（浙江專版）2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第六章 機械能及其守恒定律 考點強化練17 功能關(guān)系和能量守恒定律

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1、（浙江專版）2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第六章 機械能及其守恒定律 考點強化練17 功能關(guān)系和能量守恒定律 1.從地面豎直上拋一個質(zhì)量為m的小球,小球上升的最大高度為h。設(shè)上升和下降過程中空氣阻力大小恒定為Ff。下列說法正確的是(　　) A.小球上升的過程中動能減少了mgh B.小球上升和下降的整個過程中機械能減少了Ffh C.小球上升的過程中重力勢能增加了mgh D.小球上升和下降的整個過程中動能減少了Ffh 2.如圖所示,一小孩從公園中粗糙的滑梯上自由加速滑下,其能量的變化情況是(　　) A.重力勢能減小,動能不變,機械能減小,總能量減小 B.重力勢能減小,動能增加,機

2、械能減小,總能量不變 C.重力勢能減小,動能增加,機械能增加,總能量增加 D.重力勢能減小,動能增加,機械能守恒,總能量不變 3.下列說法正確的是(　　) A.隨著科技的發(fā)展,永動機是可以制成的 B.太陽照射到地球上的光能轉(zhuǎn)化成了其他形式的能量,但照射到宇宙空間的能量都消失了 C.“既要馬兒跑,又讓馬兒不吃草”違背了能量守恒定律,因而是不可能的 D.有種“全自動”手表,不用上發(fā)條,也不用任何形式的電源,卻能一直走動,說明能量可以憑空產(chǎn)生 4.在同一位置以相同的速率把三個小球分別沿水平、斜向上、斜向下方向拋出,不計空氣阻力,則落在同一水平地面時的速度大小(　　) A.一樣大

3、B.水平拋的最大 C.斜向上拋的最大 D.斜向下拋的最大 5.如圖所示,一輕質(zhì)彈簧豎直放置,下端固定在水平面上,上端處于a位置,當(dāng)一重球放在彈簧上端靜止時,彈簧上端被壓縮到b位置?，F(xiàn)將重球(視為質(zhì)點)從高于a位置的c位置沿彈簧中軸線從靜止釋放,彈簧被重球壓縮到最低位置d。不計空氣阻力,以下關(guān)于重球運動過程的正確說法應(yīng)是(　　) A.重球下落壓縮彈簧由a至d的過程中,重球做減速運動 B.重球下落至a處獲得最大速度 C.重球由c至d過程中機械能守恒 D.重球在b位置處具有的動能小于小球由c下落到b處減少的重力勢能 6.如圖所示,在地面上以速度v0拋出質(zhì)量為m的物體,拋出后物體落

4、到比地面低h的海平面上。若以地面為零勢能面,而且不計空氣阻力,則下列說法正確的是(　　) A.重力對物體做的功為mgh B.物體在海平面上的勢能為mgh C.物體在海平面上的動能為-mgh D.物體在海平面上的機械能為+mgh 7.如圖所示,質(zhì)量為m的小球,用OB和O'B兩根輕繩吊著,兩輕繩與水平天花板的夾角分別為30°和60°,這時OB繩的拉力大小為F1,若燒斷O'B繩,當(dāng)小球運動到最低點C時,OB繩的拉力大小為F2,則F1∶F2等于(　　) A.1∶1 B.1∶2 C.1∶3 D.1∶4 8.將一物體以速度v從地面豎直上拋,當(dāng)物體運動到某高度時,它的動能恰為重力

5、勢能的一半(以地面為零勢能面),不計空氣阻力,則這個高度為(　　) A. B. C. D. 9.如圖所示,固定的豎直光滑長桿上套有質(zhì)量為m的小圓環(huán),圓環(huán)與水平狀態(tài)的輕質(zhì)彈簧一端連接,彈簧的另一端連接在墻上,且處于原長狀態(tài)。現(xiàn)讓圓環(huán)由靜止開始下滑,已知彈簧原長為l,圓環(huán)下滑到最大距離時彈簧的長度變?yōu)?l(未超過彈性限度),則在圓環(huán)下滑到最大距離的過程中(　　) A.圓環(huán)的機械能守恒 B.彈簧彈性勢能變化了mgl C.圓環(huán)下滑到最大距離時,所受合力為零 D.圓環(huán)重力勢能與彈簧彈性勢能之和保持不變 10.如圖所示軌道是由一直軌道和一半圓軌道組成的,一個小滑塊從距軌道最低點B為h高

