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(江蘇專(zhuān)用)2021版高考物理一輪復(fù)習(xí) 課后限時(shí)集訓(xùn)17 功能關(guān)系 能量守恒定律

上傳人:Sc****h 文檔編號(hào):100438711 上傳時(shí)間:2022-06-02 格式:DOC 頁(yè)數(shù):7 大?。?.45MB
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1、 課后限時(shí)集訓(xùn)17 功能關(guān)系 能量守恒定律 建議用時(shí):45分鐘 1.物體在豎直方向上分別做了勻速上升、加速上升和減速上升三種運(yùn)動(dòng)。在這三種情況下物體機(jī)械能的變化情況是(  ) A.勻速上升機(jī)械能不變,加速上升機(jī)械能增加,減速上升機(jī)械能減小 B.勻速上升和加速上升機(jī)械能增加,減速上升機(jī)械能減小 C.勻速上升和加速上升機(jī)械能增加,減速上升機(jī)械能可能增加,可能減少,也可能不變 D.三種情況中,物體的機(jī)械能均增加 C [無(wú)論物體向上加速運(yùn)動(dòng)還是向上勻速運(yùn)動(dòng),除重力外,其他外力一定對(duì)物體做正功,物體機(jī)械能都增加;物體向上減速運(yùn)動(dòng)時(shí),除重力外,物體受到的其他外力不確定,故無(wú)法確定其機(jī)械

2、能的變化,C正確。] 2.(2019·重慶一診)如圖所示,一物塊在粗糙斜面上由靜止釋放,運(yùn)動(dòng)到水平面上后停止,則運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,物塊與地球組成系統(tǒng)的機(jī)械能(  ) A.不變 B.減小 C.增大 D.無(wú)法判斷 B [物塊在粗糙斜面上由靜止釋放后,重力與摩擦力對(duì)物塊做功,其中摩擦力做功是將物塊機(jī)械能的一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,所以物塊與地球組成系統(tǒng)的機(jī)械能減少,故A、C、D錯(cuò)誤,B正確。] 3.滑塊靜止于光滑水平面上,與之相連的輕質(zhì)彈簧處于自然伸直狀態(tài)?,F(xiàn)用恒定的水平外力F作用于彈簧右端,在向右移動(dòng)一段距離的過(guò)程中拉力F做了10 J的功。在上述過(guò)程中(  ) A.彈簧的彈性勢(shì)能增加

3、了10 J B.滑塊的動(dòng)能增加了10 J C.滑塊和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能增加了10 J D.滑塊和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒 C [拉力F做功的同時(shí),彈簧伸長(zhǎng),彈簧的彈性勢(shì)能增大,滑塊向右加速運(yùn)動(dòng),滑塊動(dòng)能增加,由功能關(guān)系可知,拉力做功等于滑塊的動(dòng)能與彈簧彈性勢(shì)能的增加量之和,C正確,A、B、D均錯(cuò)誤。] 4.(2019·駐馬店模擬)一物體在豎直向上的恒力作用下,由靜止開(kāi)始上升,到達(dá)某一高度時(shí)撤去外力。若不計(jì)空氣阻力,則在整個(gè)上升過(guò)程中,物體的機(jī)械能E隨時(shí)間t變化的關(guān)系圖象是(  ) A    B     C     D A [設(shè)物體在恒力作用下的加速度為a,由功的定義式可知,

4、機(jī)械能增量為ΔE=FΔh=F·at2,知E-t圖象是開(kāi)口向上的拋物線(xiàn),撤去恒力后,機(jī)械能守恒,則機(jī)械能不隨時(shí)間變化,故A正確,B、C、D錯(cuò)誤。] 5.(多選)(2019·全國(guó)卷Ⅱ)從地面豎直向上拋出一物體,其機(jī)械能E總等于動(dòng)能Ek與重力勢(shì)能Ep之和。取地面為重力勢(shì)能零點(diǎn),該物體的E總和Ep隨它離開(kāi)地面的高度h的變化如圖所示。重力加速度取10 m/s2。由圖中數(shù)據(jù)可得(  ) A.物體的質(zhì)量為2 kg B.h=0時(shí),物體的速率為20 m/s C.h=2 m時(shí),物體的動(dòng)能Ek=40 J D.從地面至h=4 m,物體的動(dòng)能減少100 J AD [根據(jù)題給圖象可知h=4 m時(shí)物體的重力

