(6分)一物块在高3.0m、长5.0m的斜面顶端从静止开始…——2020 高考物理第 7 题答案解析

2020_新课标I卷

2020 全国 第 7 题 单选题 区分题
2020_新课标I卷

7.(6分)一物块在高3.0m、长5.0m的斜面顶端从静止开始沿斜面下滑,其重力势能和动能随下滑距离s的变化如图中直线Ⅰ、Ⅱ所示,重力加速度取 $1 0 \mathrm { m } / \mathrm { s } ^ { 2 }$ .则(  )

A. 物块下滑过程中机械能不守恒
B. 物块与斜面间的动摩擦因数为0.5
C. 物块下滑时加速度的大小为 $6 . 0 \mathrm { m } / \mathrm { s } ^ { 2 }$
D. 当物块下滑2.0m时机械能损失了12J
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AB

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【分析】分析初位置以及下滑5m时的机械能,从而判断机械能是否守恒;根据功能关系分析求解物块与斜面间的动摩擦因数;根据牛顿第二定律求解物块下滑时加速度的大小;分析物块下滑2.0m时除重力以外其它力做功情况从而判断机械能的损失量。

【解答】解:A、物块在初位置其重力势能为 ${ \mathrm { E } } _ { \mathrm { p } } { = } \mathrm { m g h } { = } 3 0 \mathrm { J }$ ,动能 $\mathrm { E } _ { \mathrm { k } } { = } 0$ 则物块的质量 $\mathrm { m } { = } 1 \mathrm { k g }$ 此时物块具有的机械能为 $\mathrm { E } _ { 1 } { = } \mathrm { E } _ { \mathrm { p } } { + } \mathrm { E } _ { \mathrm { k } } { = } 3 0 \mathrm { J }$ 当下滑距离为5m时,物块具有的机械能为 $\mathrm { E } _ { 2 } { = } \mathrm { E } _ { \mathrm { p } } ^ { \prime } + \mathrm { E } _ { \mathrm { k } } ^ { \prime } = 1 0 \mathrm { J } { < } \mathrm { E } _ { 1 }$ 所以下滑过程中物块的机械能减小,故A正确;B、令斜面的倾角为θ,则 $\sin \theta = \frac { 3 } { 5 }$

所以 $\mathsf { \theta } = 3 7 ^ { \circ }$

物体下滑的距离为 $\mathbf { x } = 5 \mathrm { m }$ 的过程中,根据功能关系有 $\mathrm { W _ { f } } { = } \mu \mathrm { m g } { \bullet } \mathrm { c o s } { \theta } { \bullet } \mathrm { x } { = } \mathrm { E } _ { 1 } - \mathrm { E } _ { 2 }$ 代入数据 $\mu { = } 0 . 5$ ,故B 正确;C、根据牛顿第二定律可知,物块下滑时加速度的大小为 $\scriptstyle \mathbf { a } = { \frac { { \underline { { \pi \mathbf { g } \mathbf { s i } \mathbf { n } } } } { \hat { \boldsymbol { \Theta } } } - \mu , { \underline { { \pi \mathbf { g } \subset { \mathsf { o s } } } } } { \hat { \boldsymbol { \Theta } } } } { \mathrm { ~ \overline { { \pi } } ~ } } } =$ $2 \mathrm { m } / \mathrm { s } ^ { 2 }$ ,故C错误;D、当物块下滑距离为 $\textbf { x } ^ { \prime } \ = 2 . 0 \mathrm { m }$ 时,物体克服滑动摩擦力做功为 $\scriptstyle \mathrm { W _ { f } = \mu m g c o s } \theta \bullet _ { \mathrm { X } } \prime =$ 8J,根据功能关系可知,机械能损失了 $\triangle \mathrm { E ^ { \prime } = W _ { f } = 8 J }$ ,故D错误。

故选:AB。

【点评】解决该题需要掌握机械能守恒的条件,知道势能和动能之和统称为机械能,掌握与机械能相关的功能关系。

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