专题2 功能关系-【快乐假期每一天】2024-2025学年高一物理暑假作业

参考答案 当弹簧恢复到原长位置时，轻质杆所受的弹力为F”=0,:7.【答案】B 当弹簧处于水平状态时，轻质杆所受的弹力为FN= 【解析】位移是起点到终点的有向线段，则在整个行程 √3 中该旅客位移大小约为400km,平均速度大小约为v= F弹'=25-3》kL,又因为FN>FN,所以轻质杆所受的 3 产-2架km/h=160kmh,kB王确， 弹力先变小后变大，故D正确。 8.【答案】BC 4.【答案】(1)a=7.5m/s2(2)F=500N 【解析】由题意可知，粗坯上P、Q两质点属于同轴转动， 【解析】(1)由静止开始沿直线匀加速下滑的过程有 故mP=wQ,即P的角速度大小跟Q的一样大，故A错 =2a1x1,mgsin 0=ma1 误；根据v=rw,且rp>rQ,wp=awQ,所以p>vQ,即P的 代入数据得v=√2gx1sin0=15m/s 线速度大小比Q的大，故B正确：根据a=rm2,且rP> 匀减速继续下滑的过程有℃2=2ax2 TQ,p=wQ,所以ap>aQ,即P的向心加速度大小比Q 2 的大，故C正确；因为当转台转速恒定，所以同一时刻P 代入数据得a一2x2 =7.5m/s2. 所受合力的方向与Q的所受的合力方向均指向中心轴， (2)若减速过程中两滑雪板间的夹角α=74°，根据牛领第 故合力方向不相同，故D错误。 二定律有2Fsin受-mgsin0=ma 专题二 功能关系 解得F=ma+mgsin0=500N. 1.【答案】A 2sin号 【解析】 由功率的定义式P?得，功率单位为 5.【】(品) mgh(2)1(3)B W-JN.mkg:m/s .m-kg.m2.s-3 【解析】(1)小球经过光电门中心时的速度为，= 故A正确。 球从释放点下落至此光电门中心时的动能增加量为，△Ek 2.【答案】()V2g1sin6(2)m平MV2g1sin0 一宫一-0=方加（会），小球从释效点下落运花先也 【解析】(1)对滑板爱好者，在斜坡上由动能定理mnglsin0 门中心时的重力势能减小量，△Ep=mgh。 1 心，可得滑板爱好者刚滑到平板车上时的连度大小 (2)根据机械能守恒定律可得，△Ek=△Ep,则若作出△Ek 为v=/2 glsin0。 一△E。的图像中虚线的斜率≈1，则可验证机战能守恒 (2)滑板爱好者与平板车由动量守恒定律mv=(m十M) 定律。 (3)第三个光电门的中心与释放点的竖直距离测量值偏 口共，解得滑板爱好者与平板车最后达到的共同速度大小 大，则△E。的测量值偏大，使得△E%小于△E。,故A错 为味=mMV2 gin0. 误；第三个光电门的中心偏离小球下落时球心所在的竖 3.【答案】AC 直线，使得挡光宽度小于小球的直径，则速度测量值偏 【解析】两者碰撞时，取滑块P的速度方向为正方向，设 大，△Ek的测量值偏大，使得△Ek大于△Ep,故B正确；小 P的质量为m=1kg,Q的质量为M,由系统动量守恒定 球下落过程中受到空气阻力的作用，使得减少的重力势 律得m1十Mo2=(m十M)3,根据v一t图像可知，1= 能有一部分转化为内能，则△Es小于△Ep,故C错误。 3m/s,2=1m/s,3=2m/s,代入上式解得M=1kg,故 6.【答案】(1)0.02(2)A (3)hE-he A正确：设P与Q之间的动摩擦因数为1，Q与地面之 2T (4)2g 间的动摩擦因数为42，根据v一t图像可知，0一2s内P 【解析】(1)由于电动机的转速为3000r/min,则其频率 为f=3000Hz=50Hz 与Q的加速度分别为ap=1.5m/s2,aQ=0.5m/s2,对 60 P,Q分别受力分析，由牛顿第二定律得，mg=map, 则T-子动s=0.02s, 1mg一2(m+MDg=MaQ,联立解得2=0.05，故B错 (2)实验操作时，为了使软笔在钢柱表而画上一条痕迹条 误；由于碰接系统损失的机横能为△E=子mf十宁M 数多一些，应该先打开电源使电动机转动，后烧断细线使 1 (m+M),代入数据解得△E=1.0J,故C正确：对 钢柱自由下落，故A正确。 (3)根据匀变速直线运动中间时刻速度等于该段过程的 碰撞后整体受力分析，由动量定理得一42(m十M)gt2=0 平均速度，则画出痕迹D时，钢柱下落的速度为D 一(m十M)v3,代入数据解得t2=4s,因此木板速度恰好 =hE-hc 为零的时刻为t=1十t2=2s十4s=6s,故D错误。 2T 4.【答案】AB (4)钢制的圆柱下落过程中，只有重力微功，重力势能的 【解析】α粒子与氧原子核组成的系统动量守恒，1时 减小等于动能的增加，即mgh=之m 刻0的动量为p2=p0一p1,故A正确；t1时刻图线的切 线斜率最大，则a粒子的动量变化率最大，根据p=mD, 可得=2gh,若2一h图线为一条倾斜直线，且直线的 可知a粒子的速度变化率最大，即加速度最大，即a粒子 斜率近似等于2g,则可认为钢柱下落过程中机械能守恒。 受到的电场力最大，则氧原子核受到的电场力也最大， 假期作业·物理 gO的加速度达到最大，故B正确：t2时刻，a粒子速度为 由牛顿第三定律得路面受到的压力为FN'=FN=3mg, 零，由图可知t2时刻后，a粒子反向运动，系统动量守恒， 方向竖直向下。 可知在2时刻之后，0的动量达到最大，0的速度达 (2)分析可知小球能沿路面到达F点即可通过E点，刚好 到最大，0的动能达到最大，故C错误；山时刻，氧原子 F2 核受到的电场力最大，粒子与氧原子核的距离最近，系 到达F点时有，mgc0s37”=mR 统的电势能最大，故D错误。 根据机械能守恒有 5.【答案】(1)0.2m/s2,0.1m/s2(2)14500J mgh'+mg(Reos 37-Rsin 37 【解析】(1)由题意可知，快递车运行时所受阻力为∫= 0.05mg=50N,快递车在加速过程中，由牛顿第二定律 联立解得h'=0.2R。 F1一f=ma1,快递车在减速过程中，由牛顿第二定律f一 故可知h的范国为0<h≤0.2R F2=ma2,其中F2=40N,解得a2=0.1m/s2,设加速时 (3)设在G点时速度为v,根据机械能守恒 间为1，减速时间为t2,由运动学公式a1t1=a2t2,其中s1 mgh+mg(Rcos 0-Rsin 37)m =之a1=10m,=160s-140s=20s,联立解得a1= 该处重力的瞬时功率为P=ngusin日 0.2m/s2,h=10s,故快递车在加速和减速过程中的加速 联立解得p2=m2g2[2gh+2gR(cos0-0.6)]·sin20= 度大小分别为0.2m/s2,0.1m/s2. m2g2[2gh+2gR(cos0-0.6)]·(1-cos20) (2)全程对快递车由动能定理WF一f(s1十s2+十s3)=0,其 设x=cos0,y=[2gh+2gR(cos0-0.6)]·(1-cos2) 中s2=v△t=a1th·△t=0.2X10×(140-10)m=260m, 讨论y一x函数的极值，即y=[2gh十2gR(x-0.6)]·(1 -x2) g=3=20m,代入解得，快递车在整个运动过程中幸 展开得y=-2gRx3+(1.2gR-2gh)x2+2gRx+2gh- 引力所做的功为WF=14500J. 1.2gR 6.【答案】(1)3.2×10-19J(2)60 对y求导得y'=-6gRx2+2(1.2gR-2gh)x+2gR 【解析】(1)根据光电效应方程可得 根据题意0=37°时取极大值，可知此时y=0,将x=0.8 A=经-w%-6的X03,0X10J-673X10"1 代入得h=0.025R。 200×109 「73g 3.2×10-19J. 9.