2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時跟蹤訓(xùn)練21 功能關(guān)系、能的轉(zhuǎn)化和守恒定律

2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時跟蹤訓(xùn)練21 功能關(guān)系、能的轉(zhuǎn)化和守恒定律一、選擇題1(xx·沈陽鐵路實驗中學(xué)期中)兩輛汽車，質(zhì)量和初速度都相同，一輛沿粗糙水平路面運(yùn)動，另一輛沿比較光滑的水平冰面運(yùn)動，它們從減速到停止產(chǎn)生的熱量()A沿粗糙路面較多 B沿冰面較多C一樣多 D無法比較解析：兩汽車最終都停下來，它們的動能轉(zhuǎn)化為熱量，原來二者動能一樣，則產(chǎn)生的熱量相等，所以C正確答案：C2為了探究能量轉(zhuǎn)化和守恒，小明將小鐵塊綁在橡皮筋中部，并讓橡皮筋穿入鐵罐，兩端分別固定在罐蓋和罐底上讓該裝置從不太陡的斜面上A處滾下，到斜面上B處停下，發(fā)現(xiàn)橡皮筋被卷緊了，接著鐵罐居然能從B處自動滾了上去下列關(guān)于該裝置能量轉(zhuǎn)化的判斷正確的是()A從A處滾到B處，主要是重力勢能轉(zhuǎn)化為動能B從A處滾到B處，主要是彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能C從B處滾到最高處，主要是動能轉(zhuǎn)化為重力勢能D從B處滾到最高處，主要是彈性勢能轉(zhuǎn)化為重力勢能解析：從A處滾到B處，重力勢能轉(zhuǎn)化為彈性勢能；從B處滾到最高處，彈性勢能又轉(zhuǎn)化為重力勢能，所以選項D正確答案：D3(多選)重物m系在上端固定的輕彈簧下端，用手托起重物，使彈簧處于豎直方向，彈簧的長度等于原長時，突然松手，重物下落的過程中，對于重物、彈簧和地球組成的系統(tǒng)來說，正確的是(彈簧始終在彈性限度內(nèi)變化)()A重物的動能最大時，重力勢能和彈性勢能的總和最小B重物的重力勢能最小時，動能最大C彈簧的彈性勢能最大時，重物的動能最小D重物的重力勢能最小時，彈簧的彈性勢能最大解析：重物下落過程中，只發(fā)生動能、重力勢能和彈性勢能的相互轉(zhuǎn)化，所以當(dāng)動能最大時，重力勢能和彈性勢能的總和最小，A正確；當(dāng)重物的重力勢能最小時，重物應(yīng)下落到最低點，其速度為零，動能最小，此時彈簧伸長量最大，彈性勢能最大，故B錯誤，C、D正確答案：ACD4(多選)懸崖跳水是一項極具挑戰(zhàn)性的極限運(yùn)動，需要運(yùn)動員具有非凡的膽量和過硬的技術(shù)跳水運(yùn)動員進(jìn)入水中后受到水的阻力而做減速運(yùn)動，設(shè)質(zhì)量為m的運(yùn)動員剛?cè)胨畷r的速度為v，水對他的阻力大小恒為F，那么在他減速下降深度為h的過程中，下列說法正確的是(g為當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?()A他的動能減少了(Fmg)hB他的重力勢能減小了mghmv2C他的機(jī)械能減少了FhD他的機(jī)械能減少了mgh解析：動能的變化對應(yīng)合外力做功，由動能定理：(mgF)hEk，動能減少量Ek(Fmg)h，選項A正確；重力做功等于重力勢能的減少量，則重力勢能減少mgh，選項B錯誤；除重力以外的其他力(即阻力)做功等于機(jī)械能的變化，它克服阻力做功Fh，則機(jī)械能減少Fh，選項C正確，選項D錯誤答案：AC5(xx·廣東卷)如圖所示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(jī)械能守恒B摩擦力做功消耗機(jī)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)化為動能解析：由于系統(tǒng)內(nèi)存在摩擦力，在車廂撞擊壓縮彈簧的過程中需要克服摩擦力做功，機(jī)械能不守恒，墊板的動能一部分轉(zhuǎn)化為彈簧彈性勢能，另一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，A、C錯誤，B正確彈簧恢復(fù)原長過程中，克服摩擦力做功，彈性勢能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和動能，D錯誤答案：B6質(zhì)量m2 