《高考物理一輪復習 考點規(guī)范練18 功能關系 能量守恒定律（含解析）新人教版-新人教版高三物理試題》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《高考物理一輪復習 考點規(guī)范練18 功能關系 能量守恒定律（含解析）新人教版-新人教版高三物理試題（10頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

1、考點規(guī)范練18　功能關系　能量守恒定律 一、單項選擇題 1.彈弓一直是孩子們最喜愛的彈射類玩具之一,其構造如圖所示,橡皮筋兩端點A、B固定在把手上,橡皮筋ACB恰好處于原長狀態(tài),在C處(AB連線的中垂線上)放一固體彈丸,一手執(zhí)把,另一手將彈丸拉至D點放手,彈丸就會在橡皮筋的作用下迅速發(fā)射出去,打擊目標,現(xiàn)將彈丸豎直向上發(fā)射,已知E是CD中點,則(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A.從D到C,彈丸的機械能守恒 B.從D到C,彈丸的動能一直在增大 C.從D到C,彈丸的機械能先增大后減小 D.從D到E彈丸增加的機械能大于從E到C彈丸增加的機械能 答案:D 解析:

2、從D到C,橡皮筋對彈丸做正功,彈丸機械能一直在增加,A、C錯誤;從D到E橡皮筋作用在彈丸上的合力大于從E到C橡皮筋作用在彈丸上的合力,兩段高度相等,所以DE段橡皮筋對彈丸做功較多,即機械能增加的較多,D正確;在CD連線中的某一處,彈丸受力平衡,所以從D到C,彈丸的速度先增大后減小,B錯誤。 2.(2019·四川德陽調研)足夠長的水平傳送帶以恒定速度v勻速運動,某時刻一個質量為m的小物塊以大小也是v、方向與傳送帶的運動方向相反的初速度沖上傳送帶,最后小物塊的速度與傳送帶的速度相同。在小物塊與傳送帶間有相對運動的過程中,滑動摩擦力對小物塊做的功為W,小物塊與傳送帶間因摩擦產生的熱量為Q,則下列判

3、斷正確的是(　　) A.W=0,Q=mv2 B.W=0,Q=2mv2 C.W=mv22,Q=mv2 D.W=mv2,Q=2mv2 答案:B 解析:對小物塊,由動能定理有W=12mv2-12mv2=0,設小物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為μ,則小物塊與傳送帶間的相對路程x相對=2v2μg,這段時間內因摩擦產生的熱量Q=μmg·x相對=2mv2,選項B正確。 3.質量為m的人造地球衛(wèi)星與地心的距離為r時,引力勢能可表示為Ep=-GMmr,其中G為引力常量,M為地球質量。該衛(wèi)星原來在半徑為R1的軌道上繞地球做勻速圓周運動,由于受到極稀薄空氣的摩擦作用,飛行一段時間后其做勻速圓周運動的半徑變

4、為R2,此過程中因摩擦而產生的熱量為(　　) A.GMm1R2-1R1 B.GMm1R1-1R2 C.GMm21R2-1R1 D.GMm21R1-1R2 答案:C 解析:衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動滿足GMmr2=mv2r,動能Ek=12mv2=GMm2r,機械能E=Ek+Ep,則E=GMm2r?GMmr=-GMm2r。衛(wèi)星由半徑為R1的軌道降到半徑為R2的軌道過程中損失的機械能ΔE=E1-E2=GMm21R2-1R1,即為下降過程中因摩擦而產生的熱量,所以選項C正確。 4.如圖所示,固定的傾斜光滑桿上套有一個質量為m的小球,小球與一輕質彈簧一端相連,彈簧的另一端固定在地面上的A點,已知

