2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時跟蹤訓(xùn)練21 功能關(guān)系、能的轉(zhuǎn)化和守恒定律

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1、2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時跟蹤訓(xùn)練21 功能關(guān)系、能的轉(zhuǎn)化和守恒定律 一、選擇題 1．(xx·沈陽鐵路實(shí)驗(yàn)中學(xué)期中)兩輛汽車，質(zhì)量和初速度都相同，一輛沿粗糙水平路面運(yùn)動，另一輛沿比較光滑的水平冰面運(yùn)動，它們從減速到停止產(chǎn)生的熱量(　　) A．沿粗糙路面較多 B．沿冰面較多 C．一樣多 D．無法比較 解析：兩汽車最終都停下來，它們的動能轉(zhuǎn)化為熱量，原來二者動能一樣，則產(chǎn)生的熱量相等，所以C正確． 答案：C 2．為了探究能量轉(zhuǎn)化和守恒，小明將小鐵塊綁在橡皮筋中部，并讓橡皮筋穿入鐵罐，兩端分別固定在罐蓋和罐底上．讓該裝置從不太陡的斜面上A處滾下，到斜面上B處停下，發(fā)現(xiàn)橡皮

2、筋被卷緊了，接著鐵罐居然能從B處自動滾了上去．下列關(guān)于該裝置能量轉(zhuǎn)化的判斷正確的是(　　) A．從A處滾到B處，主要是重力勢能轉(zhuǎn)化為動能 B．從A處滾到B處，主要是彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能 C．從B處滾到最高處，主要是動能轉(zhuǎn)化為重力勢能 D．從B處滾到最高處，主要是彈性勢能轉(zhuǎn)化為重力勢能 解析：從A處滾到B處，重力勢能轉(zhuǎn)化為彈性勢能；從B處滾到最高處，彈性勢能又轉(zhuǎn)化為重力勢能，所以選項(xiàng)D正確． 答案：D 3．(多選)重物m系在上端固定的輕彈簧下端，用手托起重物，使彈簧處于豎直方向，彈簧的長度等于原長時，突然松手，重物下落的過程中，對于重物、彈簧和地球組成的系統(tǒng)來說，正確的是(彈簧始終在

3、彈性限度內(nèi)變化)(　　) A．重物的動能最大時，重力勢能和彈性勢能的總和最小 B．重物的重力勢能最小時，動能最大 C．彈簧的彈性勢能最大時，重物的動能最小 D．重物的重力勢能最小時，彈簧的彈性勢能最大 解析：重物下落過程中，只發(fā)生動能、重力勢能和彈性勢能的相互轉(zhuǎn)化，所以當(dāng)動能最大時，重力勢能和彈性勢能的總和最小，A正確；當(dāng)重物的重力勢能最小時，重物應(yīng)下落到最低點(diǎn)，其速度為零，動能最小，此時彈簧伸長量最大，彈性勢能最大，故B錯誤，C、D正確． 答案：ACD 4．(多選)懸崖跳水是一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)性的極限運(yùn)動，需要運(yùn)動員具有非凡的膽量和過硬的技術(shù)．跳水運(yùn)動員進(jìn)入水中后受到水的阻力而做減速

4、運(yùn)動，設(shè)質(zhì)量為m的運(yùn)動員剛?cè)胨畷r的速度為v，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．他的動能減少了(F－mg)h B．他的重力勢能減小了mgh－mv2 C．他的機(jī)械能減少了Fh D．他的機(jī)械能減少了mgh 解析：動能的變化對應(yīng)合外力做功，由動能定理：(mg－F)h＝ΔEk，動能減少量－ΔEk＝(F－mg)h，選項(xiàng)A正確；重力做功等于重力勢能的減少量，則重力勢能減少mgh，選項(xiàng)B錯誤；除重力以外的其他力(即阻力)做功等于機(jī)械能的變化，它克服阻力做功Fh，則機(jī)械能減少Fh，選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯誤． 答案：AC

5、 5．(xx·廣東卷)如圖所示是安裝在列車車廂之間的摩擦緩沖器結(jié)構(gòu)圖．圖中①和②為楔塊，③和④為墊板，楔塊與彈簧盒、墊板間均有摩擦，在車廂相互撞擊使彈簧壓縮的過程中(　　) A．緩沖器的機(jī)械能守恒 B．摩擦力做功消耗機(jī)械能 C．墊板的動能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 D．彈簧的彈性勢能全部轉(zhuǎn)化為動能 解析：由于系統(tǒng)內(nèi)存在摩擦力，在車廂撞擊壓縮彈簧的過程中需要克服摩擦力做功，機(jī)械能不守恒，墊板的動能一部分轉(zhuǎn)化為彈簧彈性勢能，另一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，A、C錯誤，B正確．彈簧恢復(fù)原長過程中，克服摩擦力做功，彈性勢能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和動能，D錯誤． 答案：B 6．質(zhì)量m＝2 kg的長木板A放在光滑的水平面上

