2022年高考物理一轮总复习 5.4功能关系 能量守恒定律限时规范特训

2022年高考物理一轮总复习 5.4功能关系 能量守恒定律限时规范特训一、选择题(本题共10小题，每小题6分，共60分)1. xx南通市模拟某同学用频闪相机拍摄了运动员跳远比赛时助跑、起跳、最高点、落地四个位置的照片，简化图如图所示。经计算运动员离地最大高度约为0.5 m，则运动员起跳瞬间消耗的体能最接近()A. 4 JB. 40 JC. 400 JD. 4000 J解析：运动员起跳瞬间消耗的体能约为运动员增加的重力势能。h0.5 m，运动员质量取60 kg，g取10 N/kg，mgh300 J，所以运动员起跳瞬间消耗的体能最接近400 J，选项C正确。答案：C2. xx邯郸模拟如图所示，A、B、C三个一样的滑块从粗糙斜面上的同一高度同时开始运动，A由静止释放，B的初速度方向沿斜面向下，大小为v0，C的初速度方向沿斜面水平向左，大小也为v0。下列说法中正确的是()A. A和C将同时滑到斜面底端B. 滑到斜面底端时，B的机械能减少最多C. 滑到斜面底端时，B的动能最大D. C的重力势能减少最多解析：滑块A和C通过的路程不同，在沿斜面方向的加速度大小也不相同，故A错；三个滑块滑到底端时重力势能减少量相同，故D错；滑块A和B滑到底端时经过的位移相等，克服摩擦力做功相等，而滑块C的路程较大，机械能减少得较多，故B错C对。答案：C3. xx深圳模拟如图所示，轻弹簧下端固定在地面上，压缩弹簧后用细线绑定拴牢。将一个金属球放置在弹簧顶端(球与弹簧不粘连，放上金属球后细线仍是绷紧的)，某时刻烧断细线，球将被弹起，脱离弹簧后能继续向上运动，那么该球从细线被烧断到金属球刚脱离弹簧的这一运动过程中()A. 球所受的合力先增大后减小B. 球的动能减小而它的机械能增加C. 球刚脱离弹簧时的动能最大D. 球刚脱离弹簧时弹簧的弹性势能最小解析：因为烧断线后小球向上运动，说明烧断线瞬间弹力大于重力，小球受到的合力向上，随着小球向上运动，弹簧形变减小，弹力减小，小球受的合力先减小，A错误；当弹簧形变产生的弹力与小球重力大小相等时，小球受的合力为零，小球速度达到最大，动能最大，B、C错误；此后小球继续上升，小球受到的合力变为竖直向下，小球减速，这个过程中，除重力做功外，还有弹力做功，弹力做正功，所以小球的机械能增加，球刚脱离弹簧时弹簧的弹性形变消失，弹性势能最小，D正确。答案：D4. 构建和谐型、节约型社会深得民心，遍布于生活的方方面面。自动充电式电动自行车就是很好的一例，电动自行车的前轮装有发电机，发电机与蓄电池连接。当骑车者用力蹬车或电动自行车自动滑行时，自行车就可以通过发电机向蓄电池充电，将其他形式的能转化成电能储存起来。现有某人骑车以600 J的初动能在粗糙的水平路面上滑行，第一次关闭自动充电装置，让车自由滑行，其动能随位移变化关系如图中的图线所示；第二次启动自动充电装置，其动能随位移变化关系如图线所示，则第二次向蓄电池所充的电能是()A. 600 JB. 360 JC. 300 J D. 240 J解析：设自行车的总质量为m，第一次关闭自动充电装置，由动能定理有mgL10Ek，第二次启动自动充电装置，由功能关系有EkmgL2E电，代入数据解得E电240 J，D正确。答案：D5. xx温州模拟滑板是现在非常流行的一种运动，如图所示，一滑板运动员以7 m/s的初速度从曲面的A点下滑，运动到B点时速度仍为7 m/s，若他以6 m/s的初速度仍由A点下滑，则他运动到B点时的速度()A. 