高考物理一轮复习 专题21 功能关系 能量守恒定律（测）（含解析）-人教版高三全册物理试题.doc

专题21 功能关系 能量守恒定律【满分：110分 时间：90分钟】一、选择题(本大题共12小题，每小题5分，共60分。在每小题给出的四个选项中. 18题只有一项符合题目要求； 912题有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。)1如图所示，竖直向上的匀强电场中，绝缘轻质弹簧竖直立于水平地面上，一质量为m的带正电小球在外力F的作用下静止与图示位置，小球与弹簧不连接，弹簧处于压缩状态，现撤去F，在小球从静止开始运动到离开弹簧的过程中，重力、电场力、弹簧弹力对小球做功分别为、，不计空气阻力，则上述过程中： （ ）A小球重力势能的增量为B小球与弹簧组成的系统机械能守恒C小球的动能的增量为D小球机械能的增加量为【答案】D【名师点睛】图中电场力对小球做正功，电场力做的功等于电势能的减小量；重力做的功等于重力势能的减小量；弹簧对小球做的功等于弹性势能的减小量；小球机械能的增加量等于除重力外其余力做的功2如图所示，重10 N的滑块在倾角为30°的斜面上，从a点由静止开始下滑，到b点开始压缩轻弹簧，到c点时达到最大速度，到d点(图中未画出)开始弹回，返回b点离开弹簧，恰能再回到a点若bc=0.1 m，弹簧弹性势能的最大值为8 J，则下列说法正确的是： （ ）A轻弹簧的劲度系数是50 N/mB从d到b滑块克服重力做功8 JC滑块的动能最大值为8 JD从d点到c点弹簧的弹力对滑块做功8 J【答案】A【名师点睛】本题的关键是认真分析物理过程，把复杂的物理过程分成几个小过程并且找到每个过程遵守的物理规律，列出相应的物理方程解题同时要明确弹簧弹力做的功等于弹性势能的变化 3如图所示，质量为m的小滑块（可视为质点），从h高处的A点由静止开始沿斜面下滑，停在水平地面上的B点（斜面和水平面之间有小圆弧平滑连接）。要使物体能原路返回，在B点需给物体的瞬时冲量最小应是： （ ）A B C D【答案】A【解析】设小滑块在斜面上克服摩擦力做功为，在水平面上克服摩擦力做功，则从斜面上滑下的过程中，根据动能定理可得，要使滑块能原路返回，在B点给的瞬时速度为v，则根据动能定理可得，瞬时冲量为，联立解得，A正确；【名师点睛】应用动能定理应注意的几个问题(1)明确研究对象和研究过程，找出始末状态的速度。(2)要对物体正确地进行受力分析，明确各力做功的大小及正负情况(待求的功除外)。(3)有些力在物体运动过程中不是始终存在的。若物体运动过程中包括几个阶段，物体在不同阶段内的受力情况不同，在考虑外力做功时需根据情况区分对待4一质量为m的铝球用细线悬挂静止在足够深的油槽中（图甲），某时刻剪断细线，铝球开始在油槽中下沉，通过传感器得到铝球的加速度随下沉速度变化的图像如图乙所示，已知重力加速度为g，下列说法正确的是： （ ）A铝球刚开始运动的加速度a0=gB铝球下沉的速度将会一直增大C铝球下沉过程所受到油的阻力D铝球下沉过程机械能的减少等于克服油阻力所做功【答案】C【名师点睛】对小球受力分析，当剪断细线后，小球受重力、油的浮力、摩擦阻力，结合图象可知，小球做加速度减小的加速运动，速度逐渐增大5如图所示，固定在水平面上的光滑斜面倾角为30°，质量分别为M、m的两个物体通过细绳及轻弹簧连接于光滑轻滑轮两侧，斜面底端有一与斜面垂直的挡板。开始时用手按住物体M，此时M距离挡板的距离为s，滑轮两边的细绳恰好伸直，且弹簧处于原长状态。已知M = 2m，空气阻力不计。松开手后，关于二者的运动下列说法中正确的是： （ ）A. M和m组成的系统机械能守恒B. 当M的速度最大时，m与地面间的作用力为零C. 若M恰好能到达挡板处，则此时m的速度为零D. 若M恰好能到达挡板处，则此过程中重力对M做的功等于物体m的机械能增加量【答案】B 6如图所示，竖直放置的等螺距螺线管高为h，该螺线管是用长为l的硬质直管（内径远小于h）弯制而成。一光滑小球从上端管口由静止释放，关于小球的运动，下列说法正确的是： （ ）A. 小球到达下端管口时的速度大小与l有关B. 小球到达下端管口时重力的功率为C. 小球到达下端的时间为D. 