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1、 2022年高考物理一輪復(fù)習(xí)方案 第17講 能量轉(zhuǎn)化和守恒定律（含解析） 1．xx·豫東六校聯(lián)考(雙選)在傾角為30°的斜面上，某人用平行于斜面的力把原來(lái)靜止于斜面上的質(zhì)量為2 kg的物體沿斜面向下推了2 m的距離，并使物體獲得1 m/s的速度，已知物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，g取10 m/s2，則在這個(gè)過(guò)程中(　　) 圖K17－1 A．人對(duì)物體做功21 J B．合外力對(duì)物體做功1 J C．物體克服摩擦力做功20 J D．物體重力勢(shì)能減少40 J 2．xx·瓊海一模質(zhì)量為m、初速度為零的物體，在方向不變、大小按如圖K17－2規(guī)律變化的合外力作用下都通

2、過(guò)位移s0.則下列各種情況中物體速度最大的是(　　) A　　　　　　B　　　　　　C　　　　　　D 圖K17－2 3．xx·東北三校聯(lián)考兩木塊A、B用一輕彈簧拴接，靜置于水平地面上，如圖K17－3甲所示．現(xiàn)用一豎直向上的恒力F拉動(dòng)木板A，使木塊A由靜止向上做直線運(yùn)動(dòng)，如圖乙所示，當(dāng)木塊A運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，木塊B恰好要離開(kāi)地面．在這一過(guò)程中，下列說(shuō)法中正確的是(設(shè)此過(guò)程彈簧始終處于彈性限度內(nèi))(　　) 圖K17－3 A．木塊A的加速度先增大后減小 B．彈簧的彈性勢(shì)能先減小后增大 C．木塊A的動(dòng)能先增大后減小 D．兩木塊A、B和輕彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能先增大后減小

3、 圖K17－4 4．xx·鄭州模擬(雙選)一個(gè)人站在商店自動(dòng)扶梯的水平踏板上，隨扶梯向上加速運(yùn)動(dòng)，如圖K17－4所示．則(　　) A．踏板對(duì)人做的功等于人的機(jī)械能的增加量 B．踏板對(duì)人的支持力做的功等于人的機(jī)械能的增加量 C．克服人的重力做的功等于人的機(jī)械能增加量 D．對(duì)人做功的只有重力和踏板對(duì)人的支持力 5．xx·鄭州預(yù)測(cè)跳水運(yùn)動(dòng)是我國(guó)的一個(gè)體育強(qiáng)項(xiàng)，此項(xiàng)運(yùn)動(dòng)大體上可以簡(jiǎn)化為三個(gè)階段：運(yùn)動(dòng)員從跳板上起跳做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，再做自由落體運(yùn)動(dòng)，入水后做勻減速直線運(yùn)動(dòng)．某質(zhì)量為m的運(yùn)動(dòng)員(可視為質(zhì)點(diǎn))，入水后的加速度大小為a＝1.5g，在水中下沉深度h時(shí)速度減為零．在運(yùn)動(dòng)員

4、從入水到停止下沉的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)能減少了1.5mgh B．運(yùn)動(dòng)員的機(jī)械能減少了1.5mgh C．運(yùn)動(dòng)員克服阻力所做的功為1.5mgh D．運(yùn)動(dòng)員的重力勢(shì)能減少了1.5mgh 6．xx·湖北八市聯(lián)考如圖K17－5所示，等腰直角三角體OCD由不同材料A、B拼接而成，P為兩種材料在CD邊上的交點(diǎn)，且DP>CP.現(xiàn)OD邊水平放置，讓小物塊無(wú)初速?gòu)腃滑到D；然后將OC邊水平放置，再讓小物塊無(wú)初速?gòu)腄滑到C，小物塊兩次滑動(dòng)到達(dá)P點(diǎn)的時(shí)間相同．下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖K17－5 A．A、B材料的動(dòng)摩擦因數(shù)相同 B．兩次滑動(dòng)中物塊到達(dá)P點(diǎn)的速度大小相等