5、桿與水平面之間的夾角θ<45°,當小球位于B點時,彈簧與桿垂直,此時彈簧處于原長。現(xiàn)讓小球自C點由靜止釋放,小球在B、D間某點靜止,在小球滑到最低點的整個過程中,關于小球的動能、重力勢能和彈簧的彈性勢能,下列說法正確的是(　　) A.小球的動能與重力勢能之和保持不變 B.小球的動能與重力勢能之和先增大后減小 C.小球的動能與彈簧的彈性勢能之和保持不變 D.小球的重力勢能與彈簧的彈性勢能之和保持不變 答案:B 解析:小球與彈簧組成的系統(tǒng)在整個過程中,機械能守恒。彈簧處于原長時彈性勢能為零,小球從C點到最低點的過程中,彈簧的彈性勢能先減小后增大,所以小球的動能與重力勢能之和先增大后

6、減小,A項錯,B項正確;小球的重力勢能不斷減小,所以小球的動能與彈簧的彈性勢能之和不斷增大,C項錯;小球的初、末動能均為零,所以上述過程中小球的動能先增大后減小,所以小球的重力勢能與彈簧的彈性勢能之和先減小后增大,D項錯。 5.(2019·廣西南寧三中月考)如圖所示,相同質量的兩物塊從底邊長相同、傾角不同的固定斜面最高處同時由靜止釋放且下滑到底端,下列說法正確的是(　　) A.若斜面光滑,兩物塊一定同時運動到斜面底端 B.若斜面光滑,傾角小的斜面上的物塊一定先運動到斜面底端 C.若兩物塊與斜面之間的動摩擦因數(shù)相同,傾角大的斜面上的物塊損失的機械能大 D.若兩物塊到達底面時的動能相

7、同,傾角大的斜面與物塊間的動摩擦因數(shù)大 答案:D 解析:設斜面傾角為θ,底邊長為s,則有mgsinθ=ma,scosθ=12at2,解得t=4sgsin2θ,θ不同,則時間t不同,當θ=45°時,物塊滑到底端的時間最小,A、B錯誤;物體損失的機械能等于摩擦力所做的功,摩擦力做功W=μmgcosθ·scosθ=μmgs;損失的機械能與夾角無關,所以兩物體損失的機械能相同,C錯誤;若物塊到達地面的動能相等,則由于傾角大的斜面重力做功多,故摩擦力做功也要多才能使兩種情況下的合外力做功相等,物塊與傾角大的斜面間的動摩擦因數(shù)要大,D正確。 6.如圖所示,勁度系數(shù)為k的輕質彈簧,一端系在豎直放置、半

8、徑為R的光滑圓環(huán)頂點P,另一端連接一套在圓環(huán)上且質量為m的小球。開始時小球位于A點,此時彈簧處于原長且與豎直方向的夾角為45°,之后小球由靜止沿圓環(huán)下滑,小球運動到最低點B時的速率為v,此時小球與圓環(huán)之間的壓力恰好為零,已知重力加速度為g。下列分析正確的是(　　) A.輕質彈簧的原長為R B.小球過B點時,所受的合力為mg+mv2R C.小球從A到B的過程中,重力勢能轉化為彈簧的彈性勢能 D.小球運動到B點時,彈簧的彈性勢能為mgR-12mv2 答案:D 解析:由幾何知識可知彈簧的原長為2R,A錯誤;根據(jù)向心力公式得,小球過B點時,則由重力和彈簧彈力的合力提供小球的向心力,F合

9、=mv2R,B錯誤;以小球和彈簧組成的系統(tǒng)為研究對象,在小球從A到B的過程中,只有重力和彈簧的彈力做功,系統(tǒng)的機械能守恒,小球的重力勢能轉化為彈簧的彈性勢能和小球的動能,故C錯誤;設圓環(huán)最低點B處的水平面為零勢能面,根據(jù)能量守恒得mgR=12mv2+Ep,解得Ep=mgR-12mv2,故D正確。 二、多項選擇題 7.如圖所示,建筑工地上載人升降機用不計質量的細鋼繩跨過定滑輪與一電動機相連,通電后電動機帶動升降機沿豎直方向先勻加速上升后勻速上升。摩擦及空氣阻力均不計。則(　　) A.升降機勻加速上升過程中,升降機底板對人做的功等于人增加的動能 B.升降機勻加速上升過程中,升降機底板對

