2022年高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第五章 第4講 功能關(guān)系 能量守恒定律練習(xí)

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1、2022年高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第五章 第4講 功能關(guān)系 能量守恒定律練習(xí) 選擇題(每題6分,共42分) 1.(xx湖南瀏陽一中、醴陵一中、攸縣一中聯(lián)考)(多選)在傾角為θ的固定光滑斜面上有兩個(gè)用輕彈簧相連接的物塊A、B,它們的質(zhì)量分別為m1、m2,彈簧勁度系數(shù)為k,C為一固定擋板,系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)。現(xiàn)用一平行于斜面向上的恒力F拉物塊A使之向上運(yùn)動(dòng),當(dāng)物塊B剛要離開擋板C時(shí),物塊A運(yùn)動(dòng)的距離為d,速度為v,則此時(shí)(　　) A.物塊B滿足m2g sin θ=kd B.物塊A的加速度為 C.拉力做功的瞬時(shí)功率為Fv sin θ D.彈簧彈性勢能的增加量為Fd-m1gd sin θ-m

2、1v2 2.(xx湖北百所重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考)某同學(xué)用如圖所示的裝置測量一個(gè)凹形木塊的質(zhì)量m,彈簧的左端固定,木塊在水平面上緊靠彈簧(不連接)將其壓縮,記下木塊右端位置A點(diǎn),釋放后,木塊右端恰能運(yùn)動(dòng)到B1點(diǎn)。在木塊槽中加入一個(gè)質(zhì)量m0=800 g的砝碼,再將木塊左端緊靠彈簧,木塊右端位置仍然在A點(diǎn),釋放后木塊離開彈簧,右端恰能運(yùn)動(dòng)到B2點(diǎn),測得AB1、AB2長分別為27.0 cm和9.0 cm,則木塊的質(zhì)量m為(　　) A.100 g B.200 g C.300 g D.400 g 3.(xx湖北重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考)如圖所示,在水平地面上放一個(gè)豎直輕彈簧,彈簧上端與一木塊相連。木塊處于平衡狀態(tài),

3、若再在木塊上作用一個(gè)豎直向下的力F,使木塊緩慢下移0.1 m,這個(gè)過程中力F做功2.5 J,此時(shí)木塊剛好再次處于平衡狀態(tài),則在木塊下移0.1 m的過程中,彈簧彈性勢能的增加量(　　) A.等于2.5 J B.大于2.5 J C.小于2.5 J D.無法確定 4.(xx湖北重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考)(多選)如圖所示,絕緣輕彈簧的下端固定在斜面底端,彈簧與斜面平行,帶電小球Q(可視為質(zhì)點(diǎn))固定在光滑絕緣斜面上的M點(diǎn),且在通過彈簧中心的直線ab上。現(xiàn)把與Q大小相同,電性相同的帶電小球P,從斜面上的N點(diǎn)由靜止釋放,N點(diǎn)距離彈簧有一段距離,在小球P與彈簧從接觸到壓縮到最短的過程中(此過程中彈簧始終在彈性限

4、度內(nèi)),以下說法正確的是(　　) A.小球P和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒 B.小球P和彈簧剛接觸時(shí)其速度最大 C.小球P的動(dòng)能與彈簧彈性勢能的總和增大 D.小球P的加速度先減小后增大 5.(xx北京東城期中聯(lián)考)質(zhì)量為1 kg的物體被豎直向上拋出,在空中的加速度的大小為16 m/s2,最大上升高度為5 m,若g取10 m/s2,則在這個(gè)過程中(　　) A.重力勢能增加80 J B.動(dòng)能減少50 J C.機(jī)械能減少30 J D.機(jī)械能守恒 6.(xx河南南陽一中質(zhì)檢)(多選)一帶電小球在空中由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過程中,受重力、電場力和空氣阻力三個(gè)力作用。若重力勢能增加3 J,機(jī)械

