新高考物理二輪復(fù)習(xí)專題強化訓(xùn)練06講 功與能量守恒定律（含解析）

06講功與能量守恒專題強化訓(xùn)練1.（2021·浙江省普陀中學(xué)高一階段練習(xí)）質(zhì)量為m的跳水運動員，從高出水面h的跳臺上以某速度斜向上跳起，跳起高度離跳臺為H，最后以速度v進入水中，不計空氣阻力，則運動員起跳時所做的功為（）A．mgH B．MghC．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<0【答案】C【詳解】A．從起跳到最高點，根據(jù)動能定理得SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0A錯誤；BCD．從起跳到入水，根據(jù)動能定理得SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0C正確，BD錯誤。故選C。2.（2022·遼寧·北鎮(zhèn)市滿族高級中學(xué)高三階段練習(xí)）如圖所示，載有防疫物資的無人駕駛小車，從M點以恒定功率SKIPIF1<0啟動，經(jīng)過15s到達(dá)N點，此時速度SKIPIF1<0，此后以恒定速率運動到P點，小車從P點到Q點克服摩擦力做功2000J，在未到達(dá)Q點之前關(guān)閉發(fā)動機，最終恰好停在Q點。已知小車總質(zhì)量為20kg，SKIPIF1<0，SKIPIF1<0段的傾角為SKIPIF1<0，重力加速度g取SKIPIF1<0，不計空氣阻力。下列說法正確的有（）A．從M到N，小車做勻加速直線運動，加速度大小為SKIPIF1<0B．從M到N，小車受到的摩擦力大小為175NC．從P到Q，小車重力勢能增加SKIPIF1<0D．從P到Q，小車發(fā)動機做功SKIPIF1<0【答案】BD【詳解】A．從M到N，小車所受摩擦力大小不變，功率恒定，隨速度增加，牽引力減小，小車所受合外力減小，不是做勻加速運動，故A錯誤；B．從M到N，由能量守恒定律可得SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0故B正確；C．從P到Q，小車重力勢能增加SKIPIF1<0故C錯誤；D．從P到Q，由動能定理可得SKIPIF1<0解得小車發(fā)動機做功SKIPIF1<0故D正確。故選BD。3．（2020·全國·高一課時練習(xí)）質(zhì)量為m的跳水運動員，從離水面高為h的跳臺上以速度SKIPIF1<0斜向上跳起，跳起后離跳臺的最大高度為H，最后以速度SKIPIF1<0進入水中，若不計空氣阻力，則運動員起跳時所做的功為（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<0【答案】AD【詳解】運動員起跳時所做的功等于運動員的初動能，即SKIPIF1<0對運動員從起跳到入水的過程中，根據(jù)動能定理有SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0故AD正確，BC錯誤。故選AD。4.（2022·全國·高三課時練習(xí)）如圖所示，有一邊長為l的正方形導(dǎo)線框，質(zhì)量為m，由高h(yuǎn)處自由落下，其下邊ab進入勻強磁場區(qū)域后，線框開始做減速運動，直到其上邊cd剛穿出磁場時，速度減小為ab邊剛進入磁場時速度的一半，此勻強磁場的寬度也是l，則下列結(jié)論正確的是（

