ω)E、滑动变阻器(最大阻值为10 Ω,允许最大电流为2 A)F、滑动变阻器(最大阻值为500 Ω,允许最大电流为1 A)G、学生电源(直流6 V)、开关、导线若干(1)实验时,选用图甲而不选用图乙所示的电路图来完成实验,其理由是.(2)实验中所用电压表应选用,电流表应选用,滑动变阻器应选用.(用序号字母表示)【解析】(1)因实验目的是描绘小灯泡的伏安特性曲线,需要多次改变小灯泡两端的电压,故采用甲图所示的分压式电路合适,这样电压可以从零开始调节,且能方便地测多组数据.(2)因小灯泡额定电压为4 V,0～15 V的量程太大,读数误差大,所以电压表选0～5 V的A;小灯泡的额定电流I=0、5 A,则电流表选D;滑动变阻器F的最大阻值远大于小灯泡电阻8 Ω,调节不方便,故应选滑动变阻器E;又因R V R A>,所以电流表应外接.答案：(1)描绘灯泡的I-U图线所测数据需从零开始,并要多取几组数据(2)A D E3、(2015·福建高考)某学习小组探究一小电珠在不同电压下的电功率大小,实验器材如图甲所示,现已完成部分导线的连接.(1)实验要求滑动变阻器的滑片从左到右移动过程中,电流表的示数从零开始逐渐增大,请按此要求用笔画线代替导线在图甲实物接线图中完成余下导线的连接.(2)某次测量,电流表指针偏转如图乙所示,则电流表的示数为A.(3)该小组描绘出的伏安特性曲线如图丙所示,根据图线判断,将只相同的小电珠并联后,直接与电动势为3 V、内阻为1 Ω的电源组成闭合回路,可使小电珠的总功率最大,其总功率的值约为W(保留两位小数).法,实物接线图如图所示.(2)由于最小刻度值为0、02 A,因此示数为0、44 A.(3)电源内阻为1 Ω,所以当外电路总电阻等于电源内阻时,消耗电功率最大,此时外电路电压等于内电压等于1、5 V,由图知当小电珠电压等于1、5 V时电流约为0、38 A,此时电阻约为R==3、95 Ω,并联后的总电阻为1 Ω,所以需要4个小电珠,小电珠消耗的总功率约为P==W=2、25 W.答案：(1)见解析(2)0、44 (3)4 2、254、(2018·大连模拟)有一只标值为“2、5 V,x W”的小灯泡,其额定功率的标值已模糊不清.某同学想通过测绘灯丝伏安特性曲线的方法来测出该灯泡的额定功率.(1)已知小灯泡的灯丝电阻约为 5 Ω,请先在图甲中补全伏安法测量灯丝电阻的电路图,再选择电流表、电压表的合适量程,并按图甲连接方式将图乙中的实物连成完整的电路.(2)开关S闭合之前,将图乙中滑动变阻器的滑片应置于(选填“A端”“B端”或“AB正中间”).(3)该同学通过实验作出了灯丝的伏安特性曲线如图丙所示,则小灯泡的额定功率为 W.【解析】(1)小灯泡电阻较小,所以,电流表外接,电路图及实物图如图所示.(2)开关S闭合前,被测电路两端电压应最小,滑片应置于B端.(3)由题图丙知,灯泡两端额定电压为2、5 V时,电流为I=0、44 A,所以灯泡的额定功率P=UI=2、5×0、44 W=1、1 W.答案：(1)见解析图(2)B端(3)1、15、硅光电池在无光照时不产生电能,可视为一电子元件.某实验小组设计如图甲电路,给硅光电池加反向电压(硅光电池负极接高电势点,正极接低电势点),探究其在无光照时的反向伏安特性.图中电压表V1量程选用3 V,内阻为6 kΩ;电压表V2量程选用15 V,内阻约为30 kΩ;R0为保护电阻;直流电源电动势E约为12 V,内阻不计.(1)根据图甲,用笔画线代替导线,将图乙连接成完整电路.(2)用遮光罩罩住硅光电池,闭合开关S,调节变阻器R,读出电压表V1、V2的示数U1、U2.①某次测量时,电压表V1示数如图丙所示,则U1= V,可算出通过硅光电池的反向电流大小为mA(保留两位小数).②该小组测出大量数据,筛选出如表所示的9组U1、U2数据,算出相应的硅光电池两端反向电压U x和通过的反向电流I x(表中“-”表示反向),并在坐标纸上建立I x-U x坐标系,标出了与表中前5组U x、I x数据对应的5个坐标点.请你标出余下的4个坐标点,并绘出I x-U x图线.③由I x-U x图线可知,硅光电池无光照不加反向电压时,I x与U x成(选填“线性”或“非线性”)关系.【解析】(1)实物图连线如图所示(2)①V1选用的是3 V量程,则刻度盘的最小分度为0、1 V,根据电表的读数原则知U1=14、0×0、1 V=1、40 V,I1=≈0、23 mA.②描点绘出I x-U x图线,如图所示③由于绘出的I x-U x图线不是直线,即I x与U x成非线性关系.答案：(1)见解析图(2)①1、40 0、23②见解析图③非线性。