2012高考物理 考前沖刺Ⅲ專題06 能量守恒與轉(zhuǎn)化.doc

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2012考前沖刺物理Ⅲ專題06 能量守恒與轉(zhuǎn)化 1．【2012?河北期末】如圖所示，跳水運(yùn)動員最后踏板的過程可以簡化為下述模型：運(yùn)動員從高處落到處于自然狀態(tài)的跳板（A位置）上，隨跳板一同向下做變速運(yùn)動到達(dá)最低點(diǎn)（B位置）。對于運(yùn)動員從開始與跳板接觸到運(yùn)動至最低點(diǎn)的過程，下列說法中正確的是（ ） A．運(yùn)動員到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)，其所受外力的合力為零 B．在這個(gè)過程中，運(yùn)動員的動能一直在減小 C．在這個(gè)過程中，跳板的彈性勢能一直在增加 D．在這個(gè)過程中，運(yùn)動員所受重力對他做的功小于跳板的作用力對他做的功 【答案】 CD 性勢能的增大量 【答案】C 【解析】小滑塊A從斜面的某一高度開始沿斜面向下加速運(yùn)動到壓縮彈簧到最短的過程中先沿斜面做勻加速運(yùn)動，接觸彈簧后開始做變加速運(yùn)動，最后做變減速速運(yùn)動．滑塊重力做功使重力勢能減少，減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的內(nèi)能和彈簧的彈勢能，所以選項(xiàng)C對 3．【2012?廣東檢測】在2011年5月15日進(jìn)行的國際田聯(lián)鉆石聯(lián)賽上海站中，首次嘗試七步上欄的劉翔以13秒07創(chuàng)項(xiàng)目賽季最好成績奪冠。他采用蹲踞式起跑，在發(fā)令槍響后，右腳迅速蹬離起跑器，在向前加速的同時(shí)提升身體重心。如下圖所示，假設(shè)劉翔的質(zhì)量為錯(cuò)誤；由動能定理，得，選項(xiàng)C錯(cuò)誤、選項(xiàng)D正確 4．【2012?湖北100所重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考】我國“嫦娥一號”探月衛(wèi)星發(fā)射后，先在“以小時(shí)軌道”上繞地球運(yùn)行（即繞地球一圈需要24小時(shí)).然后，經(jīng)過兩次變軌依次到達(dá)“48小時(shí)軌道”和“72小時(shí)軌道”，最后奔向月如果按圓形軌道計(jì)算，并忽略衛(wèi)星質(zhì)量的變化，則在每次變軌完成后與變軌前相比B A. 衛(wèi)星速度增大，引力勢能和動能之和減小 B. 衛(wèi)星速度減小，引力勢能和動能之和增大 C. 衛(wèi)星速度增大，引力勢能和動能之和增大 D. 衛(wèi)星速度減小，引力勢能和動能之和減小 【答案】 【解析】 5. 【2012?江西期末】如圖所示，質(zhì)量為M，長度為L的小車靜止在光滑的水平面上，質(zhì)量為m的小物塊，放在小車的最左端，現(xiàn)用一水平力F作用在小物塊上，小物塊與小車之間的摩擦力為，經(jīng)過一段時(shí)間小車運(yùn)動的位移為，小物塊剛好滑到小車的右端，則下列說法中正確的是：（ ） A . 此時(shí)物塊的動能為F(x+L) B . 此時(shí)小車的動能為fx C . 這一過程中，物塊和小車增加的機(jī)械能為Fx-fL D . 這一過程中，因摩擦而產(chǎn)生的熱量為fL 【答案】BD 解析：水平力對物塊做功F(x+L)，此時(shí)物塊的動能小于F(x+L)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；摩擦力f對小車做功fx，由動能定理可知，此時(shí)小車的動能為fx。選項(xiàng)B正確。這一過程中，物塊和小車增加的機(jī)械能為F(x+L)-fL，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。這一過程中，因摩擦而產(chǎn)生的熱量為fL，選項(xiàng)D正確。 