2022年高考物理大二輪復(fù)習(xí) 專題二 能量與動量 專題跟蹤訓(xùn)練6 機械能守恒　功能關(guān)系

2022年高考物理大二輪復(fù)習(xí) 專題二 能量與動量 專題跟蹤訓(xùn)練6 機械能守恒功能關(guān)系一、選擇題1(多選)一帶電小球在空中由A點運動到B點的過程中，只受重力和電場力作用若重力做功3 J，電場力做功1 J，則小球的()A重力勢能增加3 J B電勢能增加1 JC動能減少3 J D機械能增加1 J解析根據(jù)重力做功與重力勢能的變化關(guān)系，重力做功3 J，其重力勢能一定增加3 J，選項A正確根據(jù)電場力做功與電勢能變化關(guān)系，電場力做功1 J，其電勢能一定減少1 J，選項B錯誤根據(jù)動能定理，合外力做功為3 J1 J2 J，動能減少2 J，選項C錯誤根據(jù)除重力以外的其他力做了多少功，機械能就增加多少，可知電場力做功1 J，機械能增加1 J，選項D正確答案AD2(2018·石家莊質(zhì)檢一)如圖所示，質(zhì)量為m的物體A和質(zhì)量為2m的物體B通過不可伸長的輕繩及輕質(zhì)彈簧連接在輕滑輪兩側(cè)開始用手托著物體A使彈簧處于原長且輕繩伸直，此時物體A與水平地面的距離為h，物體B靜止在地面上現(xiàn)由靜止釋放A，A與地面即將接觸時速度恰好為0，此時物體B對地面恰好無壓力，重力加速度為g，下列說法正確的是()A物體A下落過程中一直處于失重狀態(tài)B物體A即將落地時，物體B處于失重狀態(tài)C從物體A開始下落到即將落地的過程中，彈簧的彈性勢能最大值為mghD物體A下落過程中，A的動能和彈簧的彈性勢能之和先增大后減小解析根據(jù)題述“A與地面即將接觸時速度恰好為0”，可知A先加速后減速向下運動，加速度方向先向下后向上，物體A先處于失重狀態(tài)后處于超重狀態(tài)，選項A錯誤；根據(jù)題述“A與地面即將接觸時速度恰好為0，此時物體B對地面恰好無壓力”，可知此時輕繩中拉力大小等于B的重力，B處于靜止?fàn)顟B(tài)，加速度為零，選項B錯誤；對A和彈簧組成的系統(tǒng)，在A由靜止下落到A與地面即將接觸時的過程中，系統(tǒng)的重力勢能、動能和彈性勢能相互轉(zhuǎn)化，物體A即將落地時，重力勢能減少量為mgh，動能與初狀態(tài)相同為0，此時彈簧的彈性勢能最大為mgh，選項C正確；物體A下落過程中，A的重力勢能一直減小，A的動能和彈簧的彈性勢能之和一直增大，選項D錯誤答案C3(2018·重慶市高三調(diào)研)(多選)如圖所示，水平傳送帶以恒定速率轉(zhuǎn)動每隔相同時間T，在左端A點，輕輕放上一個完全相同的工件，已知工件與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為，工件質(zhì)量為m.經(jīng)測量，發(fā)現(xiàn)那些已經(jīng)和傳送帶共速的工件之間的距離均為L.已知重力加速度為g，下列說法正確的是()A傳送帶的速度大小為B工件在傳送帶上的加速時間為C每個工件與傳送帶間因摩擦產(chǎn)生的熱量為D傳送帶因傳送一個工件而多消耗的能量為解析工件在傳送帶上先做勻加速直線運動，然后做勻速直線運動，每個工件放在傳送帶上后運動的規(guī)律相同，可知LvT，解得傳送帶的速度v，A正確；設(shè)每個工件做勻加速運動的時間為t，根據(jù)牛頓第二定律有，工件的加速度為g，根據(jù)vv0at，解得t，B錯誤；工件與傳送帶相對滑動的路程為xv，則摩擦產(chǎn)生的熱量為Qmg·x，C錯誤；根據(jù)能量守恒有，傳送帶因傳送一個工件多消耗的能量Emv2mg·x，D正確答案AD4(2018·惠州市高三調(diào)研)(多選)如圖所示，粗糙斜面上的輕質(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點現(xiàn)將物塊拉到A點后由靜止釋放，物塊運動到最低點B，圖中B點未畫出下列說法正確的是()A速度最大時，B點一定在O點左下方B速度最大時，物塊的位置可能在O點左下方C從A到B的過程中，物塊和彈簧的總機械能一定減少D從A到B的過程中