2022版高考物理一轮复习-第五章-机械能-第4讲-功能关系-能量守恒定律练习新人教版.doc

2022版高考物理一轮复习 第五章 机械能 第4讲 功能关系 能量守恒定律练习新人教版2022版高考物理一轮复习 第五章 机械能 第4讲 功能关系 能量守恒定律练习新人教版年级：姓名：- 8 -第4讲功能关系能量守恒定律一、选择题(本题共8小题，15题为单选，68题为多选)1(2020北京西城一模)按压式圆珠笔内装有一根小弹簧，尾部有一个小帽，压一下小帽，笔尖就伸出来。如图所示，使笔的尾部朝下，将笔向下按到最低点，使小帽缩进，然后放手，笔将向上弹起至一定的高度。忽略摩擦和空气阻力。笔从最低点运动至最高点的过程中(D)A笔的动能一直增大B笔的重力势能与弹簧的弹性势能总和一直减小C弹簧的弹性势能减少量等于笔的动能增加量D弹簧的弹性势能减少量等于笔的重力势能增加量解析开始时弹力大于笔的重力，则笔向上做加速运动；当弹力等于重力时加速度为零，速度最大；然后弹力小于重力，笔向上做减速运动，直到速度减为零到达最高点，笔的动能先增大后减小，选项A错误；因只有弹簧弹力和重力做功，则笔的重力势能、动能和弹簧的弹性势能之和守恒，因动能先增加后减小，则笔的重力势能与弹簧弹性势能的总和先减小后增加，选项B错误；因整个过程中动能不变，则弹簧的弹性势能减少量等于笔的重力势能的增加量，选项C错误，D正确。故选D。2如图所示，光滑轻绳通过轻滑轮悬挂了两个质量均为1 kg的物块。现在在外力作用下拉着定滑轮(定滑轮固定点可移动)向右缓慢运动了2 m。设重力加速度g10 m/s2，就这一过程，下列说法正确的是(D)A两物块组成的系统机械能守恒B两物块组成的系统机械能增加了10 JC两物块组成的系统机械能减少了10 JD外力所做的功等于30 J解析定滑轮缓慢向右运动2m过程，由于绳子上的张力总等于右边悬挂物块的重力，对于滑轮受力分析可知，动滑轮两边轻绳倾角不变，且结合数学知识可知动滑轮要下降1 m，定滑轮右侧物块上升4 m，故两物块组成的系统机械能增加了30 J，根据功能关系，这是外力做功的结果，故A、B、C错误，D正确。3(2021河南驻马店模拟)一物体在竖直向上的恒力作用下，由静止开始上升，到达某一高度时撤去外力。若不计空气阻力，则在整个上升过程中，物体的机械能E随时间t变化的关系图像是(A)解析本题考查外力做功时能量随时间变化的图像问题。设物体在恒力作用下的加速度为a，由功的定义式可知，机械能增量为EFhFat2，知Et图像是开口向上的抛物线，撤去恒力后，机械能守恒，则机械能不随时间变化，故A正确，B、C、D错误。4如图所示，一根长为l的轻质软绳一端固定在O点，另一端与质量为m的小球连接，初始时将小球放在与O点等高的A点，OAl，现将小球由静止状态释放，则当小球运动到O点正下方时，绳对小球拉力为(已知sin 370.6，cos 370.8)(C)A2mgB3mgCmgDmg解析设小球到达A点的正下方B点时细绳刚好绷紧，则OB与水平方向的夹角的余弦值为cos 0.6，可得小球自由下落的高度为hlsin 0.8l，到达B点的速度v1，细绳绷紧后瞬间小球只有垂直于细绳的分速度，大小为v2v1cos ，从B点到最低点，由动能定理得mgl(1sin )mvmv，在最低点有Tmgm。联立以上各式解得Tmg，C正确。5(2020湖南永州二模)如图所示，固定在水平地面的斜面体，其斜面倾角30、斜面长x1.6 m，底端与长木板B上表面等高，B静止在光滑水平地面上，左端与斜面体接触但不粘连，斜面底端与B的上表面接触处平滑连接。