2022年高考物理二轮复习专题限时集训专题能量转化与守恒 .pdf

学习好资料欢迎下载专题限时集训 (六)专题六能量转化与守恒 (时间： 45 分钟 ) 图 61 3如图61 所示，在水平地面上固定一倾角为的光滑绝缘斜面，斜面处于电场强度大小为 E、方向沿斜面向下的匀强电场中一劲度系数为k 的绝缘轻质弹簧的一端固定在斜面底端， 整根弹簧处于自然状态一质量为 m、带电量为q(q0)的滑块从距离弹簧上端为x0处静止释放，滑块在运动过程中电量保持不变设滑块与弹簧接触过程没有机械能损失，弹簧始终处在弹性限度内，重力加速度大小为g，则 () A当滑块的速度最大时，弹簧的弹性势能最大B当滑块的速度最大时，系统的机械能最大C当滑块的加速度最大时，弹簧的弹性势能最大D当滑块的加速度最大时，系统的机械能最大图 62 4如图 62 所示，两质量均为m 的小球通过长为L 的不可伸长轻绳水平相连，从高处自由下落， 下落过程中绳处于水平伸直状态若下落 h高度时绳的中点碰到水平放置的光滑钉子 O，绳与钉子作用过程中无能量损失，重力加速度为g，则 () A小球开始下落到刚到达最低点的过程中机械能守恒B从轻绳与钉子相碰到小球刚到达最低点过程，重力的功率先减小后增大C小球刚到最低点速度大小为2g hLD小球刚到达最低点时绳子中张力为4mghL3mg5如图 63 所示，轻质弹簧的一端固定在竖直板P 上，另一端与质量为m1的物体 A相连，物体A 静止于光滑桌面上，A 右边由一细线绕过光滑的定滑轮悬一质量为m2的物体B，定滑轮的质量不计开始时用手托住物体B，让细线恰好拉直，然后由静止释放B，直到 B 获得最大速度下列有关此过程的分析，其中正确的是() 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 7 页学习好资料欢迎下载图 63 A物体 B 机械能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量B物体 B 重力势能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量C物体 B 动能的增加量等于细线拉力对物体B 做的功与物体B 重力做功之和D物体 B 的机械能一直增加6如图64 甲所示，在水平地面上固定一倾角为的光滑绝缘斜面，将一质量为m的小球从斜面上端的 A 点处由静止释放，下滑位移x 到达 B 点与轻弹簧接触，再下滑位移L 将弹簧压缩至C 点时速度恰好减为零如图乙所示，若将整个斜面置于大小为E、方向沿斜面向下的匀强电场中，再使小球带电量为q，仍在 A 位置由静止释放，不计小球与弹簧接触过程机械能损失，小球运动过程中电量保持不变，弹簧始终处在弹簧限度内，重力加速度大小为g，则小球在电场中到达C 点时速度的大小为() 图 64 A零 B.2g xL sinC.2Eq xLmD.2Eq xL sinm7在竖直平面内有一半径为R 的 光滑圆环轨道， 一质量为 m 的小球穿在圆环轨道上做圆周运动，到达最高点C 时的速率vC4gR5，则下述正确的是() A此球的最大速率是6vCB小球到达C 点时对轨道的压力是4mg5C小球在任一直径两端点上的动能之和相等D小球沿圆轨道绕行一周所用的时间小于5Rg图 65 8如图 65 所示，置于足够长斜面上的盒子A 内放有光滑球B，B 恰与 A 前、后壁接触，斜面光滑且固定于水平地面上一轻质弹簧的一端与固定在斜面上的木板P 拴接，另一端与 A 相连今用外力推A 使弹簧处于压缩状态，然后由静止释放，则从释放盒子直至其获得最大速度的过程中() A弹簧的弹性势能一直减小直至为零BA 对 B 做的功等于B 的机械能的增加量C弹簧弹性势能的减少量等于A 和 B 的机械能的增加量DA 所受重力和弹簧弹力做功的代数和小于A 的动能的增加量9如图 6 6所示，装置ABCDE 固定在水平地面上，AB 段为倾角 53 的斜面， BC段为半径 R2m 的圆弧轨道，两者相切于B 点， A 点离地面的高度为H4m一质量为m精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 7 页学习好资料欢迎下载1kg 的小球从 A 点由静止释放后沿着斜面AB 下滑，当进入圆弧轨道BC 时，由于BC 段是用特殊材料制成的，导致小球在BC 段运动的速率保持不变最后， 小球从最低点C 水平抛出，落地速率为v 7m/s.