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(新課標(biāo))2022高考物理總復(fù)習(xí) 課時(shí)檢測(cè)(三十)功能關(guān)系 能量守恒定律(重點(diǎn)突破課)(含解析)

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1、(新課標(biāo))2022高考物理總復(fù)習(xí) 課時(shí)檢測(cè)(三十)功能關(guān)系 能量守恒定律(重點(diǎn)突破課)(含解析) 1.小車靜止在光滑的水平軌道上,一個(gè)小球用細(xì)繩懸掛在車上,現(xiàn)由圖中位置無初速度釋放,在小球下擺到最低點(diǎn)的過程中,下列說法正確的是(  ) A.細(xì)繩對(duì)小球的拉力不做功 B.小球克服細(xì)繩拉力做的功等于小球減少的機(jī)械能 C.細(xì)繩對(duì)車做的功等于小球減少的重力勢(shì)能 D.小球減少的重力勢(shì)能等于小球增加的動(dòng)能 解析:選B 小球下擺的過程中,小車的機(jī)械能增加,小球的機(jī)械能減少,小球克服細(xì)繩拉力做的功等于減少的機(jī)械能,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確;細(xì)繩對(duì)小車做的功等于小球減少的機(jī)械能,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;小球減少的重力勢(shì)

2、能等于小球增加的動(dòng)能和小車增加的機(jī)械能之和,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 2.如圖所示,滑塊靜止于光滑水平面上,與之相連的輕質(zhì)彈簧處于自然伸直狀態(tài),現(xiàn)用恒定的水平外力F作用于彈簧右端,在向右移動(dòng)一段距離的過程中力F做了10 J的功。下列說法正確的是(  ) A.彈簧的彈性勢(shì)能增加了10 J B.滑塊的動(dòng)能增加了10 J C.滑塊和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能增加了10 J D.滑塊和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒 解析:選C 力F做功的同時(shí),彈簧伸長(zhǎng),彈性勢(shì)能增大,滑塊向右加速,滑塊動(dòng)能增加,由功能關(guān)系可知,力F做的功等于滑塊的動(dòng)能與彈簧彈性勢(shì)能的增加量之和,即滑塊和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能增加了10 J,C正確,

3、A、B、D錯(cuò)誤。 3.蹦極是一項(xiàng)既驚險(xiǎn)又刺激的運(yùn)動(dòng),深受年輕人的喜愛。如圖所示,蹦極者從P處由靜止跳下,到達(dá)A處時(shí)彈性繩剛好伸直,繼續(xù)下降到最低點(diǎn)B處,B離水面還有數(shù)米距離。蹦極者(視為質(zhì)點(diǎn))在其下降的整個(gè)過程中,重力勢(shì)能的減少量為ΔE1、繩的彈性勢(shì)能的增加量為ΔE2、克服空氣阻力做的功為W,則下列說法正確的是(  ) A.蹦極者從P到A的運(yùn)動(dòng)過程中,機(jī)械能守恒 B.蹦極者與繩組成的系統(tǒng)從A到B的過程中,機(jī)械能守恒 C.ΔE1=W+ΔE2 D.ΔE1+ΔE2=W 解析:選C 蹦極者下降過程中克服空氣阻力做功,所以機(jī)械能不守恒,A、B項(xiàng)錯(cuò)誤;在蹦極者下降的全過程,根據(jù)能量守恒定律,有

4、ΔE1=W+ΔE2,故C項(xiàng)正確,D項(xiàng)錯(cuò)誤。 4.在兒童樂園的蹦床項(xiàng)目中,小孩在兩根彈性繩和蹦床的協(xié)助下實(shí)現(xiàn)上下彈跳。如圖所示,某次蹦床活動(dòng)中小孩靜止時(shí)處于O點(diǎn),當(dāng)其彈跳到最高點(diǎn)A后下落可將蹦床壓到最低點(diǎn)B,小孩可視為質(zhì)點(diǎn),不計(jì)空氣阻力,下列說法正確的是(  ) A.從A運(yùn)動(dòng)到O,小孩重力勢(shì)能的減少量大于動(dòng)能的增加量 B.從O運(yùn)動(dòng)到B,小孩動(dòng)能的減少量等于蹦床彈性勢(shì)能的增加量 C.從A運(yùn)動(dòng)到B,小孩機(jī)械能的減少量小于蹦床彈性勢(shì)能的增加量 D.若從B返回到A,小孩機(jī)械能的增加量等于蹦床彈性勢(shì)能的減少量 解析:選A 從A運(yùn)動(dòng)到O,小孩重力勢(shì)能的減少量等于動(dòng)能的增加量與彈性繩彈性勢(shì)能的增加