【答案】 a号√ (2)见解析(3)219mgR 1250 (2)因调节电压使电流表的示数减小到0时，M、N间的 【解析】(1)小球在O点处于平衡且对圆环无压力，有 电压为Uo,则E=Uoe,当电压为U,时恰能到达N的 k(2R-1.5R)=mg 小球在P点相对圆环静止而做匀速圆周运动，弹簧的长 光子满足Ue=m(osin02=E(sin0m2,解得sin0 度为l=2 Reos a=1.6R -9别9=60 由胡克定律有F张=(1-6)=号 对小球受力分析，由牛顿第二定律有F弹cosa十FNsin2a 7.【答案】C =mg,Fst sin a十FNCOS2a=maw品Rsin2a 【解析】设物块在A点时的动能为Ek,斜面的倾角为0， 物块由A点运动至B点的过程中，对物块由能量守恒有 73g 联立解得w0√192R9 Ek十ngLAB sin0=Ep,可知，物块由A点运动至B点的 (2)根据胡克定律F=kx可知，弹力与形变量成正比，如 过程中，物块的机械能转化成了弹簧的弹性势能，因此可 图所示 知，弹簧弹性势能增加量大于物块动能的减少量，同样大 于物块重力势能的减少量，而等于物块机械能的减少量， 故A、B错误，C正确：显然，物块由A点运动至B点的过 程中，弹簧弹性势能最大时即弹簧被压缩至最短时，而物 块动能最大时，弹簧的弹力等于物块重力沿斜面向下的 分力，即此时弹簧已被压缩，具有了一定的弹性势能，而 此后物块还要继续向下运动，直至速度减为零，弹簧被压 2 鳊至最短，因此弹簧弹性势能的最大值大于物块动能的 则弹力的功为图像与横轴围成的面积，有W=F·△x= 最大值，而等于物块机械能的减少量，故D错误。 8.【答案】(1)3mg,方向竖直向下(2)0<h≤0.2R kx十k红2，(x1一x2) 2 (3)0.025R 化简可得W=F,△x=冬(f- 【解析】(1)从静止释放到C点过程中，根据机械能守恒 (3)小球沿圆环缓慢上移到P点并相对圆环静止，由动能定 mgh+mg(R-Rsin 37")-mv 1 理有W%=2mw2-0,=Rsin2a 在C点由牛顿第二定律FN一mg=m尺 解得W慧=219mgR 联立解得FN=3mg 12509假期作业·物理 A.P的角速度大小比Q的大 B.P的线速度大小比Q的大 粗胚 C.P的向心加速度大小比Q的大 ]-转台 D.同一时刻P所受合力的方向与Q的相同 图(a) 图(h) 专题二 功能关系 题型一功率 3.（多选)(2024.1·河南)如图(a)所示，“L”形木板 1.(2024.1·安徽)某国宇航局发射行星探测卫星， Q静止于粗糙水平地面上，质量为1kg的滑块P 由于没有把部分资料中实际使用的单位制转换 以6m‘s的初速度滑上木板，t=2s时与木板相 为国际单位制，造成重大损失。国际单位制中力 撞并粘在一起。两者运动的v一1图像如图(b) 学有三个基本单位，用这三个基本单位导出功率 所示。重力加速度大小g取10m/s2,则() 单位一瓦特(W)的表达形式为 ( 6k alm's) A.kg·m2·s3 B.kg·m3·s-2 5引 C.kg2·m3.s1 D.kg2·m·s3 4 题型二功能关系与动量结合 2.(2024.1·江西)如图所示，一质量为M的平板 车静止放在斜坡的底端.滑板爱好者从长为、倾 tis 角为0的斜坡顶端静止下滑，滑到平板车上后制 图a 图6) 动，最终与平板车达到共同速度.忽略滑板与斜 A.Q的质量为1kg 面以及平板车与水平地面之间的摩擦，假设斜坡 B.地面与木板之间的动摩擦因数为0.1 底端与平板车平滑相接，平板车足够长，滑板及 C.由于碰撞系统损失的机械能为1.0J 滑板爱好者总质量为，可视为质点，重力加速 D.t=5.8s时木板速度恰好为零 度为g。求： 4.(多选)(2024.1·河南)a粒子(He)以一定的初 (1)滑板爱好者刚滑到平板车上时的速度大小； (2)滑板爱好者与平板车最后达到的共同速度 速度与静止的氧原子核(O)发生正碰。