高考物理二轮复习 专题二 能量与动量 第3讲 功能关系与能量守恒练习（含解析）-人教版高三全册物理试题.doc

功能关系与能量守恒一、单项选择题1如图所示，在轻弹簧的下端悬挂一个质量为m的小球A，若将小球A从弹簧原长位置由静止释放，小球A能够下降的最大高度为h.若将小球A换为质量为3m的小球B，仍从弹簧原长位置由静止释放，则小球B下降h时的速度为(重力加速度为g，不计空气阻力)()A.B. C. D. 解析：选B.小球A下降h过程小球克服弹簧弹力做功为W1，根据动能定理，有mghW10；小球B下降过程，由动能定理有3mghW1×3mv20，解得：v ，故B正确2如图所示，倾角为30°的粗糙斜面与倾角为60°的光滑斜面对接在一起，两斜面上分别放有质量均为m的物块甲和乙，两物块通过一跨过光滑定滑轮的细线连在一起物块甲与粗糙斜面间动摩擦因数为，在平行于斜面的拉力F的作用下两物块做匀速运动从图示位置开始计时，在物块甲与滑轮相碰前的一段时间内，力F做的功为()AmgL B.mgLCmgL D.mgL解析：选A.对物块甲：Tmgsin 30°mgcos 30°；对物块乙：FTmgsin 60°；F做的功：WFL；解得WmgL，故A正确3一个质量为1 kg的小球竖直向上抛出，最终落回抛出点，假如小球所受空气阻力大小恒定，该过程的位移时间图象如图所示，g取10 m/s2，下列说法正确的是()A小球抛出时的速度为12 m/sB小球上升和下落的时间之比为2C小球落回到抛出点时所受合力的功率为64 WD小球上升过程的机械能损失大于下降过程的机械能损失解析：选C. 小球在上升和下落过程中均做匀变速直线运动，由ht1解得初速度v024 m/s，A错误；上升过程的加速度a112 m/s2，对于上升过程有mgfma1，解得f2 N；下落过程有mgfma2，解得a28 m/s2，ha2t，解得t2 s，小球上升和下落的时间之比为2，B错误；落回抛出点的速度v8 m/s，小球落回到抛出点时所受合力的功率Pma2v64 W，C正确；机械能的损失等于克服阻力做的功，所以小球上升过程的机械能损失等于下降过程的机械能损失，D错误4如图甲所示，水平面上一质量为m的物体在水平力F作用下开始加速运动，力F的功率P保持恒定，运动过程中物体所受的阻力f大小不变，物体速度最终达到最大值vmax，此过程中物体速度的倒数与加速度a的关系图象如图乙所示仅在已知功率P的情况下，根据图象所给信息可知以下说法中正确的是()A可求出m、f和vmaxB不能求出mC不能求出fD可求出物体加速运动时间解析：选A.当加速度为零时，物体做匀速运动，此时牵引力大小等于阻力大小，速度为最大值，最大速度vmax m/s10 m/s；功率PFv，而Ffma，联立可得a，物体速度的倒数与加速度a的关系图象的斜率为k，纵轴截距为0.1，因此可求出m、f和vmax，选项A正确，B、C错误物体做变加速运动，无法求解物体加速运动的时间，选项D错误5(2019·石家庄一模)如图所示，质量为m的物体A和质量为2m的物体B通过不可伸长的轻绳及轻质弹簧连接在轻滑轮两侧开始用手托着物体A使弹簧处于原长且细绳伸直，此时物体A与地面的距离为h，物体B静止在地面上现由静止释放A，A与地面即将接触时速度恰好为0，此时物体B对地面恰好无压力，重力加速度为g，下列说法正确的是()A物体A下落过程中一直处于失重状态B物体A即将落地时，物体B处于失重状态C物体A下落过程中，弹簧的弹性势能最大值为mghD物体A下落过程中，A的动能和弹簧的弹性势能之和先增大后减小解析：选C.物体A开始时速度为零，而且A与地面即将接触时速度恰好为0，故物体A先加速下降然后减速下降，故物体A先失重后超重，故A错误；物体A从下落到落地，物体B一直静止在地面上，则知物体B一直处于平衡状态，故B错误；对弹簧和A组成的系统，由机械能守恒定律得弹簧的弹性势能最大值Epmmgh，故C正确；物体A下落过程中，A的重力势能一直减小，由系统的机械能守恒知A的动能和弹簧的弹性势能之和一直增大，故D错误二、多项选择题6(2019·郑州二次预测)在奥运比赛项目中，10 m跳台跳水是我国运动员的强项某次训练中，质量为60 kg的跳水运动员从跳台自由下落10 m后入水，在水中竖直向下减速运动设空中下落时空气阻力不计，水对他的阻力大小恒为2 400 N那么在他入水后下降2.5 m的过程中，下列说法正确的是(g取10 m/s2)()A他的加速度大小为30 m/s2B他的动量减少了300 kg·m/sC他的动能减少了4 500 JD他的机械能减少了4 500 J解析：选AC.