5、量之和,選項(xiàng)A正確;從O運(yùn)動(dòng)到B,小孩動(dòng)能和重力勢(shì)能的減少量等于彈性繩和蹦床彈性勢(shì)能的增加量,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;從A運(yùn)動(dòng)到B,小孩機(jī)械能的減少量大于蹦床彈性勢(shì)能的增加量,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;若從B返回到A,小孩機(jī)械能的增加量等于蹦床和彈性繩彈性勢(shì)能的減少量之和,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 5.一質(zhì)量為1 kg的小球豎直向上拋出,最終落回拋出點(diǎn),假如小球所受空氣阻力大小恒定,該過程的位移—時(shí)間圖像如圖所示,g取10 m/s2,則下列說法正確的是(  ) A.小球拋出時(shí)的速度為12 m/s B.小球上升和下降的時(shí)間之比為2∶ C.小球落回到拋出點(diǎn)時(shí)所受合力的瞬時(shí)功率為64 W D.小球上升過程機(jī)械能損失大于下降過程

6、機(jī)械能損失 解析:選C 小球上升階段,由勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律得x0=v0t1,可得拋出時(shí)的速度v0==24 m/s,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;上升階段,由加速度公式可得a1==12 m/s2,由牛頓第二定律可得mg+f=ma1,解得f=2 N,下降階段,由牛頓第二定律可得mg-f=ma2,解得a2=8 m/s2,由位移公式可得x0=a2t22,解得t2= s,即=,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;設(shè)小球落回到拋出點(diǎn)時(shí)的速度為v,由動(dòng)能定理可得mgx0-fx0=mv2,解得v=8 m/s,故此時(shí)合力的瞬時(shí)功率P=ma2v=64 W,選項(xiàng)C正確;小球上升過程和下降過程,空氣阻力做功相等,故兩過程損失的機(jī)械能相等,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 6

7、.(多選)懸崖跳水是一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)性的極限運(yùn)動(dòng),需要運(yùn)動(dòng)員具有非凡的膽量和過硬的技術(shù)。跳水運(yùn)動(dòng)員進(jìn)入水中后受到水的阻力而做減速運(yùn)動(dòng),設(shè)質(zhì)量為m的運(yùn)動(dòng)員剛?cè)胨畷r(shí)的速度為v,水對(duì)運(yùn)動(dòng)員的阻力大小恒為F,那么在運(yùn)動(dòng)員減速下降深度為h的過程中,下列說法正確的是(g為當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?(  ) A.運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)能減少了(F-mg)h B.運(yùn)動(dòng)員的重力勢(shì)能減少了mgh-mv2 C.運(yùn)動(dòng)員的機(jī)械能減少了Fh D.運(yùn)動(dòng)員的機(jī)械能減少了mgh 解析:選AC 合力做的功等于動(dòng)能的變化量,合力做的功為(mg-F)h,故運(yùn)動(dòng)員動(dòng)能減少了(F-mg)h,A正確;克服重力做的功等于重力勢(shì)能的變化量,故運(yùn)動(dòng)員重力勢(shì)能

8、減少了mgh,B錯(cuò)誤;重力以外的力做的功等于機(jī)械能的變化量,故運(yùn)動(dòng)員機(jī)械能減少了Fh,C正確,D錯(cuò)誤。 7.(多選)(2019·鄭州質(zhì)檢)如圖甲所示,在距離地面高度為h=0.80 m 的平臺(tái)上有一輕質(zhì)彈簧,其左端固定于豎直擋板上,右端與質(zhì)量m=0.50 kg、可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊相接觸(不粘連),OA段粗糙且長(zhǎng)度等于彈簧原長(zhǎng),其余位置均無阻力作用。物塊開始靜止于A點(diǎn),OA段的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.50。現(xiàn)對(duì)物塊施加一個(gè)水平向左的外力F,其大小隨位移x變化的關(guān)系如圖乙所示。物塊向左運(yùn)動(dòng)xAB=0.40 m到達(dá)B點(diǎn),到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度為零,此時(shí)撤去外力F,物塊在彈簧彈力作用下向右運(yùn)動(dòng),從M點(diǎn)離開平臺(tái),落到地