，物塊減少的機械能一定等于它克服摩擦力做的功解析彈簧處于自然長度時物塊處于O點，所以在O點時彈簧彈力為零，物塊從A向B運動的過程中，受重力、支持力、彈簧的彈力和滑動摩擦力作用，當(dāng)受力平衡時物塊的速度最大，由于摩擦力平行斜面向上，所以當(dāng)彈力和重力沿斜面的分力之和大小等于摩擦力時，速度最大，由于不知道物塊重力沿斜面方向的分力與摩擦力的大小關(guān)系，故無法判斷彈簧此時是處于伸長還是壓縮狀態(tài)，即B點可能在O點，也可能在O點左下方，也可能在O點右上方，A錯誤，B正確；從A到B的過程中，滑動摩擦力一直做負功，故物塊和彈簧組成的系統(tǒng)機械能減少，C正確；從A到B的過程中，根據(jù)能量守恒定律，當(dāng)彈簧的彈性勢能增加時，物塊減少的機械能大于它克服摩擦力做的功，D錯誤答案BC5. (2018·安徽省示范高中聯(lián)考)(多選)如圖所示，靜止在光滑水平面上的木板，右端有一根輕質(zhì)彈簧沿水平方向與木板相連，木板質(zhì)量M6 kg，質(zhì)量m2 kg的鐵塊以水平速度v012 m/s從木板的左端沿板面向右滑行，壓縮彈簧后又被彈回，最后恰好停在木板的左端，則下列說法中正確的是()A鐵塊和木板最終共同以3 m/s的速度向右做勻速直線運動B運動過程中彈簧的最大彈性勢能為54 JC運動過程中鐵塊與木板因摩擦而產(chǎn)生的熱量為54 JD運動過程中鐵塊與木板因摩擦而產(chǎn)生的熱量為108 J解析設(shè)最終鐵塊與木板的共同速度大小為v，鐵塊相對木板向右運動時，滑動的最大路程為L，滑動摩擦力大小為f.取向右為正方向，根據(jù)系統(tǒng)動量守恒可知mv0(Mm)v，解得v3 m/s，方向向右，所以鐵塊和木板最終共同以3 m/s的速度向右做勻速直線運動，A正確鐵塊相對于木板向右運動，鐵塊與木板的速度相同時彈簧的彈性勢能最大，由動量守恒定律知此時兩者的速度也為v3 m/s，根據(jù)能量守恒定律，鐵塊相對于木板向右運動過程，有mvfL(Mm)v2Ep，鐵塊相對于木板運動的整個過程有，mv2fL(Mm)v2，聯(lián)立解得彈簧的最大彈性勢能Ep54 J、fL54 J，B正確由功能關(guān)系知，運動過程中鐵塊與木板因摩擦而產(chǎn)生的熱量Q2fL108 J，C錯誤，D正確答案ABD6(2018·漢中市高三質(zhì)檢一)空降兵是現(xiàn)代軍隊的重要兵種一次訓(xùn)練中，空降兵從靜止在空中的直升機上豎直跳下(初速度可看成零，未打開降落傘前不計空氣阻力)，下落高度h之后打開降落傘，接著又下降高度H之后，空降兵勻速下降設(shè)空降兵打開降落傘之后受到的空氣阻力與速度平方成正比，比例系數(shù)為k，即fkv2，重力加速度為g，那么關(guān)于空降兵的說法正確的是()A空降兵從跳下到下落高度為h時，機械能一定損失了mghB空降兵從跳下到剛勻速下降時，重力勢能一定減少了mgHC空降兵勻速下降時，速度大小為 D空降兵從跳下到剛勻速下降的過程，克服阻力做功為mg(Hh)解析空降兵從跳下到下落高度為h的過程中，只有重力做功，機械能不變，選項A錯誤；空降兵從跳下到剛勻速下降時，重力做功為mg(Hh)，重力勢能一定減少了mg(Hh)，選項B錯誤；空降兵勻速運動時，重力與阻力大小相等，所以：kv2mg，得：v，選項C正確；空降兵從跳下到剛勻速下降的過程，重力和阻力對空降兵做的功等于空降兵動能的變化，即：mg(Hh)Wfmv2，解得：Wfmg(Hh)m2mg(Hh)，選項D錯誤答案C7(2018·福州四校聯(lián)考)(多選)如圖所示，帶有擋板的光滑斜面固定在水平地面上，斜面傾角30°，質(zhì)量均為2 kg的A、B兩物體用輕彈簧拴接在一起，彈簧的勁度系數(shù)為5 N/cm，質(zhì)量為4 kg的物體C用細線通過光滑的輕質(zhì)定滑輪與物體B連接，開始時A、B均靜止在斜面上，A緊靠在擋板處，用手托住C，使細線剛好被拉直，現(xiàn)把手拿開，讓C由靜止開始運動，從C開始運動到A剛要離開擋板的過程中，下列說法正確的是(物體C未觸地，g取10 m/s2)()A初狀態(tài)彈簧的壓縮量為2 cmB末狀態(tài)彈簧的伸長量為2 