此过程 大小。 中，α粒子的动量p随时间t变化的部分图像如 图所示，时刻图线的切线斜率最大。则() 0 A.t1时刻O的动量为po一p1 B.4时刻O的加速度达到最大 C.t2时刻O的动能达到最大 D.t2时刻系统的电势能最大 题型三功能关系应用 5.(2024.1·江西)无人快递车在水平路面上从静 止开始做直线运动，经过160s到达目的地停止 28 第四部分九省联考题型特训 运动，快递车在整个运送过程中牵引力F随时间 (1)求光电子的最大初动能Ek(计算结果保留两 t的变化关系如图所示，图中F和未知。假 位有效数字)： 设快递车与货物总质量m=100kg,运行时所受 (2)调节电压使电流表的示数减小到0时，M、N 阻力为自身重力的0.05倍，重力加速度取g= 10ms2,0~t1时间内位移大小s1=10m。求： 间的电压为Uo:当电压为Uo时，求能到达N (1)快递车在加速和减速过程中的加速度大小： 的光电子中，初速度与M之间夹角的最小值0。 (2)快递车在整个运动过程中牵引力所做的功。 FIN F 50 0 140 160 ts 7.(2024.1·贵州)如图，一轻质弹簧置于固定光滑 6.(2024.1·吉林、黑龙江)如图，真空中足够大的 斜面上，下端与固定在斜面底端的挡板连接，弹 铝板M与金属板N平行放置，通过电流表与电 簧处于原长时上端位于A点。一物块由斜面上 压可调的电源相连。一束波长。入=200nm的 A点上方某位置释放，将弹簧压缩至最低点B 紫外光持续照射到M上，光电子向各个方向逸 (弹簧在弹性限度内)，则物块由A点运动至B 出。已知铝的逸出功W。=6.73×1019J,光速c一 点的过程中，弹簧弹性势能的 3.0×103m's,普朗克常量h=6.63×1031J·s。 B A.增加量等于物块动能的减少量 B.增加量等于物块重力势能的减少量 C.增加量等于物块机械能的减少量 D.最大值等于物块动能的最大值 29 假期作业·物理 8.(2024.1·安徽)为激发学生参与体育活动的兴 :9.(2024.1·甘肃)半径为R的光滑圆环可绕过圆 趣，某学校计划修建用于滑板训练的场地。老师 心的竖直轴OO'转动。质量为m的小球套在圆 和同学们围绕物体在起伏地面上的运动问题，讨 环上，原长为1.5R的轻质弹簧一端周定在小球 论并设计了如图所示的路面，其中AB是倾角为 上，另一端固定在圆环顶端O点。整个系统静止 53°的斜面，凹圆弧BCD和凸圆弧DEF的半径均 时，小球在点处于平衡且对圆环无压力。重 为R,且D、F两点处于同一高度，B、E两点处于 力加速度为g。 另一高度，整个路面无摩擦且各段之间平滑连 (1)当圆环以角速度转动时，小球在P点相对 接。在斜面AB上距离水平面BE高度为h(未 圆环静止，∠POO=a,sina=0.6,求弹簧弹力 知量)的地方放置一个质量为m的小球（可视为 的大小及角速度：(sin2a=0.96,cos2a=0.28) 质点)，让它由静止开始运动。已知重力加速度 (2)利用F-x图像，证明小球从O点运动到P 为g,取sin37°=0.6，cos37°=0.8。 点的过程中，弹簧弹力(F=一kx)所做的功为W (1)当h=0.6R时，求小球经过最低点C时，路 2(-),其中m1和2分别为小球在0 面受到的压力： (2)若小球一定能沿路面运动到F点，求h的取 和P点处弹簧的伸长量： 值范围； (3)圆环开始转动后，小球受轻微扰动离开O, (3)在某次试验中，小球运动到BC段的G点时， 当转速逐渐增大到时，小球沿圆环缓慢上移 重力功率出现了极大值，已知该点路面倾角= 到P点并相对圆环静止。求此过程中圆环作用 37°，求h的值。 在小球上的合力做的功。 A 05w 530 37 2a G 0" 37 37 30