大于6 m/s B. 等于6 m/sC. 小于6 m/s D. 条件不足，无法计算解析：当初速度为7 m/s时，由功能关系知，运动员克服摩擦力做的功等于减少的重力势能。运动员做曲线运动可看成圆周运动，当初速度变为6 m/s时，所需的向心力变小，因而运动员对轨道的压力变小，由FfFN知运动员所受的摩擦力减小，故从A到B过程中克服摩擦力做的功减少，而重力势能变化量不变，故运动员在B点的动能大于他在A点的动能，A正确。答案：A6. xx杭州模拟如图所示，足够长的传送带以恒定速率顺时针运行，将一个物体轻轻放在传送带底端，第一阶段物体被加速到与传送带具有相同的速度，第二阶段与传送带相对静止，匀速运动到达传送带顶端。下列说法正确的是()A. 第一阶段摩擦力对物体做正功，第二阶段摩擦力对物体不做功B. 第一阶段摩擦力对物体做的功等于第一阶段物体动能的增加C. 第一阶段物体和传送带间的摩擦生热等于第一阶段物体机械能的增加D. 物体从底端到顶端全过程机械能的增加等于全过程物体与传送带间的摩擦生热解析：第一阶段为滑动摩擦力做功，第二阶段为静摩擦力做功，两个阶段摩擦力方向都跟物体运动方向相同，所以摩擦力都做正功，选项A错误；由功能关系可知，第一阶段摩擦力对物体做的功(除重力之外的力所做的功)等于物体机械能的增加，即EW阻F阻l物，摩擦生热为QF阻l相对，又由于l带vt，l物t，所以l物l相对l带，即QE，选项C正确，B错误；第二阶段没有摩擦生热，但物体的机械能继续增加，结合选项C可以判断选项D错误。答案：C7. 如图所示，质量为M，长度为L的小车静止在光滑的水平面上，质量为m的小物块，放在小车的最左端，现用一水平力F作用在小物块上，小物块与小车之间的摩擦力为Ff，经过一段时间小车运动的位移为x，小物块刚好滑到小车的右端，则下列说法中正确的是 ()A. 此时物块的动能为F(xL)B. 此时小车的动能为Ff(xL)C. 这一过程中，物块和小车增加的机械能为FxFfLD. 这一过程中，因摩擦而产生的热量为FfL解析：对物块，所受四个力中水平力F和物块所受的滑动摩擦力做功，这两个力做功的位移都是(xL)，则由动能定理可知小物块的动能(等于增加的动能)EkEk(FFf)(xL)，选项A错误；对小车，只有物块对小车的滑动摩擦力做正功，且WFfx，由动能定理可知选项B错误；系统增加的机械能等于除重力和弹力外的其他力(包括内力和外力)做功的代数和，即EF(xL)FfL，选项C错误；这一过程中，因摩擦而产生的热量等于滑动摩擦力与相对路程的乘积，即QFfL，选项D正确。答案：D8. xx兰州市一模(多选)悬崖跳水是一项极具挑战性的极限运动，需要运动员具有非凡的胆量和过硬的技术。跳水运动员进入水中后受到水的阻力而做减速运动，设质量为m的运动员刚入水时的速度为v，水对他的阻力大小恒为Ff，那么在他减速下降深度为h的过程中，下列说法正确的是(g为当地的重力加速度)()A. 他的动能减少了(Ffmg)hB. 他的重力势能减少了mghmv2C. 他的机械能减少了FfhD. 他的机械能减少了mgh解析：在他减速下降深度为h的过程中，所受合力为Ffmg，由动能定理，他的动能减少了(Ffmg)h，他的重力势能减少了mgh，选项A正确，B错误；由功能关系，他的机械能减少了Ffh，选项C正确，D错误。答案：AC9. xx哈尔滨模拟(多选)竖直向上抛出一个物体，由于受到空气阻力作用，物体落回抛出点的速率小于抛出时的速率，则在这个过程中()A. 