kg的長木板A放在光滑的水平面上，另一質(zhì)量m2 kg的物體B以水平速度v02 m/s滑上原來靜止的長木板A的表面，由于A、B間存在摩擦，之后A、B速度隨時間變化的情況如圖所示，重力加速度g10 m/s2，則下列說法正確的是()A木板A獲得的動能為2 JB系統(tǒng)損失的機(jī)械能為1 JC木板A的最小長度為1.5 mDA、B間的動摩擦因數(shù)為0.1解析：從題圖可以看出，開始B做勻減速運(yùn)動，A做勻加速運(yùn)動，最后的共同速度為1 m/s，由EkAmv2可得木板A獲得的動能為1 J，選項A錯誤；系統(tǒng)損失的機(jī)械能Ekmv×2mv22 J，選項B錯誤；由圖象可知在1 s末A、B兩物體達(dá)到相同的速度，物體B的位移為1.5 m，木板A的位移為0.5 m，所以木板最小長度為1 m，選項C錯誤；由圖象可知木板A的加速度為1 m/s2，根據(jù)mgmaA得出動摩擦因數(shù)為0.1，選項D正確答案：D7.(xx·福州市質(zhì)檢)如圖所示，在光滑斜面上的A點先后水平拋出和靜止釋放兩個質(zhì)量相等的小球1和2，不計空氣阻力，最終兩小球在斜面上的B點相遇，在這個過程中()A小球1重力做的功大于小球2重力做的功B小球1機(jī)械能的變化大于小球2機(jī)械能的變化C小球1到達(dá)B點的動能大于小球2的動能D兩小球到達(dá)B點時，在豎直方向的分速度相等解析：重力做功只與初、末位置有關(guān)，與物體經(jīng)過的路徑無關(guān)，所以重力對1、2兩小球所做的功相等，選項A錯誤；1、2兩小球從A點運(yùn)動到B點的過程中，只有重力對其做功，所以它們的機(jī)械能均守恒，選項B錯誤；由動能定理可得，對小球1有：mghEk1Ek0對小球2有：mghEk20，顯然Ek1>Ek2，選項C正確；由上面的分析可知，兩小球到達(dá)B點時，小球1的速度大于小球2的速度，設(shè)斜面傾角為，則v1ygt，v2yv2singsin2t，所以v1y>v2y，因此，小球1在豎直方向上的速度大于小球2在豎直方向上的速度，選項D錯誤答案：C8(多選)(xx·武漢市高三調(diào)研)如圖所示，傾斜傳送帶沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動，在傳送帶的A端無初速度放置一物塊選擇B端所在的水平面為參考平面，物塊從A端運(yùn)動到B端的過程中，其機(jī)械能E與位移x的關(guān)系圖象可能正確的是()解析：取B點勢能為零，釋放點的重力勢能不為零，A錯誤；若物塊始終做勻加速運(yùn)動，則摩擦力始終做正功，B正確；若物塊加速到中間某一位置，物塊與傳送帶相對靜止一起勻速運(yùn)動到B點，則先沿運(yùn)動方向的滑動摩擦力做正功，然后與速度相反的靜摩擦力做負(fù)功，機(jī)械能先增加，后減小，D正確答案：BD9.如圖所示，固定在地面上的半圓軌道直徑ab水平，質(zhì)點P與半圓軌道的動摩擦因數(shù)處處一樣，當(dāng)質(zhì)點P從a點正上方高H處自由下落，經(jīng)過軌道后從b點沖出豎直上拋，上升的最大高度為H/2，空氣阻力不計當(dāng)質(zhì)點下落再經(jīng)過軌道a點沖出時，能上升的最大高度h為()AhH/2B從a點能沖出半圓軌道，但h<H/2C不能從a點沖出半圓軌道D無法確定能否從a點沖出半圓軌道解析：質(zhì)點P在經(jīng)過圓軌道時由于摩擦力做負(fù)功，質(zhì)點的機(jī)械能減少，即質(zhì)點上升的高度逐漸減小，但由于質(zhì)點第二次通過圓軌道時克服摩擦力做功較第一次少，故質(zhì)點損失的機(jī)械能E<mgH，選項B正確，選項A、C、D錯誤答案：B10(多選)(xx·江蘇卷)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(biāo)出)物塊的質(zhì)量為m，ABa，物塊與桌面間的動摩擦因數(shù)為.