高考物理總復(fù)習(xí)《功能關(guān)系和能量守恒》專項測試卷含答案

第第頁高考物理總復(fù)習(xí)《功能關(guān)系和能量守恒》專項測試卷含答案學(xué)校:___________班級：___________姓名：___________考號：___________1.(浙江杭州市二模)如圖所示是神舟十四號飛船夜間返回的紅外照片，打開降落傘后，飛船先減速后勻速下降，最后安全著陸。若不計空氣對飛船的作用力，則()A．打開降落傘之后，飛船仍處于失重狀態(tài)B．勻速下降階段，飛船的機械能守恒C．減速下降階段，飛船的機械能的減少量等于合力對飛船做的功D．勻速下降階段，飛船的機械能的減少量等于重力對飛船做的功2.(多選)(四川廣安市二模)滑沙運動是繼滑冰、滑水、滑雪和滑草之后又一新興運動，它使戶外運動愛好者在運動的同時又能領(lǐng)略到沙漠的綺麗風(fēng)光。如圖所示，質(zhì)量為50kg的人坐在滑沙板上從沙坡斜面的頂端由靜止沿直線勻加速下滑，經(jīng)過10s到達坡底，速度大小為20m/s。已知沙坡斜面的傾角為30°，重力加速度g取10m/s2，下列關(guān)于此過程的說法中正確的是()A．人的重力勢能減少5.0×104JB．人的動能增加1.0×104JC．人的機械能減少1.5×104JD．人克服阻力做功4.0×104J3.(江蘇南通市適應(yīng)性考試)如圖所示，輕彈簧一端連接小球，另一端固定于O點，現(xiàn)將球拉到與O點等高處，彈簧處于自然狀態(tài)，小球由靜止釋放，軌跡如虛線所示，上述運動過程中()A．小球的機械能守恒B．小球的重力勢能先減小后增大C．當球到達O點的正下方時，彈簧的張力最大D．當球到達O點的正下方時，重力的瞬時功率為04．(山東泰安市二模)如圖甲所示，在光滑水平面上，一物體在水平向右的恒定拉力F作用下由靜止開始向右做直線運動，物體的動能Ek隨時間t變化的圖像如圖乙所示，虛線為圖像上P點的切線，切線與t軸交點t1是()A．0.60 B．0.70C．0.75 D．0.805.(湖南省部分學(xué)校4月聯(lián)考)一輛玩具賽車在水平直跑道上由靜止開始勻加速啟動，當發(fā)動機的功率達到額定功率后保持不變，賽車速度的倒數(shù)eq\f(1,v)和加速度a的關(guān)系如圖所示，已知玩具賽車在跑道上運動時受到的阻力大小恒為40N，玩具賽車從起點到終點所用的時間為30s，玩具賽車到達終點前已達到最大速度，則起點到終點的距離為()A．300m B．350mC．400m D．450m6.(多選)(遼寧葫蘆島市一模)如圖所示，小球A的右側(cè)通過長度為L的輕桿與轉(zhuǎn)軸O相連。小球A的左側(cè)通過足夠長的輕繩繞過定滑輪與小球B相連。用手托住小球A使輕桿水平時，A與P點間的輕繩也水平。已知小球A到定滑輪的距離也為L。小球A的質(zhì)量為2m，小球B的質(zhì)量為m，重力加速度為g，不計一切阻力和定滑輪質(zhì)量?，F(xiàn)將小球A由靜止釋放，下列說法正確的是()A．小球B在豎直方向做簡諧運動B．輕繩與輕桿夾角為90°時，小球A所受合力一定不為零C．輕繩與輕桿夾角為90°時，小球B的速度大小為eq\r(\f(2gL,3))D．輕繩與輕桿夾角為90°時，小球B的速度大小為eq\r(21－\f(\r(2),3)gL)7.(重慶市4月聯(lián)考)如圖所示，由電動機帶動的水平傳送帶以速度v＝2.0m/s順時針勻速運行，A端上方靠近傳送帶的料斗中裝有煤，打開閥門，煤以流量Q＝50kg/s落到傳送帶上，煤與傳送帶達到共同速度后被運至B端。在運送煤的過程中，下列說法正確的是()A．電動機增加的功率為100WB．電動機增加的功率為300WC．