）A．線框穿過磁場區(qū)域時做勻減速直線運動B．線框穿過磁場區(qū)域時加速度方向先向上后向下C．線框進入磁場時的加速度大于穿出磁場時的加速度D．線框穿過磁場區(qū)域的過程中產(chǎn)生的焦耳熱為SKIPIF1<0【答案】CD【詳解】ABC.線框穿過勻強磁場的過程中，受到重力和安培力作用，設(shè)ab邊剛進入磁場時的速度為v1，則SKIPIF1<0，所以電路中的電流SKIPIF1<0安培力SKIPIF1<0由此可知，安培力與速度有關(guān)，由牛頓第二定律知SKIPIF1<0故線框在穿過磁場的過程中加速度隨v的減小而減小，隨著v的減小，安培力SKIPIF1<0逐漸減小，但必有SKIPIF1<0，所以加速度不可能向下，故C正確AB錯誤；D.線框從釋放至穿過磁場的過程中，設(shè)產(chǎn)生的焦耳熱為Q，由能量守恒定律得SKIPIF1<0SKIPIF1<0聯(lián)立解得SKIPIF1<0故D正確。故選CD。5.（2022·河南·三模）如圖所示，在豎直面內(nèi)有垂直于豎直面向外、磁感應(yīng)強度大小為B的有界勻強磁場區(qū)域，磁場上下邊界相距H。邊長為l、電阻為R、質(zhì)量為m的正方形導(dǎo)線框abcd從cd邊距離磁場上邊界l處由靜止下落，cd邊運動到磁場的下邊界線框勻速穿出磁場。已知重力加速度為g，忽略空氣阻力。下列說法正確的是（）A．線框進入磁場的過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電流沿逆時針方向B．線框ab邊離開磁場時，線框的速度大小為SKIPIF1<0C．線框進入磁場的過程中，通過線框?qū)Ь€橫截面的電荷量為SKIPIF1<0D．線框穿過整個磁場區(qū)域的過程中，線框產(chǎn)生的焦耳熱為mg（H+2l）【答案】BC【詳解】A．由楞次定律可知，感應(yīng)電流沿順時針方向，故A錯誤；B．線框勻速穿出磁場，則安培力與重力等大反向，即SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0故B正確；C．線框進入磁場的過程中，通過線框?qū)Ь€橫截面的電荷量為SKIPIF1<0故C正確；D．線框離開磁場時具有一定的速度，即線框的重力勢能并沒有全部轉(zhuǎn)化為焦耳熱，故D錯誤。故選BC。6.（2021·全國·高二期末）如圖所示，在光滑絕緣水平面上,有一矩形線圈以一定的初速度進入勻強磁場區(qū)域,線圈全部進入勻強磁場區(qū)域時,其動能恰好等于它在磁場外面時的一半,設(shè)磁場區(qū)域?qū)挾却笥诰€圈寬度,則(

)A．線圈恰好在完全離開磁場時停下B．線圈在未完全離開磁場時即已停下C．線圈在磁場中某個位置停下D．線圈能通過場區(qū)不會停下【答案】D【詳解】線圈出磁場時的速度小于進磁場時的速度，安培力SKIPIF1<0，知出磁場時所受的安培力小于進磁場時所受的安培力，根據(jù)動能定理，由于進磁場時安培力做功大于出磁場時安培力做功，則出磁場時動能的變化量小于進磁場時動能的變化量，進磁場時其動能恰好等于它在磁場外面時的一半，知出磁場后，動能減小量小于在磁場外面的一半，故不為零，還有動能，將繼續(xù)運動，不會停下來，D正確．ABC錯誤。故選D7.（2021·河南省杞縣高中高二階段練習(xí)）如圖所示，先后以速度SKIPIF1<0和SKIPIF1<0勻速把一矩形線圈拉出有界勻強磁場區(qū)域，SKIPIF1<0。在先后兩種情況下（）A．線圈中的感應(yīng)電流之比SKIPIF1<0B．線圈中的感應(yīng)電流之比SKIPIF1<0C．線圈中產(chǎn)生的焦耳熱之比SKIPIF1<0D．通過線圈某截面的電荷量之比SKIPIF1<0【答案】BCD【詳解】AB．根據(jù)E=BLv因v1=3v2，知感應(yīng)電動勢之比3：1，感應(yīng)電流SKIPIF1<0則感應(yīng)電流之比為3：1，故A錯誤，B正確；C．因v1=3v2，知時間比為1：3，根據(jù)Q=I2Rt知熱量之比為3：1，故C正確；D．