6、度的A處由靜止開始運動,滑塊質(zhì)量為m,不計一切摩擦。則下列說法錯誤的是(　　) A.若滑塊能通過圓軌道最高點D,h的最小值為2.5r B.若h=2r,當(dāng)滑塊到達(dá)與圓心等高的C點時,對軌道的壓力為3mg C.若h=2r,滑塊會從C、D之間的某個位置離開圓軌道做斜上拋運動 D.若要使滑塊能返回到A點,則h≤r 11.一質(zhì)量為8.00×104 kg的太空飛船從其飛行軌道返回地面。飛船在離地面高度1.60×105 m處以7.50×103 m/s的速度進入大氣層,逐漸減慢至速度為100 m/s時下落到地面。取地面為重力勢能零點,在飛船下落過程中,重力加速度可視為常量,大小取為9.8 m/s

7、2。(結(jié)果保留2位有效數(shù)字) (1)分別求出該飛船著地前瞬間的機械能和它進入大氣層時的機械能。 (2)求飛船從離地面高度600 m處至著地前瞬間的過程中克服阻力所做的功,已知飛船在該處的速度大小是其進入大氣層時速度大小的2.0%。 12.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①和②為楔塊,③和④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 13.如圖所示,在高1.5 m的光滑平臺上有一個質(zhì)量為

8、2 kg的小球被一細(xì)線拴在墻上,小球與墻之間有一根被壓縮的輕質(zhì)彈簧。當(dāng)燒斷細(xì)線時,小球被彈出,小球落地時的速度方向與水平方向成60°角,則彈簧被壓縮時具有的彈性勢能為(g取10 m/s2)(　　) A.10 J B.15 J C.20 J D.25 J 14.(2017杭州市聯(lián)考)如圖所示,在同一豎直平面內(nèi),一輕質(zhì)彈簧一端固定,另一自由端恰好與水平線AB平齊,靜止放于傾角為53°的光滑斜面上。一長為l=9 cm的輕質(zhì)細(xì)繩一端固定在O點,另一端系一質(zhì)量為m=1 kg的小球,將細(xì)繩拉至水平,使小球從位置C由靜止釋放,小球到達(dá)最低點D時,細(xì)繩剛好被拉斷。之后小球在運動過程中恰好沿斜面方向?qū)?/p>

9、彈簧壓縮,最大壓縮量為x=5 cm。(g取10 m/s2,sin 53°=0.8,cos 53°=0.6)求: (1)細(xì)繩受到的拉力的最大值。 (2)D點到水平線AB的高度h。 (3)彈簧所獲得的最大彈性勢能Ep。 考點強化練17　功能關(guān)系和能量守恒定律 1.C　小球在上升過程中的動能減少量等于克服合力做的功,即ΔEk=(mg+Ff)h,A錯誤;整個過程中的機械能減少量(動能減少量)等于克服除重力之外其他力做的功,即ΔE=2Ffh,B、D錯誤;上升過程中重力勢能增加量等于克服重力做的功,即ΔEp=mgh,C正確。 2.B　

10、由能量守恒定律可知,小孩在下滑過程中總能量守恒,故A、C均錯;由于摩擦力要做負(fù)功,機械能不守恒,故D錯;下滑過程中重力勢能向動能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化,故只有B正確。 3.C　永動機是指不消耗或少消耗能量,而可以大量對外做功的裝置,這種裝置違背了能量守恒定律,所以永動機是永遠(yuǎn)不可能制成的,A錯誤;太陽輻射大量的能量,地球只吸收了極少的一部分,使萬物生長,但輻射到宇宙空間的能量也沒有消失,而是轉(zhuǎn)化成了別的能量,B錯誤;馬和其他動物,包括人,要運動,必須消耗能量,C正確;所謂“全自動”手表,內(nèi)部還是有能量轉(zhuǎn)化裝置的,一般是一個擺錘,當(dāng)人戴著手表活動時,使擺錘不停擺動,給游絲彈簧補充能量,才會維持手表的運行,

