【名师伴你行】2021届高考物理二轮复习专题提能专训：7功能关系、能量守恒.docx

提能专训(七)功能关系、能量守恒时间：90分钟满分：100分一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共48分多选全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)1(2022新课标全国卷)取水平地面为重力势能零点一物块从某一高度水平抛出，在抛出点其动能与重力势能恰好相等不计空气阻力该物块落地时的速度方向与水平方向的夹角为()A. B. C. D.答案：B解析：设物块水平抛出的初速度为v0，高度为h，依据题意在抛出点动能与重力势能相等有mvmgh，即v0.物块在竖直方向上的运动是自由落体运动，故落地时的竖直分速度vyvxv0，则该物块落地时的速度方向与水平方向的夹角，故选项B正确，选项A、C、D错误2(2022甘肃天水一中段考)质量为m的物体，从距地面h高处由静止开头以加速度ag竖直下落到地面，在此过程()A物体的动能增加mghB物体的重力势能削减mghC物体的机械能削减mghD物体的机械能保持不变答案：A解析：物体动能的增加等于合外力的功Wmahmgh，A项正确；物体的重力势能的削减量等于重力做的功WGmgh，B项错误；物体除重力之外的其他力做功为WF(mgma)hmgh，所以机械能的削减量为mgh，选项C、D错误3. (多选)如图，一固定斜面倾角为30，一质量为m的小物块自斜面底端以肯定的初速度沿斜面对上做匀减速运动，加速度的大小等于重力加速度的大小g.若物块上升的最大高度为H，则此过程中，物块的()A动能损失了2mgH B动能损失了mgHC机械能损失了mgH D机械能损失了mgH答案：AC解析：小物块向上做匀减速直线运动，合外力沿斜面对下，由牛顿其次定律得F合mamg，依据动能定理知损失的动能等于F合s2mgH，A项对，B项错；小物块在向上运动过程中，重力势能增加了mgH，而动能削减了2mgH，故机械能损失了mgH，C项对，D项错4.如图所示，跳水运动员最终踏板的过程可以简化为下述模型：运动员从高处落处处于自然状态的跳板上，随跳板一同向下做变速运动到达最低点对于运动员从开头与跳板接触到运动至最低点的过程，下列说法中正确的是()A运动员到达最低点时，其所受外力的合力为零B在这个过程中，运动员的动能始终在减小C在这个过程中，跳板的弹性势能先增加后削减D在这个过程中，运动员所受重力对她做的功小于跳板的作用力对她做的功的确定值答案：D解析：运动员到达最低点时，其所受外力的合力方向向上，合力肯定大于零，选项A错误；从开头与跳板接触到运动至最低点的过程，运动员的动能先增大后减小，跳板的弹性势能始终在增加，选项B、C错误；从开头与跳板接触到运动至最低点的过程，由动能定理可知运动员所受重力对她做的功与跳板的作用力对她做的功(负功)之和等于动能的变化，可得运动员所受重力对她做的功小于跳板的作用力对她做的功的确定值，选项D正确5. (2022沈阳模拟)如图所示，质量为m的物体在水平传送带上由静止释放，传送带由电动机带动，始终保持以速度v匀速运动，物体与传送带间的动摩擦因数为，物体过一会儿能保持与传送带相对静止，对于物体从静止释放到相对静止这一过程中，下列说法正确的是()A电动机做的功为mv2B摩擦力对物体做的功为mv2C传送带克服摩擦力做的功为mv2D电动机增加的功率为mgv答案：D解析：由能量守恒，电动机做的功等于物体获得的动能和由于摩擦而产生的内能，选项A错误；对物体受力分析知，仅有摩擦力对物体做功，由动能定理知，选项B错误；传送带克服摩擦力做的功等于摩擦力与传送带对地位移的乘积，可知这个位移是物体对地位移的两倍，即Wmv2，选项C错误；由功率公式知传送带增加的功率为mgv，选项D正确6将一物体竖直向上抛出，物体上升到最高点后又落回抛出点此过程中物体上升的最大高度为H，所受空气阻力大小恒为f.