一可视为质点的滑块A从斜面顶端处由静止开始下滑，最终A刚好未从B上滑下。已知A、B的质量均为1 kg，A与斜面间的动摩擦因数1，A与B上表面间的动摩擦因数20.5，重力加速度g取10 m/s2，下列说法正确的是(C)AA的最终速度为0BB的长度为0.4 mCA在B上滑动过程中，A、B系统所产生的内能为1 JDA在B上滑动过程中，A、B系统所产生的内能为2 J解析本题考查牛顿运动定律与功能关系的结合。设A刚滑上B的上表面时的速度大小为v0。滑块A沿斜面下滑的过程，由动能定理得mgxsin 1mgxcos mv0，解得v02 m/s，滑块A滑上木板B后，木板B向右做匀加速运动，A向右做匀减速运动。设A刚好滑到B右端的时间为t，两者的共同速度为v。根据牛顿第二定律得，对A有2mgmaA，对B有2mgmaB，且vv0aAtaBt，联立解得t0.2 s，v1 m/s，所以A的最终速度为1 m/s，故A错误；木板B的长度为LxAxBtt0.2 m，故B错误；A在B上滑动过程中，A、B系统所产生的内能为Q2mgL0.51100.2 J1 J，故C正确，D错误。6(2020河北邢台第二次月考)2019国际泳联高台跳水世界杯5月26日在肇庆落幕。英国名将盖瑞亨特成功实现世界杯男子27米台四连冠。假设他的质量为m，进入水中后受到水的阻力而做减速运动，设水对他的阻力大小恒为f，那么在他减速下降了h的过程中，下列说法正确的是(g为当地的重力加速度)(BC)A他的动能减少fhB他的重力势能减少了mghC他的机械能减少了fhD他的机械能减少了(fmg)h解析根据动能定理可得Ekmghfh，因此他的动能减少了(fmg)h，故A项错误；根据重力做功与重力势能变化的关系得WGEPmgh，因此他的重力势能减少了mgh，故B项正确；根据功能关系，除重力和系统内弹簧弹力以外的力的合力(也叫“非保守力”)做的功等于物体机械能改变量，这里“非保守力”即阻力f，f做负功，他的机械能减少fh，故C项正确，D项错误。故选B、C。7(2019江苏，8)如图所示，轻质弹簧的左端固定，并处于自然状态。小物块的质量为m，从A点向左沿水平地面运动，压缩弹簧后被弹回，运动到A点恰好静止。物块向左运动的最大距离为s，与地面间的动摩擦因数为，重力加速度为g，弹簧未超出弹性限度。在上述过程中(BC)A弹簧的最大弹力为mgB物块克服摩擦力做的功为2mgsC弹簧的最大弹性势能为mgsD物块在A点的初速度为解析物块向左运动压缩弹簧，弹簧最短时，物块具有向右的加速度，弹力大于摩擦力，即Fmg，A错误；根据功的公式，物块克服摩擦力做的功Wmgsmgs2mgs，B正确；根据能量守恒，弹簧弹开物块的过程中，弹簧的弹性势能通过摩擦力做功转化为内能，故Epmmgs，C正确；根据能量守恒，在整个过程中，物体的初动能通过摩擦力做功转化为内能，即mv22mgs，所以v2，D错误。8(2020四川内江一诊)如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端与质量为m的圆环相连，圆环套在倾斜的粗糙固定杆上，杆与水平面之间的夹角为，圆环在A处时弹簧竖直且处于原长。将圆环从A处静止释放，到达C处时速度为零。若圆环在C处获得沿杆向上的速度v，恰好能回到A。已知ACL，B是AC的中点，弹簧始终在弹性限度之内，重力加速度为g，则下列叙述正确的是(CD)A下滑过程中，环受到的合力不断减小B下滑过程中，环与杆摩擦产生的热量为mv2C从C到A过程，弹簧对环做功为mgLsin mv2D环经过B时，上滑的速度大于下滑的速度解析本题考查受约束运动过程中能量的转化分析与计算。