2022年高考物理复习专题演练专题十四功能关系能量守恒定律 .pdf

学习必备欢迎下载考点 14功能关系能量守恒定律两年高考真题演练1(2015 江苏单科， 9)(多选)如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端与一质量为 m、套在粗糙竖直固定杆A 处的圆环相连， 弹簧水平且处于原长。圆环从A 处由静止开始下滑，经过B 处的速度最大，到达 C 处的速度为零，ACh。 圆环在 C 处获得一竖直向上的速度v，恰好能回到 A。 弹簧始终在弹性限度内， 重力加速度为 g。 则圆环 () A下滑过程中，加速度一直减小B下滑过程中，克服摩擦力做的功为14mv2C在 C 处，弹簧的弹性势能为14mv2mghD上滑经过 B 的速度大于下滑经过B 的速度2(2014 广东理综， 16)下图是安装在列车车厢之间的摩擦缓冲器结构图，图中和为楔块，和为垫板，楔块与弹簧盒、垫板间均有摩擦，在车厢相互撞击使弹簧压缩的过程中() A缓冲器的机械能守恒精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 14 页学习必备欢迎下载B摩擦力做功消耗机械能C垫板的动能全部转化为内能D弹簧的弹性势能全部转化为动能3(2015 福建理综， 21)如图，质量为 M 的小车静止在光滑水平面上，小车 AB 段是半径为 R 的四分之一圆弧光滑轨道，BC 段是长为 L 的水平粗糙轨道，两段轨道相切于B 点。一质量为 m 的滑块在小车上从 A 点由静止开始沿轨道滑下，重力加速度为g。(1) 若固定小车，求滑块运动过程中对小车的最大压力；(2)若不固定小车，滑块仍从 A 点由静止下滑，然后滑入 BC 轨道，最后从 C 点滑出小车。 已知滑块质量 mM2，在任一时刻滑块相对地面速度的水平分量是小车速度大小的2 倍，滑块与轨道 BC 间的动摩擦因数为 ，求：滑块运动过程中，小车的最大速度大小vm；滑块从 B 到 C 运动过程中，小车的位移大小s。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 14 页学习必备欢迎下载4(2015 北京理综， 23)如图所示，弹簧的一端固定，另一端连接一个物块，弹簧质量不计。物块(可视为质点 )的质量为 m，在水平桌面上沿 x 轴运动，与桌面间的动摩擦因数为 。以弹簧原长时物块的位置为坐标原点O，当弹簧的伸长量为x 时，物块所受弹簧弹力大小为 Fkx，k 为常量。(1)请画出 F 随 x 变化的示意图；并根据Fx 图象求物块沿 x 轴从 O 点运动到位置 x 的过程中弹力所做的功；(2)物块由 x1向右运动到 x3，然后由 x3返回到 x2，在这个过程中，a求弹力所做的功，并据此求弹性势能的变化量；b求滑动摩擦力所做的功；并与弹力做功比较，说明为什么不存在与摩擦力对应的“摩擦力势能”的概念。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 14 页学习必备欢迎下载精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 14 页学习必备欢迎下载考点 14功能关系能量守恒定律一年模拟试题精练1(2015 北京四中高三月考 )一块长木板 P 放在固定斜面上，木板上又放物体 M，P、M 之间有摩擦，斜面和木板的摩擦不计，以恒力 F 沿斜面向上拉木板P，使之由静止运动一段距离x1，M 向上运动了 x2，且 x2x1。在此过程中，下列说法中正确的是() A外力 F 做的功等于 P 和 M 机械能的增量BP 对 M 的摩擦力做的功等于M 机械能的增量C外力 F 做的功等于 P 和 M 机械能的增量与P 克服摩擦力做的功之和DP 对 M 摩擦力做的功等于M 对 P 摩擦力做的功2(2015 安徽省宣城市高三八校联考) 如图所示，轻弹簧一端固定在挡板上，质量为m 的物体以初速度 v0，沿水平面向左运动， 起始点 A 与轻弹簧自由端O 距离为 s，物体与水平面间的动摩擦因数为，物体与弹簧相碰后弹簧被压缩、由于弹力作用物体被向右反弹，回到A 点的速度刚好为零，则 () A弹簧的最大压缩量为v202gB弹簧的最大压缩量为v204g精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 14 页学习必备欢迎下载C弹簧获得的最大弹性势能为14mv20D弹簧获得的最大弹性势能为mv203(2015 湖北省八校高三联考 )(多选)如图甲所示，质量为1 kg的小物块以初速度v011 m/s从 53固定斜面底端先后两次滑上斜面，第一次对小物块施加一沿斜面向上的恒力F， 第二次无恒力 F。