10、人做的功等于人增加的機械能 C.升降機勻速上升過程中,升降機底板對人做的功等于人增加的機械能 D.升降機上升的全過程中,升降機拉力做的功大于升降機和人增加的機械能 答案:BC 解析:根據(jù)動能定理可知,合外力對物體做的功等于物體動能的變化量,所以升降機勻加速上升過程中,升降機底板對人做的功和人的重力做功之和等于人增加的動能,故A錯誤,B正確;升降機勻速上升過程中,升降機底板對人做的功等于克服重力做的功(此過程中動能不變),即增加的機械能,C正確;升降機上升的全過程中,升降機拉力做的功等于升降機和人增加的機械能,D錯誤。 8.如圖所示,傾角為37°的光滑斜面上粘貼有一厚度不計、寬度為d=

11、0.2 m的橡膠帶,橡膠帶的上、下邊緣與斜面的上、下邊緣平行,橡膠帶的上邊緣到斜面的頂端距離為l=0.4 m,現(xiàn)將質量為m=1 kg、寬度為d的薄矩形板上邊緣與斜面頂端平齊且從斜面頂端靜止釋放。已知矩形板與橡膠帶之間的動摩擦因數(shù)為0.5,重力加速度g取10 m/s2,不計空氣阻力,矩形板由斜面頂端靜止釋放下滑到完全離開橡膠帶的過程中(此過程矩形板始終在斜面上),下列說法正確的是(　　) A.矩形板受到的摩擦力為Ff=4 N B.矩形板的重力做功為WG=3.6 J C.產生的熱量為Q=0.8 J D.矩形板的上邊緣穿過橡膠帶下邊緣時速度大小為2355 m/s 答案:BCD 解析:

12、矩形板在滑上橡膠帶的過程中對橡膠帶的壓力是變化的,所以矩形板受摩擦力是變化的,故A錯誤;重力做功WG=mg(l+d)sinθ=3.6J,所以B正確;產生的熱量等于克服摩擦力做功Q=2×12μmgcosθ·d=0.8J,所以C正確;根據(jù)動能定理有WG-Q=12mv2-0,解得v=2355m/s,所以D正確。 9.如圖所示,一根原長為l的輕彈簧,下端固定在水平地面上,一個質量為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,小球下落過程受到的空氣阻力恒為Ff,重力加速度為g,則小球從開始下落至最低點的過程(　　) A.小球動能的增量為零 B.小球重力

13、勢能的增量為mg(h+x-l) C.彈簧彈性勢能的增量為(mg-Ff)(h+x-l) D.系統(tǒng)機械能減小Ffh 答案:AC 解析:小球下落的整個過程中,開始時速度為零,結束時速度也為零,所以小球動能的增量為0,故A正確;小球下落的整個過程中,重力做功WG=mgh=mg(h+x-l),根據(jù)重力做功量度重力勢能的變化,WG=-ΔEp,得小球重力勢能的增量為-mg(h+x-l),故B錯誤;根據(jù)動能定理得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能的變化,W彈=-ΔEp,得彈簧彈性勢能的增量為(mg-Ff)(h+x-l),故C正確;系統(tǒng)機

14、械能的減少等于重力、彈力以外的力做的功,所以小球從開始下落至最低點的過程,克服阻力做的功為Ff(h+x-l),所以系統(tǒng)機械能減小Ff(h+x-l),故D錯誤。 10.(2019·全國卷Ⅱ)從地面豎直向上拋出一物體,其機械能E總等于動能Ek與重力勢能Ep之和。取地面為重力勢能零點,該物體的E總和Ep隨它離開地面的高度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.物體的質量為2 kg B.h=0時,物體的速率為20 m/s C.h=2 m時,物體的動能Ek=40 J D.從地面至h=4 m,物體的動能減少100 J 答案:AD 解析:由題圖可知,物體剛