根據(jù)SKIPIF1<0知通過某截面的電荷量之比為1：1，故D正確。故選BCD。8．（2022·重慶巴蜀中學(xué)高三階段練習(xí)）如圖所示，光滑絕緣水平面上存在豎直向下的有界勻強磁場，兩邊界平行。一正方形閉合金屬線框在水平面上以一定的初速度斜著從左側(cè)邊界進入磁場區(qū)域，最后從右側(cè)邊界出磁場區(qū)域。磁場寬度大于線框的邊長。則線框進、出磁場的過程中（）A．線框產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向相反B．通過線框的電荷量大小相等C．線框所受到的安培力方向均與速度方向相反D．線框中產(chǎn)生的焦耳熱之比可能為2︰1【答案】ABD【詳解】A．進入磁場時，磁通量變大，離開磁場時，磁通量變小，根據(jù)楞次定律可知，線框產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向相反，故A正確；B．設(shè)線框邊長為L，電阻為R，通過線框的電荷量SKIPIF1<0則線框進、出磁場的過程中，通過線框的電荷量大小相等，故B正確；C．由左手定則可知，線框所受到的安培力方向均水平向左，故C錯誤；D．設(shè)線框進入磁場的水平速度為v，進入后水平速度為v0，出磁場后水平速度為v′，水平方向上根據(jù)動量定理得，線框進入磁場的過程，有-BSKIPIF1<0Lt1=m（v0-v）離開磁場的過程，有-BSKIPIF1<0Lt2=m（v′-v0）又因為SKIPIF1<0t1=SKIPIF1<0t2所以v0-v=v′-v0線框進磁場的過程中產(chǎn)生的焦耳熱為SKIPIF1<0線框出磁場的過程中產(chǎn)生的焦耳熱為SKIPIF1<0則SKIPIF1<0若SKIPIF1<0則SKIPIF1<0故D正確。故選ABD。9.（2021·江蘇·常州市北郊高級中學(xué)高一期中）如圖所示是嫦娥五號的飛行軌道示意圖，其中弧形軌道為地月轉(zhuǎn)移軌道，軌道I是嫦娥五號繞月運行的圓形軌道。已知軌道I到月球表面的高度為H，月球半徑為R，月球表面的重力加速度為g，若忽略月球自轉(zhuǎn)及地球引力影響，則下列說法中正確的是（）A．嫦娥五號在軌道III和軌道I上經(jīng)過Q點時的速率相等B．嫦娥五號在P點被月球捕獲后沿軌道III無動力飛行運動到Q點的過程中，月球與嫦娥五號所組成的系統(tǒng)機械能不斷增大C．嫦娥五號在軌道I上繞月運行的速度大小為SKIPIF1<0D．嫦娥五號在從月球表面返回時的發(fā)射速度要小于SKIPIF1<0【答案】C【詳解】A．嫦娥五號從軌道III進入軌道I要先在Q點減速做近心運動進入軌道II，再在軌道II上Q點減速做近心運動進入軌道I，所以嫦娥五號在軌道III和軌道I上經(jīng)過Q點時速率不相等，故A錯誤；B．嫦娥五號在P點被月球捕獲后沿軌道III無動力飛行運動到Q點的過程中，只有引力對嫦娥五號做功，則月球與嫦娥五號所組成的系統(tǒng)機械能守恒，故B錯誤；C．由公式SKIPIF1<0SKIPIF1<0聯(lián)立得SKIPIF1<0故C正確；D．月球的第一宇宙速度為SKIPIF1<0嫦娥五號在從月球表面返回時的發(fā)射速度要大于或等于SKIPIF1<0，故D錯誤。故選C。10．（2018·河南·商丘市第一高級中學(xué)高一期中）假設(shè)月球半徑為R，月球表面的重力加速度為g0，如圖所示，“嫦娥三號”飛船沿距月球表面高度為3R的圓形軌道Ⅰ運動，到達(dá)軌道的A點，點火變軌進入橢圓軌道Ⅱ，到達(dá)軌道Ⅱ的近月B點再次點火進入近月軌道Ⅲ繞月球做圓周運動，下列判斷正確的是（）A．飛船在A點點火變軌前后相比較，變軌后動能減小B．飛船在Ⅱ軌道上由A點運動到B點的過程中，動能減小C．飛船在軌道Ⅲ跟軌道Ⅰ的線速度大小之比為1：2D．