高考物理通用二轮复习第一部分考前复习方略专题六能量守恒与功能关系限时训练中学教育高考-高考.pdf

学习好资料 欢迎下载 一、选择题 1(2015 高考四川卷)在同一位置以相同的速率把三个小球分别沿水平、斜向上、斜向下方向抛出，不计空气阻力，则落在同一水平地面时的速度大小()A一样大 B水平抛的最大 C斜向上抛的最大 D斜向下抛的最大 解析：选 A.不计空气阻力的抛体运动，机械能守恒故以相同的速率向不同的方向抛出落至同一水平地面时，物体速度的大小相等故只有选项 A 正确 2(多选)(2015 湖北省六校高三联考)如图所示，固定的倾斜光滑杆上套有一个质量为 m 的圆环，圆环与一弹性橡皮绳相连，橡皮绳的另一端固定在地面上的 A 点，橡皮绳竖直时处于原长 h.让圆环沿杆滑下，滑到杆的底端时速度为零则在圆环下滑过程中(整个过程中橡皮绳始终处于弹性限度内)()A橡皮绳的弹性势能一直增大 B圆环的机械能先不变后减小 C橡皮绳的弹性势能增加了 mgh D橡皮绳再次到达原长时圆环动能最大 解析：选 BC.橡皮绳开始处于原长，弹性势能为零，圆环刚开始下滑到橡皮绳再次伸直达到原长过程中，弹性势能始终为零，A 项错误；圆环在下落的过程中，橡皮绳的弹性势能先不变后不断增大，根据机械能守恒定律可知，圆环的机械能先不变，后减小，B 项正确；从圆环开始下滑到滑至最低点过程中，圆环的重力势能转化为橡皮绳的弹性势能，C 项正确；橡皮绳达到原长时，圆环受合外力方向沿杆方向向下，对环做正功，动能仍增大，D 项错误 3.(2015 高考天津卷)如图所示，固定的竖直光滑长杆上套有质量为m 的小圆环，圆环与水平状态的轻质弹簧一端连接，弹簧的另一端连接在墙上，且处于原长状态现让圆环由静止开始下滑，已知弹簧原长为L，圆环下滑到最大距离时弹簧的长度变为 2L(未超过弹性限度)，则在圆环下滑到最大距离的过程中()A圆环的机械能守恒 B弹簧弹性势能变化了 3mgL C圆环下滑到最大距离时，所受合力为零 D圆环重力势能与弹簧弹性势能之和保持不变 解析：选 B.圆环沿杆下滑的过程中，圆环与弹簧组成的系统动能、弹性势能、重力势能之和守恒，选项 A、D 错误；弹簧长度为 2L 时，圆环下落的高度 h 3L，根据机械能守恒定律，弹簧的弹性势能增加了Epmgh 3mgL，选项 B 正确；圆环释放后，圆环向下先做加速运动，后做减速运动，当速度最大时，合力为零，下学习好资料 欢迎下载 滑到最大距离时，具有向上的加速度，合力不为零，选项 C 错误 4(多选)(2015 高考全国卷，T21，6 分)如图，滑块 a、b 的质量均为m，a 套在固定竖直杆上，与光滑水平地面相距 h，b 放在地面上a、b 通过铰链用刚性轻杆连接，由静止开始运动不计摩擦，a、b 可视为质点，重力加速度大小为 g.则()Aa 落地前，轻杆对 b 一直做正功 Ba 落地时速度大小为 2gh Ca 下落过程中，其加速度大小始终不大于 g Da 落地前，当 a 的机械能最小时，b 对地面的压力大小为 mg 解析：选 BD.由题意知，系统机械能守恒设某时刻 a、b 的速度分别为 va、vb.此时刚性轻杆与竖直杆的夹角为 ，分别将 va、vb分解，如图因为刚性杆不可伸长，所以沿杆的分速度 v与 v是相等的，即 vacos vbsin.当 a 滑至地面时 90，此时 vb0，由系统机械能守恒得 mgh12mv2a，解得 va 2gh，选项 B 正确同时由于 b 初、末速度均为零，运动过程中其动能先增大后减小，即杆对 b 先做正功后做负功，选项 A 错误杆对 b的作用力先是推力后是拉力，对 a 则先是阻力后是动力，即 a 的加速度在受到杆的向下的拉力作用时大于 g，选项 C 错误b 的动能最大时，杆对 a、b 的作用力为零，此时 a 的机械能最小，b 只受重力和支持力，所以 b 对地面的压力大小为 mg，选项 D 正确 5.