5、勢(shì)能mgh=80 J,解得物體質(zhì)量m=2 kg,拋出時(shí)物體的動(dòng)能為Ek=100 J,由動(dòng)能公式Ek=mv2,可知h=0時(shí)物體的速率為v=10 m/s,選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤;由功能關(guān)系可知fh=|ΔE|=20 J,解得物體上升過(guò)程中所受空氣阻力f=5 N,從物體開(kāi)始拋出至上升到h=2 m的過(guò)程中,由動(dòng)能定理有-mgh-fh=Ek-100 J,解得Ek=50 J,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;由題給圖象可知,物體上升到h=4 m時(shí),機(jī)械能為80 J,重力勢(shì)能為80 J,動(dòng)能為零,即物體從地面上升到h=4 m,物體動(dòng)能減少100 J,選項(xiàng)D正確。] 6.(多選)(2019·青島模擬)如圖所示,一根原長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕彈簧,下

6、端固定在水平地面上,一個(gè)質(zhì)量為m的小球,在彈簧的正上方從距地面高度為H處由靜止下落壓縮彈簧。若彈簧的最大壓縮量為x,小球下落過(guò)程受到的空氣阻力恒為Ff,則小球從開(kāi)始下落至最低點(diǎn)的過(guò)程(  ) A.小球動(dòng)能的增量為0 B.小球重力勢(shì)能的增量為mg(H+x-L) C.彈簧彈性勢(shì)能的增量為(mg-Ff)(H+x-L) D.系統(tǒng)機(jī)械能減少FfH AC [小球下落的整個(gè)過(guò)程中,開(kāi)始時(shí)速度為零,結(jié)束時(shí)速度也為零,所以小球動(dòng)能的增量為0,選項(xiàng)A正確;小球下落的整個(gè)過(guò)程中,重力做功WG=mgh=mg(H+x-L),根據(jù)重力做功量度重力勢(shì)能的變化WG=-ΔEp得:小球重力勢(shì)能的增量為-mg(H+x

7、-L),選項(xiàng)B錯(cuò)誤;根據(jù)動(dòng)能定理得WG+Wf+W彈=0-0=0,所以W彈=-(mg-Ff)(H+x-L),根據(jù)彈簧彈力做功量度彈性勢(shì)能的變化W彈=-ΔEp得:彈簧彈性勢(shì)能的增量為(mg-Ff)(H+x-L),選項(xiàng)C正確;系統(tǒng)機(jī)械能的減少量等于重力、彈力以外的力做的功,小球從開(kāi)始下落至最低點(diǎn)的過(guò)程,克服阻力做的功為Ff(H+x-L),所以系統(tǒng)機(jī)械能減少為Ff(H+x-L),選項(xiàng)D錯(cuò)誤。] 7.(多選)如圖所示,質(zhì)量為M、長(zhǎng)度為L(zhǎng)的小車(chē)靜止在光滑水平面上,質(zhì)量為m的小物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))放在小車(chē)的最左端?,F(xiàn)用一水平恒力F作用在小物塊上,使小物塊從靜止開(kāi)始做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。小物塊和小車(chē)之間的摩擦力為

8、Ff,小物塊滑到小車(chē)的最右端時(shí),小車(chē)運(yùn)動(dòng)的距離為x。此過(guò)程中,下列結(jié)論正確的是(  ) A.小物塊到達(dá)小車(chē)最右端時(shí)具有的動(dòng)能為(F-Ff)(L+x) B.小物塊到達(dá)小車(chē)最右端時(shí),小車(chē)具有的動(dòng)能為Ffx C.小物塊克服摩擦力所做的功為Ff(L+x) D.小物塊和小車(chē)增加的機(jī)械能為Fx ABC [由動(dòng)能定理可得小物塊到達(dá)小車(chē)最右端時(shí)的動(dòng)能Ek物=W合=(F-Ff)(L+x),A正確;小車(chē)的動(dòng)能Ek車(chē)=Ffx,B正確;小物塊克服摩擦力所做的功Wf=Ff(L+x),C正確;小物塊和小車(chē)增加的機(jī)械能為F(L+x)-FfL,D錯(cuò)誤。] 8.(多選)如圖所示,質(zhì)量m=1 kg的物體從高為

