2021届高三物理一轮复习-功能关系-能量守恒定律同步练习242.doc

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1、功能关系功能关系 能量守恒定律能量守恒定律一、选择题一、选择题(本大题共本大题共 9 9 个小题，共个小题，共 6363 分，每题至少有一个选项正确，全部选对的得分，每题至少有一个选项正确，全部选对的得7 7 分，选对但不全的得分，选对但不全的得 4 4 分，有选错的得分，有选错的得 0 0 分分)1.1.轻质弹簧吊着小球静止在如图轻质弹簧吊着小球静止在如图 1 1 所示的所示的A A位置位置，现用水平外现用水平外力力F F将小球缓慢拉到将小球缓慢拉到B B位置，此时弹簧与竖直方向的夹角为位置，此时弹簧与竖直方向的夹角为，在这一过程中，对于整个系统，以下说法正确的选项是，在这一过程中，对于整个

2、系统，以下说法正确的选项是()A A系统的弹性势能不变系统的弹性势能不变B B系统的弹性势能增加系统的弹性势能增加C C系统的机械能不变系统的机械能不变D D系统的机械能增加系统的机械能增加解析解析：根据力的平衡条件可得根据力的平衡条件可得F Fmgmgtantan，弹簧弹力大小为弹簧弹力大小为F F弹弹mgmgcoscos，B B位置比位置比A A位置弹力大，弹簧伸长量大，所以由位置弹力大，弹簧伸长量大，所以由A A位置到位置到B B位置的过程中，系统的弹性势能增位置的过程中，系统的弹性势能增加，加，又由于重力势能增加，动能不变，所以系统的机械能增加又由于重力势能增加，动能不变，所以系统的机

3、械能增加答案：答案：BDBD2.2.(2021(2021海淀模拟海淀模拟)滑板是现在非常流行的一种运动滑板是现在非常流行的一种运动，如图如图 2 2 所示所示，一一滑板运发动以滑板运发动以 7 7 m/sm/s 的初速度从曲面的的初速度从曲面的A A点下滑，运动到点下滑，运动到B B点速点速度仍为度仍为 7 7 m/sm/s，假设他以，假设他以 6 6 m/sm/s 的初速度仍由的初速度仍由A A点下滑，那么他运点下滑，那么他运动到动到B B点时的速度点时的速度()A A大于大于 6 6 m/sm/sB B等于等于 6 6m/sm/sC C小于小于 6 6 m/sm/sD D条件缺乏，无法计算

4、条件缺乏，无法计算解析：当初速度为解析：当初速度为 7 7 m/sm/s 时，由功能关系，运发动克服摩擦力做功等于减少的重力时，由功能关系，运发动克服摩擦力做功等于减少的重力势势能而当初速度变为能而当初速度变为 6 6 m/sm/s 时，运发动所受的摩擦力减小，故从时，运发动所受的摩擦力减小，故从A A到到B B过程中克服过程中克服摩摩擦力做的功减少，而重力势能变化量不变，故运发动在擦力做的功减少，而重力势能变化量不变，故运发动在B B点动能大于他在点动能大于他在A A点的动点的动能能答案：答案：A A3 3质量为质量为m m的物体的物体，从距地面从距地面h h高处由静止开始以加速度高处由静止

5、开始以加速度a a1 13 3g g竖直下落到地面竖直下落到地面，在在此过程中此过程中()A A物体的重力势能减少物体的重力势能减少1 13 3mghmghB B物体的动能增加物体的动能增加1 13 3mghmghC C物体的机械能减少物体的机械能减少1 13 3mghmghD D物体的机械能保持不变物体的机械能保持不变解析：物体所受合力为解析：物体所受合力为F F合合mama1 13 3mgmg由动能定理得，动能的增加量由动能定理得，动能的增加量E Ek kF F合合h h1 13 3mghmgh.答案：答案：B B4 4(2021(2021四川高考四川高考)一物体沿固定斜面从静止开始向下运

6、动一物体沿固定斜面从静止开始向下运动，经过时间经过时间t t0 0滑至斜面底滑至斜面底端已端已知在物体运动过程中物体所受的摩擦力恒定假设用知在物体运动过程中物体所受的摩擦力恒定假设用F F、v v、x x和和E E分别表示该物体分别表示该物体所所受的合力、物体的速度、位移和机械能，那么如图受的合力、物体的速度、位移和机械能，那么如图 3 3 所示的图象中可能正确的选项所示的图象中可能正确的选项是是()图图 3 3解析：物体在沿斜面向下滑动的过程中，受到重力、支持力、摩擦力的作用，其合解析：物体在沿斜面向下滑动的过程中，受到重力、支持力、摩擦力的作用，其合力力为恒力为恒力，A A 正确正确；而物

7、体在此合力作用下做匀加速运动而物体在此合力作用下做匀加速运动，v vatat，x x1 12 2atat2 2，所以所以 B B、C C错；物体受摩擦力作用，总的机械能将减小，错；物体受摩擦力作用，总的机械能将减小，D D 正确正确答案：答案：ADAD5.5.如图如图 4 4 所示所示，一小球从光滑圆弧轨道顶端由静止开始下滑一小球从光滑圆弧轨道顶端由静止开始下滑，进入光滑水平面又压缩弹簧在此过程中，小球重力势能进入光滑水平面又压缩弹簧在此过程中，小球重力势能和动能的最大值分别为和动能的最大值分别为E Ep p和和E Ek k，弹簧弹性势能的最大值，弹簧弹性势能的最大值为为E Ep p，那么它们

