《走向高考》2013高考物理總復(fù)習(xí)5-4能量轉(zhuǎn)化與守恒定律.doc

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5-4能量轉(zhuǎn)化與守恒定律一、選擇題1跳傘運動員在剛跳離飛機、降落傘尚未打開的一段時間內(nèi)：空氣阻力做正功；重力勢能增加；動能增加；空氣阻力做負(fù)功。以下說法中正確的是()A BC D答案B解析跳傘運動員跳離飛機，在尚未打開降落傘的這段時間內(nèi)，運動員向下運動，重力對運動員做正功，重力勢能減少；空氣阻力對運動員做負(fù)功。由于重力大于空氣阻力，運動員向下做加速運動，其動能增加，故錯，對。2(2012溫州二模)蹦床是青少年喜歡的一種體育活動，蹦床邊框用彈簧固定有彈性網(wǎng)，當(dāng)運動員從最高點落下直至最低點的過程中，空氣阻力大小恒定，則運動員()A剛接觸網(wǎng)面時，動能最大B機械能一直減少C重力做功等于克服空氣阻力做功D重力勢能的減少量等于彈性勢能的增加量答案B解析運動員從最高點落下直至最低點的過程中，先做加速運動，后做減速運動，當(dāng)合力為0時，速度最大，動能也最大，此時彈性網(wǎng)發(fā)生形變，則選項A錯誤；因為在整個過程中都受阻力作用，阻力做負(fù)功，機械能減少，選項B正確；由動能定理，重力做功等于重力勢能的減少量，為克服空氣阻力做功與克服彈力做功之和，故選項C、D錯誤。3(2012廣東深圳一模)在奧運比賽項目中，高臺跳水是我國運動員的強項質(zhì)量為m的跳水運動員入水后受到水的阻力而豎直向下做減速運動，設(shè)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FhB他的重力勢能減少了mghC他的動能減少了(Fmg)hD他的機械能減少了Fh答案BCD解析跳水運動員入水減速下降h的過程中，他的重力勢能減少了mgh，則B選項正確；由動能定理知，動能減少了(Fmg)h，則C選項正確；重力以外的力做的功等于機械能的變化，則D選項正確。4(2012東北三省六校聯(lián)考)如圖所示，輕質(zhì)彈簧的一端固定在豎直板P上，另一端與質(zhì)量為m1的物體A相連，物體A靜止于光滑桌面上，A右邊接一細線繞過光滑的定滑輪懸一質(zhì)量為m2的物體B，設(shè)定滑輪的質(zhì)量不計，開始時用手托住物體B，讓細線恰好拉直，然后由靜止釋放B，直到B獲得最大速度，下列有關(guān)此過程的分析，其中正確的是()A物體B機械能的減少量等于彈簧彈性勢能的增加量B物體B重力勢能的減少量等于彈簧彈性勢能的增加量C物體B動能的增加量等于細線拉力對物體B做的功與物體B重力做功之和D物體B的機械能一直增加答案C解析物體A、B及彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒，物體B的機械能減少量等于彈簧彈性勢能的增加量與物體A動能的增加量之和，則選項A、B錯誤；單獨對物體B，在達到最大速度前，細線拉力做負(fù)功，機械能減少，物體B減少的機械能等于拉力做的功，則選項C正確、D錯誤。5(2012遼寧沈陽)如圖所示，甲、乙兩種粗糙面不同的傳送帶，傾斜于水平地面放置。以同樣恒定速率v向上運動?，F(xiàn)將一質(zhì)量為m的小物體(視為質(zhì)點)輕輕放在A處，小物體在甲傳送帶上到達B處時恰好達到傳送帶的速率v；在乙傳送帶上到達離B豎直高度為h的C處時達到傳送帶的速率v。已知B處離地面高度為H，則在物體從A到B的運動過程中()A兩種傳送帶對小物體做功相等B將小物體傳送到B處，兩種傳送帶消耗的電能相等C兩種傳送帶與小物體之間的動摩擦因數(shù)不同D將小物體傳送到B處，兩種系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量相等答案AC解析AB，由動能定理得WMgHmv2，A 對；動摩擦因數(shù)明顯不同，C對；AB摩擦力做功一樣，但甲一直產(chǎn)生熱量，而乙中只有AC段產(chǎn)生熱量，所以產(chǎn)生熱量不同，D錯；再由能量守恒則消耗的電能不等，B錯。6(2012濰坊模擬)如圖所示，在升降機內(nèi)固定一光滑的斜面體，一輕彈簧的一端連在位于斜面體上方的固定木板B上，另一端與質(zhì)量為m的物塊A相連，彈簧與斜面平行。