在1min內(nèi)因煤與傳送帶摩擦產(chǎn)生的熱量為6.0×103JD．在1min內(nèi)因煤與傳送帶摩擦產(chǎn)生的熱量為1.2×104J8．(吉林通化市模擬預(yù)測)如圖所示，傾角為θ＝30°的斜面體c固定在水平地面上，質(zhì)量為M＝2m的物體b置于光滑的斜面上，通過細繩跨過光滑的定滑輪與質(zhì)量為m的物體a連接，連接b的一段細繩與斜面平行，連接a的一段細繩豎直，a連接在豎直固定在地面的彈簧上，用手托住物體b使物體a和b保持靜止不動，此時細繩伸直且拉力為零，彈簧的壓縮量為x0?，F(xiàn)在松開手，在物體b下滑2x0距離時，則下列說法中正確的是(重力加速度為g，整個過程a未碰到滑輪)()A．物體a與彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒B．物體b的重力勢能減少mgx0C．細繩對物體a做的功為2mgx0D．物體b的速度大小為eq\r(\f(2gx0,3))9．(多選)(廣東佛山市二模)圖甲所示的無人機，某次從地面由靜止開始豎直向上飛行，該過程中加速度a隨上升高度h的變化關(guān)系如圖乙所示。已知無人機的質(zhì)量為m，重力加速度為g，取豎直向上為正方向，不計空氣阻力，則從地面飛至2h0高處的過程中，無人機()A．先做加速運動后做勻速運動B．飛至h0高處時速度大小為eq\r(gh0)C．飛至1.5h0高處時無人機的升力為2mgD．機械能增加量為3.5mgh010．(多選)(安徽池州市期末)某糧庫設(shè)計的運糧裝置如圖，連接糧車和配重的纜繩與斜面平行，斜面傾角為θ，糧車和配重的質(zhì)量均為m，每次從高處向下運送的糧食質(zhì)量為M，糧車由靜止下滑L后遇到彈簧的自由端，繼續(xù)向下運動s速度減為0，同時鎖定彈簧和糧車。卸糧后，解開鎖定，糧車剛好回到斜坡上的初始位置。不計彈簧和纜繩質(zhì)量，糧車所受阻力是車總重力的k倍(含有、無糧草兩種情況)，重力加速度為g，且糧車返回過程中，纜繩始終處于拉直狀態(tài)。下列說法正確的是()A．糧車能回到初始位置，應(yīng)滿足k<1－sinθB．糧車和糧食下滑過程中減少的重力勢能大于彈簧和配重增加的機械能C．彈簧的最大彈性勢能Ep＝(M＋m)g(L＋s)sinθ－mg(L＋s)D．彈簧的最大彈性勢能Ep＝mg(L＋s)(k＋sinθ－1)11．(多選)(廣東江門市模擬)滑雪運動員開展滑雪訓(xùn)練可簡化為如下模型：將運動員(包括滑板)簡化為質(zhì)點，運動員以某一初速度從足夠長的山坡底端向上沖，取坡底為參考平面。運動員的機械能E總和重力勢能Ep隨離開坡底的高度h的變化規(guī)律如圖所示，重力加速度g＝10m/s2，不計空氣阻力，則下列說法正確的是()A．運動員向上沖的過程中克服摩擦力做功為2×103JB．運動員再次回到坡底時機械能為4.4×103JC．運動員的質(zhì)量為40kgD．運動員的初速度大小為10m/s參考答案1.(浙江杭州市二模)如圖所示是神舟十四號飛船夜間返回的紅外照片，打開降落傘后，飛船先減速后勻速下降，最后安全著陸。若不計空氣對飛船的作用力，則()A．打開降落傘之后，飛船仍處于失重狀態(tài)B．勻速下降階段，飛船的機械能守恒C．減速下降階段，飛船的機械能的減少量等于合力對飛船做的功D．勻速下降階段，飛船的機械能的減少量等于重力對飛船做的功答案D解析打開降落傘后，飛船做減速運動時，加速度方向向上，處于超重狀態(tài)，故A錯誤；勻速下降階段，飛船動能不變，重力勢能減小，機械能減小，故B錯誤；減速下降階段，飛船的機械能的減少量等于阻力對飛船做的功，故C錯誤；勻速下降階段，飛船動能不變，重力勢能減少，重力做的功等于重力勢能的減少量，所以飛船的機械能的減少量等于重力對飛船做的功，故D正確。