9、h=0.2 m的光滑軌道上P點(diǎn)由靜止開(kāi)始下滑,滑到水平傳送帶上的A點(diǎn),物體和傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.2,傳送帶AB之間的距離為L(zhǎng)=5 m,傳送帶一直以v=4 m/s的速度勻速運(yùn)動(dòng),則(g取10 m/s2)(  ) A.物體從A運(yùn)動(dòng)到B的時(shí)間是1.5 s B.物體從A運(yùn)動(dòng)到B的過(guò)程中,摩擦力對(duì)物體做功為2 J C.物體從A運(yùn)動(dòng)到B的過(guò)程中,產(chǎn)生的熱量為2 J D.物體從A運(yùn)動(dòng)到B的過(guò)程中,帶動(dòng)傳送帶轉(zhuǎn)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)多做的功為10 J AC [設(shè)物體下滑到A點(diǎn)的速度為v0,對(duì)PA過(guò)程,由機(jī)械能守恒定律有mv=mgh,代入數(shù)據(jù)得v0==2 m/s

10、,在滑動(dòng)摩擦力的作用下做勻加速運(yùn)動(dòng),加速度大小為a==μg=2 m/s2;當(dāng)物體的速度與傳送帶的速度相等時(shí)用時(shí)t1== s=1 s,勻加速運(yùn)動(dòng)的位移x1=t1=×1 m=3 m

11、 J,選項(xiàng)C正確;電動(dòng)機(jī)多做的功一部分轉(zhuǎn)化成了物體的動(dòng)能,另一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,則電動(dòng)機(jī)多做的功W=+Q=×1×(42-22) J+2 J=8 J,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。] 9.(多選)(2019·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h=0.1 m處,滑塊與彈簧不拴接?,F(xiàn)由靜止釋放滑塊,通過(guò)傳感器測(cè)量到滑塊的速度和離地高度h并作出滑塊的Ek-h圖象,其中高度從0.2 m上升到0.35 m范圍內(nèi)圖象為直線(xiàn),其余部分為曲線(xiàn),以地面為零重力勢(shì)能面,g取10 m/s2,由圖象可知(  ) A.小滑塊的質(zhì)量為0.1 kg B.輕彈簧原長(zhǎng)

12、為0.2 m C.彈簧最大彈性勢(shì)能為0.5 J D.小滑塊的重力勢(shì)能與彈簧的彈性勢(shì)能總和最小為0.4 J BC [在從0.2 m上升到0.35 m范圍內(nèi),ΔEk=ΔEp=mgΔh,圖線(xiàn)的斜率絕對(duì)值k== N=2 N=mg,所以m=0.2 kg,故A錯(cuò)誤;在Ek-h圖象中,圖線(xiàn)的斜率表示滑塊所受的合外力,由于高度從0.2 m上升到0.35 m范圍內(nèi)圖象為直線(xiàn),其余部分為曲線(xiàn),說(shuō)明滑塊從0.2 m上升到0.35 m范圍內(nèi)所受作用力為恒力,從h=0.2 m開(kāi)始滑塊與彈簧分離,彈簧的原長(zhǎng)為0.2 m,故B正確;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

13、以Epm=mgΔh=0.2×10×(0.35-0.1) J=0.5 J,故C正確;由圖可知,當(dāng)h=0.18 m時(shí)的動(dòng)能最大為Ekm=0.32 J,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-Ekm=Epm+mgh-Ekm=0.5 J+0.2×10×0.1 J-0.32 J=0.38 J,故D錯(cuò)誤。] 10.(2019·天津和平區(qū)一模)如圖甲所示,一長(zhǎng)木板靜止在水平地面上,在t=0時(shí)刻,一小物塊以一定速度從左端滑上長(zhǎng)木板,之后長(zhǎng)木板運(yùn)動(dòng)的v-t圖象如圖乙所示,已知小物塊與長(zhǎng)木板的質(zhì)量均為