5、 C．兩次滑動(dòng)中物塊到達(dá)底端速度大小相等 D．兩次滑動(dòng)中物塊到達(dá)底端的過(guò)程中機(jī)械能損失不相等 7．xx·黃岡七市聯(lián)考(雙選)如圖K17－6所示，光滑水平面上放著足夠長(zhǎng)的木板B，木板B上放著木塊A，A、B接觸面粗糙．現(xiàn)用一水平拉力F作用在B上，使其由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，用f1代表B對(duì)A的摩擦力，f2代表A對(duì)B的摩擦力，下列說(shuō)法正確的有(　　) 圖K17－6 A．F做的功一定等于A、B系統(tǒng)動(dòng)能的增加量 B．F做的功一定小于A、B系統(tǒng)動(dòng)能的增加量 C．f1對(duì)A做的功等于A動(dòng)能的增加量 D．F、f2對(duì)B做的功之和等于B動(dòng)能的增加量 8．xx·福州一模如圖K17－7所示，足夠長(zhǎng)的傳送帶以

6、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(duì)靜止，勻速運(yùn)動(dòng)到達(dá)傳送帶頂端．下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖K17－7 A．第一階段摩擦力對(duì)物體做正功，第二階段摩擦力對(duì)物體不做功 B．第一階段摩擦力對(duì)物體做的功等于第一階段物體動(dòng)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(guò)程機(jī)械能的增加等于全過(guò)程物體與傳送帶間的摩擦生熱 9．如圖K17－8所示，滑雪者由靜止開(kāi)始沿斜坡從A點(diǎn)自由滑下， 圖K17－8 然后在水平面上前進(jìn)至B點(diǎn)停下．已知斜坡、水平面與滑雪板之

7、間的動(dòng)摩擦因數(shù)都為μ，滑雪者(包括滑雪板)的質(zhì)量為m，A、B兩點(diǎn)間的水平距離為L(zhǎng).在滑雪者經(jīng)過(guò)AB段運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，克服摩擦力產(chǎn)生的熱量為(　　) A．大于μmgL　　　　B．等于μmgL C．小于μmgL D．以上三種情況都有可能 10．xx·陜西師大附中五校聯(lián)考如圖K17－9甲所示，一條輕質(zhì)彈簧左端固定在豎直墻面上，右端放一個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的小物塊，小物塊的質(zhì)量為m＝1.0 kg，當(dāng)彈簧處于原長(zhǎng)時(shí)，小物塊靜止于O點(diǎn)．現(xiàn)對(duì)小物塊施加一個(gè)外力F，使它緩慢移動(dòng)，將彈簧壓縮至A點(diǎn)，壓縮量為x＝0.1 m，在這一過(guò)程中，所用外力F與壓縮量的關(guān)系如圖乙所示．然后撤去F釋放小物塊，讓小物塊沿桌面運(yùn)動(dòng)，

8、已知O點(diǎn)與桌邊B點(diǎn)的距離為L(zhǎng)＝0.2 m，水平桌面的高度為h＝5.0 m，計(jì)算時(shí)，可認(rèn)為滑動(dòng)摩擦力等于最大靜摩擦力．(g取10 m/s2) 求： (1)在壓縮彈簧過(guò)程中，彈簧存儲(chǔ)的最大彈性勢(shì)能； (2)小物塊落地點(diǎn)與桌邊B的水平距離． 圖K17－9 11．如圖K17－10為某種魚(yú)餌自動(dòng)投放器中的投餌管裝置示意圖，其下半部AB是一長(zhǎng)為2R的豎直細(xì)管，上半部BC是半徑為R的四分之一圓弧彎管，管口沿水平方向，AB管內(nèi)有一原長(zhǎng)為R、下端固定的輕質(zhì)彈簧．投餌時(shí)，每次總將彈簧長(zhǎng)度壓縮到0.5R后鎖定，在彈簧上端放置一粒魚(yú)餌，解除鎖定，彈簧可將魚(yú)餌彈射出去．設(shè)質(zhì)量為m的魚(yú)

