江苏专用2022版高考物理一轮复习课后限时集训17功能关系能量守恒定律.doc

课后限时集训17功能关系能量守恒定律建议用时：45分钟1物体在竖直方向上分别做了匀速上升、加速上升和减速上升三种运动。在这三种情况下物体机械能的变化情况是()A匀速上升机械能不变，加速上升机械能增加，减速上升机械能减小B匀速上升和加速上升机械能增加，减速上升机械能减小C匀速上升和加速上升机械能增加，减速上升机械能可能增加，可能减少，也可能不变D三种情况中，物体的机械能均增加C无论物体向上加速运动还是向上匀速运动，除重力外，其他外力一定对物体做正功，物体机械能都增加；物体向上减速运动时，除重力外，物体受到的其他外力不确定，故无法确定其机械能的变化，C正确。2(2022·重庆一诊)如下图，一物块在粗糙斜面上由静止释放，运动到水平面上后停止，那么运动过程中，物块与地球组成系统的机械能()A不变 B减小C增大 D无法判断B物块在粗糙斜面上由静止释放后，重力与摩擦力对物块做功，其中摩擦力做功是将物块机械能的一局部转化为内能，所以物块与地球组成系统的机械能减少，故A、C、D错误，B正确。3.滑块静止于光滑水平面上，与之相连的轻质弹簧处于自然伸直状态。现用恒定的水平外力F作用于弹簧右端，在向右移动一段距离的过程中拉力F做了10 J的功。在上述过程中()A弹簧的弹性势能增加了10 JB滑块的动能增加了10 JC滑块和弹簧组成的系统机械能增加了10 JD滑块和弹簧组成的系统机械能守恒C拉力F做功的同时，弹簧伸长，弹簧的弹性势能增大，滑块向右加速运动，滑块动能增加，由功能关系可知，拉力做功等于滑块的动能与弹簧弹性势能的增加量之和，C正确，A、B、D均错误。4(2022·驻马店模拟)一物体在竖直向上的恒力作用下，由静止开始上升，到达某一高度时撤去外力。假设不计空气阻力，那么在整个上升过程中，物体的机械能E随时间t变化的关系图象是()ABCDA设物体在恒力作用下的加速度为a，由功的定义式可知，机械能增量为EFhF·at2，知E­t图象是开口向上的抛物线，撤去恒力后，机械能守恒，那么机械能不随时间变化，故A正确，B、C、D错误。5(多项选择)(2022·全国卷)从地面竖直向上抛出一物体，其机械能E总等于动能Ek与重力势能Ep之和。取地面为重力势能零点，该物体的E总和Ep随它离开地面的高度h的变化如下图。重力加速度取10 m/s2。由图中数据可得()A物体的质量为2 kgBh0时，物体的速率为20 m/sCh2 m时，物体的动能Ek40 JD从地面至h4 m，物体的动能减少100 JAD根据题给图象可知h4 m时物体的重力势能mgh80 J，解得物体质量m2 kg，抛出时物体的动能为Ek100 J，由动能公式Ekmv2，可知h0时物体的速率为v10 m/s，选项A正确，B错误；由功能关系可知fh|E|20 J，解得物体上升过程中所受空气阻力f5 N，从物体开始抛出至上升到h2 m的过程中，由动能定理有mghfhEk100 J，解得Ek50 J，选项C错误；由题给图象可知，物体上升到h4 m时，机械能为80 J，重力势能为80 J，动能为零，即物体从地面上升到h4 m，物体动能减少100 J，选项D正确。6.(多项选择)(2022·青岛模拟)如下图，一根原长为L的轻弹簧，下端固定在水平地面上，一个质量为m的小球，在弹簧的正上方从距地面高度为H处由静止下落压缩弹簧。