6、，另一質(zhì)量m＝2 kg的物體B以水平速度v0＝2 m/s滑上原來靜止的長木板A的表面，由于A、B間存在摩擦，之后A、B速度隨時間變化的情況如圖所示，重力加速度g＝10 m/s2，則下列說法正確的是(　　) A．木板A獲得的動能為2 J B．系統(tǒng)損失的機(jī)械能為1 J C．木板A的最小長度為1.5 m D．A、B間的動摩擦因數(shù)為0.1 解析：從題圖可以看出，開始B做勻減速運(yùn)動，A做勻加速運(yùn)動，最后的共同速度為1 m/s，由EkA＝mv2可得木板A獲得的動能為1 J，選項(xiàng)A錯誤；系統(tǒng)損失的機(jī)械能ΔEk＝mv－×2mv2＝2 J，選項(xiàng)B錯誤；由圖象可知在1 s末A、B兩物體達(dá)到相同的速度，物

7、體B的位移為1.5 m，木板A的位移為0.5 m，所以木板最小長度為1 m，選項(xiàng)C錯誤；由圖象可知木板A的加速度為1 m/s2，根據(jù)μmg＝maA得出動摩擦因數(shù)為0.1，選項(xiàng)D正確． 答案：D 7.(xx·福州市質(zhì)檢)如圖所示，在光滑斜面上的A點(diǎn)先后水平拋出和靜止釋放兩個質(zhì)量相等的小球1和2，不計(jì)空氣阻力，最終兩小球在斜面上的B點(diǎn)相遇，在這個過程中(　　) A．小球1重力做的功大于小球2重力做的功 B．小球1機(jī)械能的變化大于小球2機(jī)械能的變化 C．小球1到達(dá)B點(diǎn)的動能大于小球2的動能 D．兩小球到達(dá)B點(diǎn)時，在豎直方向的分速度相等 解析：重力做功只與初、末位置有關(guān)，與物體經(jīng)過的

8、路徑無關(guān)，所以重力對1、2兩小球所做的功相等，選項(xiàng)A錯誤；1、2兩小球從A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)的過程中，只有重力對其做功，所以它們的機(jī)械能均守恒，選項(xiàng)B錯誤；由動能定理可得，對小球1有：mgh＝Ek1－Ek0對小球2有：mgh＝Ek2－0，顯然Ek1>Ek2，選項(xiàng)C正確；由上面的分析可知，兩小球到達(dá)B點(diǎn)時，小球1的速度大于小球2的速度，設(shè)斜面傾角為θ，則v1y＝gt，v2y＝v2sinθ＝gsin2θt，所以v1y>v2y，因此，小球1在豎直方向上的速度大于小球2在豎直方向上的速度，選項(xiàng)D錯誤． 答案：C 8．(多選)(xx·武漢市高三調(diào)研)如圖所示，傾斜傳送帶沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動，在傳送帶的A端

9、無初速度放置一物塊．選擇B端所在的水平面為參考平面，物塊從A端運(yùn)動到B端的過程中，其機(jī)械能E與位移x的關(guān)系圖象可能正確的是(　　) 解析：取B點(diǎn)勢能為零，釋放點(diǎn)的重力勢能不為零，A錯誤；若物塊始終做勻加速運(yùn)動，則摩擦力始終做正功，B正確；若物塊加速到中間某一位置，物塊與傳送帶相對靜止一起勻速運(yùn)動到B點(diǎn)，則先沿運(yùn)動方向的滑動摩擦力做正功，然后與速度相反的靜摩擦力做負(fù)功，機(jī)械能先增加，后減小，D正確． 答案：BD 9. 如圖所示，固定在地面上的半圓軌道直徑ab水平，質(zhì)點(diǎn)P與半圓軌道的動摩擦因數(shù)處處一樣，當(dāng)質(zhì)點(diǎn)P從a點(diǎn)正上方高H處自由下落，經(jīng)過軌道后從b點(diǎn)沖出豎直上拋，上升的最大高度

10、為H/2，空氣阻力不計(jì)．當(dāng)質(zhì)點(diǎn)下落再經(jīng)過軌道a點(diǎn)沖出時，能上升的最大高度h為(　　) A．h＝H/2 B．從a點(diǎn)能沖出半圓軌道，但h