11、如果把這種手表放在桌面上靜置幾天,它一定會停止走動的,D錯誤。 4.A　由機械能守恒定律mgh+知,落地時速度v2的大小相等,故A正確。 5.D 6.A　重力對物體做的功只與初、末位置的高度差有關(guān),為mgh,A正確;物體在海平面上的勢能為-mgh,B錯誤;由動能定理mgh=mv2-,到達(dá)海平面時動能為+mgh,C錯誤;物體只受重力做功,機械能守恒,等于地面時的機械能,D錯誤。 7. D　燒斷O'B輕繩前,小球處于平衡狀態(tài),合力為零, 根據(jù)幾何關(guān)系得F1=mgsin 30°=mg; 燒斷O'B繩,設(shè)小球擺到最低點時速度為v,繩長為l。小球擺到最低點的過程中,由機械能守恒定律得

12、 mgl(1-sin 30°)=mv2 在最低點,有F2-mg=m 聯(lián)立解得F2=2mg;故F1∶F2等于1∶4。 8.C　物體的總機械能為E=mv2,由機械能守恒得mv2=mgh+mv'2,由題意知mgh=2×mv'2,解得h=,選項C正確。 9.B　圓環(huán)在下落過程中彈簧的彈性勢能增加,由能量守恒定律可知圓環(huán)的機械能減少,而圓環(huán)與彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒,故A、D錯誤;圓環(huán)下滑到最大距離時速度為零,但是加速度不為零,即合外力不為零,故C錯誤;圓環(huán)重力勢能減少了mgl,由能量守恒定律知彈簧彈性勢能增加了mgl,故B正確。 10.B　要使滑塊能通過最高點D,則應(yīng)滿足mg=m,可得v=,

13、即若在最高點D時滑塊的速度小于,滑塊無法達(dá)到最高點;若滑塊速度大于等于,則可以通過最高點做平拋運動。由機械能守恒定律可知,mg(h-2r)=mv2,解得h=2.5r,A正確;若h=2r,由A至C過程由機械能守恒可得mg(2r-r)=,在C點,由牛頓第二定律有FN=m,解得FN=2mg,由牛頓第三定律可知B錯誤;h=2r時小滑塊不能通過D點,將在C、D中間某一位置離開圓軌道做斜上拋運動,故C正確;由機械能守恒可知D正確。 11.答案 (1)4.0×108 J　2.4×1012 J　(2)9.7×108 J 解析 (1)飛船著地前瞬間的機械能為 E0=+0 ① 式中,m和v0分別是飛船的質(zhì)

14、量和著地前瞬間的速率。由①式和題給數(shù)據(jù)得 E0=4.0×108 J② 設(shè)地面附近的重力加速度大小為g,飛船進入大氣層時的機械能為 Eh=+mgh ③ 式中,vh是飛船在高度1.6×105 m處的速度大小。由③式和題給數(shù)據(jù)得 Eh=2.4×1012 J。 ④ (2)飛船在高度h'=600 m處的機械能為 Eh'=m(2.0%vh)2+mgh' ⑤ 由功能原理得 W=Eh'-E0 ⑥ 式中,W是飛船從高度600 m處至著地瞬間的過程中克服阻力所做的功。由②⑤⑥式和題給數(shù)據(jù)得 W=9.7×108 J。 ⑦ 12.B　由于楔塊與彈簧盒、墊板間有摩擦力,即摩擦力做負(fù)功,則機械能轉(zhuǎn)

15、化為內(nèi)能,故A錯誤,B正確;墊板動能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和彈性勢能,故C、D錯誤。 13.A　由2gh=-0得vy=,即vy= m/s,落地時,tan 60°=可得v0= m/s,由機械能守恒定律得Ep=,可求得Ep=10 J,故A正確。 14.答案 (1)30 N　(2)16 cm　(3)2.9 J 解析 (1)小球由C到D,由機械能守恒定律得mgl=,解得v1= ① 在D點,由牛頓第二定律得F-mg=m ② 由①②解得F=30 N 由牛頓第三定律知細(xì)繩所能承受的最大拉力為30 N。 (2)由D到A,小球做平拋運動=2gh ③ tan 53°= ④ 聯(lián)立③④解得h=16 cm。 (3)小球從C點到將彈簧壓縮至最短的過程中,小球與彈簧系統(tǒng)的機械能守恒,即Ep=mg(l+h+xsin 53°),代入數(shù)據(jù)解得Ep=2.9 J。