2.(多選)(四川廣安市二模)滑沙運動是繼滑冰、滑水、滑雪和滑草之后又一新興運動，它使戶外運動愛好者在運動的同時又能領(lǐng)略到沙漠的綺麗風(fēng)光。如圖所示，質(zhì)量為50kg的人坐在滑沙板上從沙坡斜面的頂端由靜止沿直線勻加速下滑，經(jīng)過10s到達坡底，速度大小為20m/s。已知沙坡斜面的傾角為30°，重力加速度g取10m/s2，下列關(guān)于此過程的說法中正確的是()A．人的重力勢能減少5.0×104JB．人的動能增加1.0×104JC．人的機械能減少1.5×104JD．人克服阻力做功4.0×104J答案BC解析人沿沙坡下滑的距離l＝eq\f(1,2)vt＝100m，重力勢能減少ΔEp＝mglsin30°＝2.5×104J，故，故C正確；人克服阻力做功Wf克＝ΔE＝1.5×104J，故D錯誤。3.(江蘇南通市適應(yīng)性考試)如圖所示，輕彈簧一端連接小球，另一端固定于O點，現(xiàn)將球拉到與O點等高處，彈簧處于自然狀態(tài)，小球由靜止釋放，軌跡如虛線所示，上述運動過程中()A．小球的機械能守恒B．小球的重力勢能先減小后增大C．當球到達O點的正下方時，彈簧的張力最大D．當球到達O點的正下方時，重力的瞬時功率為0答案B解析以小球、彈簧和地球組成的系統(tǒng)為研究對象，由于只有重力和彈力做功，故系統(tǒng)的機械能守恒；小球運動過程中受到彈簧彈力，則小球的機械能不守恒，故A錯誤；下擺過程中小球的重力做正功，重力勢能減小；通過最低點后小球上升時重力做負功，重力勢能增大，故B正確；下擺過程中，彈簧的伸長量逐漸增大，小球運動的最低點在O點正下方左側(cè)，即張力最大位置在O點正下方左側(cè)，故C錯誤；當小球到達O點的正下方時，小球的速度方向為左下方，速度方向與重力方向不垂直，則重力的瞬時功率不為零，故D錯誤。4．(山東泰安市二模)如圖甲所示，在光滑水平面上，一物體在水平向右的恒定拉力F作用下由靜止開始向右做直線運動，物體的動能Ek隨時間t變化的圖像如圖乙所示，虛線為圖像上P點的切線，切線與t軸交點t1是()A．0.60 B．0.70C．0.75 D．0.80答案C解析設(shè)物體的位移大小為x，加速度大小為a，則Ek＝Fx＝eq\f(1,2)Fat2，可知eq\f(Ek,t)＝eq\f(1,2)Fat＝eq\f(1,2)Fv，又因為ΔEk＝F·Δx，則切線的斜率為eq\f(ΔEk,Δt)＝eq\f(F·Δx,Δt)＝Fv，在P點有eq\f(Ek,t)＝eq\f(1,2)Fv＝eq\f(3－0,1.5)J/s＝2W，則eq\f(3,1.5－t1)W＝4W得t1＝0.75，故C正確。5.(湖南省部分學(xué)校4月聯(lián)考)一輛玩具賽車在水平直跑道上由靜止開始勻加速啟動，當發(fā)動機的功率達到額定功率后保持不變，賽車速度的倒數(shù)eq\f(1,v)和加速度a的關(guān)系如圖所示，已知玩具賽車到達終點前已達到最大速度，則起點到終點的距離為()A．300m B．350mC．400m D．450m答案D解析由圖像結(jié)合題意可知，玩具賽車做勻加速運動的加速度a＝2m/s2，當加速度等于零時玩具賽車速度達到最大值，由題圖知eq\f(1,vm)＝0.05s/m，vm＝20m/s，由題圖知玩具賽車勻加速的末速度為v1＝eq\f(1,0.1)m/s＝10m/s，玩具賽車做勻加速運動的時間為t1＝eq\f(v1,a)＝eq\f(10,2)s＝5s，玩具賽車做勻加速運動的位移為x1＝eq\f(1,2)at12＝eq\f(1,2)×2×52m＝25m，發(fā)動機的額定功率P＝Ffvm＝800W，由eq\f(P,v1)－Ff＝ma，可得玩具賽車的質(zhì)量m＝20kg，玩具賽車達到額定功率直至運動到終點所用時間為t2＝t－t1＝30s－5s＝25s，對此過程應(yīng)用動能定理有Pt2－Ffx2＝eq\f(1,2)mvm2－eq\f(1,2)mv12，代入數(shù)據(jù)解得x2＝425m，則起點到終點的距離為x＝x1＋x2＝25m＋425m＝450m，故選D。