11、a，物塊與桌面間的動摩擦因數(shù)為μ.現(xiàn)用水平向右的力將物塊從O點(diǎn)拉至A點(diǎn)，拉力做的功為W.撤去拉力后物塊由靜止向左運(yùn)動，經(jīng)O點(diǎn)到達(dá)B點(diǎn)時速度為零．重力加速度為g.則上述過程中(　　) A．物塊在A點(diǎn)時，彈簧的彈性勢能等于W－μmga B．物塊在B點(diǎn)時，彈簧的彈性勢能小于W－μmga C．經(jīng)O點(diǎn)時，物塊的動能小于W－μmga D．物塊動能最大時彈簧的彈性勢能小于物塊在B點(diǎn)時彈簧的彈性勢能 解析：設(shè)O點(diǎn)到A點(diǎn)的距離為x，則物塊在A點(diǎn)時彈簧的彈性勢能為EpA＝W－μmgx，由于摩擦力的存在，因此A、B間的距離a小于2x，即x>a，所以EpA>W－μmga，A項(xiàng)錯誤；物塊從O點(diǎn)經(jīng)A點(diǎn)到B點(diǎn)，根

12、據(jù)動能定理W－μmg(x＋a)＝EpB，μmg(x＋a)>μmga，所以EpBa，因此EkO

13、池水面之間的高度差是h.為了維持水桶水面的高度不變，用水泵通過細(xì)水管將灑落的水重新抽回到高度差為H的水桶上方．水泵由效率為η1的太陽能電池板供電，電池板與水平面之間的夾角為α，太陽光豎直向下照射(如下圖乙所示)，太陽光垂直照射時單位時間、單位面積接受的能量為E0.水泵的效率為η2，水泵出水口單位時間流出水的質(zhì)量為m0，流出水流的速度大小為v0(不計(jì)水在細(xì)水管和空氣中運(yùn)動時所受的阻力)．求： (1)水從小孔噴出時的速度大??； (2)水泵的輸出功率； (3)為了使水泵的工作能維持水面的高度不變，太陽能電池板面積的最小值S. 解析：(1)水從小孔噴出時速度沿水平方向，只受重力作用，做平拋

14、運(yùn)動，設(shè)水噴出時的速度大小為v，有R－r＝vt，h＝gt2，解得v＝. (2)水泵做功，既改變水的勢能，又改變水的動能．由功能關(guān)系得P＝m0gH＋m0v. (3)考慮單位時間內(nèi)的能量轉(zhuǎn)化及利用效率，太陽能電池板接收太陽能的其中一部分轉(zhuǎn)變成電能E1，電能通過水泵將其中的部分轉(zhuǎn)變成水的勢能與動能E2，有E1＝η1E0Scosα，E2＝η2E1，由能量守恒得E2＝m0gH＋m0v， 聯(lián)立以上各式解得S＝. 答案：(1)　(2)m0gH＋m0v　(3) 12．(xx·浙江省“六市六?！蹦M)某研究性學(xué)習(xí)小組為了測量木頭與鐵板間動摩擦因數(shù)，利用如圖所示的裝置將一鐵板靜置于水平地面上，其中水平段

15、AB長L1＝1.0 m，傾斜段CD長L2＝0.5 m，與水平面夾角θ＝53°， BC是一小段圓弧，物體經(jīng)過BC段速度大小不變．現(xiàn)將一小木塊(可視為質(zhì)點(diǎn))從斜面上的P點(diǎn)由靜止開始釋放，木塊滑到水平面上Q點(diǎn)處停止運(yùn)動．已知P點(diǎn)距水平面高h(yuǎn)＝0.2 m，B、Q間距x＝0.85 m，(取重力加速度g＝10 m/s2，sin53°＝0.8) 求： (1)動摩擦因數(shù)μ； (2)若某同學(xué)在A點(diǎn)以v0＝2.5 m/s的初速度將木塊推出，試通過計(jì)算說明木塊能否經(jīng)過P點(diǎn)？若不能，則請求出木塊從A點(diǎn)出發(fā)運(yùn)動到最高點(diǎn)所需時間t. 解析：解法一：木塊從P運(yùn)動到Q過程分析，由動能定理得： mgh－μmgx－

16、μmg＝0 代入數(shù)據(jù)得：μ＝0.2 解法二：P到B過程分析：v＝2a ma＝mgsinθ－μmgcosθ B到Q過程分析：v＝2a′x ma′＝μmg 根據(jù)題意，聯(lián)立方程求解，得：μ＝0.2 (2)根據(jù)能量守恒定律：E＝mv－ E＝3.125－4.15，E<0，故不能達(dá)到P點(diǎn) A到B過程分析：x′＝v0t1＋a1t －μmg＝ma1 代入數(shù)據(jù)得：t′1＝2 s(舍去)　t″1＝0.5 s vB＝vA＋at1 解得：vB＝1.5 m/s B到最高點(diǎn)過程分析：ma2＝μmgcosθ＋mgsinθ vB＝a2t2 解得：t2≈0.16 s 所以，t1＋t2＝0.66 s. 答案：(1)0.2　(2)不能　0.66 s