9、面上N點(diǎn),取g=10 m/s2。則(  ) A.彈簧被壓縮過程中外力F做的功為6.0 J B.彈簧被壓縮過程中具有的最大彈性勢(shì)能為6.0 J C.整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中物塊克服摩擦力做功為4.0 J D.M、N的水平距離為1.6 m 解析:選AD F-x圖像與坐標(biāo)軸所圍圖形的面積表示外力F做的功,由題圖乙可知WF=6.0 J,選項(xiàng)A正確;物塊在壓縮彈簧過程中,克服摩擦力做功Wf=μmgxAB=1.0 J,整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中物塊克服摩擦力做功為2Wf=2.0 J,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;根據(jù)功能關(guān)系,彈簧被壓縮過程中具有的最大彈性勢(shì)能為Ep=WF-Wf=5.0 J,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;物塊由B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn),由功能

10、關(guān)系得-Wf=mv2-Ep,解得物塊運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn)的速度v=4 m/s,設(shè)M、N的水平距離為x0,物塊從M點(diǎn)離開平臺(tái)后做平拋運(yùn)動(dòng),由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律,有x0=vt,h=gt2,解得x0=1.6 m,選項(xiàng)D正確。 8.(多選)如圖所示,輕質(zhì)彈簧一端固定,另一端與一質(zhì)量為m、套在粗糙豎直固定桿A處的圓環(huán)相連,彈簧水平且處于原長(zhǎng)。圓環(huán)從A處由靜止開始下滑,經(jīng)過B處的速度最大,到達(dá)C處的速度為零,AC=h。圓環(huán)在C處獲得一豎直向上的速度v,恰好能回到A處。彈簧始終在彈性限度內(nèi),重力加速度為g。則圓環(huán)(  ) A.下滑過程中,加速度一直減小 B.下滑過程中,克服摩擦力做的功為mv2 C.在C處,

11、彈簧的彈性勢(shì)能為mv2-mgh D.上滑經(jīng)過B的速度大于下滑經(jīng)過B的速度 解析:選BD 圓環(huán)下滑時(shí),先加速,在B處時(shí)速度最大,加速度減小至零,從B到C圓環(huán)減速,加速度增大,方向向上,A錯(cuò)誤;圓環(huán)下滑時(shí),設(shè)克服摩擦力做功為Wf,彈簧的最大彈性勢(shì)能為ΔEp,由A到C的過程中,根據(jù)能量關(guān)系有mgh=ΔEp+Wf,由C到A的過程中,有mv2+ΔEp=Wf+mgh,聯(lián)立解得Wf=mv2,ΔEp=mgh-mv2,B正確,C錯(cuò)誤;設(shè)圓環(huán)在B處時(shí),彈簧的彈性勢(shì)能為ΔEp′,根據(jù)能量守恒定律,A到B的過程有mvB2+ΔEp′+Wf′=mgh′,B到A的過程有mvB′2+ΔEp′=mgh′+Wf′,比較兩式得

12、vB′>vB,D正確。 9.(2019·懷化質(zhì)檢)如圖甲所示,ABC為豎直放置的半徑為0.1 m的半圓形軌道,在軌道的最低點(diǎn)A和最高點(diǎn)C各安裝了一個(gè)壓力傳感器,可測(cè)定小球在軌道內(nèi)側(cè)通過這兩點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力FA和FC。質(zhì)量為0.1 kg的小球,以不同的初速度v沖入ABC軌道,g取10 m/s2。 (1)若FA=13 N,求小球經(jīng)過A點(diǎn)時(shí)的速度vA的大?。? (2)若FC和FA的關(guān)系圖線如圖乙所示且FA=13 N,求小球由A滑至C的過程中損失的機(jī)械能。 解析:(1)由牛頓第三定律可知,小球在A、C兩點(diǎn)所受軌道的彈力大小FNA=FA,F(xiàn)NC=FC 在A點(diǎn)由牛頓第二定律得FNA-mg=

