2020版新一線高考物理(新課標(biāo))一輪復(fù)習(xí)課后限時(shí)集訓(xùn)16 功能關(guān)系 能量守恒定律 含解析

2222f22222ffGf2222f22222ffGf課后限時(shí)集訓(xùn)(十)建議用時(shí)：40分鐘)[基礎(chǔ)對(duì)點(diǎn)練]題組一：功能關(guān)系的理解及應(yīng)用1．多選)(2019·?？谡{(diào)研)某運(yùn)動(dòng)員參加百米賽跑，他采用蹲踞式起跑，發(fā)令槍響后，左腳迅速蹬離起跑器，在向前加速的同時(shí)提升身體重心。如圖所示，假設(shè)質(zhì)量為m的運(yùn)動(dòng)員，在起跑時(shí)前進(jìn)的距離內(nèi)，重心升高量為h，獲得的速度為，阻力做功為W，則在此過(guò)程中()f1A．運(yùn)動(dòng)員的機(jī)械能增加了m

21B．運(yùn)動(dòng)員的機(jī)械能增加了m

2

＋mghC．運(yùn)動(dòng)員的重力做功為mgh1D．運(yùn)動(dòng)員自身做功W＝m＋－W

1[動(dòng)員的重心升高h(yuǎn)，獲得的速度為，其機(jī)械能的增量為ΔE＝＋m

2

，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；動(dòng)員的重心升高，重力做負(fù)功，＝－mgh，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；G1根據(jù)動(dòng)能定理得，W＋Wmghv－，解得＝m＋－，選項(xiàng)D確。]2四川高考)韓曉鵬是我國(guó)首位在冬奧會(huì)雪上項(xiàng)目奪冠的運(yùn)動(dòng)員。他在一次自由式滑雪空中技巧比賽中沿“助滑區(qū)”保持同一姿態(tài)下滑了一段距離，重力對(duì)他做功900J，他克服阻力做功100J。韓曉鵬在此過(guò)程中()．動(dòng)能增加了1J．動(dòng)能增加了2J．重力勢(shì)能減小了1J．重力勢(shì)能減小了2JC[據(jù)動(dòng)能定理得韓曉鵬動(dòng)能的變化Δ＝＋＝1J100＝1故其動(dòng)能增加了1800J，選AB錯(cuò)誤；根據(jù)重力做功與重力勢(shì)能變的關(guān)＝－GppG222gH22gH2sinθ2sinθ2ppG222gH22gH2sinθ2sinθ2222gH42ΔE，所E＝－＝－1J<0，故韓曉鵬的重力勢(shì)能減小1J，選C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。]3.一物塊沿傾角為的斜坡向上滑動(dòng)物塊的初速度為時(shí)升的最大高度為H，v如圖所示；當(dāng)物塊的初速度為時(shí)，上升的最大高度記為。重力加速度大小為g。物塊與斜坡間的動(dòng)摩擦因數(shù)和h別為()A．tanθ和

H2

B.－θ和

H2C．θ和

H4

D.－θ和

H4HD[動(dòng)能定理有－μmgθ＝0－v，－mgh－μmgcosθ＝0－Hm得μ＝－，h＝，D正確。]4．多選把質(zhì)量是0.2kg的小球放在豎立的彈簧上，并把球往下按至的位置，如圖甲所示。迅速松手后，彈簧把球彈起，球升至最高位置(圖丙。途中經(jīng)過(guò)位置時(shí)彈簧正好處于自由狀態(tài)(圖乙)。已知、A的高度差為0.1，C、的高度差為0.2，彈簧的質(zhì)量和空氣阻力都可以忽略，重力加速度gm/s。則下列說(shuō)法正確的是()A．小球從A上升至的過(guò)程中，彈簧的彈性勢(shì)能一直減小，小球的動(dòng)能一直增加B．小球從B升到C過(guò)程中，小球的動(dòng)能一直減小，勢(shì)能一直增加．小球在位置A時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能為J．小球從位置A上升至過(guò)程中，小球的最大動(dòng)能為J

[球從上升到的過(guò)程中，彈簧的形變量越來(lái)越小，彈簧的彈性勢(shì)能一直減小，小球在A、之間某處的合力為零，速度最大，對(duì)應(yīng)動(dòng)能最大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；小球從上升到C的過(guò)程中，只有重力做功，機(jī)械能守恒，動(dòng)能減少，勢(shì)能增加，選項(xiàng)正確；根據(jù)機(jī)械能守恒定律，小球在位置