(多选)(2015 陕西西工大附中适应考)如图所示，质量为 m 的物体在水平传送带上由静止释放，传送带由电动机带动，始终保持以速率 v 匀速运动，物体与传送带间的动摩擦因数为，物体过一会儿能保持与传送带相对静止，对于物体从静止释放到相对传送带静止这一过程，下列说法正确的是()A电动机多做的功为12mv2 B摩擦力对物体做的功为12mv2 C电动机增加的功率为 mg v D传送带克服摩擦力做的功为12mv2 解析：选 BC.由能量守恒知电动机多做的功为物体动能增量和摩擦产生的热量 Q 的总和，所以 A 项错误；根据动能定理，对物体列方程，Wf12mv2，所以 B 项正确；因为电动机增加的功率 P物体动能增量摩擦产生的热量时间mgv2tmgv2ttmg v，C 项正确；因为传送带与物体共速之前，传送带的路程是物体路程的 2 倍，所以传送带克服摩擦力做功是摩擦力对物体做功的 2 倍，即 mv2，D 项错误 6(多选)(2015 廊坊市质量检测)如图所示，在离地面高为 H处以水平速度 v0抛出一质量为 m 的小球，经时间 t，小球离水平地不计空气阻力则落在同一水平地面时的速度大小一样大水平抛的最大斜向上抛的最大斜向下抛的最大解析选不计空气阻力的抛体运动机械能守恒故以相同的速率向不同的方向抛出落至同一水平地面时物体速度的大小相等故只有选项绳的另一端固定在地面上的点橡皮绳竖直时处于原长让圆环沿杆滑下滑到杆的底端时速度为零则在圆环下滑过程整个过程橡皮绳始终处于弹性限度内橡皮绳的弹性势能一直增大圆环的机械能先不变后减小橡皮绳的弹性势能增加了橡到原长过程弹性势能始终为零项错误圆环在下落的过程橡皮绳的弹性势能先不变后不断增大根据机械能守恒定律可知圆环的机械能先不变后减小项正确从圆环开始下滑到滑至最低点过程圆环的重力势能转化为橡皮绳的弹性势能项正学习好资料 欢迎下载 面的高度变为 h，此时小球的动能为 Ek，重力势能为 Ep(选水平地面为零势能参考面)下列图象中大致能反映小球动能 Ek、势能 Ep变化规律的是()解析：选 AD.由动能定理可知，mg(Hh)EkEk0，即 EkEk0mgHmgh，Ekh图象为一次函数图象，B 项错误；又 EkEk012mg2t2，可知 Ekt 图象为开口向上的抛物线，A 项正确；由重力势能定义式有：Epmgh，Eph 为正比例函数，所以 D 项正确；由平抛运动规律有：Hh12gt2，所以 EpmgH12gt2，所以 Ept 图象不是直线，C 项错误 7.(2015 厦门市质检)在倾角为 的固定光滑斜面上有两个用轻弹簧相连接的物块 A、B，它们的质量分别为 m1、m2，弹簧劲度系数为 k，C 为一固定挡板，系统处于静止状态现用一平行于斜面向上的恒力 F 拉物块 A使之向上运动，当物块 B 刚要离开挡板 C 时，物块 A沿斜面运动的距离为 d，速度为 v，则()A此过程中拉力 F 做功的大小等于物块 A动能的增加量 B当物块 B 刚要离开挡板时，受力满足 m2gsin kd C当物块 B 刚要离开挡板时，物块 A的加速度为Fkdm1 D此过程中弹簧弹性势能的增加量为 Fd12m1v2 解析：选 C.整个过程中，由功能关系可知拉力 F 对系统做功等于系统机械能的增加量，若两物块质量相等，初、末状态弹簧的弹性势能不变，物块 A 动能和重力势能均增大，拉力做功大于物块 A 动能增加量，A 项错误；开始时，弹簧处于压缩状态，m1gsin kx1；B 刚要离开挡板时，弹簧处于伸长状态，形变量为x2，由平衡条件可知，m2gsin kx2kd，B 项错误；由牛顿第二定律有，Fkx2m1gsin m1a，x1x2d，解得：aFkdm1，C 项正确；整个过程中，由功能关系可知，弹性势能增加量EpFd12m1v2m1gdsin，D 项错误 8(2015 漳州一模)质量为 m 的带电小球，在充满匀强电场的空间中水平抛出，小球运动时的加速度方向竖直向下，大小为2g3.