5、能增加0.5 J,電場力對小球做功1 J,則小球(　　) A.重力做功為3 J B.電勢能增加1 J C.克服空氣阻力做功0.5 J D.動(dòng)能減少2.5 J 7.(xx四川資陽模擬)(多選)如圖甲所示,足夠長的固定光滑細(xì)桿與地面成一定夾角,在桿上套有一個(gè)光滑小環(huán),沿桿方向給環(huán)施加一個(gè)拉力F,使環(huán)由靜止開始運(yùn)動(dòng),已知拉力F及小環(huán)速度v隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖乙所示,重力加速度g取10 m/s2。則以下判斷正確的是(　　) A.小環(huán)的質(zhì)量是1 kg B.細(xì)桿與地面間的夾角是30° C.前3 s內(nèi)拉力F的最大功率是2.5 W D.前3 s內(nèi)小環(huán)機(jī)械能的增加量是6.25 J B組

6、　xx年模擬·提升題組 時(shí)間:30分鐘　　分值:40分 一、選擇題(每題6分,共24分) 1.(xx黑龍江東部地區(qū)聯(lián)考)(多選)如圖所示,在水平向右的勻強(qiáng)電場中以豎直和水平方向建立直角坐標(biāo)系,一帶負(fù)電的油滴從坐標(biāo)原點(diǎn)以初速度v0向第一象限某方向拋出,當(dāng)油滴運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)A(圖中未畫出)時(shí)速度為vt,從做功與能量轉(zhuǎn)化的角度分析此過程,下列說法正確的是(　　) A.若vt>v0,則重力和電場力都對油滴做正功引起油滴動(dòng)能增大 B.若vt>v0,則油滴電勢能的改變量大于油滴重力勢能的改變量 C.若vt=v0,則A點(diǎn)可能位于第一象限 D.若vt=v0,則A點(diǎn)一定位于第二象限 2.(

7、xx黑龍江東部地區(qū)聯(lián)考)如圖所示,甲、乙兩種粗糙面不同的傳送帶,傾斜放于水平地面,與水平面的夾角相同,以同樣恒定的速率v向上運(yùn)動(dòng)?，F(xiàn)將一質(zhì)量為m的小物體(視為質(zhì)點(diǎn))輕輕放在A處,小物體在甲傳送帶上到達(dá)B處時(shí)恰好達(dá)到速率v;在乙上到達(dá)離B豎直高度為h的C處時(shí)達(dá)到速率v,已知B處離地面高度皆為H。則在物體從A到B過程中(　　) A.小物體在兩種傳送帶上具有的加速度相同 B.將小物體傳送到B處,兩種傳送帶消耗的電能相等 C.兩種傳送帶對小物體做功相等 D.將小物體傳送到B處,兩種系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量相等 3.(xx安徽安慶聯(lián)考)如圖所示,光滑絕緣斜面的底端固定著一個(gè)帶正電的小物塊P,將另一個(gè)

8、帶電小物塊Q在斜面的某位置由靜止釋放,它將沿斜面向上運(yùn)動(dòng)。設(shè)斜面足夠長,則在Q向上運(yùn)動(dòng)過程中(　　) A.物塊P、Q之間的電勢能一直增大 B.物塊Q的機(jī)械能一直增大 C.物塊P、Q的重力勢能和電勢能之和一直增大 D.物塊Q的動(dòng)能一直增大 4.(xx湖北黃岡中學(xué)模擬)(多選)質(zhì)量為m的帶正電的物體處于豎直向上的勻強(qiáng)電場中,已知帶電物體所受電場力的大小為物體所受重力的,現(xiàn)將物體從距地面高h(yuǎn)處以一定初速度豎直下拋,物體以的加速度豎直下落到地面(空氣阻力恒定),則在物體的下落過程中(　　) A.物體的重力勢能減少mgh,電勢能減少mgh B.由物體與周圍空氣組成的系統(tǒng)的內(nèi)能增加了mg

9、h C.物體的動(dòng)能增加mgh D.物體的機(jī)械能減少mgh 二、非選擇題(共16分) 5.(xx山西太原模擬)如圖所示,在水平地面上固定一個(gè)半徑為R的半圓形軌道,其中圓弧部分光滑,水平段長為L,一質(zhì)量為m的小物塊緊靠一根被壓縮的固定在水平軌道的最右端的彈簧,小物塊與水平軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,現(xiàn)突然釋放小物塊,小物塊被彈出,恰好能夠到達(dá)圓弧軌道的最高點(diǎn)A,取g=10 m/s2,且彈簧長度忽略不計(jì),求: (1)小物塊的落點(diǎn)距O'的距離; (2)小物塊釋放前彈簧具有的彈性勢能。 第4講　功能關(guān)系　能量守恒定律 A組　xx年模擬·基礎(chǔ)題組 選擇題 1.B