物体的机械能守恒B. 物体的机械能不守恒C. 物体上升时机械能减小，下降时机械能减小D. 物体上升时机械能增大，下降时机械能减小解析：物体在运动过程中受到空气阻力的作用，将会有一部分机械能转化成因摩擦生热而产生的内能，所以无论上升过程还是下降过程，机械能均不守恒，且机械能都在减小，故本题只有B、C正确。答案：BC10. xx东北三校联考(多选)两木块A、B用一轻弹簧拴接，静置于水平地面上，如图甲所示。现用一竖直向上的恒力F拉动木块A，使木块A由静止向上做直线运动，如图乙所示，当木块A运动到最高点时，木块B恰好要离开地面。在这一过程中，下列说法中正确的是(设此过程中弹簧始终处于弹性限度内)()A. 木块A的加速度先增大后减小B. 弹簧的弹性势能先减小后增大C. 木块A的动能先增大后减小D. 两木块A、B和轻弹簧组成的系统机械能先增大后减小解析：木块A在拉力F作用下由静止运动最后达到最高点时速度为零，说明木块A向上先加速后减速，加速度先减小后增大，故选项A错误，C正确；木块A向上运动的过程中，弹簧先恢复原长后被拉伸，其弹性势能先减小后增大，故选项B正确；由于拉力F始终对两木块A、B和弹簧组成的系统做正功，故系统的机械能增加，选项D错误。答案：BC二、非选择题(本题共2小题，共40分)11. (16分)xx泰安模拟 如图所示，一物体质量m2 kg，在倾角为37的斜面上的A点以初速度v03 m/s下滑，A点距弹簧上端B的距离AB4 m。当物体到达B后将弹簧压缩到C点，最大压缩量BC0.2 m，然后物体又被弹簧弹上去，弹到的最高位置为D点，D点距A点AD3 m。挡板及弹簧质量不计，g取10 m/s2，sin370.6，求：(1)物体与斜面间的动摩擦因数；(2)弹簧的最大弹性势能Epm。解析：(1)物体从开始位置A点到最后D点的过程中，弹性势能没有发生变化，动能和重力势能减少，机械能的减少量为EEkEpmvmglADsin37 物体克服摩擦力产生的热量为QFfx 其中x为物体的路程，即x5.4 m Ffmgcos37 由能量守恒定律可得EQ 由式解得0.52。 (2)物体由A到C的过程中， 动能减少Ekmv 重力势能减少EpmglACsin37 摩擦生热QFflACmgcos37lAC 由能量守恒定律得弹簧的最大弹性势能为EpmEkEpQ 联立解得Epm24.5 J。答案：(1)0.52 (2)24.5 J12. (24分)xx西安模拟如图甲所示，一倾角为37的传送带以恒定速度运行。现将一质量m1 kg的小物体抛上传送带，物体相对地面的速度随时间变化的关系如图乙所示，取沿传送带向上为正方向，g10 m/s2，sin370.6，cos370.8。求：(1)08 s内物体位移的大小；(2)物体与传送带间的动摩擦因数；(3)08 s内物体机械能增量及因与传送带摩擦产生的热量Q。解析：(1)从图乙中求出物体位移x22 m44 m24 m14 m(2)由图象知，物体相对传送带滑动时的加速度a1 m/s2对此过程中物体受力分析得mgcosmgsinma得0.875 (3)物体被送上的高度hxsin8.4 m 重力势能增量Epmgh84 J动能增量Ekmvmv6 J机械能增加EEpEk90 J08 s内只有前6 s发生相对滑动。06 s内传送带运动距离x146 m24 m06 s内物体位移x26 m产生的热量Qmgcosxmgcos(x1x2)126 J答案：(1)14 m(2)0.875(3)90 J126 J