2022年高考物理一轮复习 课时跟踪训练21 功能关系、能的转化和守恒定律

2022年高考物理一轮复习 课时跟踪训练21 功能关系、能的转化和守恒定律一、选择题1(xx沈阳铁路实验中学期中)两辆汽车，质量和初速度都相同，一辆沿粗糙水平路面运动，另一辆沿比较光滑的水平冰面运动，它们从减速到停止产生的热量()A沿粗糙路面较多 B沿冰面较多C一样多 D无法比较解析：两汽车最终都停下来，它们的动能转化为热量，原来二者动能一样，则产生的热量相等，所以C正确答案：C2为了探究能量转化和守恒，小明将小铁块绑在橡皮筋中部，并让橡皮筋穿入铁罐，两端分别固定在罐盖和罐底上让该装置从不太陡的斜面上A处滚下，到斜面上B处停下，发现橡皮筋被卷紧了，接着铁罐居然能从B处自动滚了上去下列关于该装置能量转化的判断正确的是()A从A处滚到B处，主要是重力势能转化为动能B从A处滚到B处，主要是弹性势能转化为动能C从B处滚到最高处，主要是动能转化为重力势能D从B处滚到最高处，主要是弹性势能转化为重力势能解析：从A处滚到B处，重力势能转化为弹性势能；从B处滚到最高处，弹性势能又转化为重力势能，所以选项D正确答案：D3(多选)重物m系在上端固定的轻弹簧下端，用手托起重物，使弹簧处于竖直方向，弹簧的长度等于原长时，突然松手，重物下落的过程中，对于重物、弹簧和地球组成的系统来说，正确的是(弹簧始终在弹性限度内变化)()A重物的动能最大时，重力势能和弹性势能的总和最小B重物的重力势能最小时，动能最大C弹簧的弹性势能最大时，重物的动能最小D重物的重力势能最小时，弹簧的弹性势能最大解析：重物下落过程中，只发生动能、重力势能和弹性势能的相互转化，所以当动能最大时，重力势能和弹性势能的总和最小，A正确；当重物的重力势能最小时，重物应下落到最低点，其速度为零，动能最小，此时弹簧伸长量最大，弹性势能最大，故B错误，C、D正确答案：ACD4(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F，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(Fmg)hB他的重力势能减小了mghmv2C他的机械能减少了FhD他的机械能减少了mgh解析：动能的变化对应合外力做功，由动能定理：(mgF)hEk，动能减少量Ek(Fmg)h，选项A正确；重力做功等于重力势能的减少量，则重力势能减少mgh，选项B错误；除重力以外的其他力(即阻力)做功等于机械能的变化，它克服阻力做功Fh，则机械能减少Fh，选项C正确，选项D错误答案：AC5(xx广东卷)如图所示是安装在列车车厢之间的摩擦缓冲器结构图图中和为楔块，和为垫板，楔块与弹簧盒、垫板间均有摩擦，在车厢相互撞击使弹簧压缩的过程中()A缓冲器的机械能守恒B摩擦力做功消耗机械能C垫板的动能全部转化为内能D弹簧的弹性势能全部转化为动能解析：由于系统内存在摩擦力，在车厢撞击压缩弹簧的过程中需要克服摩擦力做功，机械能不守恒，垫板的动能一部分转化为弹簧弹性势能，另一部分转化为内能，A、C错误，B正确弹簧恢复原长过程中，克服摩擦力做功，弹性势能转化为内能和动能，D错误答案：B6质量m2 kg的长木板A放在光滑的水平面上，另一质量m2 kg的物体B以水平速度v02 m/s滑上原来静止的长木板A的表面，由于A、B间存在摩擦，之后A、B速度随时间变化的情况如图所示，重力加速度g10 m/s2，则下列说法正确的是()A木板A获得的动能为2 JB系统损失的机械能为1 JC木板A的最小长度为1.5 mDA、B间的动摩擦因数为0.1解析：从题图可以看出，开始B做匀减速运动，A做匀加速运动，最后的共同速度为1 m/s，由EkAmv2可得木板A获得的动能为1 J，选项A错误；系统损失的机械能Ekmv2mv22 J，选项B错误；由图象可知在1 s末A、B两物体达到相同的速度，物体B的位移为1.5 m，木板A的位移为0.5 m，所以木板最小长度为1 m，选项C错误；由图象可知木板A的加速度为1 m/s2，根据mgmaA得出动摩擦因数为0.1，选项D正确答案：D7.