假设弹簧的最大压缩量为x，小球下落过程受到的空气阻力恒为Ff，那么小球从开始下落至最低点的过程()A小球动能的增量为0B小球重力势能的增量为mg(HxL)C弹簧弹性势能的增量为(mgFf)(HxL)D系统机械能减少FfHAC小球下落的整个过程中，开始时速度为零，结束时速度也为零，所以小球动能的增量为0，选项A正确；小球下落的整个过程中，重力做功WGmghmg(HxL)，根据重力做功量度重力势能的变化WGEp得：小球重力势能的增量为mg(HxL)，选项B错误；根据动能定理得WGWfW弹000，所以W弹(mgFf)(HxL)，根据弹簧弹力做功量度弹性势能的变化W弹Ep得：弹簧弹性势能的增量为(mgFf)(HxL)，选项C正确；系统机械能的减少量等于重力、弹力以外的力做的功，小球从开始下落至最低点的过程，克服阻力做的功为Ff(HxL)，所以系统机械能减少为Ff(HxL)，选项D错误。7.(多项选择)如下图，质量为M、长度为L的小车静止在光滑水平面上，质量为m的小物块(可视为质点)放在小车的最左端。现用一水平恒力F作用在小物块上，使小物块从静止开始做匀加速直线运动。小物块和小车之间的摩擦力为Ff，小物块滑到小车的最右端时，小车运动的距离为x。此过程中，以下结论正确的选项是()A小物块到达小车最右端时具有的动能为(FFf)(Lx)B小物块到达小车最右端时，小车具有的动能为FfxC小物块克服摩擦力所做的功为Ff(Lx)D小物块和小车增加的机械能为FxABC由动能定理可得小物块到达小车最右端时的动能Ek物W合(FFf)(Lx)，A正确；小车的动能Ek车Ffx，B正确；小物块克服摩擦力所做的功WfFf(Lx)，C正确；小物块和小车增加的机械能为F(Lx)FfL，D错误。8(多项选择)如下图，质量m1 kg的物体从高为h0.2 m的光滑轨道上P点由静止开始下滑，滑到水平传送带上的A点，物体和传送带之间的动摩擦因数为0.2，传送带AB之间的距离为L5 m，传送带一直以v4 m/s的速度匀速运动，那么(g取10 m/s2)()A物体从A运动到B的时间是1.5 sB物体从A运动到B的过程中，摩擦力对物体做功为2 JC物体从A运动到B的过程中，产生的热量为2 JD物体从A运动到B的过程中，带动传送带转动的电动机多做的功为10 JAC设物体下滑到A点的速度为v0，对PA过程，由机械能守恒定律有mvmgh，代入数据得v02 m/s<v4 m/s，那么物体滑上传送带后，在滑动摩擦力的作用下做匀加速运动，加速度大小为ag2 m/s2；当物体的速度与传送带的速度相等时用时t1 s1 s，匀加速运动的位移x1t1×1 m3 m<L5 m，所以物体与传送带共速后向右做匀速运动，匀速运动的时间为t2 s0.5 s，故物体从A运动到B的时间为tt1t21.5 s，应选项A正确；物体运动到B的速度是v4 m/s，根据动能定理得：摩擦力对物体做功Wmv2mv×1×42 J×1×22 J6 J，选项B错误；在t1时间内，传送带做匀速运动的位移为x带vt14 m，故产生热量Qmgxmg(x带x1)，代入数据得Q2 J，选项C正确；电动机多做的功一局部转化成了物体的动能，另一局部转化为内能，那么电动机多做的功WQ×1×(4222) J2 J8 J，选项D错误。9.(多项选择)(2022·新余质检)如下图，竖直光滑杆固定不动，套在杆上的轻质弹簧下端固定，将套在杆上的滑块向下压缩弹簧至离地高度h0.1 m处，滑块与弹簧不拴接。