現(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(yùn)動，經(jīng)O點到達(dá)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解析：設(shè)O點到A點的距離為x，則物塊在A點時彈簧的彈性勢能為EpAWmgx，由于摩擦力的存在，因此A、B間的距離a小于2x，即x>a，所以EpA>Wmga，A項錯誤；物塊從O點經(jīng)A點到B點，根據(jù)動能定理Wmg(xa)EpB，mg(xa)>mga，所以EpB<Wmga，B項正確；在O點彈性勢能為零，從O點再到O點W2mgxEkO，由于x>a，因此EkO<Wmga，C項正確；物塊動能最大時，是摩擦力等于彈簧的彈力的時候，此位置在O點右側(cè)，如果B點到O點的距離小于動能最大的位置到O點的距離，則物塊動能最大時彈簧的彈性勢能大于物塊在B點時的彈簧的彈力勢能，D項錯誤答案：BC二、非選擇題11(xx·邯鄲質(zhì)檢)如下圖甲所示，在圓形水池正上方，有一半徑為r的圓形儲水桶水桶底部有多個水平小孔，小孔噴出的水在水池中的落點離水池中心的距離為R，水桶底部與水池水面之間的高度差是h.為了維持水桶水面的高度不變，用水泵通過細(xì)水管將灑落的水重新抽回到高度差為H的水桶上方水泵由效率為1的太陽能電池板供電，電池板與水平面之間的夾角為，太陽光豎直向下照射(如下圖乙所示)，太陽光垂直照射時單位時間、單位面積接受的能量為E0.水泵的效率為2，水泵出水口單位時間流出水的質(zhì)量為m0，流出水流的速度大小為v0(不計水在細(xì)水管和空氣中運(yùn)動時所受的阻力)求：(1)水從小孔噴出時的速度大小；(2)水泵的輸出功率；(3)為了使水泵的工作能維持水面的高度不變，太陽能電池板面積的最小值S.解析：(1)水從小孔噴出時速度沿水平方向，只受重力作用，做平拋運(yùn)動，設(shè)水噴出時的速度大小為v，有Rrvt，hgt2，解得v.(2)水泵做功，既改變水的勢能，又改變水的動能由功能關(guān)系得Pm0gHm0v.(3)考慮單位時間內(nèi)的能量轉(zhuǎn)化及利用效率，太陽能電池板接收太陽能的其中一部分轉(zhuǎn)變成電能E1，電能通過水泵將其中的部分轉(zhuǎn)變成水的勢能與動能E2，有E11E0Scos，E22E1，由能量守恒得E2m0gHm0v，聯(lián)立以上各式解得S.答案：(1)(2)m0gHm0v(3)12(xx·浙江省“六市六校”模擬)某研究性學(xué)習(xí)小組為了測量木頭與鐵板間動摩擦因數(shù)，利用如圖所示的裝置將一鐵板靜置于水平地面上，其中水平段AB長L11.0 m，傾斜段CD長L20.5 m，與水平面夾角53°， BC是一小段圓弧，物體經(jīng)過BC段速度大小不變現(xiàn)將一小木塊(可視為質(zhì)點)從斜面上的P點由靜止開始釋放，木塊滑到水平面上Q點處停止運(yùn)動已知P點距水平面高h(yuǎn)0.2 m，B、Q間距x0.85 m，(取重力加速度g10 m/s2，sin53°0.8) 求：(1)動摩擦因數(shù)；(2)若某同學(xué)在A點以v02.5 m/s的初速度將木塊推出，試通過計算說明木塊能否經(jīng)過P點？若不能，則請求出木塊從A點出發(fā)運(yùn)動到最高點所需時間t.解析：解法一：木塊從P運(yùn)動到Q過程分析，由動能定理得：mghmgxmg0代入數(shù)據(jù)得：0.2解法二：P到B過程分析：v2amamgsinmgcosB到Q過程分析：v2axmamg根據(jù)題意，聯(lián)立方程求解，得：0.2(2)根據(jù)能量守恒定律：EmvE3.1254.15，E<0，故不能達(dá)到P點A到B過程分析：xv0t1a1tmgma1代入數(shù)據(jù)得：t12 s(舍去)t10.5 svBvAat1解得：vB1.5 m/sB到最高點過程分析：ma2mgcosmgsinvBa2t2解得：t20.16 s所以，t1t20.66 s.答案：(1)0.2(2)不能0.66 s