6．【2012?福建省六校聯(lián)考】如圖所示，2011年5月27日在國際泳聯(lián)大獎(jiǎng)賽羅斯托克站中，中國選手彭健烽在男子3米板預(yù)賽中以431.60分的總成績排名第一，晉級半決賽。若彭健烽的質(zhì)量為m，他入水后受到水的阻力而做減速運(yùn)動，設(shè)水對他的阻力大小恒為F，在水中下降高度h的過程中，他的（g為當(dāng)?shù)刂亓铀俣龋? （ ） A．重力勢能減少了mgh B．動能減少了Fh C．機(jī)械能減少了（F+mg）h D．機(jī)械能減少了Fh 【答案】AD 【解析】重力mg做正功，力F做負(fù)功。由重力做功與重力勢能改變的關(guān)系知選項(xiàng)A正確；由動能定理知?jiǎng)幽芨淖儗?yīng)外力所做的總功，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由功能關(guān)系，機(jī)械能的改變量在數(shù)值上等于力F做的功，選項(xiàng)C錯(cuò)誤、選項(xiàng)D正確。 7．【2012?江蘇期中】打開水龍頭，水順流而下，仔細(xì)觀察將會發(fā)現(xiàn)連續(xù)的水流柱的直徑在流下的過程中，是逐漸減小的（即上粗下細(xì)），設(shè)水龍頭出口處半徑為1cm，安裝在離接水盆75cm高處，如果測得水在出口處的速度大小為1m/s，g=10m/s2，則水流柱落到盆中的半徑 ( ) A．1cm B．0.75cm C．0.5cm D．0.25cm 【答案】C 【解析】由于不考慮摩擦阻力，故整個(gè)水柱的機(jī)械能守恒，由機(jī)械能守恒定律 得 水流體積不變， r=0.5cm 8．【2012?江西模擬】如右圖所示，固定在豎直面內(nèi)的光滑圓環(huán)半徑為R，圓環(huán)上套有質(zhì)量分別為m和2m的小球A、B（均可看作質(zhì)點(diǎn)），且小球A、B用一長為2R的輕質(zhì)細(xì)桿相連，在小球B從最高點(diǎn)由靜止開始沿圓環(huán)下滑至最低點(diǎn)的過程中（已知重力加速度為g），下列說法正確的是 （ ） B錯(cuò)誤；當(dāng)B球到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)，兩小球速度最大，由系統(tǒng)機(jī)械能守恒，得最大速度為，選項(xiàng)C正確；以B球?yàn)檠芯繉ο螅蓜幽芏ɡ淼茫?，解得，選項(xiàng)D正確。 9．【2012?四川聯(lián)考】如圖是一種升降電梯的示意圖，A為載人箱，B為平衡重物，它們的質(zhì)量均為M，上下均有跨過滑輪的鋼索系住，在電動機(jī)的牽引下使電梯上下運(yùn)動．如果電梯中 則 10．【2012?山東期中】一小物體沖上一個(gè)固定的粗糙斜面，經(jīng)過斜面上A、B兩點(diǎn)到達(dá)斜面的最高點(diǎn)后返回時(shí)，又通過了A、B兩點(diǎn)，如圖所示，對于物體上滑時(shí)由A到B和下滑時(shí)由B到A的過程中，其動能的增量的大小分別為ΔEk1和ΔEk2，機(jī)械能的增量的大小分別是ΔE1和ΔE2，則以下大小關(guān)系正確的是(　　) A．ΔEk1>ΔEk2　ΔE1>ΔE2 B．ΔEk1>ΔEk2　ΔE1<ΔE2 C．ΔEk1>ΔEk2　ΔE1＝ΔE2 D．ΔEk1<ΔEk2　ΔE1＝ΔE2 【答案】C. 【解析】設(shè)物體在A、B間滑動時(shí)克服阻力做功為Wf，則物體由A到B，有mgh＋Wf＝ΔEk1，由B到A，有mgh－Wf＝ΔEk2，所以ΔEk1>ΔEk2；再根據(jù)功能關(guān)系，物體克服阻力做的功等于物體機(jī)械能改變量的大小，有：Wf＝ΔE1＝ΔE2，故選項(xiàng)C正確． 11．【2012?湖北期中】(如圖所示，足夠長的傳送帶以恒定速率順時(shí)針運(yùn)行，將一個(gè)物體輕輕放在傳送帶底端，第一階段物體被加速到與傳送帶具有相同的速度，第二階段與傳送帶相對靜止，勻速運(yùn)動到達(dá)傳送帶頂端．下列說法正確的是(　　) A．