现由静止释放滑块，通过传感器测量到滑块的速度和离地高度h并作出滑块的Ek­h图象，其中高度从0.2 m上升到0.35 m范围内图象为直线，其余局部为曲线，以地面为零重力势能面，g取10 m/s2，由图象可知()A小滑块的质量为0.1 kgB轻弹簧原长为0.2 mC弹簧最大弹性势能为0.5 JD小滑块的重力势能与弹簧的弹性势能总和最小为0.4 JBC在从0.2 m上升到0.35 m范围内，EkEpmgh，图线的斜率绝对值k N2 Nmg，所以m0.2 kg，故A错误；在Ek­h图象中，图线的斜率表示滑块所受的合外力，由于高度从0.2 m上升到0.35 m范围内图象为直线，其余局部为曲线，说明滑块从0.2 m上升到0.35 m范围内所受作用力为恒力，从h0.2 m开始滑块与弹簧别离，弹簧的原长为0.2 m，故B正确；根据能的转化与守恒可知，当滑块上升至最大高度时，增加的重力势能即为弹簧最大弹性势能，所以Epmmgh0.2×10×(0.350.1) J0.5 J，故C正确；由图可知，当h0.18 m时的动能最大为Ekm0.32 J，在滑块整个运动过程中，系统的动能、重力势能和弹性势能之间相互转化，因此动能最大时，滑块的重力势能与弹簧的弹性势能总和最小，根据能量守恒定律可知EEEkmEpmmghEkm0.5 J0.2×10×0.1 J0.32 J0.38 J，故D错误。10(2022·天津和平区一模)如图甲所示，一长木板静止在水平地面上，在t0时刻，一小物块以一定速度从左端滑上长木板，之后长木板运动的v­t图象如图乙所示，小物块与长木板的质量均为m1 kg，木板足够长，g取10 m/s2，求：(1)小物块与长木板间动摩擦因数的值；(2)在整个运动过程中，系统所产生的热量。甲乙解析(1)设小物块与长木板间的动摩擦因数为1，长木板与地面间的动摩擦因数为2，长木板到达的最大速度为vm，长木板加速过程中，由牛顿第二定律得1mg22mgma1vma1t1木板和物块相对静止，共同减速过程中，由牛顿第二定律得2·2mg2ma2vma2t2由图象可知，vm2 m/s，t12 s，t21 s联立解得10.5。(2)设小物块初速度为v0，刚滑上长木板时的加速度大小为a0，那么有1mgma0vmv0a0t1在整个过程中，由能量守恒定律得Qmv72 J。答案(1)0.5(2)72 J11(2022·江苏南京师大附中高三开学考试)在某电视台举办的冲关游戏中，AB是处于竖直平面内的光滑圆弧轨道，圆心角53°，半径R2 m，BC是长度为L16 m的水平传送带，CD是长度为L28 m水平粗糙轨道，AB、CD轨道与传送带平滑连接，参赛者抱紧滑板从A处由静止下滑，参赛者和滑板可视为质点，参赛者质量m60 kg，滑板质量可忽略。滑板与传送带、水平轨道的动摩擦因数分别为10.5、20.4，g10 m/s2，cos 53°0.6，sin 53°0.8。求：(1)参赛者运动到圆弧轨道B处对轨道的压力；(2)假设参赛者恰好能运动到D点，求传送带运转速率及方向；(3)在第(2)问中，传送带由于传送参赛者多消耗的电能。解析(1)参赛者从A到B的过程，由机械能守恒定律得：mgR(1cos 53°)mv0代入数据得：vB4 m/s在B点，对参赛者，由牛顿第二定律得：Nmgm代入数据得：N1 080 N由牛顿第三定律知参赛者运动到圆弧轨道B处对轨道的压力为：NN1 080 N，方向竖直向下。(2)参赛者由C到D的过程，由动能定理得：2mgL20mv解得：vC8 m/s>vB4 m/s所以传送带运转方向为顺时针。假设参赛者在传送带一直加速，设到达C点的速度为v，由动能定理得：1mgL1mv2mv 解得：v m/s>vC8 m/s所以参赛者在传送带上匀加速运动再匀速运动，所以传送带速率v传vC8 m/s，方向顺时针方向。(3)参赛者在传送带上匀加速运动的时间为：t0.8 s此过程中参赛者与传送带间的相对位移大小为：xv传tt解得x1.6 m传送带由于传送参赛着多消耗的电能为： EQEk1mgx代入数据解得：E1 920 J。答案(1)1 080 N，方向竖直向下(2)8 m/s，方向为顺时针(3)1 920 J6