10、D　開始系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài),彈簧彈力等于A的重力沿斜面向下的分力,故m1g sin θ=kx1(x1為彈簧相對于原長的縮短量),當(dāng)B剛要離開C時(shí),彈簧的彈力等于B的重力沿斜面向下的分力,故m2g sin θ=kx2(x2為彈簧相對于原長的伸長量),所以d=x1+x2>x2,則m2g sin θ

11、勢能的增加量,即:ΔEk=Fd-m1gd sin θ-m1v2,故D正確。 2.D　根據(jù)能量的轉(zhuǎn)化與守恒有:μmg·AB1=Ep,μ(m0+m)g·AB2=Ep,聯(lián)立得m=400 g,故選D。 3.B　初始時(shí)木塊處于平衡狀態(tài),彈簧彈力等于木塊重力,再次平衡時(shí),彈簧彈力等于木塊重力與豎直向下的力F之和,在這個(gè)過程中,力F做的功加上木塊重力做的功等于克服彈簧彈力做的功,即等于增加的彈性勢能,所以增加的彈性勢能等于力F做的功加上木塊重力做的功,大于2.5 J,選項(xiàng)B對。 4.CD　小球P與彈簧組成的系統(tǒng)的機(jī)械能的變化量等于除系統(tǒng)彈力和重力外其他力做的功即庫侖斥力做的功,由于庫侖斥力對其做正功,

12、故系統(tǒng)機(jī)械能增大,選項(xiàng)A錯(cuò);因小球P與彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能(包括小球動(dòng)能、彈簧彈性勢能和小球重力勢能)增大,因小球重力勢能減少,所以小球動(dòng)能和彈簧彈性勢能之和增大,選項(xiàng)C對;對小球P的整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行受力分析可知,小球先加速后減速,做加速度先減小后增大的變速直線運(yùn)動(dòng),當(dāng)小球受合力為0,即重力沿斜面向下的分力與庫侖斥力之和等于彈簧彈力時(shí),速度達(dá)到最大,選項(xiàng)B錯(cuò),D對。 5.C　由題意知物體上升過程中重力做負(fù)功WG=-mgh=-50 J,所以重力勢能增加50 J,故A錯(cuò)誤;根據(jù)牛頓第二定律,F合=ma=16 N,再由動(dòng)能定理有ΔEk=-F合h=-80 J,所以動(dòng)能減少80 J,故B錯(cuò)誤;由題意知

13、F合=F+mg=ma,可得:F=6 N,則WF=-Fh=-30 J,所以機(jī)械能減少30 J,故C正確,D錯(cuò)誤。 6.CD　重力勢能增加3 J,則重力做功-3 J,故A錯(cuò)誤。電場力做功1 J,則電勢能減少1 J,故B錯(cuò)誤。對于小球除重力外的各個(gè)力做的總功等于機(jī)械能的增加量,除重力外,只有電場力做功1 J,而機(jī)械能增加0.5 J,所以克服空氣阻力做功0.5 J,故C正確。合外力做功等于動(dòng)能的改變量,合外力做功等于各個(gè)分力做的功之和,可得合外力做功為-2.5 J,故動(dòng)能減少2.5 J,故D正確。 7.AC　在第1 s內(nèi)拉力F1=5 N,加速度a1=0.5 m/s2,在第2 s和第3 s內(nèi)拉力F2

14、=4.5 N,加速度a2=0,設(shè)夾角為α,根據(jù)牛頓第二定律,F1-mg sin α=ma1,F2-mg sin α=ma2,可得m=1 kg,α=arcsin 0.45,選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤;前3 s內(nèi)拉力F的最大功率是Pm=F1vm=5 N×0.5 m/s=2.5 W,選項(xiàng)C正確;前3 s內(nèi)小環(huán)機(jī)械能的增加量等于拉力F做的功,即ΔE=F1x1+F2x2=5××1×0.5 J+4.5×2×0.5 J=5.75 J,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 B組　xx年模擬·提升題組 一、選擇題 1.BD　據(jù)題意,如果vt>v0,則油滴的動(dòng)能增加,據(jù)WF-WG=m-m,則電場力做的正功大于重力做的負(fù)功,則油滴電勢能的改