整個系統(tǒng)由靜止開始加速上升高度h的過程中()A物塊A的重力勢能增加量一定等于mghB物塊A的動能增加量等于斜面的支持力和彈簧的拉力對其做功的和C物塊A的機械能增加量等于斜面的支持力和彈簧的拉力對其做功的和D物塊A和彈簧組成系統(tǒng)的機械能增加量等于斜面對物塊的支持力和B對彈簧拉力做功的和答案CD解析本題考查做功與能量的轉(zhuǎn)化關(guān)系。由于斜面光滑，物塊A靜止時彈簧彈力與斜面支持力的合力與重力平衡，當(dāng)整個裝置加速上升時，由牛頓第二定律可知物塊A受到的合力應(yīng)向上，故彈簧伸長量增加，物塊A相對斜面下滑一段距離，下滑高度小于h，故選項A錯誤；根據(jù)動能定理可知，物塊A動能的增加量應(yīng)等于重力、支持力及彈簧彈力對其做功的代數(shù)和，故選項B錯誤；物塊A機械能的增加量應(yīng)等于除重力以外的其他力對其做功的代數(shù)和，選項C正確；物塊A和彈簧組成的系統(tǒng)機械能增加量應(yīng)等于除重力和彈簧彈力以外的其他力做功的代數(shù)和，故選項D正確。7(2012北京東城示范校練習(xí))如圖所示，一根光滑的絕緣斜槽連接一個豎直放置的半徑為R0.50m的圓形絕緣光滑槽軌。槽軌處在垂直紙面向外的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度B0.50T。有一個質(zhì)量m0.10g，帶電荷量為q1.6103C的小球在斜軌道上某位置由靜止自由下滑，若小球恰好能通過最高點，則下列說法中正確的是(重力加速度取10m/s2)()A小球在最高點只受到洛倫茲力和重力的作用B小球從初始靜止到達最高點的過程中機械能守恒C若小球到最高點的線速度為v，則小球在最高點時的關(guān)系式mgqvBm成立D小球滑下初位置離軌道最低點為hm答案ABD解析小球在運動的過程中，軌道光滑，洛倫茲力不做功，機械能守恒，B正確；在圓周運動的過程中，洛倫茲力的方向沿半徑向外，若小球恰好能通過最高點，則小球和軌道之間沒有正壓力作用，小球在最高點只受到洛倫茲力和重力的作用，A正確，小球在最高點時mgBqvm，C錯誤；對全過程有mghmg2Rmv2，解得初位置離軌道最低點為hm，D正確。8.(2012湖北襄陽調(diào)研)如圖所示，質(zhì)量為m的滑塊從斜面底端以平行于斜面的初速度v0沖上固定斜面，沿斜面上升的最大高度為H。已知斜面傾角為，斜面與滑塊間的動摩擦因數(shù)為，且tan，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，取斜面底端為零勢能面，則能表示滑塊在斜面上運動的機械能E、動能Ek、勢能Ep與上升高度h之間關(guān)系的圖象是()答案D解析重力勢能的變化僅僅與重力做功有關(guān)，隨高度h的增大，重力勢能增大，選項A錯誤。機械能的變化僅與重力和系統(tǒng)內(nèi)彈力之外的其他力做功有關(guān)，上滑過程有fEE0，即EE0f；下滑過程有fEE0，即EE02ff，故上滑和下滑過程Eh圖象均為直線，選項B錯誤。動能的變化與合外力做功有關(guān)，上滑過程有(mg)hEkEk0，即EkEk0(mg)h，下滑過程有mghfEkEk，即EkEk02f(mg)h，故Ekh圖象為直線，但下滑過程斜率小，選項C錯誤，選項D正確。二、非選擇題9(2012廣東深圳一模)如圖所示，在光滑水平地面上放置質(zhì)量M2kg的長木板，木板上表面與固定的豎直弧形軌道相切。一質(zhì)量m1kg的小滑塊自A點沿弧面由靜止滑下，A點距離長木板上表面高度h0.6m?；瑝K在木板上滑行t1s后，和木板以共同速度v1m/s勻速運動，取g10m/s2。求：(1)滑塊與木板間的摩擦力；(2)滑塊沿弧面下滑過程中克服摩擦力做的功；(3)滑塊相對木板滑行的距離。答案(1)2N(2)1.5J(3)1.5m解析(1)對木板FfMa1由運動學(xué)公式 ，有va1t解得Ff2N。(2)對滑塊Ffma2設(shè)滑塊滑上木板時的初速度為v0由公式vv0a2t解得v03m/s滑塊沿弧面下滑的過程，由動能定理得mghWFfmvWFfmghmv1.5J(3)t1s內(nèi)木板的位移s1a1t2此過程中滑塊的位移s2v0ta2t2故滑塊相對木板滑行距離Ls2s11.5m10(2012山東威海一模)如圖所示為某工廠的貨物傳送裝置，水平運輸帶與一斜面MP連接，運輸帶運行的速度為v05m/s。