已知小球与斜面AB 之间的动摩擦因数 0.5，重力加速度g10m/s2， sin53 0.8，cos53 0.6，不计空气阻力，求：(1)小球从 B 点运动到C 点克服阻力所做的功；(2)B 点到水平地面的高度；(3)小球运动到C 点的速度大小图 66 10如图 67 所示是游乐场中过山车的模型图图中两个光滑圆形轨道的半径分别为R1 2.0m 和 R28.0m，固定在倾角 37 的斜轨道面上的A、B 两点，且两圆形轨道的最高点 C、D 均与 P 点平齐，圆形轨道与斜轨道之间圆滑连接现使小车(视为质点 )从 P 点以一定的初速度沿斜面向下运动已知斜轨道面与小车间的动摩擦因数 16， g10m/s2， sin37 0.6，cos37 0.8.问：(1)若小车恰好能通过第一个圆形轨道的最高点C，则它在P 点的初速度应为多大？(2)若小车在P 点的初速度为15m/s，则小车能否安全通过两个圆形轨道？图 67 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 7 页学习好资料欢迎下载11如图 68 所示，在高h130m 的光滑水平平台上，质量m1kg 的小物块压缩弹簧后被锁扣K 锁住，储存了一定量的弹性势能Ep.若打开锁扣K，物块将以一定的水平速度v1向右滑下平台做平抛运动，并恰好能从光滑圆弧形轨道BC 上 B 点的切线方向进入圆弧形轨道 B 点的高度 h2 15m，圆弧轨道的圆心O 与平台等高， 轨道最低点C 的切线水平，并与地面上长L70m 的水平粗糙轨道CD 平滑 连接；小物块沿轨道BCD 运动与右边墙壁发生碰撞 g 10m/s2.求：(1)小物块由A 运动到 B 的时间；(2)小物块原来压缩弹簧时储存的弹性势能Ep的大小；(3)若小物块与墙壁只发生一次碰撞，碰后速度等大反向，反向运动过程中没有冲出B点， 最后停在轨道CD 上的某点P(P 点没画出 ) 设小物块与轨道CD 之间的动摩擦因数为 ，求 的取值范围图 68 12如图 69 所示，直筒A 连同固定在直筒底部的竖直杆的总质量M50kg，直筒内部高度 H13.75m另有一质量为m2kg 的小铁环B 套在细杆上，从细杆的底部以v020m/s 的初速度开始向上运动且刚好能到达箱顶已知小铁环与杆之间的滑动摩擦力大小恒为 f10N，不计空气阻力，g 取 10m/s2，6 2.5.求：(1)直筒内细杆长h 为多少？(2)铁环第一次从杆顶滑到杆底的速度为多大？(3)若铁环与筒底每次碰撞都没有能量损失，小环在圆筒内通过的总路程是多少？图 69 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 7 页学习好资料欢迎下载专题限时集训(六) 1B【解析】 电磁辐射沿球面传播，由能量守恒可知，在任意一个以基站为球心的球面上通过的功率均为40W，因此通过球面单位面积上的功率P0P4 R2，解得 R10m，选项B 正确2D【解析】 小球运动过程克服阻力做功，机械能减小，选项AB 错误；上升到P 点时重力势能是最高点重力势能的一半，因上升过程机械能减小，所以上升到P 点时动能大于 P 点重力势能， 即动能和重力势能相等的位置在P 点上方， 选项 D 正确；同理 C 项错误3 CD【解析】 物块与弹簧接触前做匀加速运动，接触弹簧后先加速运动后减速运动速度减小为零时， 弹簧压缩量最大，加速度平行斜面向上且最大物块和弹簧组成的系统能量守恒，到弹簧压缩量最大时，电场力做功最大，电势能最小，所以此时系统的机械能最大4AD 【解析】 只有重力做功，系统的机械能守恒，选项A 正确设两小球到达最低点的速度为v，由机械能守恒定律有2mg(h12L)12 2mv2，解得v2g h12L ，选项C错误；任一小球到达最低点时应用牛顿第二定律得，T mgmv212L，解得T4mghL 3mg，选项 D 正确5C【解析】 物体 A、B 及弹簧组成的系统机械能守恒，物体B 的机械能减少量等于弹簧弹性势能的增加量与物体A 动能的增加量之和，则选项A、 B 错误；单独对物体B 进行分析 ，在达到最大速度前，细线拉力做负功，机械能减少，物体B 减少的机械能等于拉力做的功，则选项C 正确， D 错误6C【解析】 无电场时，根据能量守恒定律，有Epmg(x L)sin ；增加电场后，根据能量守恒定律， Ep12mv2mg(xL)sin qE(xL)，解得 v2qE xLm. 7ACD 【解析】 小球从最高点C 滑到最低点D 的过程中机械能守恒，mg 