第一階段摩擦力對物體做正功，第二階段摩擦力對物體不做功 B．第一階段摩擦力對物體做的功等于第一階段物體動能的增加 C．第一階段物體和傳送帶間的摩擦生熱等于第一階段物體機(jī)械能的增加 D．物體從底端到頂端全過程機(jī)械能的增加等于全過程物體與傳送帶間的摩擦生熱 【答案】C 【解析】第一階段為滑動摩擦力做功，第二階段為靜摩擦力做功，兩個(gè)階段摩擦力方向都跟物體運(yùn)動方向相同，所以摩擦力都做正功，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由功能關(guān)系可知，第一階段摩擦力對物體做的功(除重力之外的力所做的功)等于物體機(jī)械能的增加，即ΔE＝W阻＝F阻s物，摩擦生熱為Q＝F阻s相對，又由于s傳送帶＝vt，s物＝t，所以s物＝s相對＝s傳送帶，即Q＝ΔE，選項(xiàng)C正確，B錯(cuò)誤．第二階段沒有摩擦生熱，但物體的機(jī)械能繼續(xù)增加，結(jié)合選項(xiàng)C可以判斷選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 12．【2012?山東泰期末檢測】如圖所示，卷揚(yáng)機(jī)的繩索通過定滑輪用力F拉位于粗糙斜面上的木箱，使之沿斜面加速向上移動。在移動過程中，下列說法正確的是 A.F對木箱做的功等于木箱增加的機(jī)械能與木箱克服摩擦力所做的功之和 B.F對木箱做的功等于木箱克服摩擦力和克服重力所做的功之和 C.木箱增加的機(jī)械能等于力F、重力及摩擦力對木箱所做的功之和 D.木箱增加的動能等于力F、重力及摩擦力對木箱所做的功之和 【答案】CD 【解析】木箱受四個(gè)力的作用，重力、拉力、摩擦力和支持力。從做功來看，而支持力不做功。拉力對木箱做正功，摩擦力和重力做負(fù)功。從能量轉(zhuǎn)化看，木箱的機(jī)械能和內(nèi)能都在增加。功是能量轉(zhuǎn)化的量度，顯然，木箱增加的能量應(yīng)等于Ｆ對木箱做的功；而木箱克服摩擦力做的功等于增加的的內(nèi)能，服重力所做的功等于木箱增加的重力勢能。所以選項(xiàng)C、D正確 13．【2012?河南期末檢測】如圖1所示，豎直向上的勻強(qiáng)電場中，絕緣輕質(zhì)彈簧豎直立于水平地面上，上面放一質(zhì)量為m的帶正電小球，小球與彈簧不連接，施加外力F將小球向下的增量，即－W1＋mv2，故C選項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)電場力做功是電勢能變化的量度，電場力做正功電勢能減少，電場力做負(fù)功電勢能增加，故D選項(xiàng)正確． 14．【2012?浙江期中】如圖所示，一個(gè)滑雪運(yùn)動員從左側(cè)斜坡距離坡底8 m處由靜止滑下．以坡底為零勢能參考面，當(dāng)下滑到距離坡底l1處時(shí)，運(yùn)動員的動能和勢能恰好相等；到坡底后運(yùn)動員又靠慣性沖上右側(cè)斜坡．若不計(jì)經(jīng)過坡底時(shí)的機(jī)械能損失，當(dāng)上滑到距離坡底l2處時(shí)，運(yùn)動員的動能和勢能再次相等，上滑的最大距離為4 m．在此全過程中，下列說法正確的是(　　) A．摩擦力對運(yùn)動員所做的功等于運(yùn)動員動能的變化 B．重力和摩擦力對運(yùn)動員所做的總功等于運(yùn)動員機(jī)械能的變化 C．l1<4 m，l2>2 m D．l1>4 m，l2<2 m 【答案】C 【解析】在整個(gè)過程中，只有重力和摩擦力做功，由動能定理可知重力和摩擦力所做的總功等于運(yùn)動員動能的變化，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由功能關(guān)系可知摩擦力所做的功等于運(yùn)動員機(jī)械能的變化，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；在下滑過程中，若不考慮空氣阻力，l1＝4 m；若考慮空氣阻力，l1處的機(jī)械能應(yīng)小于初始狀態(tài)的機(jī)械能，即l1<4 m；在上滑過程中，若不考慮空氣阻力，l2應(yīng)在2 m處，若考慮空氣阻力，l2處機(jī)械能應(yīng)大于4 m處機(jī)械能，即l2>2 m，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤． 