（新課標(biāo)）2022高考物理總復(fù)習(xí) 課時(shí)檢測(cè)（三十）功能關(guān)系 能量守恒定律（重點(diǎn)突破課）（含解析）

（新課標(biāo)）2022高考物理總復(fù)習(xí) 課時(shí)檢測(cè)（三十）功能關(guān)系 能量守恒定律（重點(diǎn)突破課）（含解析）1.小車靜止在光滑的水平軌道上，一個(gè)小球用細(xì)繩懸掛在車上，現(xiàn)由圖中位置無(wú)初速度釋放，在小球下擺到最低點(diǎn)的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是()A細(xì)繩對(duì)小球的拉力不做功B小球克服細(xì)繩拉力做的功等于小球減少的機(jī)械能C細(xì)繩對(duì)車做的功等于小球減少的重力勢(shì)能D小球減少的重力勢(shì)能等于小球增加的動(dòng)能解析：選B小球下擺的過(guò)程中，小車的機(jī)械能增加，小球的機(jī)械能減少，小球克服細(xì)繩拉力做的功等于減少的機(jī)械能，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；細(xì)繩對(duì)小車做的功等于小球減少的機(jī)械能，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；小球減少的重力勢(shì)能等于小球增加的動(dòng)能和小車增加的機(jī)械能之和，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。2.如圖所示，滑塊靜止于光滑水平面上，與之相連的輕質(zhì)彈簧處于自然伸直狀態(tài)，現(xiàn)用恒定的水平外力F作用于彈簧右端，在向右移動(dòng)一段距離的過(guò)程中力F做了10 J的功。下列說(shuō)法正確的是()A彈簧的彈性勢(shì)能增加了10 JB滑塊的動(dòng)能增加了10 JC滑塊和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能增加了10 JD滑塊和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒解析：選C力F做功的同時(shí)，彈簧伸長(zhǎng)，彈性勢(shì)能增大，滑塊向右加速，滑塊動(dòng)能增加，由功能關(guān)系可知，力F做的功等于滑塊的動(dòng)能與彈簧彈性勢(shì)能的增加量之和，即滑塊和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能增加了10 J，C正確，A、B、D錯(cuò)誤。3.蹦極是一項(xiàng)既驚險(xiǎn)又刺激的運(yùn)動(dòng)，深受年輕人的喜愛(ài)。如圖所示，蹦極者從P處由靜止跳下，到達(dá)A處時(shí)彈性繩剛好伸直，繼續(xù)下降到最低點(diǎn)B處，B離水面還有數(shù)米距離。蹦極者(視為質(zhì)點(diǎn))在其下降的整個(gè)過(guò)程中，重力勢(shì)能的減少量為E1、繩的彈性勢(shì)能的增加量為E2、克服空氣阻力做的功為W，則下列說(shuō)法正確的是()A蹦極者從P到A的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，機(jī)械能守恒B蹦極者與繩組成的系統(tǒng)從A到B的過(guò)程中，機(jī)械能守恒CE1WE2DE1E2W解析：選C蹦極者下降過(guò)程中克服空氣阻力做功，所以機(jī)械能不守恒，A、B項(xiàng)錯(cuò)誤；在蹦極者下降的全過(guò)程，根據(jù)能量守恒定律，有E1WE2，故C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤。4.在兒童樂(lè)園的蹦床項(xiàng)目中，小孩在兩根彈性繩和蹦床的協(xié)助下實(shí)現(xiàn)上下彈跳。