下列说法正确的是()A抛出后的瞬间与落回抛出点的瞬间，重力的瞬时功率相同B上升与下落过程中动能的变化量相等C上升与下落过程中重力做功相同D上升与下落过程中机械能的损失相等答案：D解析：上升与下落过程，空气阻力均做负功，且所做负功大小相等，由功能关系知，上升与下落过程机械能的损失相等，选项D正确；由于空气阻力始终做负功，所以物体的机械能不断削减，故物体落回抛出点时的速度小于抛出时的速度，落回抛出点时重力的瞬时功率较小，选项A错误；上升过程合外力做功(Gf)h，下落过程合外力做功(Gf)h，故上升过程合外力做功多，由动能定理知，上升过程物体的动能变化量大，选项B错误；上升过程重力做负功，而下落过程重力做正功，选项C错误7(2022吉林市期末)如图所示，小木块可以分别从固定斜面沿左边或右边由静止开头滑下，且滑到水平面上的A点或B点停下假定小木块和斜面及水平面间的动摩擦因数相同，斜面与水平面平缓连接，图中水平面上的O点位于斜面顶点正下方，则()A距离OA等于OB B距离OA大于OBC距离OA小于OB D无法作出明确的推断答案：A解析：设斜面倾角为，高为h，物块质量为m，依据动能定理，mghmgcos mgx0变形可得x，即OA，与倾角无关，所以OAOB，A项正确8(2022淄博市期末统测)半径为r和R(rOB，现将该杆静置于水平方向，放手后两球开头运动，已知两球在运动过程受到大小始终相同的空气阻力作用，则从开头运动到杆转到竖直位置的过程中，以下说法正确的是()A两球组成的系统机械能守恒BB球克服重力做的功等于B球重力势能的增加C重力和空气阻力对A球做功代数和等于它的动能增加DA球克服空气阻力做的功大于B球克服空气阻力做的功答案：BD解析：由于有空气阻力作用，两球和轻杆组成的系统机械能不守恒，A项错误；重力做功仅仅和重力势能相联系，B球克服重力做的功等于B球重力势能的增加，B项正确；依据动能定理，合外力的功等于动能的变化，对A球做功的力有重力、空气阻力和轻杆的作用力，C项错误；由于OAOB，且两球在运动过程受到大小始终相同的空气阻力作用，所以克服空气阻力做的功WFf2rFfr，故D项正确二、计算题(本题包括4小题，共52分解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最终答案不能得分)13(2022广东深圳一模)(12分)如图甲所示，在倾角为37的粗糙斜面的底端，一质量m1 kg可视为质点的滑块压缩一轻弹簧并锁定，滑块与弹簧不相连t0时解除锁定，计算机通过传感器描绘出滑块的速度时间图象如图乙所示，其中Oab段为曲线，bc段为直线，在t10.1 s时滑块已上滑s0.2 m 的距离，g取10 m/s2.求：(1)物体离开弹簧后在图中bc段对应的加速度a及动摩擦因数的大小；(2)t20.3 s和t30.4 s时滑块的速度v1、v2的大小；(3)锁定时弹簧具有的弹性势能Ep.答案：(1)10 m/s20.5 (2)00.2 m/s(3)4 J解析：(1)由题中图象可知0.1 s物体离开弹簧向上做匀减速运动，加速度的大小a m/s210 m/s2依据牛顿其次定律，有a10 m/s2解得：0.5.(2)依据速度时间公式，得：t20.3 s时的速度大小v1v0at1 m/s100.1 m/s0.03 s后滑块开头下滑，下滑的加速度a2 m/s2t20.4 s时的速度大小v2at20.1 m/s0.2 m/s.