2025版高考物理一輪復(fù)習(xí)真題精練專題六機械能守恒定律第14練功能關(guān)系的應(yīng)用與能量守恒課件

第14練

功能關(guān)系的應(yīng)用與能量守恒C1.[2021浙江6月·11,3分,難度★★☆☆☆]中國制造的某一型號泵車如圖所示,表中列出了其部分技術(shù)參數(shù).已知混凝土密度為2.4×103

kg/m3,假設(shè)泵車的泵送系統(tǒng)以150m3/h的輸送量給30m高處輸送混凝土,已知重力加速度取10m/s2,則每小時泵送系統(tǒng)對混凝土做的功至少為(

)A.1.08×107J B.5.04×107J C.1.08×108J D.2.72×108J1.C每小時輸送的混凝土的體積為150m3,則其增加的重力勢能為mgh=ρVgh=2.4×103×150×10×30J=1.08×108J,根據(jù)功能關(guān)系可知,選項C正確.解析2.[2022浙江6月·13,3分,難度★★★☆☆]小明用額定功率為1200W、最大拉力為300N的提升裝置,把靜置于地面的質(zhì)量為20kg的重物豎直提升到高為85.2m的平臺,先加速再勻速,最后做加速度大小不超過5m/s2的勻減速運動,到達平臺速度剛好為零,則提升重物的最短時間為(

)A.13.2s B.14.2s C.15.5s D.17.0sC

解析3.[2020全國Ⅰ·20,6分,難度★★★☆☆](多選)一物塊在高3.0m、長5.0m的斜面頂端從靜止開始沿斜面下滑,其重力勢能和動能隨下滑距離s的變化如圖中直線Ⅰ、Ⅱ所示,重力加速度取10m/s2.則(

)A.物塊下滑過程中機械能不守恒B.物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為0.5C.物塊下滑時加速度的大小為6.0m/s2D.當物塊下滑2.0m時機械能損失了12JAB

解析B4.[2022江蘇·10,4分,難度★★★★★]如圖所示,輕質(zhì)彈簧一端固定,另一端與物塊A連接在一起,處于壓縮狀態(tài).A由靜止釋放后沿斜面向上運動到最大位移時,立即將物塊B輕放在A右側(cè),A、B由靜止開始一起沿斜面向下運動,下滑過程中A、B始終不分離,當A回到初始位置時速度為零.A、B與斜面間的動摩擦因數(shù)相同,彈簧未超過彈性限度,則(

)A.當上滑到最大位移的一半時,A的加速度方向沿斜面向下B.A上滑時,彈簧的彈力方向不發(fā)生變化C.下滑時,B對A的壓力先減小后增大D.整個過程,A、B克服摩擦力所做的總功大于B的重力勢能減少量4.B

釋放時刻,vA=0,設(shè)斜面傾角為θ,A、B與斜面間的動摩擦因數(shù)為μ解析

整個過程,彈簧的彈性勢能不變,B的重力勢能減少,系統(tǒng)內(nèi)能增加(摩擦生熱).由功能關(guān)系可知,A、B克服摩擦力做的功等于B的重力勢能減少量,D錯.5.[2021北京·20,12分,難度★★★☆☆]秋千由踏板和繩構(gòu)成,人在秋千上的擺動過程可以簡化為單擺的擺動,等效“擺球”的質(zhì)量為m,人蹲在踏板上時擺長為l1,人站立時擺長為l2.不計空氣阻力,重力加速度大小為g.(1)如果擺長為l1,“擺球”通過最低點時的速度為v,求此時“擺球”受到拉力T的大小.(2)在沒有別人幫助的情況下,人可以通過在低處站起、在高處蹲下的方式使“擺球”擺得越來越高.a.人蹲在踏板上從最大擺角θ1開始運動,到最低點時突然站起,此后保持站立姿勢擺到另一邊的最大擺角為θ2.假定人在最低點站起前后“擺球”擺動速度大小不變,通過計算證明θ2>θ1.b.實際上人在最低點快速站起后“擺球”擺動速度的大小會增大.隨著擺動越來越高,達到某個最大擺角θ后,如果再次經(jīng)過最低點時,通過一次站起并保持站立姿勢就能實現(xiàn)在豎直平面內(nèi)做完整的圓周運動,求在最低點“擺球”增加的動能ΔEk應(yīng)滿足的條件.

答案解析

6.[2021福建·14,12分,難度★★★☆☆]如圖(a),一傾角為37°的固定斜面的AB段粗糙、BC段光滑,斜面上一輕質(zhì)彈簧的一端固定在底端C處,彈簧的原長與BC長度相同.一小滑塊在沿斜面向下的拉力T作用下,從A處由靜止開始下滑,當滑塊第一次到達B點時撤去T,T隨滑塊沿斜面下滑的位移s的變化關(guān)系如圖(b)所示.已知AB段長度為2m,滑塊質(zhì)量為2kg,滑塊與斜面AB段間的動摩擦因數(shù)為0.5,彈簧始終在彈性限度內(nèi),重力加速度大小取10m/s2,sin37°=0.6.求:(1)當拉力為10N時,滑塊的加速度大小;(2)滑塊第一次到達B點時的動能;(3)滑塊第一次在B點與彈簧脫離后,沿斜面上滑的最大距離.

(1)7m/s2

(2)26J

(3)1.3m

(1)設(shè)小滑塊的質(zhì)量為m、斜面傾角為θ、滑塊與斜面AB段間的動摩擦因數(shù)為μ、滑塊受斜面的支持力大小為N、滑動摩擦力大小為f、拉力為10N時滑塊的加速度大小為a.由牛頓第二定律和滑動摩擦力公式有T+mgsinθ-f=ma①(1分)N-mgcosθ=0②(1分)f=μN③(1分)聯(lián)立①②③式并代入題給數(shù)據(jù)得a=7m/s2④(1分)(2)設(shè)滑塊在AB段運動的過程中拉力所做的功為W,由功的定義有W=T1s1+T2s2⑤(1分)式中T1、T2和s1、s2分別對應(yīng)滑塊下滑過程中兩階段所受的拉力及相應(yīng)的位移大小,依題意有T1=8N,s1=1m,T2=10N,s2=1m(1分)答案解析設(shè)滑塊第一次到達B點時的動能為Ek,由動能定理有W+(mgsinθ-f)(s1+s2)=Ek-0⑥(2分)聯(lián)立②③⑤⑥式并代入題給數(shù)據(jù)得Ek=26J⑦(1分)(3)由機械能守恒定律可知,滑塊第一次在B點與彈簧脫離時,動能仍為Ek.設(shè)滑塊離B點的最大距離為smax,由動能定理有-(mgsinθ+f)smax=0-Ek⑧(2分)聯(lián)立②③⑦⑧式并代入題給數(shù)據(jù)得smax=1.3m⑨(1分)

(1)求B、C向左移動的最大距離x0和B、C分離時B的動能Ek;(2)為保證A能離開墻壁,求恒力的最小值Fmin;(3)若三物塊都停止時B、C間的距離為xBC,從B、C分離到B停止運動的整個過程,B克服彈簧彈力做的功為W,通過推導(dǎo)比較W與fxBC的