15．【2012?重慶聯(lián)考】如圖所示，質(zhì)量均為m的A、B兩物體疊放在豎直輕質(zhì)彈簧并保持靜小為mg，即ΔF=mg，而彈簧形變程度變化量為Δx=h，由ΔF=kΔx解得彈簧的勁度系數(shù)k=，選項(xiàng)A錯(cuò)誤、B正確；從開始運(yùn)動到B與A剛分離的過程中，兩物體經(jīng)歷先加速后減速，其動能先增大后減小，選項(xiàng)C正確；從開始運(yùn)動到B與A剛分離的過程中，一直有非重力對B做正功，可知其機(jī)械能一直增大，選項(xiàng)D正確。 16．【2012?湖南期中】一質(zhì)量為m的滑塊以初速度v0自固定在地面上的粗糙斜面的底端開始沖上斜面，到達(dá)某一高度后又自動返回至斜面底端，圖中分別給出了在整個(gè)運(yùn)動過程中滑塊的速度v、加速度大小a、動能Ek及機(jī)械能E隨時(shí)間t的變化關(guān)系圖線，則其中可能正確的是（規(guī)定斜面底端所在水平面為零勢能參考平面 ） （ ） v t O a t O EK t O E t O A B C D 【答案】B 【解析】由于斜面存在摩擦，所以向上滑時(shí)加速度大于下滑時(shí)的加速度，選項(xiàng)A錯(cuò)誤、B正確；動能隨時(shí)間的變化關(guān)系為二次函數(shù)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由于始終存在摩擦力做負(fù)功，所以其機(jī)械能一直減少，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 17．【2012?廣東模擬】特種兵過山谷的一種方法可簡化為圖示情景。將一根長為2d的不可伸長的細(xì)繩兩端固定在相距為d的A、B兩等高點(diǎn)，繩上掛一小滑輪P，戰(zhàn)士們相互配合，沿著繩子滑到對面。如圖所示，戰(zhàn)士甲水平拉住滑輪，質(zhì)量為m的戰(zhàn)士乙吊在滑輪上，腳離地，處于靜止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)AP豎直，然后戰(zhàn)士甲將滑輪從靜止?fàn)顟B(tài)釋放，若不計(jì)滑輪摩擦及空氣阻力，也不計(jì)繩與滑輪的質(zhì)量，求： （1）戰(zhàn)士甲釋放前對滑輪的水平拉力F； （2）戰(zhàn)士乙滑動過程中的最大速度． 【答案】(1)(2) 【解析】（1）設(shè)乙靜止時(shí)AP間距離為h，則由幾何關(guān)系得 d2＋h2＝(2d－h(huán))2 解得 　 對滑輪受力分析如圖，則有FT＋FTcosθ＝mg FTsinθ＝F　 解得 　 （2）乙在滑動過程中機(jī)械能守恒，滑到繩的中點(diǎn)位置最低，速度最大。此時(shí)APB三點(diǎn)構(gòu)成一正三角形。 P與AB的距離為　 由機(jī)械能守恒有　　　解得　 18．【2012?武漢聯(lián)考】如圖所示，A、B兩小球用輕桿連接，A球只能沿內(nèi)壁光滑的豎直滑槽【答案】(1) (2) N = mBg(3) 令y=(1-cosθ)cos2θ，當(dāng)y的導(dǎo)數(shù)y=0時(shí)，A球機(jī)械能最小，vB達(dá)最大值，即 sinθcos2θ-2(1-cosθ)cosθsinθ=0 解得 cosθ=2/3 則A球機(jī)械能的最小值 19．【2012?湖南四市聯(lián)考】15．