cmC物體B、C組成的系統(tǒng)機械能守恒D物體C克服細線的拉力所做的功為0.8 J解析初狀態(tài)細線中拉力為0，對B受力分析，由平衡條件可得F1mgsin30°10 N，解得輕彈簧彈力F110 N，根據(jù)胡克定律可得，初狀態(tài)彈簧的壓縮量為x12 cm，選項A正確；A剛要離開擋板時，輕彈簧對A的拉力F2mgsin30°10 N，根據(jù)胡克定律可得，末狀態(tài)彈簧的伸長量為x22 cm，選項B正確；C由靜止開始運動，從C開始運動到A剛要離開擋板的過程中，物體B、C和輕彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒，在運動過程中，彈簧的彈性勢能一直在改變，故物體B、C組成的系統(tǒng)機械能并不守恒，選項C錯誤；從C開始運動到A剛要離開擋板的過程中，物體C下落hx1x24 cm，對A、B、C和輕彈簧組成的系統(tǒng)，機械能守恒，輕彈簧的彈性勢能在運動過程的初、末位置相等，則有mCgh(mBmC)v21.6 J，對物體C由動能定理，mCghWmCv2，解得物體C克服細線的拉力所做的功為WmCghmCv2 J，選項D錯誤答案AB8(2018·合肥市質(zhì)檢一)把質(zhì)量為0.2 kg的小球放在豎立的輕質(zhì)彈簧上，并將球向下按至A的位置，如圖甲所示迅速松手后，球被彈起并沿豎直方向運動到最高位置C(圖丙)，途中經(jīng)過B的位置時彈簧正好處于自由狀態(tài)(圖乙)已知B、A高度差為0.1 m，C、B高度差為0.2 m，不計空氣阻力，重力加速度取10 m/s2.下列說法正確的是()A從A到C的過程中，球先加速后減速，在B位置時動能最大B從A到C的過程中，球的機械能守恒C松手瞬間球的加速度為10 m/s2D彈簧被壓縮至A位置時具有的彈性勢能為0.6 J解析小球由A運動到C的過程中，先做加速度減小的加速運動，當(dāng)重力大小等于彈簧的彈力時，小球的加速度為零，此時小球的速度最大、動能最大，然后小球向上做減速運動，直到運動到最高點，A錯誤；小球由A到B的過程中，彈簧的彈力對小球做正功，則該過程中小球的機械能不守恒，B錯誤；如果放手后小球剛好運動到B點速度減為零，則小球在B點的加速度大小為10 m/s2，由簡諧運動的對稱性可知，松手的瞬間小球加速度大小也為10 m/s2，而本題中由于小球離開彈簧后能繼續(xù)向上運動，則表明在松手的瞬間小球的加速度大于10 m/s2，C錯誤；由題意可知，小球和彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒，則由機械能守恒定律可知，彈簧被壓縮到A位置時的彈性勢能等于小球從A到C的過程中重力勢能的增加量，即EpmghAC0.2×10×(0.10.2) J0.6 J，D正確答案D9(2018·昆明市高三摸底)如圖所示，兩平行帶電金屬板水平放置，板間距為d.若在兩板正中間O點放一質(zhì)量為m的帶電微粒，微粒恰好保持靜止?fàn)顟B(tài)現(xiàn)將兩板繞過O點且垂直紙面的軸順時針旋轉(zhuǎn)60°，再由O點從靜止釋放一同樣的微粒，該微粒恰好能從上極板邊緣射出，取重力加速度為g，下列說法正確的是()A極板長為dB微粒在電場中運動的時間為C微粒在電場中運動的過程，其重力勢能減小mgdD微粒在電場中運動的過程，其電勢能增加mgd解析根據(jù)微粒恰好保持靜止可得mgF，其中F為微粒在兩平行金屬板間所受的電場力大小，將兩板繞過O點且垂直紙面的軸順時針旋轉(zhuǎn)60°，電場力的大小沒有改變，但方向改變了，將重力沿平行金屬板方向和垂直金屬板方向分解，則有沿平行金屬板方向：F1mgsin60°ma1，La1t2，其中L為平行金屬板的板長；垂直于平行金屬板的方向：F2Fmgcos60°ma2，da2t2，聯(lián)立解得t ，Ld，選項A正確，B錯誤；微粒在電場中運動的過程中，重力做正功，重力勢能減少Epmgcos60°·dmgd，選項C錯誤；微粒在電場中運動的過程中，電場力做正功，電勢能減少EpF·dmgd，選項D錯誤答案A二、非選擇題10(2018·江西六校聯(lián)考)如圖甲所示，質(zhì)量為M、長度為L的平板車B靜止在光滑水平面上某時刻質(zhì)量m1 