2020版高考物理一輪復(fù)習 課后限時集訓(xùn)16 功能關(guān)系 能量守恒定律（含解析）新人教版

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1、課后限時集訓(xùn)(十六) 功能關(guān)系 能量守恒定律(建議用時：40分鐘)基礎(chǔ)對點練題組一：功能關(guān)系的理解及應(yīng)用1(多選)(2019?？谡{(diào)研)某運動員參加百米賽跑，他采用蹲踞式起跑，在發(fā)令槍響后，左腳迅速蹬離起跑器，在向前加速的同時提升身體重心。如圖所示，假設(shè)質(zhì)量為m的運動員，在起跑時前進的距離s內(nèi)，重心升高量為h，獲得的速度為v，阻力做功為Wf，則在此過程中()A運動員的機械能增加了mv2B運動員的機械能增加了mv2mghC運動員的重力做功為mghD運動員自身做功Wmv2mghWfBD運動員的重心升高h，獲得的速度為v，其機械能的增量為Emghmv2，選項A錯誤，B正確；運動員的重心升高h，重力做負

2、功，WGmgh，選項C錯誤；根據(jù)動能定理得，WWfmghmv20，解得Wmv2mghWf，選項D正確。2(2016四川高考)韓曉鵬是我國首位在冬奧會雪上項目奪冠的運動員。他在一次自由式滑雪空中技巧比賽中沿“助滑區(qū)”保持同一姿態(tài)下滑了一段距離，重力對他做功1 900 J，他克服阻力做功100 J。韓曉鵬在此過程中()A動能增加了1 900 JB動能增加了2 000 JC重力勢能減小了1 900 JD重力勢能減小了2 000 JC根據(jù)動能定理得韓曉鵬動能的變化EWGWf1 900 J100 J1 800 J0，故其動能增加了1 800 J，選項A、B錯誤；根據(jù)重力做功與重力勢能變化的關(guān)系WGEp，

3、所以EpWG1 900 JW2 CW10，拉力與摩擦力的合力對物體做正功，物體機械能增大，此后Fmgcos 0，拉力與摩擦力的合力對物體做負功，物體機械能減小，得x3.2 m處物體機械能最大，選項A正確，B錯誤。題組三：能量守恒定律的理解及應(yīng)用8.如圖是安裝在列車車廂之間的摩擦緩沖器結(jié)構(gòu)圖，圖中和為楔塊，和為墊板，楔塊與彈簧盒、墊板間均有摩擦，在車廂相互撞擊使彈簧壓縮的過程中()A緩沖器的機械能守恒B摩擦力做功消耗機械能C墊板的動能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D彈簧的彈性勢能全部轉(zhuǎn)化為動能B由于車廂撞擊彈簧壓縮的過程中存在克服摩擦力做功，所以緩沖器的機械能減少，選項A錯誤，B正確；彈簧壓縮的過程中，墊板的動

4、能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和彈簧的彈性勢能，選項C、D錯誤。9(多選)如圖所示，水平桌面上的輕質(zhì)彈簧一端固定，另一端與小物塊相連。彈簧處于自然長度時物塊位于O點(圖中未標出)。物塊的質(zhì)量為m，ABa，物塊與桌面間的動摩擦因數(shù)為?，F(xiàn)用水平向右的力將物塊從O點拉至A點，拉力做的功為W。撤去拉力后物塊由靜止向左運動，經(jīng)O點到達B點時速度為零。重力加速度為g。則上述過程中()A物塊在A點時，彈簧的彈性勢能等于WmgaB物塊在B點時，彈簧的彈性勢能小于WmgaC經(jīng)O點時，物塊的動能小于WmgaD物塊動能最大時彈簧的彈性勢能小于物塊在B點時彈簧的彈性勢能BC設(shè)O點到A點距離為x，則物塊從O點運動到A點過程中，根據(jù)功能關(guān)

5、系可得mgxEpAW，從A點到B點過程中同理可得EpAmgaEpB，由于克服摩擦力做功，則EpBEpA，則B點到O點距離一定小于，且x，則EpAWmgxWmga，則A錯誤；在B點有EpBWmg(ax)Wmga，則B正確；物塊經(jīng)過O點，同理可得EkOW2mgxWmga，則C正確；物塊動能最大時所受彈力kxmg，而在B點彈力與摩擦力大小關(guān)系未知，故物塊動能最大時彈簧伸長量與物塊在B點時彈簧伸長量大小未知，故兩位置彈性勢能的大小關(guān)系不好判斷，D錯誤。考點綜合練10(多選)(2019新余質(zhì)檢)如圖所示，豎直光滑桿固定不動，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h0.1 m處