14、m=1 kg,已知木板足夠長(zhǎng),g取10 m/s2,求: (1)小物塊與長(zhǎng)木板間動(dòng)摩擦因數(shù)的值; (2)在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,系統(tǒng)所產(chǎn)生的熱量。 甲        乙 [解析] (1)設(shè)小物塊與長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1,長(zhǎng)木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2,長(zhǎng)木板達(dá)到的最大速度為vm,長(zhǎng)木板加速過(guò)程中,由牛頓第二定律得 μ1mg-2μ2mg=ma1 vm=a1t1 木板和物塊相對(duì)靜止,共同減速過(guò)程中,由牛頓第二定律得 μ2·2mg=2ma2 vm=a2t2 由圖象可知,vm=2 m/s,t1=2 s,t2=1 s 聯(lián)立解得μ1=0.5。 (2)設(shè)小物塊初速度為v0,剛滑上長(zhǎng)

15、木板時(shí)的加速度大小為a0,則有 μ1mg=ma0 vm=v0-a0t1 在整個(gè)過(guò)程中,由能量守恒定律得Q=mv=72 J。 [答案] (1)0.5 (2)72 J 11.(2019·江蘇南京師大附中高三開(kāi)學(xué)考試)在某電視臺(tái)舉辦的沖關(guān)游戲中,AB是處于豎直平面內(nèi)的光滑圓弧軌道,圓心角θ=53°,半徑R=2 m,BC是長(zhǎng)度為L(zhǎng)1=6 m的水平傳送帶,CD是長(zhǎng)度為L(zhǎng)2=8 m水平粗糙軌道,AB、CD軌道與傳送帶平滑連接,參賽者抱緊滑板從A處由靜止下滑,參賽者和滑板可視為質(zhì)點(diǎn),參賽者質(zhì)量m=60 kg,滑板質(zhì)量可忽略。已知滑板與傳送帶、水平軌道的動(dòng)摩擦因數(shù)分別為μ1=0.5、μ2=0.4,g

16、=10 m/s2,cos 53°=0.6,sin 53°=0.8。求: (1)參賽者運(yùn)動(dòng)到圓弧軌道B處對(duì)軌道的壓力; (2)若參賽者恰好能運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn),求傳送帶運(yùn)轉(zhuǎn)速率及方向; (3)在第(2)問(wèn)中,傳送帶由于傳送參賽者多消耗的電能。 [解析] (1)參賽者從A到B的過(guò)程,由機(jī)械能守恒定律得: mgR(1-cos 53°)=mv-0 代入數(shù)據(jù)得:vB=4 m/s 在B點(diǎn),對(duì)參賽者,由牛頓第二定律得: N-mg=m 代入數(shù)據(jù)得:N=1 080 N 由牛頓第三定律知參賽者運(yùn)動(dòng)到圓弧軌道B處對(duì)軌道的壓力為: N′=N=1 080 N,方向豎直向下。 (2)參賽者由C到D的過(guò)

17、程,由動(dòng)能定理得: -μ2mgL2=0-mv 解得:vC=8 m/s>vB=4 m/s 所以傳送帶運(yùn)轉(zhuǎn)方向?yàn)轫槙r(shí)針。 假設(shè)參賽者在傳送帶一直加速,設(shè)到達(dá)C點(diǎn)的速度為v,由動(dòng)能定理得: μ1mgL1=mv2-mv 解得:v= m/s>vC=8 m/s 所以參賽者在傳送帶上勻加速運(yùn)動(dòng)再勻速運(yùn)動(dòng),所以傳送帶速率v傳=vC=8 m/s,方向順時(shí)針?lè)较颉? (3)參賽者在傳送帶上勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為:t===0.8 s 此過(guò)程中參賽者與傳送帶間的相對(duì)位移大小為:Δx=v傳t-t 解得Δx=1.6 m 傳送帶由于傳送參賽著多消耗的電能為: E=Q+ΔEk=μ1mgΔx+ 代入數(shù)據(jù)解得:E=1 920 J。 [答案] (1)1 080 N,方向豎直向下 (2)8 m/s,方向?yàn)轫槙r(shí)針 (3)1 920 J 7

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