如圖所示，某次蹦床活動(dòng)中小孩靜止時(shí)處于O點(diǎn)，當(dāng)其彈跳到最高點(diǎn)A后下落可將蹦床壓到最低點(diǎn)B，小孩可視為質(zhì)點(diǎn)，不計(jì)空氣阻力，下列說(shuō)法正確的是()A從A運(yùn)動(dòng)到O，小孩重力勢(shì)能的減少量大于動(dòng)能的增加量B從O運(yùn)動(dòng)到B，小孩動(dòng)能的減少量等于蹦床彈性勢(shì)能的增加量C從A運(yùn)動(dòng)到B，小孩機(jī)械能的減少量小于蹦床彈性勢(shì)能的增加量D若從B返回到A，小孩機(jī)械能的增加量等于蹦床彈性勢(shì)能的減少量解析：選A從A運(yùn)動(dòng)到O，小孩重力勢(shì)能的減少量等于動(dòng)能的增加量與彈性繩彈性勢(shì)能的增加量之和，選項(xiàng)A正確；從O運(yùn)動(dòng)到B，小孩動(dòng)能和重力勢(shì)能的減少量等于彈性繩和蹦床彈性勢(shì)能的增加量，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；從A運(yùn)動(dòng)到B，小孩機(jī)械能的減少量大于蹦床彈性勢(shì)能的增加量，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若從B返回到A，小孩機(jī)械能的增加量等于蹦床和彈性繩彈性勢(shì)能的減少量之和，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。5.一質(zhì)量為1 kg的小球豎直向上拋出，最終落回拋出點(diǎn)，假如小球所受空氣阻力大小恒定，該過(guò)程的位移時(shí)間圖像如圖所示，g取10 m/s2，則下列說(shuō)法正確的是()A小球拋出時(shí)的速度為12 m/sB小球上升和下降的時(shí)間之比為2C小球落回到拋出點(diǎn)時(shí)所受合力的瞬時(shí)功率為64 WD小球上升過(guò)程機(jī)械能損失大于下降過(guò)程機(jī)械能損失解析：選C小球上升階段，由勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律得x0v0t1，可得拋出時(shí)的速度v024 m/s，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；上升階段，由加速度公式可得a112 m/s2，由牛頓第二定律可得mgfma1，解得f2 N，下降階段，由牛頓第二定律可得mgfma2，解得a28 m/s2，由位移公式可得x0a2t22，解得t2 s，即，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；設(shè)小球落回到拋出點(diǎn)時(shí)的速度為v，由動(dòng)能定理可得mgx0fx0mv2，解得v8 m/s，故此時(shí)合力的瞬時(shí)功率Pma2v64 W，選項(xiàng)C正確；小球上升過(guò)程和下降過(guò)程，空氣阻力做功相等，故兩過(guò)程損失的機(jī)械能相等，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。6(多選)懸崖跳水是一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)性的極限運(yùn)動(dòng)，需要運(yùn)動(dòng)員具有非凡的膽量和過(guò)硬的技術(shù)。跳水運(yùn)動(dòng)員進(jìn)入水中后受到水的阻力而做減速運(yùn)動(dòng)，設(shè)質(zhì)量為m的運(yùn)動(dòng)員剛?cè)胨畷r(shí)的速度為v，水對(duì)運(yùn)動(dòng)員的阻力大小恒為F，那么在運(yùn)動(dòng)員減速下降深度為h的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是(g為當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?()A運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)能減少了(Fmg)hB運(yùn)動(dòng)員的重力勢(shì)能減少了mghmv2C運(yùn)動(dòng)員的機(jī)械能減少了FhD運(yùn)動(dòng)員的機(jī)械能減少了mgh解析：選AC合力做的功等于動(dòng)能的變化量，合力做的功為(mgF)h，故運(yùn)動(dòng)員動(dòng)能減少了(Fmg)h，A正確；克服重力做的功等于重力勢(shì)能的變化量，故運(yùn)動(dòng)員重力勢(shì)能減少了mgh，B錯(cuò)誤；重力以外的力做的功等于機(jī)械能的變化量，故運(yùn)動(dòng)員機(jī)械能減少了Fh，C正確，D錯(cuò)誤。