時(shí)，彈簧的彈性勢(shì)能為

＝pAC0.2××J＝0.6J，選項(xiàng)C正確；小球在A、之間某處受力平衡時(shí)，動(dòng)能最大，小2傳2222202傳222220球在點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為E＝＝0.4＜E，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。]kBCkm題組二：摩擦力做功與能量轉(zhuǎn)化的關(guān)系5.(多選)有一足夠長(zhǎng)的水平傳送帶，正以速度沿逆時(shí)針?lè)较騽蛩龠\(yùn)動(dòng)，如圖所示?，F(xiàn)有一質(zhì)量為、速度大小也為v的滑塊沿傳送帶運(yùn)動(dòng)的反方向滑上傳送帶。設(shè)傳送帶足夠長(zhǎng)，最后滑塊與傳送帶相對(duì)靜止。從滑塊滑上傳送帶到相對(duì)傳送帶靜止的整個(gè)過(guò)程中，滑動(dòng)摩擦力對(duì)滑塊做的功為，傳送帶克服摩擦力做的功為，滑塊與傳送帶之12間因摩擦而產(chǎn)生的熱量為，則下列表達(dá)式中正確的是()A．＝W12

B．>12

C．<12

D．Q＝2m

2CD[設(shè)滑塊的速度v減速到零的過(guò)程所用的時(shí)間t的對(duì)地位移為s＝

v＋02vtt，那么在該過(guò)程中傳送帶的對(duì)地位移則為s＝vt＝s，那么滑塊與傳送帶之間的相對(duì)位移為3；當(dāng)滑塊反向加速到與傳送帶等速時(shí)，同理可知滑塊的位移為，而傳送帶的位移還是2，此種情況下兩者的相對(duì)位移為s；故整個(gè)過(guò)程中滑塊與傳送帶間的相對(duì)1位移為4，因此摩擦力做功產(chǎn)生的熱量為f·4s＝4而fs＝v，故Q＝2m，選項(xiàng)D正確；滑塊相對(duì)傳送帶滑動(dòng)的過(guò)程中，傳送帶克服摩擦力做的功為W＝42m，根據(jù)動(dòng)能定理，滑動(dòng)摩擦力對(duì)滑塊做的功為＝，故選項(xiàng)正確，A、誤。]16(多選如圖所示，長(zhǎng)木放在光滑的水平地面上，物B以水平速度v沖上后，由于摩擦力作用，最后停止在木A，則從沖到木板A上到相對(duì)木板靜止的過(guò)程中，下述說(shuō)法中正確的是)．物體動(dòng)能的減少量等于系統(tǒng)損失的機(jī)械能．物體克服摩擦力做的功等于系統(tǒng)內(nèi)能的增加量．物體損失的機(jī)械能等于木板A獲得的動(dòng)能與系統(tǒng)損失的機(jī)械能之和．摩擦力對(duì)物體B做的功和對(duì)木板做的功的總和等于系統(tǒng)內(nèi)能的增加量CD[物體以水平速度沖上木板A后，由于摩擦力作用，B減速運(yùn)動(dòng)，木板A加速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)能量守恒定律，物體B能的減少量等于木板A增的動(dòng)能和產(chǎn)生的熱量之和，選項(xiàng)A誤；根據(jù)動(dòng)能定理，物體克服摩擦力做的功等于物體B損失的動(dòng)能，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由能量守恒定律可知，物損失的機(jī)械能等于木板A獲得的動(dòng)能與系統(tǒng)損失的機(jī)械能之和，選項(xiàng)C正確；摩擦力對(duì)物體做的功等于物體B能的減少量，摩擦力對(duì)木板做的功等于木板A動(dòng)能的增加量，由能量守恒定律，摩擦力對(duì)物體B做的功和對(duì)木板做的功的總和等于系統(tǒng)內(nèi)能的增加量，選項(xiàng)正確。]7(多選)(2019·昆明質(zhì)檢如圖甲所示，有一傾角＝37°足夠長(zhǎng)的斜面固定在水平面上＝1kg物體靜止于斜面底端固定擋板處與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.5，物體受到一個(gè)沿斜面向上的拉力作用由靜止開始運(yùn)動(dòng)，用x示物體從起始位置沿斜面向上的位移F與x的關(guān)系如圖乙所示知37°＝0.6cos37°＝0.8＝10m/s。則物體沿斜面向上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中)甲