小球在运动过程中受管道的作用力大小不变【答案】C【解析】在小球到达最低点的过程中只有重力做功，故根据动能定理可知，解得小球到达下端管口时的速度大小与h有关，与l无关，故A错误；到达下端管口的速度为，速度沿管道的切线方向，故重力的瞬时功率为P=mgsin，故B错误；物体在管内下滑的加速度为故下滑所需时间为t，则 ，故C正确；小球得做的是加速螺旋运动，速度越来愈大，做的是螺旋圆周运动，根据可知，支持力越来越大，故D错误；故选C.【名师点睛】本题主要考查了动能定理和牛顿第二定律，抓住小球在下滑过程中速度越来越大，所需要的向心力也越来越大即可解答；注意小球在螺旋状管中下滑时，与沿斜面下滑很相似，可结合此问题来解答；此题是中等题. 7如图，质量为M =3kg的小滑块，从斜面顶点A静止开始沿ABC下滑，最后停在水平面D点，不计滑块从AB面滑上BC面，以及从BC面滑上CD面的机械能损失。已知：AB=BC=5m，CD=9m，=53°，=37°，重力加速度g=10m/s2，在运动过程中，小滑块与接触面的动摩擦因数相同。则： （ ）A. 小滑块与接触面的动摩擦因数=0.5B. 小滑块在AB面上运动时克服摩擦力做功，等于在BC面上运动克服摩擦力做功C. 小滑块在AB面上运动时间大于小滑块在BC面上的运动时间D. 小滑块在AB面上运动的加速度a1与小滑块在BC面上的运动的加速度a2之比是5/3【答案】C 8如图甲所示，倾角的光滑斜面固定在水平面上，自然伸长的轻质弹簧一端固定在斜面底端的挡板上一质量为m的小球，从离弹簧上端一定距离的位置静止释放，接触弹簧后继续向下运动小球运动的v-t图象如图乙所示，其中OA段为直线，AB段是与OA相切于A点的平滑曲线，BC是平滑曲线，不考虑空气阻力，重力加速度为g关于小球的运动过程，下列说法正确的是： （ ）A. 小球在tB时刻所受弹簧弹力大于B. 小球在tC时刻的加速度大于C. 小球从tC时刻所在的位置由静止释放后，不能回到出发点D. 小球从tA时刻到tC时刻的过程中重力势能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量【答案】B 9轻质弹簧一端悬挂于天花板，另一端与一小木块相连处于静止状态，一子弹以水平速度v瞬间射穿木块，不计空气阻力 ： （ ）A. 子弹射穿木块的过程中，子弹与木块组成的系统机械能不守恒B. 子弹射穿木块后，木块在运动过程中机械能守恒C. 木块在向右摆动过程中，木块的动能与弹簧的弹性势能之和在变小D. 木块在向右摆动过程中重力的功率在变小【答案】AC【解析】子弹射穿木块的过程中，将会有热量产生，所以子弹与木块组成的系统机械能不守恒，故A正确；子弹射穿木块后，木块将会做圆周运动，弹簧将被拉长，势能增加，所以木块在运动过程中机械能不守恒，故B错误；把木块和弹簧看成一个系统机械能守恒，弹性势能、动能和重力势能之和保持不变，木块在向右摆动过程中，重力势能增加，所以木块的动能与弹簧的弹性势能之和在变小，故C正确；当木块在最低点时重力的瞬时功率为零，物块到达最高处时重力的瞬时功率也为零，所以重力的功率先增大后减小，故D错误。所以AC正确，BD错误。10如图所示，在粗糙水平地面上，弹簧一端固定在竖直墙壁上，另一端连着物块，弹簧处于原长时物块处于O点位置。现用外力缓慢把物块向左压至P点不动，此时弹簧的弹性势能为Ep。撤去外力后物块向右运动至Q(图中未有标出)点停下。下列说法正确的是： （ ）A. 外力所做的功等于EPB. 物块到达PQ中点时速度最大C. Q点可能在O点的左侧D. 从P到Q的过程摩擦产生的热量一定小于EP【答案】BC 11如图甲所示是一打桩机的简易模型。质量m=1kg的物体在拉力F作用下从与钉子接触处由静止开始运动，上升一段高度后撤去F，到最高点后自由下落，撞击钉子，将钉子打入2cm深度，且物体不再被弹起，若以初始状态物体与钉子接触处为零势能点，物体上升过程中，机械能E与上升高度h的关系图像如图乙所示。撞击前不计所有摩擦，钉子质量忽略不计，。则： （ ）A物体上升过程中的加速度为B物体上升过程中的最大速度为2m/sC物体上升到0.25m高度处拉力F的瞬时功率为12WD钉子受到的平均阻力为600N【答案】BC【名师点睛】物体动能与势能之和是物体的机械能，分析清楚图象，应用牛顿第二定律、运动学公式、功率公式等知识即可正确解题12如图所示，甲、乙两传送带与水平面的夹角相同，都以恒定速率v向上运动。