根据牛顿第二定律：fmgma，代入数据解得加速度大小为：a30 m/s2，故A正确；自由下落10 m后，根据v2gh，可得运动员的速度为：v010 m/s，在水中下落2.5 m后的速度为：vv2ah，代入数据解得：v15 m/s，他的动量减少了：pmv0mv1300 kg·m/s，故B错误；减速下降的过程中，根据动能定理，动能的减小量等于克服合力做的功，(fmg)h(2 400600)×2.5 J4 500 J，故C正确；减速下降的过程中，机械能的减小量等于克服阻力做的功，fh2 400×2.5 J6 000 J，故D错误所以A、C正确，B、D错误7.如图所示，用轻绳连接的滑轮组下方悬挂着两个物体，它们的质量分别为m1、m2，且m22m1，m1用轻绳挂在动滑轮上，滑轮的质量、摩擦均不计现将系统从静止释放，对m1上升h高度(h小于两滑轮起始高度差)这一过程，下列说法正确的是()Am2减小的重力势能全部转化为m1增加的重力势能Bm1上升到h高度时的速度为 C轻绳对m2做功的功率与轻绳对m1做功的功率大小相等D轻绳的张力大小为m1g解析：选BCD.根据能量守恒可知，m2减小的重力势能转化为m1增加的重力势能和两物体的动能，故A错误；根据动滑轮的特点可知，m2的速度大小为m1速度大小的2倍，根据动能定理可得：m2g·2hm1ghm2vm1v，v22v1，解得：v1 ，故B正确；绳子的拉力相同，故轻绳对m2、m1做功的功率大小分别为P2Fv2，P12F·v1，由于v22v1，故轻绳对m2做功的功率与轻绳对m1做功的功率大小相等，故C正确；根据动滑轮的特点可知，m1的加速度大小为m2的加速度大小的一半，根据牛顿第二定律可知：2Fm1gm1a，m2gFm2·2a，联立解得：F，故D正确；故选B、C、D.8(2019·高考江苏卷)如图所示，轻质弹簧的左端固定，并处于自然状态小物块的质量为m，从A点向左沿水平地面运动，压缩弹簧后被弹回，运动到A点恰好静止物块向左运动的最大距离为s，与地面间的动摩擦因数为，重力加速度为g，弹簧未超出弹性限度在上述过程中()A弹簧的最大弹力为mgB物块克服摩擦力做的功为2mgsC弹簧的最大弹性势能为mgsD物块在A点的初速度为解析：选BC.物块向左运动压缩弹簧，弹簧最短时，物块具有向右的加速度，弹力大于摩擦力，即F>mg，A错；根据功的公式，物块克服摩擦力做的功Wmgsmgs2mgs，B对；根据能量守恒，弹簧弹开物块的过程中，弹簧的弹性势能通过摩擦力做功转化为内能，故Epmmgs，C对；根据能量守恒，在整个过程中，物体的初动能通过摩擦力做功转化为内能，即mv22mgs，所以v2，D错9(2019·安徽六安模拟)在风洞实验室内的竖直粗糙墙面上放置一钢板，风垂直吹向钢板，在钢板由静止开始下落的过程中，作用在钢板上的风力恒定用Ek、E、v、P 分别表示钢板下落过程中的动能、机械能、速度和重力的功率，关于它们随下落高度h或下落时间t的变化规律，下列四个图象中正确的是()解析：选AC.钢板受到重力mg、风力F、墙的支持力N和滑动摩擦力f，由于风力恒定，则由平衡条件得知，墙对钢板的支持力恒定，钢板所受的滑动摩擦力恒定，故钢板匀加速下滑，则有vat，故C正确；根据动能定理得：Ek(mgf)h，可知Ek与h成正比，故A正确；设钢板开始时机械能为E0，钢板克服滑动摩擦力做功等于机械能减小的量，则EE0fhE0f·at2，则知E与t是非线性关系，图象应是曲线，故B错误；重力的功率Pmgvmg，则知P与h是非线性关系，图象应是曲线，故D错误10(2019·驻马店二次质检)如图所示，空间有竖直向下的匀强电场，完全相同的两根绝缘轻质弹簧下端固定在水平地面上，在其正上方质量均为m的a、b两物块均从距弹簧上端高h处自由下落，已知a物块的电荷量为q，b物块的电荷量为q，设地面处的重力势能为零，不计空气阻力，重力大于电场力，从释放到弹簧压缩到最短的过程中，下列说法正确的是()Aa、b两物块机械能的变化量相同B若释放的高度均增加相同的值，a、b两物块速度最大时所具有的重力势能均不变Ca、b两物块速度最大时，b的重力势能大于a的重力势能Da、b两物块运动到最低点时，b的重力势能小于a的重力势能解析：选BC.