乙A．機(jī)械能先增大后減小，在＝3.2處，物體機(jī)械能最大B．機(jī)械能一直增大，在＝4m，物體機(jī)械能最大．動(dòng)能先增大后減小，在x2處，物體動(dòng)能最大．動(dòng)能一直增大，在x＝4m處，物體動(dòng)能最大AC

[物體沿斜面向上的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，對(duì)物體受力分析有，－－μmgcosθ＝ma當(dāng)F＝10時(shí)，＝0可知物體加速度先減小到零后反向增大，故速度先增大后減小，在x＝2處物體動(dòng)能最大，選項(xiàng)正確，D錯(cuò)誤。當(dāng)＝4N時(shí)，F(xiàn)－μmgcosθ＝0，此前－μmgcosθ>0拉力與摩擦力的合力對(duì)物體做正功，物體機(jī)械能增大，此后F－μmgθ拉力與摩擦力的合力對(duì)物體做負(fù)功物體機(jī)械能減小得＝3.2處物體機(jī)械能最大，選項(xiàng)A確，B錯(cuò)誤。]題組三：能量守恒定律的理解及應(yīng)用8.如圖是安裝在列車車廂之間的摩擦緩沖器結(jié)構(gòu)圖中①和②為楔塊③和④為墊板，楔塊與彈簧盒、墊板間均有摩擦，在車廂相互撞擊使彈簧壓縮的過(guò)程中()A．緩沖器的機(jī)械能守恒22pApApB222pBpp22pApApB222pBppA2pBk．摩擦力做功消耗機(jī)械能．墊板的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D．彈簧的彈性勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能B

[于車廂撞擊彈簧壓縮的過(guò)程中存在克服摩擦力做功，所以緩沖器的機(jī)械能減少，選項(xiàng)A誤，正確；彈簧壓縮的過(guò)程中，墊板的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和彈簧的彈性勢(shì)能，選項(xiàng)C、錯(cuò)誤。]9．多選)圖所示，水平桌面上的輕質(zhì)彈簧一端固定，另一端與小物塊相連。彈簧處于自然長(zhǎng)度時(shí)物塊位于O(圖未標(biāo)出)。物塊的質(zhì)量m＝，物塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ。現(xiàn)用水平向右的力將物塊從O點(diǎn)拉至，拉力做的功為。撤去拉力后物塊由靜止向左運(yùn)動(dòng)，經(jīng)O到達(dá)點(diǎn)時(shí)速度為零。重力加速度為。則上述過(guò)程中()1A．物塊在A點(diǎn)時(shí)，彈簧的彈性勢(shì)能等于W－μmga3．物塊在點(diǎn)時(shí)，彈簧的彈性勢(shì)能小于－μmga．經(jīng)點(diǎn)時(shí)，物塊的動(dòng)能小于－μmga．物塊動(dòng)能最大時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能小于物塊在點(diǎn)時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能

[O到距離為x，則物塊從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)過(guò)程中根據(jù)功能關(guān)系可得μmgx＋＝，從點(diǎn)到點(diǎn)過(guò)程中同理可得E＝＋E，由于克服摩擦力做a1功＜EB點(diǎn)到點(diǎn)距離一定小于x＞E＝－μmgxW－μmga，3則A誤；在B有E＝－(a＋x＜－μmga則正確；物塊經(jīng)過(guò)O點(diǎn)，同理可得＝－2μmgx－，則正確；物塊動(dòng)能最大時(shí)所受彈力＝μmg，而在點(diǎn)彈力與摩擦力大小關(guān)系未知，故物塊動(dòng)能最大時(shí)彈簧伸長(zhǎng)量與物塊在B時(shí)彈簧伸長(zhǎng)量大小未知，故兩位置彈性勢(shì)能的大小關(guān)系不好判斷，錯(cuò)誤。][考點(diǎn)綜合練]10(多選)新余質(zhì)檢)如圖所示豎直光滑桿固定不動(dòng)套在桿上的輕質(zhì)彈簧下端固定，將套在桿上的滑塊向下壓縮彈簧至離地高度＝0.1處，滑塊與彈簧不拴接。現(xiàn)由靜止釋放滑塊過(guò)傳感器測(cè)量到滑塊的速度和離地高度并作出滑塊的E-h象，k其中高度從m上升到0.35范圍內(nèi)圖象為直線，其余部分為曲線，以地面為零重力kp42kp42勢(shì)能面，取由圖象可知()．小滑塊的質(zhì)量為0.1kg．輕彈簧原長(zhǎng)為0.2．彈簧最大彈性勢(shì)能為0.5．小滑塊的重力勢(shì)能與彈簧的彈性勢(shì)能總和最小為JBC