图乙中的两条线段a、b 分别表示存在恒力F 和无恒力 F 时小物块沿斜面向上运动的 vt 图线。不考虑空气阻力， g10 m/s2，下列说法正确的是 (cos 530.6，sin 530.8)() A恒力 F 大小为 1 N B物块与斜面间动摩擦因数为0.6 C有恒力 F 时，小物块在上升过程产生的热量较少D有恒力 F 时，小物块在上升过程机械能的减少量较小4(2015 河北省邯郸市高三质检 )(多选) 如图所示，小球从A 点以初速度 v0沿粗糙斜面向上运动，到达最高点 B 后返回 A，C 为 AB 的中点。下列说法中正确的是() A小球从 A 出发到返回 A 的过程中，位移为零，外力做功为零B小球从 A 到 C 与从 C 到 B 的过程，减少的动能相等C小球从 A 到 C 与从 C 到 B 的过程，速度的变化率相等精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 14 页学习必备欢迎下载D小球从 A 到 C 与从 C 到 B 的过程，损失的机械能相等5(2015 湖南雅礼中学高三质检 )如图甲所示， ABC 为竖直放置的半径为 0.1 m 的半圆形轨道，在轨道的最低点 A 和最高点 C 各安装了一个压力传感器， 可测定小球在轨道内侧通过这两点时对轨道的压力为 FA和 FC。质量为 0.1 kg 的小球，以不同的初速度v 冲入 ABC 轨道。(g 取 10 m/s2)(最后结果可用根式表示 ) (1)若 FA13 N，求小球滑经 A 点时的速度 vA的大小；(2)若 FC和 FA的关系图线如图乙所示且FA13 N，求小球由 A滑至 C 的过程中损失的机械能。6(2015 天津精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 14 页学习必备欢迎下载市六校高三联考 )如图所示， 一质量为 m2 kg 的滑块从半径为 R0.2 m 的光滑四分之一圆弧轨道的顶端A 处由静止滑下， A 点和圆弧对应的圆心O 点等高，圆弧的底端B 与水平传送带平滑相接。已知传送带匀速运行的速度为v04 m/s，B 点到传送带右端C 点的距离为 L2 m。当滑块滑到传送带的右端C 时，其速度恰好与传送带的速度相同。 (g10 m/s2)，求：(1)滑块到达底端 B 时对轨道的压力；(2)滑块与传送带间的动摩擦因数 ；(3)此过程中，由于滑块与传送带之间的摩擦而产生的热量Q。参考答案考点 14功能关系能量守恒定律两年高考真题演练1BD由题意知，圆环从A 到 C 先加速后减速，到达B 处的加速度减小为零，故加速度先减小后增大，故A 错误；根据能量守恒，从 A 到 C 有 mghWfEp，从 C 到 A 有12mv2EpmghWf，联立解得： Wf14mv2，Epmgh14mv2，所以 B 正确，C 错误；根据能量守恒，从 A 到 B 有 mgh112mv2B1 Ep1Wf1，从 C 到 B 有12mv2精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 14 页学习必备欢迎下载 Ep212mv2B2Wf2mgh2，又有12mv2EpmghWf，联立可得 vB2vB1，所以 D 正确。 2B在弹簧压缩过程中，由于摩擦力做功消耗机械能，因此机械能不守恒， 选项 A 错误，B 正确；垫板的动能转化为弹性势能和内能，选项 C、D 均错误。 3解析(1)滑块滑到 B 点时对小车压力最大， 从 A 到 B 机械能守恒mgR12mv2B滑块在 B 点处，由牛顿第二定律知Nmgmv2BR解得 N3mg由牛顿第三定律知N 3mg(2)滑块下滑到达 B 点时，小车速度最大。由机械能守恒得mgR12Mv2m12m(2vm)2解得 vmgR3设滑块运动到C 点时，小车速度大小为vC，由功能关系mgRmgL 12Mv2C12m(2vC)2设滑块从 B 到 C 过程中，小车运动加速度大小为a，由牛顿第二精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 14 页学习必备欢迎下载定律 mgMa由运动学规律v2Cv2m2as解得 s13L答案(1)3mg(2)gR313L4解析(1)Fx 图象如图所示物块沿 x 轴从 O 点运动到位置 x 的过程中，弹力做负功， 大小等于图线与 x 轴所围成的图形的面积，所以有WT12kx x12kx2(2)a.