飛船在軌道Ⅰ繞月球運動一周所需的時間為SKIPIF1<0【答案】A【詳解】A．飛船在A點處點火時，是通過向行進方向噴火，做減速運動，向心進入橢圓軌道，所以點火瞬間是動能減小的，故A正確；B．飛船在Ⅱ軌道上由A點運動到B點的過程中，萬有引力做正功，動能增大，故B錯誤；C．根據(jù)環(huán)繞速度公式SKIPIF1<0飛船在軌道Ⅲ跟軌道Ⅰ的軌道半徑之比為1：4，故線速度之比為2：1，故C錯誤；D．船在軌道Ⅰ繞月球運動，萬有引力等于向心力，故SKIPIF1<0在月球表面，重力等于萬有引力，故SKIPIF1<0聯(lián)立解得SKIPIF1<0故D錯誤。故選A。11.（2022·四川·雅安中學(xué)高一期中）籃球在中國普及率極高，大到七八十歲的大爺，小到上幼兒園的孩子，都可以參與下，我們學(xué)校也是一樣，人多的時候所有籃球場都滿員。我們來討論下一個簡單的運動過程，某次投籃過程，一同學(xué)將質(zhì)量為m的籃球從離地面h高處出手，進入離地面H高處的籃筐時速度為v，若以出手時高度為零勢能面，將籃球看成質(zhì)點，忽略空氣阻力，對籃球下列說法正確的是（）A．進入籃筐時勢能為SKIPIF1<0B．在剛出手時動能為SKIPIF1<0C．進入籃筐時機械能為SKIPIF1<0D．在運動過程中任一點的機械能為SKIPIF1<0【答案】D【詳解】AC．若以出手時高度為零勢能面，則籃球進入籃筐時勢能為SKIPIF1<0機械能為SKIPIF1<0故AC錯誤；D．籃球運動過程中只受重力作用，機械能守恒，結(jié)合前面分析可知籃球在運動過程中任一點的機械能為SKIPIF1<0故D正確；B．根據(jù)機械能守恒定律可知籃球在剛出手時動能為SKIPIF1<0故B錯誤。故選D。12．（2020·浙江杭州·高一期中）某次投籃，運動員將SKIPIF1<0的籃球舉到離地SKIPIF1<0處，由靜止將籃球投出。球投出后，在最高點時的速度SKIPIF1<0，此時離地面高SKIPIF1<0。從靜止到最高點的過程中，球克服空氣阻力做功SKIPIF1<0，以地面為重力勢能的零勢面，SKIPIF1<0，下列說法正確的是（）A．籃球在最高點的機械能SKIPIF1<0B．籃球的機械能增加了SKIPIF1<0C．籃球離開手時的速度為SKIPIF1<0D．運動員對籃球做的功SKIPIF1<0【答案】D【詳解】A．以地面為參考系，籃球在最高點時，動能為和勢能為SKIPIF1<0，SKIPIF1<0機械能為SKIPIF1<0A錯誤；B．機械能的變化要看除重力以外其他力做的功，由于球克服空氣阻力做功SKIPIF1<0，所以籃球機械能減小2J，B錯誤；C．從籃球投出到最高點時，根據(jù)功能定理有SKIPIF1<0SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0C錯誤；D．運動員對籃球做的功等于籃球增加的動能，根據(jù)動能定理有SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0D正確。故選D。13．（2022·上海市第十中學(xué)高一期末）如圖，小李將籃球從其球心離地高為h處，以大小為v的速度拋出，籃球恰能進入離地高為H的籃圈。設(shè)籃球質(zhì)量為m，地面為零勢能面，則球心經(jīng)過籃圈時藍(lán)球的機械能為（不計空氣阻力和籃球轉(zhuǎn)動的影響，重力加速度大小為g）（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<0【答案】D【詳解】籃球做斜上拋運動的過程只有重力做功，機械能守恒，球在各處的機械能均相等，而取地面為零勢能面，設(shè)球進框的速度為SKIPIF1<0，有SKIPIF1<0則球心經(jīng)過籃圈時藍(lán)球的機械能為SKIPIF1<0，故ABC錯誤，D正確。