[0.2上升到0.35范圍內(nèi)＝Δ＝Δh的斜率絕對(duì)值k＝

Ekh＝

0.30.35－0.2

N＝N＝mg所以＝0.2kg，故A誤；在Eh象中，圖線的斜率表k示滑塊所受的合外力，由于高度從m上升到范圍內(nèi)圖象為直線，其余部分為曲線，說(shuō)明滑塊從0.2升到范圍內(nèi)所受作用力為恒力，從h＝0.2開始滑塊與彈簧分離，彈簧的原長(zhǎng)0.2，B確；根據(jù)能的轉(zhuǎn)化與守恒可知，當(dāng)滑塊上升至最大高度時(shí)，增加的重力勢(shì)能即為彈簧最大彈性勢(shì)能，所＝mgh＝0.210－0.1)J＝，故C正確；由圖可知，當(dāng)h＝0.18時(shí)的動(dòng)能最大為E＝0.32J，在滑塊整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，系統(tǒng)的動(dòng)能、重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能之間相互轉(zhuǎn)化，因此動(dòng)能最大時(shí)，滑塊的重力勢(shì)能與彈簧的彈性勢(shì)能總和最小根據(jù)能量守恒定律可知E′＝－E＝Epm＋mgh－E＝0.5＋××0.1－0.32J＝0.38J，故錯(cuò)誤。]3如圖所示，固定斜面的傾角θ，物體A與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝，輕彈簧下端固定在斜面底端，彈簧處于原長(zhǎng)時(shí)上端位于點(diǎn)，用一根不可伸長(zhǎng)的輕繩通過(guò)輕質(zhì)光滑的定滑輪連接物體A和滑輪右側(cè)繩子與斜面平行的質(zhì)量為＝的質(zhì)量為m2kg時(shí)物體A到的距離為L(zhǎng)＝1m一初速度＝30使開始沿斜面向下運(yùn)動(dòng)B向上運(yùn)動(dòng)物體將彈簧壓縮到最短后又恰好能彈到點(diǎn)。已知重力加速度取g＝m/s，不計(jì)空氣阻力，整個(gè)過(guò)程中輕繩始終處于伸直狀態(tài)，求此過(guò)程中：物體A下運(yùn)動(dòng)剛到達(dá)C點(diǎn)時(shí)的速度大??；22202220B22202220B彈簧的最大壓縮量；彈簧中的最大彈性勢(shì)能。解析：物體A向下運(yùn)動(dòng)剛到C點(diǎn)的過(guò)程中，對(duì)A、組成的系統(tǒng)應(yīng)用能守恒定律可得12mgLsinθ＋·3m＝mgL＋·2cosθL＋·3m

2可解得v＝2m/s以A、成的系統(tǒng)，在物體A彈簧壓縮到最大壓縮量，又返回到C點(diǎn)的過(guò)程中，系統(tǒng)動(dòng)能的減少量等于因摩擦產(chǎn)生的熱量，即1m

2

－0＝·2θ其中x彈簧的最大壓縮量解得x＝0.4。設(shè)彈簧的最大彈性勢(shì)能為由能量守恒定律可得1m＋2mgxsinθ＝mgx＋·2θx＋E解得＝J。答案：m/s(2)0.4m(3)6J12銅陵模擬)如圖所示徑為R＝1.0光滑圓弧軌道固定在豎直平面內(nèi)，軌道的一個(gè)端點(diǎn)B和圓心O的連線與水平方向的夾角＝37°一端點(diǎn)C為軌道的最低點(diǎn)C點(diǎn)右側(cè)的光滑水平面上緊挨點(diǎn)靜止放置一木板木板質(zhì)量M＝kg上表面與C點(diǎn)等高質(zhì)量為＝1kg物塊可視為質(zhì)點(diǎn))空中A點(diǎn)以v＝m/s的速度水平拋出，恰好從軌道的B端沿切線方向進(jìn)入軌道。已知物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)＝0.2，g取10m/s

2

。求：物塊經(jīng)過(guò)C點(diǎn)時(shí)的速