kg的滑塊A以水平向右、大小為v03 m/s的初速度滑上平板車B的上表面，忽略滑塊A的大小從滑塊A剛滑上平板車B開始計時，它們在01 s時間內(nèi)的速度隨時間變化的圖象如圖乙所示，已知滑塊A在平板車B上運動的總時間t1 s求滑塊A在平板車B上運動的過程中，滑塊A和平板車B組成的系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能解析解法一：設(shè)平板車B對滑塊A的摩擦力的大小為f，滑塊A對平板車B的摩擦力的大小為f，滑塊A與平板B的加速度大小分別為aA、aB，根據(jù)牛頓第二定律，對滑塊A有fmaA，對平板車B有fMaB，根據(jù)牛頓第三定律可知ff，由題圖乙知v03 m/s，vA2 m/s，vB1 m/s，aA1 m/s2，aB1 m/s2，解得M1 kg，滑塊A在平板車上運動的過程中，根據(jù)能量守恒定律，滑塊A和平板車B組成的系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能EmvmvMv2 J.解法二：滑塊A和平板車組成的系統(tǒng)所受的合外力為零，取水平向右為正方向，由動量守恒定律有mv0mvAMvB，由題圖乙知v03 m/s，vA2 m/s，vB1 m/s，得M1 kg，滑塊A在平板車上運動的過程中，根據(jù)能量守恒定律，滑塊A和平板車B組成的系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能EmvmvMv2 J.解法三：由題圖乙知v03 m/s，vA2 m/s，aA1 m/s2，對滑塊A，由牛頓第二定律得fmaA1 N，題圖乙中滑塊A與平板車B的vt圖線包圍的梯形的面積表示滑塊A相對于平板車B的運動路程L，即L×(13)×1 m2 m，滑塊A在平板車B上運動的過程中，滑塊A和平板車B組成的系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能EfL2 J.答案2 J11(2018·浙江五校聯(lián)考)如圖所示，質(zhì)量mB3.5 kg的物體B通過下端固定在地面上的輕彈簧與地面連接，彈簧的勁度系數(shù)k100 N/m.輕繩一端與物體B連接，另一端繞過兩個光滑的輕質(zhì)小定滑輪O1、O2后，與套在光滑直桿頂端E處的質(zhì)量mA1.6 kg的小球A連接已知直桿固定不動，桿長L為0.8 m，且與水平面的夾角37°.初始時使小球A靜止不動，與A相連的一段繩子保持水平，此時繩子中的張力F為45 N已知EO10.5 m，重力加速度g取10 m/s2，繩子不可伸長現(xiàn)將小球A從靜止釋放(1)求在釋放小球A之前彈簧的形變量；(2)若直線CO1與桿垂直，求小球A從靜止運動到C點的過程中繩子拉力對小球A所做的功；(3)求小球A運動到直桿底端D點時的速度大小解析(1)釋放小球A前，B處于靜止?fàn)顟B(tài)，由于繩子中的張力大于物體B的重力，故彈簧被拉伸，設(shè)彈簧形變量為x，有kxFmBg，解得x0.1 m.(2)對A球從E點運動到C的過程應(yīng)用動能定理得WmAghmAv0其中hxCO1cos37°，而xCO1xEO1sin37°0.3 m物體B下降的高度hxEO1xCO10.2 m由此可知，彈簧這時被壓縮了0.1 m，此時彈簧彈性勢能與初始時刻相等，A、B和彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒，有mAghmBghmAvmBv由題意知，小球A在C點時運動方向與繩垂直，此時B物體速度vB0由得W7 J.(3)由題意知，桿長L0.8 m，由幾何知識可知ECCD，CDO1CEO137°，故DO1EO1當(dāng)A到達D點時，彈簧彈性勢能與初狀態(tài)相等，物體B又回到原位置，將A在D點的速度沿平行于繩和垂直于繩兩方向進行分解，平行于繩方向的速度即B的速度，由幾何關(guān)系得vBvAcos37°整個過程機械能守恒，可得mAgLsin37°mAvA2mBvB2由得vA2 m/s.答案(1)0.1 m(2)7 J(3)2 m/s