故選D。14．（2022·江蘇無錫·高一期中）如圖所示，將質(zhì)量為m的石塊從離地面SKIPIF1<0高處以初速度v0斜向上拋出，最后落回地面，最高點距離地面高度為H，以拋出點為參考平面，不計空氣阻力，下列說法中正確的（）A．石塊在地面上的動能為SKIPIF1<0B．石頭在地面上的重力勢能為SKIPIF1<0C．石塊在最高點的機械能為mg（H-h）D．石頭在整個過程中重力勢能增加了SKIPIF1<0【答案】B【詳解】A．設(shè)石塊落地時的動能為SKIPIF1<0，根據(jù)動能定理可得SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0故A錯誤；B．由題意可知，以拋出點為參考平面，石塊初始重力勢能為0，因此石塊在地面上的重力勢能為SKIPIF1<0，故B正確；C．在最高點時，石塊的重力勢能為mg（H-h），由于是斜拋運動，在最高點時石塊的豎直方向速度為零，而石塊的水平速度不改變，設(shè)初始速度與水平方向夾角為SKIPIF1<0，則在最高點的機械能為SKIPIF1<0故C錯誤；D．在整個過程中，重力做的總功為SKIPIF1<0，為正功，因此整個過程中重力勢能減少了SKIPIF1<0，故D錯誤。故選B。15.2022·廣東·廣州市第十七中學(xué)高三階段練習(xí)）光滑水平面上有一邊長為L的正方形區(qū)域處在場強為E的勻強電場中，電場方向與正方形一邊平行，一質(zhì)量為m，帶電量為q的小球由某一邊的中點，以垂直于該邊的初速度SKIPIF1<0進入該正方形區(qū)域。當(dāng)小球再次運動到該正方形區(qū)域的邊緣時，具有的動能可能為（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<0【答案】AC【分析】要考慮電場方向的可能性，可能平行于SKIPIF1<0相同或相反，也可能垂直于SKIPIF1<0向上或向下。若平行于SKIPIF1<0，將做加速或減速，若垂直于SKIPIF1<0，將做類平拋運動，然后根據(jù)動能定理求解?！驹斀狻咳舫跛俣确较蚺c電場方向垂直，則小球做類平拋運動，從鄰邊出去，根據(jù)動能定理，得SKIPIF1<0可得出動能為SKIPIF1<0如果從對邊出去，動能小于SKIPIF1<0若初速度的方向與電場方向平行，但電場力方向與電場方向相反，則小球做勻減速直線運動，當(dāng)小球能從對邊出電場，則根據(jù)動能定理可得SKIPIF1<0可得出其動能為SKIPIF1<0若初速度的方向與電場方向平行，但電場力方向與電場方向相反，則小球做勻減速直線運動，當(dāng)沒有到達(dá)對邊速度就減為零，則小球會返回到出發(fā)點，速度仍為v0，動能為SKIPIF1<0若初速度的方向與電場方向平行，但速度方向與電場方向相同，則小球做勻加速直線運動，則小球會從對邊射出電場，由動能定理，得SKIPIF1<0可得出SKIPIF1<0故選AC。16.（2021·貴州·凱里一中高二期中）將一小球從距地面h高處以初速度SKIPIF1<0水平拋出，小球運動軌跡如圖中虛線所示，a、b為軌跡上的兩點，不計空氣阻力，下列說法正確的是（）A．小球在a點的重力勢能大于在b點的重力勢能B．小球在a點的重力勢能等于在b點的重力勢能C．小球在a點的機械能大于在b點的機械能D．小球在a點的機械能等于在b點的機械能【答案】AD【詳解】AB．重力勢能與高度有關(guān)，所以小球在a點的重力勢能大于在b點的重力勢能。A正確，B錯誤；CD．小球在運動過程中，只有重力做功，機械能守恒，所以小球在a點的機械能等于在b點的機械能。C錯誤，D正確。故選AD。17（2022·廣東實驗中學(xué)高三階段練習(xí)）如圖所示，充電后的平行板電容器水平放置，電容為C，極板間距離為d，上極板正中有一小孔。