6、，滑塊與彈簧不拴接?，F(xiàn)由靜止釋放滑塊，通過傳感器測量到滑塊的速度和離地高度h并作出滑塊的Ekh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，其余部分為曲線，以地面為零重力勢能面，g取10 m/s2，由圖象可知()A小滑塊的質(zhì)量為0.1 kgB輕彈簧原長為0.2 mC彈簧最大彈性勢能為0.5 JD小滑塊的重力勢能與彈簧的彈性勢能總和最小為0.4 JBC在從0.2 m上升到0.35 m范圍內(nèi)，EkEpmgh，圖線的斜率絕對值k N2 Nmg，所以m0.2 kg，故A錯誤；在Ekh圖象中，圖線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，其余部分

7、為曲線，說明滑塊從0.2 m上升到0.35 m范圍內(nèi)所受作用力為恒力，從h0.2 m開始滑塊與彈簧分離，彈簧的原長為0.2 m，故B正確；根據(jù)能的轉(zhuǎn)化與守恒可知，當滑塊上升至最大高度時，增加的重力勢能即為彈簧最大彈性勢能，所以Epmmgh0.210(0.350.1) J0.5 J，故C正確；由圖可知，當h0.18 m時的動能最大為Ekm0.32 J，在滑塊整個運動過程中，系統(tǒng)的動能、重力勢能和彈性勢能之間相互轉(zhuǎn)化，因此動能最大時，滑塊的重力勢能與彈簧的彈性勢能總和最小，根據(jù)能量守恒定律可知EEEkmEpmmghEkm0.5 J0.2100.1 J0.32 J0.38 J，故D錯誤。11.如圖所

8、示，固定斜面的傾角30，物體A與斜面之間的動摩擦因數(shù)，輕彈簧下端固定在斜面底端，彈簧處于原長時上端位于C點，用一根不可伸長的輕繩通過輕質(zhì)光滑的定滑輪連接物體A和B，滑輪右側(cè)繩子與斜面平行，A的質(zhì)量為2m4 kg，B的質(zhì)量為m2 kg，初始時物體A到C點的距離為L1 m，現(xiàn)給A、B一初速度v03 m/s，使A開始沿斜面向下運動，B向上運動，物體A將彈簧壓縮到最短后又恰好能彈到C點。已知重力加速度取g10 m/s2，不計空氣阻力，整個過程中輕繩始終處于伸直狀態(tài)，求此過程中：(1)物體A向下運動剛到達C點時的速度大??；(2)彈簧的最大壓縮量；(3)彈簧中的最大彈性勢能。解析：(1)物體A向下運動剛到

9、C點的過程中，對A、B組成的系統(tǒng)應(yīng)用能量守恒定律可得2mgLsin 3mvmgL2mgcos L3mv2可解得v2 m/s。(2)以A、B組成的系統(tǒng)，在物體A將彈簧壓縮到最大壓縮量，又返回到C點的過程中，系統(tǒng)動能的減少量等于因摩擦產(chǎn)生的熱量，即3mv202mgcos 2x其中x為彈簧的最大壓縮量解得x0.4 m。(3)設(shè)彈簧的最大彈性勢能為Epm由能量守恒定律可得3mv22mgxsin mgx2mgcos xEpm解得Epm6 J。答案：(1)2 m/s(2)0.4 m(3)6 J12(2019銅陵模擬)如圖所示，半徑為R1.0 m的光滑圓弧軌道固定在豎直平面內(nèi)，軌道的一個端點B和圓心O的連線

10、與水平方向的夾角37，另一端點C為軌道的最低點。C點右側(cè)的光滑水平面上緊挨C點靜止放置一木板，木板質(zhì)量M1 kg，上表面與C點等高。質(zhì)量為m1 kg的物塊(可視為質(zhì)點)從空中A點以v01.2 m/s的速度水平拋出，恰好從軌道的B端沿切線方向進入軌道。已知物塊與木板間的動摩擦因數(shù)0.2，g取10 m/s2。求：(1)物塊經(jīng)過C點時的速率vC；(2)若木板足夠長，物塊在木板上相對滑動過程中產(chǎn)生的熱量Q。解析：(1)設(shè)物塊在B點的速度為vB，從A到B物塊做平拋運動，有：vBsin v0從B到C，根據(jù)動能定理有：mgR(1sin )mvmv解得：vC6 m/s。(2)物塊在木板上相對滑動過程中由于摩擦力作用，最終將一起運動。設(shè)相對滑動時物塊加速度大小為a1，木板加速度大小為a2，經(jīng)過時間t達到共同速度v，則：mgma1，mgMa2，vvCa1t，va2t根據(jù)能量守恒定律有：(mM)v2Qmv聯(lián)立解得：Q9 J。答案：(1)6 m/s(2)9 J- 8 -