设弹簧的劲度系数为k，物块速度最大时弹簧的弹性形变为x，弹簧的最大形变量为X；当物块速度最大时，物块所受合力为零，故有：kxamgqE，kxbmgqE；那么，释放的高度均增加相同的值，a、b两物块速度最大时xa、xb不变，故a、b两物块速度最大时所具有的重力势能均不变，故B正确；由B可知xaxb，故a、b两物块速度最大时，b的位置比a的位置高，那么，b的重力势能大于a的重力势能，故C正确；由能量守恒可得(mgqE)(hXa)kX，(mgqE)(hXb)kX，所以XaXb，故两物块运动到最低点时b的位置比a的位置高，那么b的重力势能大于a的重力势能，那么a、b两物块机械能的变化量不等，故A、D错误三、非选择题11如图所示是某种制作糖炒栗子的装置炒锅的纵截面与半径R1.6 m的光滑半圆轨道位于同一竖直面内，炒锅的纵截面可看作是由长度L2.5 m的斜面AB、CD和一小段光滑圆弧BC平滑对接组成的假设一栗子从水平地面上以水平初速度v0射入半圆轨道，并恰好能从轨道最高点P水平飞出，又恰好从A点沿斜面AB进入炒锅，在斜面CD上可运动到的最高点为E点(图中未画出)已知AB、CD两斜面的倾角均为37°，栗子与AB、CD两斜面之间的动摩擦因数均为，栗子在锅内的运动始终在图示的纵截面内，整个过程栗子质量不变，不计空气阻力，取g10 m/s2，sin 37°0.6，cos 37°0.8.求：(1)栗子的初速度大小v0及A点离地面的高度h；(2)C、E两点的距离x.解析：(1)设栗子质量为m，在P点的速度大小为vP，在A点的速度大小为vA栗子恰能过P点，则mgm，解得vP4 m/s栗子沿半圆轨道运动至P点的过程中，由动能定理有mg·2Rmvmv解得v04 m/s栗子在A点的速度方向沿斜面AB向下，则其竖直方向上的分速度大小vAyvPtan 栗子从P点至A点的过程中做平抛运动，则v2gy，其中y为栗子由P点运动至A点的过程中下降的竖直高度，又h2Ry，解得h2.75 m.(2)栗子在A点的速度大小vA栗子从A点运动到E点的过程中，由动能定理有mg(Lx)sin mg(Lx)cos 0mv解得x m.答案：(1)4 m/s2.75 m(2) m12如图所示，水平面MN左侧固定着一光滑平台，平台高h1 m，平台上放置一木板，木板厚度d0.25 m、长度l1 m、质量m01 kg.木板左侧紧靠着固定在竖直平面内的四分之一光滑圆弧轨道AB，木板上表面与B点相切，圆弧半径R1.8 m现将质量m1 kg的可视为质点的滑块从圆弧轨道最高点由静止释放，滑块滑下圆弧轨道滑上木板，滑块与木板间的动摩擦因数0.8，滑块滑到木板右端时，木板右端也正好到达平台边缘C点，M点在C点的正下方，g取10 m/s2，求：(1)滑块运动到圆弧轨道末端B点时所受支持力的大小以及平台的长度；(2)滑块在水平面上的落点到M点的距离解析：(1)根据机械能守恒定律mgRmv在B点有FNBmgm联立解得v16 m/s，FNB30 N设滑块滑到木板右端时滑块的速度大小为v2，木板的速度大小为v，因为平台光滑，滑块在木板上滑动的过程中动量守恒，有mv1m0vmv2由能量关系有mglmvmvm0v2联立解得v24 m/s，v2 m/s，滑块滑上木板后木板做匀加速运动，a8 m/s2滑块滑到木板右端时木板的位移x0.25 m所以平台的长度Llx1.25 m(2)滑块离开木板后做平抛运动，由hdgt2解得t0.5 s，滑块在水平面上的落点到M点的距离sv2t2 m.答案：(1)30 N1.25 m(2)2 m