質(zhì)量為m、電荷量為+q的小球從小孔正上方高h(yuǎn)處由靜止開始下落，穿過小孔到達(dá)下極板處速度恰為零。空氣阻力忽略不計，極板間電場可視為勻強電場，重力加速度為g，求：（1）小球到達(dá)小孔處的速度；（2）小球從開始下落運動到下極板的時間；（3）電容器所帶電荷量Q?！敬鸢浮浚?）v=SKIPIF1<0；（2）SKIPIF1<0；（3）SKIPIF1<0SKIPIF1<0【詳解】（1）小球自由下落過程中由運動學(xué)公式可得SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0（2）加速下落過程中SKIPIF1<0減速過程SKIPIF1<0則SKIPIF1<0（3）對從釋放到到達(dá)下極板處過程運用動能定理列式，有SKIPIF1<0電容器所帶電荷量SKIPIF1<018．（2023·浙江·模擬預(yù)測）如圖所示，勻強電場方向水平向左、電場強度為E，在光滑絕緣水平面上A點固定有一電荷量為q的帶正電小物塊，某時刻解除鎖定，并給小物塊施加一水平向右的恒定拉力，使小物塊由靜止開始向右運動，當(dāng)小物塊運動到B點時，它的機械能增加了18J，此時將水平拉力反向，但大小不變，直到物塊再次返回出發(fā)點A。已知物塊從A到B的時間為從B向右運動再向左運動到A時間的一半。（1）求水平拉力的大?。唬?）求物塊返回出發(fā)點A時，物塊獲得的機械能；（3）以A為零電勢點，當(dāng)物塊動能為6J時，它的電勢能是多少？【答案】（1）SKIPIF1<0；（2）40.5J；（3）0.75J或3.45J【詳解】（1）設(shè)物塊從A運動到B的時間為t，則從B返回A的時間為2t。從A到B過程中，由牛頓第二定律得SKIPIF1<0從B到A過程中，由牛頓第二定律得SKIPIF1<0物塊從A到B和從B到A的位移大小相等、方向相反，則有SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0聯(lián)立得SKIPIF1<0（2）設(shè)A、B之間的距離為SKIPIF1<0，從A到B根據(jù)能量守恒定律有SKIPIF1<0從B到A根據(jù)能量守恒定律有SKIPIF1<0解得物塊返回A點時，獲得的機械能為SKIPIF1<0（3）從A到B，物塊做勻加速運動，運動到B時，獲得的機械能為18J，設(shè)第一次動能等于6J的位置距離A為SKIPIF1<0，此時物塊具有的電勢能為SKIPIF1<0，根據(jù)能量守恒定律得SKIPIF1<0求得SKIPIF1<0從B向右運動到速度為零的過程中，設(shè)第二次動能等于6J的位置到B點的距離為SKIPIF1<0，此時物塊具有的電勢能為SKIPIF1<0，根據(jù)能量守恒定律得SKIPIF1<0SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0由運動的對稱性可知物塊再次經(jīng)過此位置時，動能為6J，電勢能為3.45J，即物塊的動能為6J時，電勢能為0.75J或3.45J。19.（2022·北京·模擬預(yù)測）一個質(zhì)量為m，邊長為SKIPIF1<0，電阻為R的正方形導(dǎo)線框SKIPIF1<0，從某一高度自由下落，如圖所示。其下邊框SKIPIF1<0進入勻強磁場區(qū)域時的速度為SKIPIF1<0，線圈開始做勻速運動，直到其上邊框SKIPIF1<0也進入勻強磁場為止。重力加速度為g，求：（1）線框自由下落的高度h；（2）勻強磁場的磁感應(yīng)強度B；（3）線框在進入勻強磁場過程中產(chǎn)生的焦耳熱Q?！敬鸢浮浚?）SKIPIF1<0；（2）SKIPIF1<0；（3）SKIPIF1<0【詳解】（1）