(3)由功能关系可得：Epmv2mgssin 37mgscos 374 J.14(12分)一个平板小车置于光滑水平面上，其右端恰好和一个光滑圆弧轨道AB的底端等高对接，如图所示已知小车质量M2 kg，小车足够长，圆弧轨道半径R0.8 m现将一质量m0.5 kg的小滑块，由轨道顶端A点无初速度释放，滑块滑到B端后冲上小车滑块与小车上表面间的动摩擦因数0.2.(取g10 m/s2)试求：(1)滑块到达B端时，对轨道的压力大小；(2)小车运动2 s时，小车右端距轨道B端的距离；(3)滑块与车面间由于摩擦而产生的内能答案：(1)15 N(2)0.96 m(3)3.2 J解析：(1)滑块从A端下滑到B端时速度大小为v0，由动能定理得mgRmv，v04 m/s在B点对滑块由牛顿其次定律得FNmgm解得轨道对滑块的支持力FN3mg15 N由牛顿第三定律得，滑块对轨道的压力大小FN15 N(2)滑块滑上小车后，由牛顿其次定律对滑块：mgma1，得a12 m/s2对小车：mgMa2，得a20.5 m/s2设经时间t后两者达到共同速度，则有v0a1ta2t解得t1.6 s由于t1.6 s2 s故1.6 s后小车和滑块一起匀速运动，速度va2t0.8 m/s因此，2 s时小车右端距轨道B端的距离为xa2t2v(2t)0.96 m(3)滑块相对小车滑动的距离为xtt3.2 m所以产生的内能Qmgx3.2 J15(14分)如图所示，在粗糙水平面上竖直固定半径为R6 cm的光滑圆轨道质量为m4 kg的物块静止放在粗糙水平面上A处，物块与水平面的动摩擦因数0.75，A与B的间距L0.5 m现对物块施加大小恒定的拉力F使其沿粗糙水平面做直线运动，到达B处将拉力F撤去，物块沿竖直光滑圆轨道运动若拉力F与水平面夹角为时，物块恰好沿竖直光滑圆轨道通过最高点，重力加速度g取10 m/s2，物块可视为质点求：(1)物块到达B处时的动能；(2)拉力F的最小值及与水平方向的夹角.答案：(1)6 J(2)33.6 N37解析：(1)设物块到达竖直光滑轨道最高点的速度为v，则有mgm物块从B处沿光滑圆轨道运动到最高点，由于机械能守恒，取B为零势能点，所以EkB2mgRmv2联立得EkBmgR6 J所以物块到达B处时的动能EkB6 J(2)物块从A运动到B，依据动能定理有FLcos (mgFsin )LEkB解得F由数学学问可知，当37时，F的最小值为33.6 N16(14分)如图，水平传送带以恒定的速度v02 m/s匀速向右传动，传送带左右两端点P、Q之间的距离为L4 m有一个质量m2 kg的小物体(视为质点)，自右端Q点以某一初速度v沿着皮带向左滑行，恰好未能从左端P点滑出，继而回头向右从Q点滑离物体与皮带之间的动摩擦因数0.2.(g取10 m/s2)(1)物体的初速度v等于多少？它回头从Q点滑离时的速度为多大？(2)物体从Q动身再返回Q皮带摩擦力对物体做了多少功？(3)物体从Q动身再返回Q所经受的时间为多少？答案：(1)4 m/s2 m/s(2)12 J(3)4.5 s解析：(1)物体恰未从P点滑出，表示到P点时物体的速度为0，由动能定理得mgL0mv2解得v4 m/s设物体从P点向右运动到G点时与皮带速度相同，位移为x，所以mgxmvx1 mL，所以在回到Q之前物体就已经随皮带一起做匀速运动，故回到Q滑离皮带时的速度为v02 m/s(2)依据动能定理，物体从Q动身再返回Q皮带摩擦力对物体做的功为Wfmvmv212 J(3)设向左为正，则mgma，a2 m/s2物体从Q动身再回头运动到G历时t，所以v0vat即242t，t3 s物体从G到Q历时t，t1.5 s物体从Q动身再返回Q所经受的时间为4.5 s.