15、變量大于重力勢能的改變量,A選項(xiàng)錯(cuò)誤,B選項(xiàng)正確;若vt=v0,則油滴從原點(diǎn)出發(fā)進(jìn)入第一象限,由于電場力向左、重力向下,油滴在水平方向和豎直方向均做減速運(yùn)動(dòng),水平方向先減速為0,后水平方向又向左加速運(yùn)動(dòng),豎直方向繼續(xù)減速運(yùn)動(dòng),當(dāng)油滴回到y(tǒng)軸上時(shí),電場力做功為0,重力一直做負(fù)功,此時(shí)速度v

16、傳送帶甲消耗的電能為物塊增加的機(jī)械能與系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量之和,而物體在甲上運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的熱量為:Q1=f1Δs=f1=f1,又=s1(s1為AB間的距離)、f1-mg sin θ=ma1、v2=2a1s1、s1=,解得:Q1=mgH+mv2,同理可得物體在乙傳送帶上運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的熱量:Q2=mg(H-h)+mv2,則Q1>Q2,所以甲傳送帶把物體送到B點(diǎn)消耗的電能較多,B、D選項(xiàng)錯(cuò)誤;傳送帶將物體送到B點(diǎn),傳送帶對物體做的功由動(dòng)能定理有:Wf-WG=mv2,即Wf=mgH+mv2,兩個(gè)傳送帶都符合這個(gè)關(guān)系,C選項(xiàng)正確。 3.B　帶電小物塊Q在斜面的某位置由靜止釋放,它將沿斜面向上運(yùn)動(dòng),對Q受力分析可

17、知,P對Q的庫侖力沿斜面向上,且大于Q的重力沿斜面向下的分力,Q向上運(yùn)動(dòng)過程中,庫侖力逐漸減小,合力逐漸減小,Q做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng),當(dāng)庫侖力等于Q的重力沿斜面向下的分力時(shí),速度最大,之后做減速運(yùn)動(dòng),所以Q的動(dòng)能是先增大后減小,庫侖力一直做正功,電勢能減小,機(jī)械能增大。由能量守恒知,P、Q的動(dòng)能、重力勢能、電勢能三者之和不變,則P、Q重力勢能、電勢能之和先減小后增大,綜上,A、C、D錯(cuò)誤,B正確。 4.BC　由題意知,電場力F電=mg;由牛頓第二定律有mg-F電-Ff=ma,得空氣阻力Ff=mg;下落過程中,重力做功mgh,電場力做功-mgh,故重力勢能減少mgh,電勢能增加mgh,A錯(cuò)誤

18、;E內(nèi)=Ffh=mgh,B正確;物體所受合外力F合=ma=mg,故動(dòng)能的增加量ΔEk=F合h=mgh,C正確;機(jī)械能的減少量ΔE=Ffh+F電h=mgh,D錯(cuò)誤。 二、非選擇題 5.答案　(1)2R　(2)mgR+μmgL 解析　設(shè)小物塊被彈簧彈出時(shí)的速度大小為v1,到達(dá)圓弧軌道的最低點(diǎn)時(shí)速度大小為v2,到達(dá)圓弧軌道的最高點(diǎn)時(shí)速度大小為v3。 (1)因?yàn)樾∥飰K恰好能到達(dá)圓弧軌道的最高點(diǎn),故向心力剛好由重力提供, 有=mg① 小物塊由A飛出后做平拋運(yùn)動(dòng),由平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律有 x=v3t② 2R=gt2③ 聯(lián)立①②③解得:x=2R,即小物塊的落點(diǎn)距O'的距離為2R (2)小物塊在圓弧軌道上從最低點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)的過程中,由機(jī)械能守恒定律得 m=mg·2R+m④ 小物塊從被彈簧彈出到運(yùn)動(dòng)到圓弧軌道的最低點(diǎn)的過程由功能關(guān)系得: m=m+μmgL⑤ 小物塊釋放前彈簧具有的彈性勢能就等于小物塊被彈出時(shí)的動(dòng)能,故有 Ep=m⑥ 由①④⑤⑥聯(lián)立解得:Ep=mgR+μmgL