在運輸帶上的N點將一小物體輕輕地放在上面，N點距運輸帶的右端x1.5m，小物體的質(zhì)量為m0.4kg，設(shè)貨物到達斜面最高點P時速度恰好為零，斜面長度L0.6m，它與運輸帶的夾角為30，連接點M處是平滑的，小物體在此處無碰撞能量損失，小物體與斜面間的動摩擦因數(shù)為1，取g10m/s2，空氣阻力不計，求：(1)小物體運動到運輸帶右端時的速度大??；(2)小物體與運輸帶間的動摩擦因數(shù)；(3)小物體在運輸帶上運動的過程中由于摩擦而產(chǎn)生的熱量。答案(1)3m/s(2)0.3(3)4.2J解析(1)對物體在斜面上受力分析，由牛頓第二定律得，mgsin1mgcosma1，v2 2a1L，聯(lián)立解得：v3m/s。(2)因為vv0，所以物體在運輸帶上一直做勻加速運動。設(shè)加速度為a2，由牛頓第二定律得，mgma2，v22a2x，聯(lián)立解得：0.3。(3)設(shè)物體在運輸帶上運動的時間為t，則t，物體與傳遞帶的相對位移為：xv0tx產(chǎn)生的熱量為：Qmgx，聯(lián)立解得：Q4.2J。11(2013浙江金華)跳水運動員從高于水面H10m的跳臺自由落下，身體筆直且與水面垂直。假設(shè)運動員的質(zhì)量，m50kg，其身體可等效為一長度L1.0m、直徑d0.30m的圓柱體，略去空氣阻力。運動員落水后，水的等效阻力f作用于圓柱體的下端面，f的量值隨落水深度Y變化的函數(shù)曲線如圖所示。該曲線可近似看做橢圓的一部分，該橢圓的長、短軸分別與坐標(biāo)軸OY和Of重合。運動員入水后受到的浮力FgV(V是排開水的體積)是隨著入水深度線性增加的。已知橢圓的面積公式是Sab，水的密度1.0103kg/m3，g取10m/s2。試求：(1)運動員剛?cè)胨畷r的速度；(2)運動員在進入水面過程中克服浮力做的功；(3)為了確保運動員的安全，水池中水的深度h至少應(yīng)等于多少？答案(1)10m/s(2)353.25J(3)4.51m解析(1)v10m/s(2)浮力做功分為兩個階段，運動員進入水面為第一階段，水的浮力線性增加，其做功為：WF1Ld2L2gWF1353.25J。(3)設(shè)水深為h，第二階段浮力是恒力，其所做的功為WF2d2Lg(hL) 水的阻力做功為題圖中曲線與橫軸所圍的面積：Wfmghmgh 運動員的始、末狀態(tài)的速度均為零，對整個過程應(yīng)用動能定理：WGWF1WF2Wf0 將WGmg(Hh)及式代入式：mg(Hh)L2d2gLd2g(hL)mgh0，代入數(shù)據(jù)解得水深至少為h4.51m。12(2012廣東四校聯(lián)考)如圖所示，水平傳送帶以v4m/s的速度逆時針轉(zhuǎn)動，兩個轉(zhuǎn)軸間的距離L4m。豎直光滑圓弧軌道CD所對的圓心角37，圓弧半徑r2.75m。軌道末端D點切線水平，且緊貼水平轉(zhuǎn)盤邊緣上方。水平轉(zhuǎn)盤半徑R3.6m。沿逆時針方向繞圓心勻速轉(zhuǎn)動。質(zhì)量m1kg的小物塊，與傳送帶間的動摩擦因數(shù)0.8。將物塊輕放到傳送帶右端，物塊從左端水平拋出，恰好沿C點的切線滑入CD軌道，再由D點水平滑落到轉(zhuǎn)盤上。物塊落到轉(zhuǎn)盤上時的速度恰好與落點的線速度相等，物塊立即無相對滑動地隨盤轉(zhuǎn)動。取sin370.6，cos370.8，g10m/s2。求：(1)物塊在傳送帶上加速運動過程的位移x(相對于地面)；(2)傳送帶的上表面到水平轉(zhuǎn)盤的豎直高度H；(3)物塊隨轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動時所受摩擦力F的大小。答案(1)1m(2)1m(3)10N解析(1)物塊在傳送帶上滑動時，有mgmaag8m/s2由v22as得sm1m由sL可知，xs1m(2)由(1)知物體在傳送帶上將先加速后隨傳送帶一起勻速運動，從左端拋出的速度為v4m/s。由題意和幾何關(guān)系知，物塊在C點的速度v1m/s5m/s根據(jù)機械能守恒，有mgh1mvmv2得h10.45m由幾何關(guān)系，有h2EDr(1cos)0.55mHh1h21m(3)物塊從拋出點到D點過程中，有mgHmvmv2物塊做圓周運動時，有Fm聯(lián)立解得F10N