6.(多選)(遼寧葫蘆島市一模)如圖所示，小球A的右側(cè)通過長度為L的輕桿與轉(zhuǎn)軸O相連。小球A的左側(cè)通過足夠長的輕繩繞過定滑輪與小球B相連。用手托住小球A使輕桿水平時，A與P點間的輕繩也水平。已知小球A到定滑輪的距離也為L。小球A的質(zhì)量為2m，小球B的質(zhì)量為m，重力加速度為g，不計一切阻力和定滑輪質(zhì)量?，F(xiàn)將小球A由靜止釋放，下列說法正確的是()A．小球B在豎直方向做簡諧運動B．輕繩與輕桿夾角為90°時，小球A所受合力一定不為零C．輕繩與輕桿夾角為90°時，小球B的速度大小為eq\r(\f(2gL,3))D．輕繩與輕桿夾角為90°時，小球B的速度大小為eq\r(21－\f(\r(2),3)gL)答案BC解析小球B受到重力和繩子拉力作用，由于繩子拉力不滿足胡克定律，可知小球B在豎直方向不是做簡諧運動，故A錯誤；輕繩與輕桿夾角為90°時，如圖所示，設(shè)輕桿轉(zhuǎn)過的角度為θ，由圖中幾何關(guān)系可得cosθ＝eq\f(L,2L)＝eq\f(1,2)，解得θ＝60°，此時A球重力沿繩子方向的分力為2mgcosθ＝mg，可知此時A球重力沿繩子方向的分力等于B球的重力，小球B速度不為零，小球A速度不為零，則小球做圓周運動，所受合力一定不為零，故B正確；輕繩與輕桿夾角為90°時，A球速度剛好沿繩子方向，此時有vA＝vB，A、B組成的系統(tǒng)滿足機械能守恒，則有2mgLsin60°－mg(Ltan60°－L)＝eq\f(1,2)mvB2＋eq\f(1,2)×2mvA2，聯(lián)立解得vA＝vB＝eq\r(\f(2,3)gL)，故C正確，D錯誤。7.(重慶市4月聯(lián)考)如圖所示，由電動機帶動的水平傳送帶以速度v＝2.0m/s順時針勻速運行，A端上方靠近傳送帶的料斗中裝有煤，打開閥門，煤以流量Q＝50kg/s落到傳送帶上，煤與傳送帶達到共同速度后被運至B端。在運送煤的過程中，下列說法正確的是()A．電動機增加的功率為100WB．電動機增加的功率為300WC．在1min內(nèi)因煤與傳送帶摩擦產(chǎn)生的熱量為6.0×103JD．在1min內(nèi)因煤與傳送帶摩擦產(chǎn)生的熱量為1.2×104J答案C解析設(shè)足夠小的時間Δt內(nèi)落到傳送帶上煤的質(zhì)量為Δm，則有Δm＝QΔt，這部分煤由于摩擦力Ff的作用被傳送帶加速，由功能關(guān)系得Ffx＝eq\f(1,2)Δmv2，煤塊在摩擦力作用下做初速度為零的勻加速直線運動，則有x＝eq\f(v,2)t，傳送帶的位移為x傳＝vt，相對位移為Δx＝x傳－x＝vt－eq\f(v,2)t＝x，可知煤的位移與煤和傳送帶的相對位移相同，因此摩擦產(chǎn)生的熱量為Q熱＝FfΔx＝Ffx＝eq\f(1,2)Δmv2，根據(jù)能量守恒可知，Δt時間內(nèi)電動機應(yīng)增加的能量為ΔE＝Q熱＋eq\f(1,2)Δmv2＝Δmv2，電動機增加的功率為ΔP＝eq\f(ΔE,Δt)，聯(lián)立可得ΔP＝Qv2＝200W，故A、B錯誤；由以上分析可知，單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q熱0＝eq\f(Q熱,Δt)＝eq\f(Q,2)v2，因此一分鐘產(chǎn)生的熱量為Q總＝Q熱0t0＝eq\f(Q,2)v2t0＝6.0×103J，故C正確，D錯誤。