物块由 x1向右运动到 x3的过程中，弹力做负功WT112(kx1kx3)(x3x1)12kx2112kx23物块由 x3向左运动到 x2的过程中，弹力做正功WT212(kx2kx3)(x3x2)12kx2312kx22整个过程中弹力做功WTWT1WT212kx2112kx22精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 14 页学习必备欢迎下载弹性势能的变化量 EpWT12kx2212kx21b整个过程中，摩擦力做功Wf mg(2x3x1x2)弹力做功 WT12kx2112kx22只与初、末状态的位置有关，与移动路径无关，所以我们可以定义一个由物块之间的相互作用力(弹力)和相对位置决定的能量 弹性势能。而摩擦力做功与x1、x2、x3有关，即与实际路径有关，所以不可以定义与摩擦力对应的“摩擦力势能”。答案见解析一年模拟试题精练1B 2C物体受到的滑动摩擦力大小为f mg，设弹簧的最大压缩量为 x，则物块从 A 点再回到 A 点的过程中， 2 mg(xs)12mv20，弹簧的最大压缩量xv204 gs，故 A、B 项错误；从 A 点到弹簧最大压缩量的过程中， Epm mg(sx)12mv20，因此最大弹性势能为Epm14mv20，故 D 错误，C 正确。 3AD根据 vt 中斜率等于加速度的意义可知aa vt10111.1精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 14 页学习必备欢迎下载m/s210 m/s2，ab vt20111m/s211 m/s2，不受拉力时 mabmgsin 53 mgcos 53，代入数据得 0.5，受到拉力的作用时maaFmgsin 53 mgcos 53，所以F1 N，故 A 正确，B 错误；根据运动学公式 x0v202a，有恒力 F 时，小物块的加速度小， 小物块上升的高度比较大，所以在上升过程产生的热量较大，故C 错误；小物块在最高点的重力势能比较大，而升高的过程动能的减小是相等的，所以在上升过程机械能的减少量较小，故D 正确。 4BCD小球从 A 出发到返回 A，位移为 0，但整个过程中摩擦力的方向与小球运动的方向始终相反，故整个过程中摩擦力对物体做负功，故 A 错误；设 A 到 C 的高度和 C 到 B 的高度为 h，AC 的距离为 s，斜面的倾角为 ，则有 ssin h，根据 mgh mgscos Ek，可知小球从 A 到 C 过程中与从 C 到 B 过程中合外力对物体做的功相同，故小球减少的动能相等，故B 正确；小球从A 点沿粗糙斜面向上运动，是做匀减速直线运动，C 是 AB 的中点，小球从A到 C 与从 C 到 B 过程，速度的变化率相等，故C 正确；克服除重力之外其它力做多少功物体的机械能就减少多少，根据 mgscos E可得小球从 A到 C过程与从 C到 B的过程，损失的机械能相等，故 D 正确。 5解析(1)由牛顿第三定律可知，小球在A、C 两点所受轨道的弹力大小 FNAFA，FNCFC在 A 点由牛顿第二定律得FNAmgmv2AR精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 14 页学习必备欢迎下载解得 vA2 3 m/s(2)在 C 点由牛顿第二定律得FNCmgmv2CR对 A 至 C 的过程，由动能定理得Wfmg2R12mv2C12mv2A对 A 至 C 的过程，由功能关系得 E损|Wf|由以上三式解得损失的机械能为 E损0.2 J。答案(1)2 3 m/s(2)0.2 J 6解析(1)滑块从 A 运动到 B 的过程中，由机械能守恒定律得mgR12mv2B解得 vB2gR2 m/s在 B 点：FNmgmv2BR代入解得， FN60 N由牛顿第三定律可知， 滑块对轨道的压力大小为FN FN60 N，方向竖直向下。(2)滑块从 B 运动到 C 的过程中，根据牛顿第二定律得mg ma又 v20v2B2aL，联立以上两式解得 0.3(3)设滑块从 B 运动到 C 的时间为 t，加速度ag3 m/s2。由 v0vBat，得 tv0vBa423s23s精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 14 页学习必备欢迎下载在这段时间内传送带的位移为s传v0t83m传送带与滑块的相对位移为 ss传L23m故滑块与传送带之间的摩擦而产生的热量Qmg s4 J。答案(1)60 N，方向竖直向下(2)0.3(3)4 J 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 14 页