现将一质量为m的小物体（视为质点）轻轻放在A处，小物体在甲传送带到达B处时恰好达到传送带的速率v。在乙传送带上到达离B处竖直高度为h的C处时达到传送带的速率v，已知B处离地面的高度均为H，则在小物块从A到B的过程中： （ ）A小物体与甲传送带间的动摩擦因数较小B两传送带对小物体做功相等C甲传送带消耗的电能比较大D两种情况下因摩擦产生的热量相等【答案】ABC【解析】根据公式，可知物体加速度关系，再由牛顿第二定律，得知，故A正确；传送带对小物体做功等于小物块的机械能的增加量，动能增加量相等，重力势能的增加量也相同，故两种传送带对小物体做功相等，故B正确；由摩擦生热知，甲图中，乙图中：，解得，根据能量守恒定律，电动机消耗的电能E电等于摩擦产生的热量Q与物块增加机械能之和，因物块两次从A到B增加的机械能相同，所以将小物体传送到B处，两种传送带消耗的电能甲更多，故C正确D错误；【名师点睛】解决该题关键要能够对物块进行受力分析，运用运动学公式和牛顿第二定律找出相对位移和摩擦力的关系注意传送带消耗电能和摩擦生热的关系及求法 二、非选择题（本大题共4小题，第13、14题每题10分；第15、16题每题15分；共50分）13（10分）一长木板在光滑水平地面上匀速运动，在t=0时刻将一物块无初速轻放到木板上，此后长木板运动的速度-时间图象如图所示。已知长木板的质量M=2kg，物块与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，且物块始终在木板上。取g=10m/s2，求：（1）物块的质量m；（2）这一过程中长木板和物块的内能增加了多少？【答案】（1）4kg（2） 点睛：解决本题的关键理清物块和木板的运动规律，结合牛顿第二定律和运动学公式进行求解，知道图线的斜率表示加速度，图线与时间轴围成的面积表示位移。14（10分）如图甲所示，斜面AB粗糙，倾角为= 30o，其底端A处有一垂直斜面的挡板，一质量为m=2 kg的滑块从B点处由静止释放，滑到底端A处与挡板碰撞并反弹到最高点C处，已知滑块与挡板碰撞时能量损失了19%，滑块的v-t图象如图乙所示，重力加速度g 10m/s2(1)求v-t图象中的v、t的值；(2)求滑块与斜面间的动摩擦因数；(3)若滑块与挡板碰撞无能量损失，求滑块整个运动过程中通过的总路程s【答案】（1）5.2s；（2）（3）40m；【解析】（2）因mgsin-mgcos=ma1；代入数据得；（3）由可知AB长为：由能量守恒知：mgLsin-mgcoss=0；代入数据解得：s=40m；【名师点睛】本题主要考查动能、牛顿第二定律、运动学规律、图象等知识，关键是从v-t图像中获取信息，搞清物体的运动过程及规律，选择合适的物理规律列出方程；此题意在考查考生的理解能力、分析能力和综合能力。15（15分）如图所示，小车质量M=8，带电荷量q=3×102C，置于光滑水平面上，水平面上方存在方向水平向右的匀强电场，场强大小E=2×102N/C。当小车向右的速度为v=3m/s时，将一个不带电、可视为质点的绝缘物块轻放在小车右端，物块质量m=1kg，物块与小车表面间动摩擦因数=0.2，小车足够长，g取10m/s2，求：（1）物块在小车上滑动过程中系统因摩擦产生的内能（2）从滑块放在小车上后5s内电场力对小车所做的功【答案】（1）6J（2）132J【名师点睛】本题是电场中力学问题，基本方法与力学一样，关键分析物块与小车的受力情况和运动情况摩擦发热与物体间相对位移成正比，摩擦力做功是过程量，需要求路程，不是求位移，16（15分）如图所示，质量m=0.5kg的小物块从A点沿竖直光滑的圆孤轨道，以=2m/s的初速度滑下，圆弧轨道的半径R=0.25 m，末端B点与水平传送带相切,物块由B点滑上粗糙的传送带.当传送带静止时，物块滑到传送带的末端C点后做平抛运动，落到水平地面上的D点，已知C点到地面的高度h=5 m，C点到D点的水平距离x1 =1 m.取g=10 m/s2.求：（1）物块滑到圆弧轨道底端时对轨道的压力；（2）物块与传送带之间产生的内能；（3）若传送带顺时针匀速转动，则物块最后的落地点可能不在D点。试讨论物块落地点到C 点的水平距离x与传送带匀速运动的速度的关系.【答案】(1）23N （2）2J （3）