当小球下降高度为 h 时，不计空气阻力，重力加速度为 g，下列说法正确的是()A小球的动能减少了mgh3 B小球的动能增加了2mgh3 C小球的电势能减少了2mgh3 D小球的电势能增加了 mgh 不计空气阻力则落在同一水平地面时的速度大小一样大水平抛的最大斜向上抛的最大斜向下抛的最大解析选不计空气阻力的抛体运动机械能守恒故以相同的速率向不同的方向抛出落至同一水平地面时物体速度的大小相等故只有选项绳的另一端固定在地面上的点橡皮绳竖直时处于原长让圆环沿杆滑下滑到杆的底端时速度为零则在圆环下滑过程整个过程橡皮绳始终处于弹性限度内橡皮绳的弹性势能一直增大圆环的机械能先不变后减小橡皮绳的弹性势能增加了橡到原长过程弹性势能始终为零项错误圆环在下落的过程橡皮绳的弹性势能先不变后不断增大根据机械能守恒定律可知圆环的机械能先不变后减小项正确从圆环开始下滑到滑至最低点过程圆环的重力势能转化为橡皮绳的弹性势能项正学习好资料 欢迎下载 解析：选 B.小球受的合力 F23mg，据动能定理，合力做功等于动能的增加量，故EkFh23mgh，选项 A 错、B 对由题意可知，电场力 F电13mg，电场力做负功，电势能增加，EpF电h13mgh，选项 C、D 均错 9.(多选)(2015 钦州一模)如图所示，物体 A、B 通过细绳及轻质弹簧连接在轻滑轮两侧，物体 A、B 的质量分别为 m、2m.开始时细绳伸直，用手托着物体 A 使弹簧处于原长，且 A 与地面的距离为 h，物体 B 静止在地面上放手后物体 A 下落，与地面即将接触时速度为 v，此时物体 B 对地面恰好无压力若在物体 A 下落的过程中，弹簧始终处在弹性限度内，则 A接触地面前的瞬间()A物体 A的加速度大小为 g，方向竖直向下 B弹簧的弹性势能等于 mgh12mv2 C物体 B 有向上的加速度 D弹簧对物体 A 拉力的瞬时功率大小为 2mgv 解析：选 BD.当 A 即将接触地面时，物体 B 对地面恰好无压力，对 B 受力分析可知，细绳拉力等于轻弹簧弹力 F2mg，选项 C 错误；然后对 A受力分析可得：Fmgma，可得 ag，方向竖直向上，选项 A 错误；A下落过程中，A与弹簧整体机械能守恒，可得 mghEp12mv2，弹簧的弹性势能 Epmgh12mv2，选项 B 正确；拉力的瞬时功率为 PFv2mgv，选项 D 正确 10.(多选)(2015 石家庄质量检测)如图所示，A是半径为 R的圆形光滑轨道，固定在木板 B 上，竖直放置；B 的左右两侧各有光滑挡板固定在地面上，使其不能左右运动，小球 C 静止放在轨道最低点，A、B、C 的质量相等现给小球一水平向右的初速度 v0，使小球在圆形轨道的内侧做圆周运动，为保证小球能通过轨道的最高点，且不会使 B 离开地面，初速度 v0必须满足(重力加速度为 g)()A最小值为 4gR B最大值为 6gR C最小值为 5gRD最大值为 7gR 解析：选 CD.由题意可知，此圆形轨道的模型是绳系小球在竖直面内的圆周运动，为保证小球能通过轨道的最高点，设在最高点处的最小速度为 v1，则 mgmv21R，从最低点到最高点过程中，由机械能守恒定律可得12mv20min2mgR12mv21，解得 v0min 5gR，选项 A 错误，选项 C 正确；为使 B 刚好不离开地面，设小球运动到最高点时，受到轨道的压力为 F，对轨道和木板受力分析，可得 F2mg0，对小球，可得 Fmgmv22R，从最低点到最高点过程中，由机械能守恒定律可得12mv20max2mgR12mv22，解得 v0max 7gR，选项 B 错误，选项 D 正确 二、非选择题 11(2015 湖北八校二联)如图所示，半径为 R 的光滑圆环竖直放置，直径 MN 为竖直方向，环上套有两个小球 A和 B，A、B 之间用一长为 3R的轻杆相连，小球可以沿环自由滑动，开始时杆处于水平状态，已知 A的质量为 m，重力加速度为 g.