8．(吉林通化市模擬預(yù)測)如圖所示，傾角為θ＝30°的斜面體c固定在水平地面上，質(zhì)量為M＝2m的物體b置于光滑的斜面上，通過細繩跨過光滑的定滑輪與質(zhì)量為m的物體a連接，連接b的一段細繩與斜面平行，連接a的一段細繩豎直，a連接在豎直固定在地面的彈簧上，用手托住物體b使物體a和b保持靜止不動，此時細繩伸直且拉力為零，彈簧的壓縮量為x0?，F(xiàn)在松開手，在物體b下滑2x0距離時，則下列說法中正確的是(重力加速度為g，整個過程a未碰到滑輪)()A．物體a與彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒B．物體b的重力勢能減少mgx0C．細繩對物體a做的功為2mgx0D．物體b的速度大小為eq\r(\f(2gx0,3))答案C解析細繩拉力對a物體做正功，物體a與彈簧組成的系統(tǒng)機械能增加，故A錯誤；2x0是下滑距離，物體b重力勢能減少Mg2x0·sinθ＝2mgx0，故B錯誤；彈簧的壓縮量和伸長量相等，所以彈性勢能不變，由能量守恒定律得，物體a和物體b的動能變化量等于a、b的重力勢能減少量－mg·2x0＋Mg·2x0sinθ＝eq\f(1,2)(m＋M)v2，解得v＝0，故D錯誤；由功能關(guān)系可知，拉力做的功等于物體a與彈簧組成的系統(tǒng)機械能增加量，系統(tǒng)的動能和彈性勢能變化量為0，則拉力做的功等于重力勢能變化量2mgx0，故C正確。9．(多選)(廣東佛山市二模)圖甲所示的無人機，某次從地面由靜止開始豎直向上飛行，該過程中加速度a隨上升高度h的變化關(guān)系如圖乙所示。已知無人機的質(zhì)量為m，重力加速度為g，取豎直向上為正方向，不計空氣阻力，則從地面飛至2h0高處的過程中，無人機()A．先做加速運動后做勻速運動B．飛至h0高處時速度大小為eq\r(gh0)C．飛至1.5h0高處時無人機的升力為2mgD．機械能增加量為3.5mgh0答案BCD解析無人機先做變加速運動后做勻加速運動，故A錯誤；飛至h0高處時合外力做功為W＝eq\f(1,2)mgh0，根據(jù)動能定理有W＝eq\f(1,2)mv2，聯(lián)立解得v＝eq\r(gh0)，故B正確；飛至1.5h0高處時，根據(jù)牛頓第二定律有F－mg＝mg，得無人機的升力為F＝2mg，故C正確；飛至2h0高處時合外力做功為W0＝eq\f(1,2)mg(h0＋2h0)＝1.5mgh0，即動能增加1.5mgh0，重力勢能增加2mgh0，所以機械能增加量為3.5mgh0，故D正確。10.(多選)(安徽池州市期末)某糧庫設(shè)計的運糧裝置如圖，連接糧車和配重的纜繩與斜面平行，斜面傾角為θ，糧車和配重的質(zhì)量均為m，每次從高處向下運送的糧食質(zhì)量為M，糧車由靜止下滑L后遇到彈簧的自由端，繼續(xù)向下運動s速度減為0，同時鎖定彈簧和糧車。卸糧后，解開鎖定，糧車剛好回到斜坡上的初始位置。不計彈簧和纜繩質(zhì)量，糧車所受阻力是車總重力的k倍(含有、無糧草兩種情況)，重力加速度為g，且糧車返回過程中，纜繩始終處于拉直狀態(tài)。下列說法正確的是()A．糧車能回到初始位置，應(yīng)滿足k<1－sinθB．糧車和糧食下滑過程中減少的重力勢能大于彈簧和配重增加的機械能C．彈簧的最大彈性勢能Ep＝(M＋m)g(L＋s)sinθ－mg(L＋s)D．彈簧的最大彈性勢能Ep＝mg(L＋s)(k＋sinθ－1)答案BD解析糧車向下運送糧食時由能量守恒定律可得(M＋m)g(L＋s)sinθ＝Ep＋mg(L