13、解得vA=2 m/s。 (2)小球在C點(diǎn)由牛頓第二定律得FNC+mg= 小球由A滑至C的過程,由動(dòng)能定理得 Wf-mg·2R=mvC2-mvA2 小球由A滑至C的過程,由功能關(guān)系得ΔE損=|Wf| 解得損失的機(jī)械能為ΔE損=0.2 J。 答案:(1)2 m/s (2)0.2 J 10.(2019·樂山模擬)如圖甲所示,在傾角為37°足夠長(zhǎng)的粗糙斜面底端,一質(zhì)量m=1 kg的滑塊壓縮著一輕彈簧且鎖定,兩者不拴接,滑塊可視為質(zhì)點(diǎn)。t=0時(shí)解除鎖定,計(jì)算機(jī)通過傳感器描繪出滑塊的v -t圖像如圖乙所示,其中Oab段為曲線,bc段為直線,在t1=0.1 s時(shí)滑塊已上滑x=0.2 m的距離(

14、g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)。求: (1)滑塊離開彈簧后在圖中bc段對(duì)應(yīng)的加速度大小a及動(dòng)摩擦因數(shù)μ的大小; (2)t2=0.3 s和t3=0.4 s時(shí)滑塊的速度v1、v2的大?。? (3)彈簧鎖定時(shí)具有的彈性勢(shì)能Ep。 解析:(1)由題圖乙知滑塊在bc段做勻減速運(yùn)動(dòng),加速度大小為 a==10 m/s2 根據(jù)牛頓第二定律得 mgsin 37°+μmgcos 37°=ma 解得μ=0.5。 (2)根據(jù)速度時(shí)間公式得t2=0.3 s時(shí)滑塊的速度大小 v1=vc-aΔt,解得v1=0 在t2之后滑塊開始下滑,下滑時(shí)由牛頓第二定律得 m

15、gsin 37°-μmgcos 37°=ma′ 解得a′=2 m/s2 從t2~t3滑塊做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng),t3時(shí)刻的速度為 v2=a′Δt=0.2 m/s。 (3)從0~t1時(shí)間內(nèi),由能量守恒定律得 Ep=mgxsin 37°+μmgxcos 37°+mvb2 解得Ep=4 J。 答案:(1)10 m/s2 0.5 (2)0 0.2 m/s (3)4 J 11.如圖所示為某飛船先在軌道Ⅰ上繞地球做圓周運(yùn)動(dòng),然后在A點(diǎn)變軌進(jìn)入返回地球的橢圓軌道Ⅱ上運(yùn)動(dòng),已知飛船在軌道Ⅰ上做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T,軌道半徑為r,橢圓軌道的近地點(diǎn)B離地心的距離為kr(k<1),引力常量為G,飛船

16、的質(zhì)量為m,求: (1)地球的質(zhì)量及飛船在軌道Ⅰ上的線速度大?。? (2)若規(guī)定兩質(zhì)點(diǎn)相距無限遠(yuǎn)時(shí)引力勢(shì)能為零,則質(zhì)量分別為M、m的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)相距為r時(shí)的引力勢(shì)能Ep=-,式中G為引力常量。求飛船在A點(diǎn)變軌時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)飛船做的功。 解析:(1)飛船在軌道Ⅰ上運(yùn)動(dòng)時(shí),由牛頓第二定律有 G=mr2 則地球的質(zhì)量為M= 飛船在軌道Ⅰ上的線速度大小為v=。 (2)設(shè)飛船在橢圓軌道上的遠(yuǎn)地點(diǎn)的速度為v1,在近地點(diǎn)的速度為v2, 由開普勒第二定律有rv1=krv2 根據(jù)能量守恒定律有 mv12-G=mv22-G 解得v1= = 根據(jù)動(dòng)能定理,飛船在A點(diǎn)變軌時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)飛船做的功為 W=mv12-mv2=。 答案:(1)  (2)

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