2R12mv2D12mv2C， 解得 vD6vC， 选项 A 正确；小球经过 C 点时，由牛顿第二定律可得mgFCmv2CR，解得 FC15mg，选项 B 错误；设直径PQ 与水平方向的夹角为 ，如图所示，根据机械能守恒定律有12mv2P12mv2CmgR(1sin )，12mv2Q12mv2CmgR(1sin )，解得12mv2P12mv2Qmv2C2mgR145mgR，选项 C 正确；由于小球在最高点速度最小，故小球沿圆轨道运行一周所用的时间t2 RvC 5Rg，选项 D 正确8BC【解析】 盒子 A 和小球B 向上运动过程先加速运动后减速运动，即当弹力大小等于 A 和 B 重力的下滑分力时速度最大，此时弹簧处于压缩状态，弹簧的弹性势能大于零，所以选项A 错误；根据功能关系，A 对 B 做的功等于B 的机械能的增量，选项B 正确；运动过程中， A、B 及弹 簧组成的系统机械能守恒，弹簧弹性势能的减少量等于A 和 B 的机械能的增加量，选项C 正确；根据动能定理，合力对A 做的功等于A 的动能的增加量，而该过程 B 对 A 的作用力对A 做负功，所以A 所受重力和弹簧弹力做功的代数和大于A 的动能的增加量，选项D 错误9(1)8J(2)2m(3)5m/s 【解析】(1)设小球从B 到 C 克服阻力做功为WBC，由动能定理精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 7 页学习好资料欢迎下载mgR(1cos )WBC 0 代入数据解得WBC8J (2)设小 球在 AB 段克服阻力做功为WAB，B 点到地面高度为h，则 WAB mgAB cos而 AB Hhsin对于小球从A 点到落地的整个过程，由动能定理mgHWABWBC12mv2联立解得 h2m (3)设小球在C 点的速度为vC，对于小球从C 点到落地的过程，由动能定理mgCD 12mv212mv2CCD hR(1cos ) 联立解得 vC5m/s 10(1)6m/s(2)能安全通过【解析】(1)设小车经过C 点时的临界速度为v1，则mgmv21R1设 P、A 两点间 距离为 L1，由几何关系可得L1R11cossin小车从 P 运动到 C，根据能量守恒定律有 mgL1cos 12mv2012mv21解得 v06m/s (2)设 P、B 两点间距离为L2，由几何关系可得L2R21cossin设小车能安全通过两个圆形轨道时在D 点的临界速度为v2，则mgmv22R2设 P 点的初速度为v0，对小车从P 运动到 D，根据能量守恒定律有 mgL2cos 12mv2012mv22解得 v012m/s.因 v015m/s，所以能安全通过11(1)3s(2)50J(3)16 12【解析】(1)由于 h130m，h215m，设从 A 运动到 B 的时间为 t，则 h1h212gt2解得 t3s (2)由 RcosBOCh1 h2， Rh1，所以 BOC60 .设小物块平抛的水平速度是v1，则gtv1tan60解得 v110m/s 则 Ep12mv2150J (3)设小物块在水平轨道CD 上通过的总路程为s总根据题意，该路程的最大值是smax3L，路程的最小值是sminL路程最大时，动摩擦因数最小，路程最小时，动摩擦因数最大，即由能量守恒知：mgh112mv21 minmgsmax精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 7 页学习好资料欢迎下载mgh112mv21 maxmgsmin解得 max12，min16即16 1212(1)12.5m(2)56s(3)42.5m 【解析】(1)铁环沿细杆上升过程中，由动能定理：mgHfh012mv20解得 h12.5m (2)设铁环第 一次滑到杆底的速度为v1，对全过程由动能定理：2fh12mv2112mv20解得滑到杆底的速度v156m/s (3)小环第一次滑到杆底的动能Ek112mv21150J 设小环反弹后升到杆顶所需要的初动能为Ek0，根据动能定理mghfh0Ek0解得 Ek0375JEk1，所以小环只能越过杆顶一次小环在杆上反复滑行，最终静止在筒底设第一次反弹后铁环在杆上滑动直至静止通过的路程为s，由动能定理：fs12mv22解得 s15m 总路程 s总2Hs42.5m 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 7 页