《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

5-4能量轉(zhuǎn)化與守恒定律一、選擇題1跳傘運(yùn)動(dòng)員在剛跳離飛機(jī)、降落傘尚未打開的一段時(shí)間內(nèi)：空氣阻力做正功；重力勢能增加；動(dòng)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(yùn)動(dòng)員跳離飛機(jī)，在尚未打開降落傘的這段時(shí)間內(nèi)，運(yùn)動(dòng)員向下運(yùn)動(dòng)，重力對運(yùn)動(dòng)員做正功，重力勢能減少；空氣阻力對運(yùn)動(dòng)員做負(fù)功。由于重力大于空氣阻力，運(yùn)動(dòng)員向下做加速運(yùn)動(dòng)，其動(dòng)能增加，故錯(cuò)，對。2(2012溫州二模)蹦床是青少年喜歡的一種體育活動(dòng)，蹦床邊框用彈簧固定有彈性網(wǎng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)員從最高點(diǎn)落下直至最低點(diǎn)的過程中，空氣阻力大小恒定，則運(yùn)動(dòng)員()A剛接觸網(wǎng)面時(shí)，動(dòng)能最大B機(jī)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(yùn)動(dòng)員從最高點(diǎn)落下直至最低點(diǎn)的過程中，先做加速運(yùn)動(dòng)，后做減速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)合力為0時(shí)，速度最大，動(dòng)能也最大，此時(shí)彈性網(wǎng)發(fā)生形變，則選項(xiàng)A錯(cuò)誤；因?yàn)樵谡麄€(gè)過程中都受阻力作用，阻力做負(fù)功，機(jī)械能減少，選項(xiàng)B正確；由動(dòng)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(xiàng)C、D錯(cuò)誤。3(2012廣東深圳一模)在奧運(yùn)比賽項(xiàng)目中，高臺跳水是我國運(yùn)動(dòng)員的強(qiáng)項(xiàng)質(zhì)量為m的跳水運(yùn)動(dòng)員入水后受到水的阻力而豎直向下做減速運(yùn)動(dòng)，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(dòng)能減少了FhB他的重力勢能減少了mghC他的動(dòng)能減少了(Fmg)hD他的機(jī)械能減少了Fh答案BCD解析跳水運(yùn)動(dòng)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(xiàng)正確；由動(dòng)能定理知，動(dòng)能減少了(Fmg)h，則C選項(xiàng)正確；重力以外的力做的功等于機(jī)械能的變化，則D選項(xiàng)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(xì)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(jì)，開始時(shí)用手托住物體B，讓細(xì)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(jī)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(dòng)能的增加量等于細(xì)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(jī)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(jī)械能守恒，物體B的機(jī)械能減少量等于彈簧彈性勢能的增加量與物體A動(dòng)能的增加量之和，則選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；單獨(dú)對物體B，在達(dá)到最大速度前，細(xì)線拉力做負(fù)功，機(jī)械能減少，物體B減少的機(jī)械能等于拉力做的功，則選項(xiàng)C正確、D錯(cuò)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(yùn)動(dòng)。現(xiàn)將一質(zhì)量為m的小物體(視為質(zhì)點(diǎn))輕輕放在A處，小物體在甲傳送帶上到達(dá)B處時(shí)恰好達(dá)到傳送帶的速率v；在乙傳送帶上到達(dá)離B豎直高度為h的C處時(shí)達(dá)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(yùn)動(dòng)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(dòng)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(dòng)能定理得WMgHmv2，A 對；動(dòng)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(cuò)；再由能量守恒則消耗的電能不等，B錯(cuò)。6(2012濰坊模擬)如圖所示，在升降機(jī)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(gè)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(dòng)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(jī)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(jī)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(shí)彈簧彈力與斜面支持力的合力與重力平衡，當(dāng)整個(gè)裝置加速上升時(shí)，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(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)動(dòng)能定理可知，物塊A動(dòng)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(xiàng)B錯(cuò)誤；物塊A機(jī)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(xiàng)C正確；物塊A和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)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(xiàng)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(gè)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(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.50T。