9、餌到達(dá)管口C時(shí)，對(duì)管壁的作用力恰好為零．不計(jì)魚(yú)餌在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的機(jī)械能損失，且鎖定和解除鎖定時(shí)，均不改變彈簧的彈性勢(shì)能．已知重力加速度為g.求： (1) 質(zhì)量為m的魚(yú)餌到達(dá)管口C時(shí)的速度大小v1； (2) 彈簧壓縮到0.5R時(shí)的彈性勢(shì)能Ep； (3) 已知地面與水面相距1.5R，若使該投餌管繞AB管的中軸線OO′在90°角的范圍內(nèi)來(lái)回緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，每次彈射時(shí)只放置一粒魚(yú)餌，魚(yú)餌的質(zhì)量在m到m之間變化，且均能落到水面．持續(xù)投放足夠長(zhǎng)時(shí)間后，魚(yú)餌能夠落到水面的最大面積S是多少？ 圖K17－10 課時(shí)作業(yè)(十七) 1．BC　[解析] 物體下落的高度h＝ssinθ＝1 m，根據(jù)動(dòng)能定

10、理，有W合＝mv2－0＝1 J，選項(xiàng)B正確；摩擦力對(duì)物體做功Wf＝－fs＝－μmgcosθ·s＝－20 J，物體克服摩擦力做功20 J，選項(xiàng)C正確；重力做功WG＝mgh＝20 J，物體重力勢(shì)能減少20 J，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；根據(jù)動(dòng)能定理，有WF＋Wf＋WG＝mv2－0，解得人對(duì)物體做功WF＝1 J，選項(xiàng)A錯(cuò)誤． 2．C　[解析] 圖線與橫軸所圍面積表示合力做的功，故圖C情況下合力做功最大，根據(jù)動(dòng)能定理知，選項(xiàng)C正確． 3. BC　[解析] 木塊A在拉力F作用下由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)速度為零，木塊A向上先加速后減速，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)C正確；木塊A向上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，彈簧壓縮量先逐漸減小，后被逐

11、漸拉伸，其彈性勢(shì)能先減小后增大，選項(xiàng)B正確；拉力F始終對(duì)兩木塊A、B和輕彈簧組成的系統(tǒng)做正功，故系統(tǒng)機(jī)械能增加，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 4．A　[解析] 人隨扶梯向上加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，受支持力、重力和靜摩擦力作用，支持力和靜摩擦力對(duì)人均做正功，根據(jù)機(jī)械能的增加量等于重力以外其他力做的功知，支持力和靜摩擦力對(duì)人做的功等于人的機(jī)械能的增加量．只有選項(xiàng)A正確． 5. A　[解析] 根據(jù)牛頓第二定律，有f－mg＝ma，運(yùn)動(dòng)員受到的阻力f＝mg＋ma＝2.5mg，根據(jù)動(dòng)能定理得mgh－fh＝ΔEk，解得ΔEk＝－1.5 mgh，即動(dòng)能減少了1.5 mgh，選項(xiàng)A正確；阻力對(duì)運(yùn)動(dòng)員做功Wf＝－fh＝－2.5 mg

12、h，即克服阻力做功2.5 mgh，運(yùn)動(dòng)員的機(jī)械能減少了2.5 mgh，選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤；運(yùn)動(dòng)員的重力勢(shì)能減少了mgh，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 6．C　[解析] 根據(jù)牛頓第二定律，有mgsinθ－μmgcosθ＝ma，解得a＝gsinθ－μgcosθ，小物塊兩次滑動(dòng)到達(dá)P點(diǎn)的時(shí)間相同，說(shuō)明兩種情況下物塊的加速度不同，即A、B材料與物塊的動(dòng)摩擦因數(shù)不同，由v＝at知兩次滑動(dòng)中物塊到達(dá)P點(diǎn)的速度大小不相等，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；兩次滑動(dòng)中物塊到達(dá)底端過(guò)程摩擦力做的功相同，重力做的功相同，由動(dòng)能定理知物塊到達(dá)底端的動(dòng)能相等，由能量守恒定律知物塊到達(dá)底端過(guò)程損失的機(jī)械能相等，選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 7．CD　[解析