(xx福州市质检)如图所示，在光滑斜面上的A点先后水平抛出和静止释放两个质量相等的小球1和2，不计空气阻力，最终两小球在斜面上的B点相遇，在这个过程中()A小球1重力做的功大于小球2重力做的功B小球1机械能的变化大于小球2机械能的变化C小球1到达B点的动能大于小球2的动能D两小球到达B点时，在竖直方向的分速度相等解析：重力做功只与初、末位置有关，与物体经过的路径无关，所以重力对1、2两小球所做的功相等，选项A错误；1、2两小球从A点运动到B点的过程中，只有重力对其做功，所以它们的机械能均守恒，选项B错误；由动能定理可得，对小球1有：mghEk1Ek0对小球2有：mghEk20，显然Ek1Ek2，选项C正确；由上面的分析可知，两小球到达B点时，小球1的速度大于小球2的速度，设斜面倾角为，则v1ygt，v2yv2singsin2t，所以v1yv2y，因此，小球1在竖直方向上的速度大于小球2在竖直方向上的速度，选项D错误答案：C8(多选)(xx武汉市高三调研)如图所示，倾斜传送带沿逆时针方向匀速转动，在传送带的A端无初速度放置一物块选择B端所在的水平面为参考平面，物块从A端运动到B端的过程中，其机械能E与位移x的关系图象可能正确的是()解析：取B点势能为零，释放点的重力势能不为零，A错误；若物块始终做匀加速运动，则摩擦力始终做正功，B正确；若物块加速到中间某一位置，物块与传送带相对静止一起匀速运动到B点，则先沿运动方向的滑动摩擦力做正功，然后与速度相反的静摩擦力做负功，机械能先增加，后减小，D正确答案：BD9.如图所示，固定在地面上的半圆轨道直径ab水平，质点P与半圆轨道的动摩擦因数处处一样，当质点P从a点正上方高H处自由下落，经过轨道后从b点冲出竖直上抛，上升的最大高度为H/2，空气阻力不计当质点下落再经过轨道a点冲出时，能上升的最大高度h为()AhH/2B从a点能冲出半圆轨道，但hH/2C不能从a点冲出半圆轨道D无法确定能否从a点冲出半圆轨道解析：质点P在经过圆轨道时由于摩擦力做负功，质点的机械能减少，即质点上升的高度逐渐减小，但由于质点第二次通过圆轨道时克服摩擦力做功较第一次少，故质点损失的机械能Ea，所以EpAWmga，A项错误；物块从O点经A点到B点，根据动能定理Wmg(xa)EpB，mg(xa)mga，所以EpBa，因此EkOWmga，C项正确；物块动能最大时，是摩擦力等于弹簧的弹力的时候，此位置在O点右侧，如果B点到O点的距离小于动能最大的位置到O点的距离，则物块动能最大时弹簧的弹性势能大于物块在B点时的弹簧的弹力势能，D项错误答案：BC二、非选择题11(xx邯郸质检)如下图甲所示，在圆形水池正上方，有一半径为r的圆形储水桶水桶底部有多个水平小孔，小孔喷出的水在水池中的落点离水池中心的距离为R，水桶底部与水池水面之间的高度差是h.为了维持水桶水面的高度不变，用水泵通过细水管将洒落的水重新抽回到高度差为H的水桶上方水泵由效率为1的太阳能电池板供电，电池板与水平面之间的夹角为，太阳光竖直向下照射(如下图乙所示)，太阳光垂直照射时单位时间、单位面积接受的能量为E0.水泵的效率为2，水泵出水口单位时间流出水的质量为m0，流出水流的速度大小为v0(不计水在细水管和空气中运动时所受的阻力)求：(1)水从小孔喷出时的速度大小；(2)水泵的输出功率；(3)为了使水泵的工作能维持水面的高度不变，太阳能电池板面积的最小值S.解析：(1)水从小孔喷出时速度沿水平方向，只受重力作用，做平抛运动，设水喷出时的速度大小为v，有Rrvt，hgt2，解得v.(2)水泵做功，既改变水的势能，又改变水的动能由功能关系得Pm0gHm0v.(3)考虑单位时间内的能量转化及利用效率，太阳能电池板接收太阳能的其中一部分转变成电能E1，电能通过水泵将其中的部分转变成水的势能与动能E2，有E11E0Scos，E22E1，由能量守恒得E2m0gHm0v，联立以上各式解得S.答案：(1)(2)m0gHm0v(3)12(xx浙江省“六市六校”模拟)某研究性学习小组为了测量木头与铁板间动摩擦因数，利用如图所示的装置将一铁板静置于水平地面上，其中水平段AB长L11.0 m，倾斜段CD长L20.5 m，与水平面夹角53， BC是一小段圆弧，物体经过BC段速度大小不变现将一小木块(可视为质点)从斜面上的P点由静止开始释放，木块滑到水平面上Q点处停止运动已知P点距水平面高h0.2 m，B、Q间距x0.85 m，(取重力加速度g10 m/s2，sin530.8) 求：(1)动摩擦因数；(2)若某同学在A点以v02.5 m/s的初速度将木块推出，试通过计算说明木块能否经过P点？若不能，则请求出木块从A点出发运动到最高点所需时间t.解析：解法一：木块从P运动到Q过程分析，由动能定理得：mghmgxmg0代入数据得：0.2解法二：P到B过程分析：v2amamgsinmgcosB到Q过程分析：v2axmamg根据题意，联立方程求解，得：0.2(2)根据能量守恒定律：EmvE3.1254.15，E0，故不能达到P点A到B过程分析：xv0t1a1tmgma1代入数据得：t12 s(舍去)t10.5 svBvAat1解得：vB1.5 m/sB到最高点过程分析：ma2mgcosmgsinvBa2t2解得：t20.16 s所以，t1t20.66 s.答案：(1)0.2(2)不能0.66 s