7(多選)(2019·鄭州質(zhì)檢)如圖甲所示，在距離地面高度為h0.80 m 的平臺(tái)上有一輕質(zhì)彈簧，其左端固定于豎直擋板上，右端與質(zhì)量m0.50 kg、可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊相接觸(不粘連)，OA段粗糙且長(zhǎng)度等于彈簧原長(zhǎng)，其余位置均無(wú)阻力作用。物塊開(kāi)始靜止于A點(diǎn)，OA段的動(dòng)摩擦因數(shù)0.50?，F(xiàn)對(duì)物塊施加一個(gè)水平向左的外力F，其大小隨位移x變化的關(guān)系如圖乙所示。物塊向左運(yùn)動(dòng)xAB0.40 m到達(dá)B點(diǎn)，到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度為零，此時(shí)撤去外力F，物塊在彈簧彈力作用下向右運(yùn)動(dòng)，從M點(diǎn)離開(kāi)平臺(tái)，落到地面上N點(diǎn)，取g10 m/s2。則()A彈簧被壓縮過(guò)程中外力F做的功為6.0 JB彈簧被壓縮過(guò)程中具有的最大彈性勢(shì)能為6.0 JC整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中物塊克服摩擦力做功為4.0 JDM、N的水平距離為1.6 m解析：選ADF­x圖像與坐標(biāo)軸所圍圖形的面積表示外力F做的功，由題圖乙可知WF6.0 J，選項(xiàng)A正確；物塊在壓縮彈簧過(guò)程中，克服摩擦力做功WfmgxAB1.0 J，整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中物塊克服摩擦力做功為2Wf2.0 J，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；根據(jù)功能關(guān)系，彈簧被壓縮過(guò)程中具有的最大彈性勢(shì)能為EpWFWf5.0 J，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；物塊由B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn)，由功能關(guān)系得Wfmv2Ep，解得物塊運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn)的速度v4 m/s，設(shè)M、N的水平距離為x0，物塊從M點(diǎn)離開(kāi)平臺(tái)后做平拋運(yùn)動(dòng)，由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律，有x0vt，hgt2，解得x01.6 m，選項(xiàng)D正確。8.(多選)如圖所示，輕質(zhì)彈簧一端固定，另一端與一質(zhì)量為m、套在粗糙豎直固定桿A處的圓環(huán)相連，彈簧水平且處于原長(zhǎng)。圓環(huán)從A處由靜止開(kāi)始下滑，經(jīng)過(guò)B處的速度最大，到達(dá)C處的速度為零，ACh。圓環(huán)在C處獲得一豎直向上的速度v，恰好能回到A處。彈簧始終在彈性限度內(nèi)，重力加速度為g。則圓環(huán)()A下滑過(guò)程中，加速度一直減小B下滑過(guò)程中，克服摩擦力做的功為mv2C在C處，彈簧的彈性勢(shì)能為mv2mghD上滑經(jīng)過(guò)B的速度大于下滑經(jīng)過(guò)B的速度解析：選BD圓環(huán)下滑時(shí)，先加速，在B處時(shí)速度最大，加速度減小至零，從B到C圓環(huán)減速，加速度增大，方向向上，A錯(cuò)誤；圓環(huán)下滑時(shí)，設(shè)克服摩擦力做功為Wf，彈簧的最大彈性勢(shì)能為Ep，由A到C的過(guò)程中，根據(jù)能量關(guān)系有mghEpWf，由C到A的過(guò)程中，有mv2EpWfmgh，聯(lián)立解得Wfmv2，Epmghmv2，B正確，C錯(cuò)誤；設(shè)圓環(huán)在B處時(shí)，彈簧的彈性勢(shì)能為Ep，根據(jù)能量守恒定律，A到B的過(guò)程有mvB2EpWfmgh，B到A的過(guò)程有mvB2EpmghWf，比較兩式得vB>vB，D正確。9(2019·懷化質(zhì)檢)如圖甲所示，ABC為豎直放置的半徑為0.1 m的半圓形軌道，在軌道的最低點(diǎn)A和最高點(diǎn)C各安裝了一個(gè)壓力傳感器，可測(cè)定小球在軌道內(nèi)側(cè)通過(guò)這兩點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力FA和FC。