15、被拋出時的機械能為100J,即物體豎直上拋的初動能Ek0=100J。當機械能與重力勢能相等,說明動能為零,上升到最高點時離地面高度為4m,這時mgh=E,所以m=Eg?=8010×4kg=2kg,A正確。根據(jù)Ek0=12mv02,v0=2Ek0m=2×1002m/s=10m/s,B錯誤。從題圖中可以得出在上拋過程中,機械能有損失,上升到最高點的整個過程中,共損失了20J的機械能,按照比例上升2m時,機械能損失了10J。因此當h=2m時,物體的動能Ek=100J-40J-10J=50J,C錯誤。當h=0時,Ek0=100J,當h=4m時,Ek4=0,所以從地面至h=4m,物體的動能減少100J,

16、D正確。 三、非選擇題 11.一質量為8.00×104 kg的太空飛船從其飛行軌道返回地面。飛船在離地面高度1.60×105 m 處以7.5×103 m/s的速度進入大氣層,逐漸減慢至速度為100 m/s時下落到地面。取地面為重力勢能零點,在飛船下落過程中,重力加速度可視為常量,大小取為9.8 m/s2。(結果保留2位有效數(shù)字) (1)分別求出該飛船著地前瞬間的機械能和它進入大氣層時的機械能。 (2)求飛船從離地面高度600 m處至著地前瞬間的過程中克服阻力所做的功,已知飛船在該處的速度大小是其進入大氣層時速度大小的2.0%。 答案:(1)4.0×108 J　2.4×1012 J　(

17、2)9.7×108 J 解析:(1)飛船著地前瞬間的機械能為 Ek0=12mv02① 式中,m和v0分別是飛船的質量和著地前瞬間的速率。由①式和題給數(shù)據(jù)得Ek0=4.0×108J② 設地面附近的重力加速度大小為g。飛船進入大氣層時的機械能為 Eh=12mv?2+mgh③ 式中,vh是飛船在高度1.6×105m處的速度大小。由③式和題給數(shù)據(jù)得 Eh=2.4×1012J。④ (2)飛船在高度h'=600m處的機械能為Eh'=12m2.0100v?2+mgh'⑤ 由功能原理得W=Eh'-Ek0⑥ 式中,W是飛船從高度600m處至著地前瞬間的過程中克服阻力所做的功。由②⑤⑥式和題給

18、數(shù)據(jù)得 W=9.7×108J。⑦ 12.如圖所示,質量為5 kg的物塊自傾角為37°的傳送帶上由靜止下滑,物塊經過水平地面CD后進入光滑半圓弧軌道DE,傳送帶向下勻速轉動,其速度v=10 m/s,傳送帶與水平地面之間光滑連接(光滑圓弧BC長度可忽略),傳送帶AB長度為16 m,水平地面CD長度為6.3 m,物塊與水平地面、傳送帶間的動摩擦因數(shù)均為μ=0.5,圓弧DE的半徑R=1.125 m。(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g取10 m/s2) (1)求物塊在傳送帶上運動的時間t; (2)求物塊到達D點時的速度大小; (3)物塊能否到達E點,若能,求通過E點后物塊

19、落地點距離D點的距離。 答案:(1)2 s　(2)9 m/s　(3)能　955 m 解析:(1)剛開始時,對物塊受力分析可知 mgsin37°+μmgcos37°=ma1 解得a1=10m/s2 物塊與傳送帶達到共同速度時v=a1t1,解得t1=1s。 物塊的位移x=12a1t12=5m 此后對物塊受力分析可知mgsin37°-μmgcos37°=ma2 解得a2=2m/s2 物塊在傳送帶上的第二段運動:LAB-x=vt2+12a2t22 解得t2=1s 物塊在傳送帶上運動的時間t=t1+t2=2s。 (2)物塊到達傳送帶底端的末速度v2=v+a2t2=12m/s 對物塊在CD部分的運動,由動能定理可得 -μmgLCD=12mv32?12mv22 解得v3=9m/s。 (3)若物塊能到達E點,則由動能定理得 -mg·2R=12mv42?12mv32 解得v4=6m/s 物塊恰能過最高點的速度v5=gR≈3.35m/s 顯然v5