（12分）如圖所示，一位質(zhì)量m=60kg參加“挑戰(zhàn)極限”的業(yè)余選手，要越過一寬度為s=2.5m的水溝，躍上高為H=2.0m的平臺，采用的方法是：人手握一根長L=3.25m的輕質(zhì)彈性桿一端，從A點(diǎn)由靜止開始勻加速助跑，至B點(diǎn)時(shí)，桿另一端抵在O點(diǎn)的阻擋物上，接著桿發(fā)生形變、同時(shí)腳蹬地，人被彈起，離地時(shí)重心高h(yuǎn)=0.8m，到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)桿處于豎直，人的重心在桿的頂端。運(yùn)動過程中空氣阻力可忽略不計(jì)。（取g=10m/s2） （1）第一次試跳，人恰能到達(dá)最高點(diǎn)，則人在B點(diǎn)離開地面時(shí)的速度v1是多少？ （2）第二次試跳，人在最高點(diǎn)放開桿水平飛出后，恰好趴落到平臺邊緣，則人在最高點(diǎn)飛出時(shí)速度v2至少多大？ (2)人飛出作平拋運(yùn)動，最高點(diǎn)速度v最小時(shí)人剛好落在平臺上，則 s=vt 解得 (3)設(shè)蹬地瞬間人做功W，由動能定理，有 直照射時(shí)單位時(shí)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(shí)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(shí)所受的阻力）。求 （1）水從小孔噴出時(shí)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。 【答案】(1) (2) (3) 【解析】（1）水從小孔噴出時(shí)速度沿水平方向，只受重力作用，做平拋運(yùn)動，設(shè)水噴出時(shí)的速度大小為v,有 解得 （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 （3）考慮單位時(shí)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 由能量守恒得 聯(lián)立以上各式解得 21.【2012?四川模擬】 如圖所示，在一兩邊有壁板，長為L=1 m的水平絕緣槽中，有水平 (qE+μmg)d=mv2/2 得：d=mv02/2(qE+μmg)=12.5m=12.5L 所以帶電體通過的總路程為:s=12.5+12=24.5m 22．【2012?云南模擬】 如圖所示，MN是一固定在水平地面上足夠長的絕緣平板（右側(cè)有擋板），整個(gè)空間有平行于平板向左、場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場，在板上C點(diǎn)的右側(cè)有一個(gè)垂直于紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，一個(gè)質(zhì)量為m、帶電量為-q的小物塊，從C點(diǎn)由靜【解析】（1）設(shè)小物塊向右勻速運(yùn)動時(shí)的速度大小為v1，由平衡條件有 ①（1分） 設(shè)小物塊在向右運(yùn)動過程中克服摩擦力做的功為W，由動能定理有 ②（2分） 由①②式解得 ③ ④（2分） （2）設(shè)小物塊返回時(shí)在磁場中勻速運(yùn)動的速度大小為v2，與右端擋板碰撞過程損失的機(jī)械能為，則有 ⑤（2分） ⑥（1分） 由③⑤⑥式解得 ⑦（2分） （3）設(shè)最終小物塊停止的位置在板上C點(diǎn)左側(cè)x距離處，由能量守恒定律有 ⑧（2分） 離開P，則（1）求物塊C下落的最大距離； （2）求小物塊C下落到最低點(diǎn)的過程中，小物塊B的電勢能的變化量、彈簧的彈性勢能變化量； （3）若C的質(zhì)量改為2M,求小物塊A剛離開擋板P時(shí)小物塊B的速度大小以及此時(shí)小物塊B對水平桌面的壓力. 【答案】(1)(2) (3) 【解析】（1）開始時(shí)彈簧的形變量為，對物體B由平衡條件可得： (3)當(dāng)C的質(zhì)量為2M時(shí)，設(shè)A剛離開擋板時(shí)B的速度為V，由能量守恒定律可知： 解得A剛離開P時(shí)B的速度為： 因?yàn)槲飰KAB均不離開水平桌面，所以對物塊B豎直方向受力平衡： 解得：