不计空气阻力则落在同一水平地面时的速度大小一样大水平抛的最大斜向上抛的最大斜向下抛的最大解析选不计空气阻力的抛体运动机械能守恒故以相同的速率向不同的方向抛出落至同一水平地面时物体速度的大小相等故只有选项绳的另一端固定在地面上的点橡皮绳竖直时处于原长让圆环沿杆滑下滑到杆的底端时速度为零则在圆环下滑过程整个过程橡皮绳始终处于弹性限度内橡皮绳的弹性势能一直增大圆环的机械能先不变后减小橡皮绳的弹性势能增加了橡到原长过程弹性势能始终为零项错误圆环在下落的过程橡皮绳的弹性势能先不变后不断增大根据机械能守恒定律可知圆环的机械能先不变后减小项正确从圆环开始下滑到滑至最低点过程圆环的重力势能转化为橡皮绳的弹性势能项正学习好资料 欢迎下载 (1)若 B 球质量也为 m，求此时杆对 B 球的弹力大小；(2)若 B 球质量为 3m，由静止释放轻杆，求 B 球由初始位置运动到 N 点的过程中，轻杆对 B 球所做的功 解析：(1)对 B 球，受力分析如图，由几何关系得 60，FN2mgtan 60 3mg.(2)由系统机械能守恒得：3mg12RmgR123mv2B12mv2A 又 vAvB 对 B 运用动能定理得：3mgR2W123mv2B 解得：W98mgR.答案：(1)3mg(2)98mgR 12(2015 德州二模)如图所示，轮半径 r10 cm 的传送带水平部分 AB的长度 L1.5 m，与一圆心在 O 点、半径 R1 m 的竖直光滑圆轨道的末端相切于 A点，AB 高出水平地面 H1.25 m，一质量 m0.1 kg 的小滑块(可视为质点)，由圆轨道上的 P 点从静止释放，OP与竖直线的夹角 37.已知 sin 370.6，cos 370.8，g10 m/s2，滑块与传送带间的动摩擦因数 0.1，不计空气阻力 (1)求滑块对圆轨道末端的压力；(2)若传送带一直保持静止，求滑块的落地点与 B 间的水平距离；(3)若传送带以 v00.5 m/s 的速度沿逆时针方向运行(传送带上部分由 B 到 A运动)，求滑块在传送带上滑行过程中产生的内能 不计空气阻力则落在同一水平地面时的速度大小一样大水平抛的最大斜向上抛的最大斜向下抛的最大解析选不计空气阻力的抛体运动机械能守恒故以相同的速率向不同的方向抛出落至同一水平地面时物体速度的大小相等故只有选项绳的另一端固定在地面上的点橡皮绳竖直时处于原长让圆环沿杆滑下滑到杆的底端时速度为零则在圆环下滑过程整个过程橡皮绳始终处于弹性限度内橡皮绳的弹性势能一直增大圆环的机械能先不变后减小橡皮绳的弹性势能增加了橡到原长过程弹性势能始终为零项错误圆环在下落的过程橡皮绳的弹性势能先不变后不断增大根据机械能守恒定律可知圆环的机械能先不变后减小项正确从圆环开始下滑到滑至最低点过程圆环的重力势能转化为橡皮绳的弹性势能项正学习好资料 欢迎下载 解析：(1)从 P 点到圆轨道末端的过程中，由机械能守恒定律得：mgR(1cos 37)12mv2 在轨道末端由牛顿第二定律得：FNmgmv2R 由以上两式得 FN1.4 N 由牛顿第三定律得，滑块对圆轨道末端的压力大小为 1.4 N，方向竖直向下(2)若传送带静止，从 A到 B 的过程中，由动能定理得：mgL 12mv2B12mv2 解得：vB1 m/s 由于 mgmv2Br，所以滑块从 B 点开始做平抛运动 滑块的落地点与 B 点间的水平距离为：xvB2Hg0.5 m.(3)传送带向左运动和传送带静止时，滑块的受力情况没有变化，滑块从 A 到 B 的运动情况没有改变所以滑块和传送带间的相对位移为：xLv0vvBg2 m 滑块在传送带上滑行过程中产生的内能为：Qmg x0.2 J.答案：(1)1.4 N，方向竖直向下(2)0.5 m(3)0.2 J 不计空气阻力则落在同一水平地面时的速度大小一样大水平抛的最大斜向上抛的最大斜向下抛的最大解析选不计空气阻力的抛体运动机械能守恒故以相同的速率向不同的方向抛出落至同一水平地面时物体速度的大小相等故只有选项绳的另一端固定在地面上的点橡皮绳竖直时处于原长让圆环沿杆滑下滑到杆的底端时速度为零则在圆环下滑过程整个过程橡皮绳始终处于弹性限度内橡皮绳的弹性势能一直增大圆环的机械能先不变后减小橡皮绳的弹性势能增加了橡到原长过程弹性势能始终为零项错误圆环在下落的过程橡皮绳的弹性势能先不变后不断增大根据机械能守恒定律可知圆环的机械能先不变后减小项正确从圆环开始下滑到滑至最低点过程圆环的重力势能转化为橡皮绳的弹性势能项正