有一個(gè)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(diǎn)，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(diǎn)只受到洛倫茲力和重力的作用B小球從初始靜止到達(dá)最高點(diǎn)的過程中機(jī)械能守恒C若小球到最高點(diǎn)的線速度為v，則小球在最高點(diǎn)時(shí)的關(guān)系式mgqvBm成立D小球滑下初位置離軌道最低點(diǎn)為hm答案ABD解析小球在運(yùn)動(dòng)的過程中，軌道光滑，洛倫茲力不做功，機(jī)械能守恒，B正確；在圓周運(yùn)動(dòng)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(diǎn)，則小球和軌道之間沒有正壓力作用，小球在最高點(diǎn)只受到洛倫茲力和重力的作用，A正確，小球在最高點(diǎn)時(shí)mgBqvm，C錯(cuò)誤；對全過程有mghmg2Rmv2，解得初位置離軌道最低點(diǎn)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(dòng)摩擦因數(shù)為，且<tan，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，取斜面底端為零勢能面，則能表示滑塊在斜面上運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能E、動(dòng)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(xiàng)A錯(cuò)誤。機(jī)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(xiàng)B錯(cuò)誤。動(dòng)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(xiàng)C錯(cuò)誤，選項(xiàng)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(diǎn)沿弧面由靜止滑下，A點(diǎn)距離長木板上表面高度h0.6m。滑塊在木板上滑行t1s后，和木板以共同速度v1m/s勻速運(yùn)動(dòng)，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(yùn)動(dòng)學(xué)公式 ，有va1t解得Ff2N。(2)對滑塊Ffma2設(shè)滑塊滑上木板時(shí)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(dòng)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(yùn)輸帶與一斜面MP連接，運(yùn)輸帶運(yùn)行的速度為v05m/s。在運(yùn)輸帶上的N點(diǎn)將一小物體輕輕地放在上面，N點(diǎn)距運(yùn)輸帶的右端x1.5m，小物體的質(zhì)量為m0.4kg，設(shè)貨物到達(dá)斜面最高點(diǎn)P時(shí)速度恰好為零，斜面長度L0.6m，它與運(yùn)輸帶的夾角為30，連接點(diǎn)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(dòng)摩擦因數(shù)為1，取g10m/s2，空氣阻力不計(jì)，求：(1)小物體運(yùn)動(dòng)到運(yùn)輸帶右端時(shí)的速度大??；(2)小物體與運(yùn)輸帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)；(3)小物體在運(yùn)輸帶上運(yùn)動(dòng)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?yàn)関<v0，所以物體在運(yùn)輸帶上一直做勻加速運(yùn)動(dòng)。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(yùn)輸帶上運(yùn)動(dòng)的時(shí)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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)員剛?cè)胨畷r(shí)的速度；(2)運(yùn)動(dòng)員在進(jìn)入水面過程中克服浮力做的功；(3)為了確保運(yùn)動(dòng)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(gè)階段，運(yùn)動(dòng)員進(jìn)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(yùn)動(dòng)員的始、末狀態(tài)的速度均為零，對整個(gè)過程應(yīng)用動(dòng)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(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，兩個(gè)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(diǎn)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(shí)針方向繞圓心勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。質(zhì)量m1kg的小物塊，與傳送帶間的動(dòng)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(diǎn)的切線滑入CD軌道，再由D點(diǎn)水平滑落到轉(zhuǎn)盤上。物塊落到轉(zhuǎn)盤上時(shí)的速度恰好與落點(diǎn)的線速度相等，物塊立即無相對滑動(dòng)地隨盤轉(zhuǎn)動(dòng)。取sin370.6，cos370.8，g10m/s2。求：(1)物塊在傳送帶上加速運(yùn)動(dòng)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(dòng)時(shí)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(dòng)時(shí)，有mgmaag8m/s2由v22as得sm1m由s<L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(yùn)動(dòng)，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(diǎn)的速度v1m/s5m/s根據(jù)機(jī)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(diǎn)到D點(diǎn)過程中，有mgHmvmv2物塊做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，有Fm聯(lián)立解得F10N