13、] 運(yùn)動(dòng)過(guò)程中A、B受到的摩擦力等大反向，如果兩者發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，則滑動(dòng)摩擦力對(duì)A、B做的總功為負(fù)功，根據(jù)功能關(guān)系知，F(xiàn)做的功大于A、B系統(tǒng)動(dòng)能的增加量；如果兩者不發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，則靜摩擦力對(duì)A、B做的總功為零，根據(jù)動(dòng)能定理知，F(xiàn)做的功等于A、B系統(tǒng)動(dòng)能的增加量，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；同理，可確定選項(xiàng)C、D正確． 8．C　[解析] 第一階段為滑動(dòng)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(dòng)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，在第一階段摩擦力對(duì)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＝Wf＝fl物，摩擦生熱為Q＝fl相對(duì)，又由于l傳送帶

14、＝vt，l物＝t，所以l物＝l相對(duì)＝l傳送帶，即Q＝ΔE，選項(xiàng)B錯(cuò)誤，選項(xiàng)C正確．在第二階段沒(méi)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． 9．B　[解析] 設(shè)斜坡傾角為θ，全過(guò)程中滑雪者克服摩擦力做功為Wf＝μmgcosθ·sAC＋μmgsCB＝μmg(sACcosθ＋sCB)，由圖中幾何關(guān)系得sACcosθ＋sCB＝L，所以Wf＝μmgL，根據(jù)功能關(guān)系知克服摩擦力產(chǎn)生的熱量Q＝μmgL，選項(xiàng)B正確． 10．(1)2.3 J　(2)2 m [解析] (1)從F－x圖中可以看出，小物塊與桌面間的滑動(dòng)摩擦力大小為f＝1.0 N. 在壓縮過(guò)程中，摩擦力做功為Wf＝－

15、fx＝－0.1 J 由圖線與x軸所夾面積可得F做的功為WF＝×(1.0＋47.0)×0.1 J＝2.4 J 所以彈簧的彈性勢(shì)能為Ep＝WF＋Wf＝2.3 J. (2)從A點(diǎn)開(kāi)始到B點(diǎn)的過(guò)程中，摩擦力做功為Wf′＝－f(x＋L)＝－0.3 J 根據(jù)功能關(guān)系有 Ep＋Wf′＝mv 解得vB＝2 m/s 物塊從B點(diǎn)開(kāi)始做平拋運(yùn)動(dòng)，有 h＝gt2, x＝v0t 解得t＝1 s，x＝2 m. 11．(1)　(2)3mgR　(3)πR2 [解析] (1)質(zhì)量為m的魚(yú)餌在管口C時(shí)做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力完全由重力提供，則 mg＝m 解得v1＝. (2)彈簧的彈性勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為魚(yú)餌的機(jī)械

16、能，由機(jī)械能守恒定律有 Ep＝mg(1.5R＋R)＋mv 解得Ep＝3mgR. (3)不考慮因緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)裝置對(duì)魚(yú)餌速度大小的影響，質(zhì)量為m的魚(yú)餌離開(kāi)管口后做平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)經(jīng)過(guò)t時(shí)間落到水面上，離OO′的水平距離為x1，由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律有 4．5R＝gt2 x1＝v1t＋R 解得x1＝4R 當(dāng)魚(yú)餌的質(zhì)量為m時(shí)，設(shè)其到達(dá)管口C時(shí)速度大小為v2，由機(jī)械能守恒定律有 Ep＝mg(1.5R＋R)＋v 解得v2＝2 質(zhì)量為m的魚(yú)餌落到水面上時(shí)，設(shè)離OO′的水平距離為x2，則 x2＝v2t＋R 解得x2＝7R. 魚(yú)餌能夠落到水面的最大面積 S＝(πx－πx)＝πR2(或8.25πR2)．