圆环从A处由静止开始下滑，初速度为零，到达C处的速度为零，所以圆环先做加速运动，再做减速运动，所以加速度先减小至零，后反向增大，则合力先减小后增大，故A错误；圆环从A处由静止开始下滑到C过程，由动能定理得mghWfW弹00，在C处获得一沿杆向上的速度v，恰好能回到A，运用动能定理得mghW弹Wf0mv2，联立解得Wfmv2，所以下滑过程中产生的热量为mv2，故B错误；从C到A过程，由动能定理得mghW弹Wf0mv2，hLsin ，联立解得弹簧对环做功为W弹mgLsin mv2，故C正确；研究圆环从A处由静止开始下滑到B过程，运用动能定理有mghWfW弹mv0，研究圆环从B处上滑到A的过程，运用动能定理有mghWfW弹0mv。即得mghWfW弹mv，由于Wf0，所以有mvmv，则vBvB，则环经过B时，上滑的速度大于下滑的速度，故D正确。二、非选择题9(2021湖南长沙一中月考)如图所示，质量为m的工件，从高h的光滑曲面上由静止下滑，水平向右进入传送带，传送带以v0 的速度匀速逆时针转动，传送带长L，工件与传送带之间的动摩擦因数。求：(1)工件离开传送带时速度大小；(2)工件在传送带上运动过程中产生的热量。答案(1)(2)mgh解析本题考查物体在传送带与曲面上运动的能量变化问题。(1)假设工件可以从传送带右端离开，工件到达传送带右端时速度大小为v，根据动能定理可得mghmgLmv2，解得v，即工件能从传送带右端离开。(2)设工件到达传送带时速度大小为v1，在传送带上运动的时间为t，则由机械能守恒定律有mghmv，根据运动学公式有t，联立解得工件在传送带上运动的时间为t，则产生的热量为Qmg(v0tL)，由以上各式解得工件在传送带上运动过程中产生的热量为Qmgh。10(2020浙江物理1月)如图所示，一弹射游戏装置由安装在水平台面上的固定弹射器、竖直圆轨道(在最低点E分别与水平轨道EO和EA相连)、高度h可调的斜轨道AB组成。游戏时滑块从O点弹出，经过圆轨道并滑上斜轨道。全程不脱离轨道且恰好停在B端则视为游戏成功。已知圆轨道半径r0.1 m，OE长L10.2 m，AC长L20.4 m，圆轨道和AE光滑，滑块与AB、OE之间的动摩擦因数0.5。滑块质量m2 g且可视为质点，弹射时从静止释放且弹簧的弹性势能完全转化为滑块动能。忽略空气阻力，各部分平滑连接。求：(1)滑块恰好能过圆轨道最高点F时的速度vF大小；(2)当h0.1 m且游戏成功时，滑块经过E点对圆轨道的压力FN大小及弹簧的弹性势能EP0；(3)要使游戏成功，弹簧的弹性势能EP与高度h之间满足的关系。答案(1)1 m/s(2)0.14 N8.0103J(3)EP2103(10h3)J，其中0.05 mh0.2 m解析本题考查单质点的多过程问题。(1)滑块恰好能过圆轨道最高点F，则mgm，解得vF1 m/s。(2)设斜轨道AB的倾角为，则滑块从A到B，摩擦力做功Wfmgcos mgL2，滑块从E点到B点，由动能定理有mghmgL20mv，在E点，根据牛顿第二定律有FNmgm，解得FN0.14 N，由牛顿第三定律可知FNFN0.14 N ，从O点到B点，根据能量守恒定律有Ep0mghmg(L1L2)0，解得Ep08.0103J。(3)滑块恰好能过F点时，弹簧的弹性势能Ep12mgrmgL1mv7.0103J，到B点减速到0，则有Ep1mgh1mg(L1L2)0，解得h10.05 m，恰能停在B点，则mgcos mgsin ，解得tan 0.5，此时h20.2 m，从O点恰好到B点有Epmghmg(L1L2)2103(10h3)J，其中0.05 mh0.2 m。