質(zhì)量為0.1 kg的小球，以不同的初速度v沖入ABC軌道，g取10 m/s2。(1)若FA13 N，求小球經(jīng)過(guò)A點(diǎn)時(shí)的速度vA的大??；(2)若FC和FA的關(guān)系圖線如圖乙所示且FA13 N，求小球由A滑至C的過(guò)程中損失的機(jī)械能。解析：(1)由牛頓第三定律可知，小球在A、C兩點(diǎn)所受軌道的彈力大小FNAFA，F(xiàn)NCFC在A點(diǎn)由牛頓第二定律得FNAmg解得vA2 m/s。(2)小球在C點(diǎn)由牛頓第二定律得FNCmg小球由A滑至C的過(guò)程，由動(dòng)能定理得Wfmg·2RmvC2mvA2小球由A滑至C的過(guò)程，由功能關(guān)系得E損|Wf|解得損失的機(jī)械能為E損0.2 J。答案：(1)2 m/s(2)0.2 J10(2019·樂(lè)山模擬)如圖甲所示，在傾角為37°足夠長(zhǎng)的粗糙斜面底端，一質(zhì)量m1 kg的滑塊壓縮著一輕彈簧且鎖定，兩者不拴接，滑塊可視為質(zhì)點(diǎn)。t0時(shí)解除鎖定，計(jì)算機(jī)通過(guò)傳感器描繪出滑塊的v ­t圖像如圖乙所示，其中Oab段為曲線，bc段為直線，在t10.1 s時(shí)滑塊已上滑x0.2 m的距離(g取10 m/s2，sin 37°0.6，cos 37°0.8)。求：(1)滑塊離開(kāi)彈簧后在圖中bc段對(duì)應(yīng)的加速度大小a及動(dòng)摩擦因數(shù)的大?。?2)t20.3 s和t30.4 s時(shí)滑塊的速度v1、v2的大小；(3)彈簧鎖定時(shí)具有的彈性勢(shì)能Ep。解析：(1)由題圖乙知滑塊在bc段做勻減速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為a10 m/s2根據(jù)牛頓第二定律得mgsin 37°mgcos 37°ma解得0.5。(2)根據(jù)速度時(shí)間公式得t20.3 s時(shí)滑塊的速度大小v1vcat，解得v10在t2之后滑塊開(kāi)始下滑，下滑時(shí)由牛頓第二定律得mgsin 37°mgcos 37°ma解得a2 m/s2從t2t3滑塊做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)，t3時(shí)刻的速度為v2at0.2 m/s。(3)從0t1時(shí)間內(nèi)，由能量守恒定律得Epmgxsin 37°mgxcos 37°mvb2解得Ep4 J。答案：(1)10 m/s20.5(2)00.2 m/s(3)4 J11.如圖所示為某飛船先在軌道上繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)，然后在A點(diǎn)變軌進(jìn)入返回地球的橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)，已知飛船在軌道上做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T，軌道半徑為r，橢圓軌道的近地點(diǎn)B離地心的距離為kr(k1)，引力常量為G，飛船的質(zhì)量為m，求：(1)地球的質(zhì)量及飛船在軌道上的線速度大小；(2)若規(guī)定兩質(zhì)點(diǎn)相距無(wú)限遠(yuǎn)時(shí)引力勢(shì)能為零，則質(zhì)量分別為M、m的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)相距為r時(shí)的引力勢(shì)能Ep，式中G為引力常量。求飛船在A點(diǎn)變軌時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)飛船做的功。解析：(1)飛船在軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，由牛頓第二定律有Gmr2則地球的質(zhì)量為M飛船在軌道上的線速度大小為v。(2)設(shè)飛船在橢圓軌道上的遠(yuǎn)地點(diǎn)的速度為v1，在近地點(diǎn)的速度為v2，由開(kāi)普勒第二定律有rv1krv2根據(jù)能量守恒定律有mv12Gmv22G解得v1 根據(jù)動(dòng)能定理，飛船在A點(diǎn)變軌時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)飛船做的功為Wmv12mv2。答案：(1)(2)