8、之间的关系为，那么它们之间的关系为()A AE Ep pE Ek kE Ep pB BE Ep p E Ek k E Ep pC CE Ep pE Ek kE Ep pD DE Ep pE Ek kE Ep p解析：当小球处于最高点时，重力势能最大；当小球刚滚到水平面时重力势能全部解析：当小球处于最高点时，重力势能最大；当小球刚滚到水平面时重力势能全部转转化为动能，此时动能最大；当小球压缩弹簧到最短时动能全部转化为弹性势能，弹化为动能，此时动能最大；当小球压缩弹簧到最短时动能全部转化为弹性势能，弹性性势能最大由机械能守恒定律可知势能最大由机械能守恒定律可知E Ep pE Ek kE Ep p，

9、故答案选，故答案选 A.A.答案：答案：A A6 6(2021(2021广东高考广东高考)某缓冲装置可抽象成如图某缓冲装置可抽象成如图 5 5 所示的简单所示的简单模模型图中型图中K K1 1、K K2 2为原长相等，劲度系数不同的轻质弹簧下为原长相等，劲度系数不同的轻质弹簧下列表述正确的选项是列表述正确的选项是()A A缓冲效果与弹簧的劲度系数无关缓冲效果与弹簧的劲度系数无关B B垫片向右移动时，两弹簧产生的弹力大小相等垫片向右移动时，两弹簧产生的弹力大小相等C C垫片向右移动时，两弹簧的长度保持相等垫片向右移动时，两弹簧的长度保持相等D D垫片向右移动时，两弹簧的弹性势能发生改变垫片向右移

10、动时，两弹簧的弹性势能发生改变解析：两弹簧中任一点处，相互作用力均相等都等于弹簧一端的力，与劲度系数无解析：两弹簧中任一点处，相互作用力均相等都等于弹簧一端的力，与劲度系数无关关(只是劲度系数不同只是劲度系数不同，形变量不同形变量不同)，B B 对对，C C 错错两弹簧均发生形变两弹簧均发生形变，其弹性势能均其弹性势能均变化，变化，D D 对对答案：答案：BDBD7 7如图如图 6 6 所示所示，水平面上的轻弹簧一端与物体相连水平面上的轻弹簧一端与物体相连，另一端固另一端固定在墙上的定在墙上的P P点，物体的质量为点，物体的质量为m m2.02.0 kgkg，物体与水，物体与水平面间的动摩擦因

11、数平面间的动摩擦因数0.40.4，弹簧的劲度系数，弹簧的劲度系数k k200200 N/m.N/m.现用力现用力F F拉物体，使弹簧从处于自然状态的拉物体，使弹簧从处于自然状态的O O点由静止开始点由静止开始向左移动向左移动 1010 cmcm，这时弹簧具有弹性势能，这时弹簧具有弹性势能E Ep p1.01.0 J J，物体处于静止状态假设取，物体处于静止状态假设取g g1010m/sm/s2 2，那么撤去外力，那么撤去外力F F后后()A A物体向右滑动的距离可以到达物体向右滑动的距离可以到达 12.512.5 cmcmB B物体向右滑动的距离一定小于物体向右滑动的距离一定小于 12.512

12、.5 cmcmC C物体回到物体回到O O点时速度最大点时速度最大D D物体到达最右端时动能为零，系统机械能也为零物体到达最右端时动能为零，系统机械能也为零解析：当物体向右运动至解析：当物体向右运动至O O点过程中，弹簧的弹力向右由牛顿第二定律可知，点过程中，弹簧的弹力向右由牛顿第二定律可知，kxkxmgmgmama(x x为弹簧的伸长量为弹簧的伸长量)，当当a a0 0 时时，物体速度最大物体速度最大，此时此时kxkxmgmg，弹簧弹簧仍仍处于伸长状态，故处于伸长状态，故 C C 错误当物体至错误当物体至O O点时，由点时，由E Ep pmgmg0.10.11 12 2mvmv2 2可知，物

13、体至可知，物体至O O点的速度不为零，将继续向右压缩弹簧，由能量守恒可得，点的速度不为零，将继续向右压缩弹簧，由能量守恒可得，E Ep pmgxmgxE Ep p，因因E Ep p0 0，所以，所以x x12.512.5 cmcm，A A 错误，错误，B B 正确物体到达最右端时，动能为零，正确物体到达最右端时，动能为零，但弹簧有弹性势能，故系统的机械能不为零，但弹簧有弹性势能，故系统的机械能不为零，D D 错误错误答案：答案：B B8.(20218.(2021郑州模拟郑州模拟)如图如图 7 7 所示所示，倾角为倾角为 3030的斜的斜面体面体置于水平地面上置于水平地面上一根不可伸长的轻绳两端

14、分别一根不可伸长的轻绳两端分别系着小球系着小球A A和物块和物块B B，跨过固定于斜面体顶端的，跨过固定于斜面体顶端的小滑轮小滑轮O O，A A的质量为的质量为m m，B B的质量为的质量为 4 4m m.开始开始时，用手托住时，用手托住A A，使，使OAOA段绳恰处于水平伸直状段绳恰处于水平伸直状态态(绳中无拉力绳中无拉力)，OBOB绳平行于斜面，此时绳平行于斜面，此时B B静止不动将静止不动将A A由静止释放，在其下摆由静止释放，在其下摆过程中，斜面体始终保持静止，以下判断中错误的选项是过程中，斜面体始终保持静止，以下判断中错误的选项是()A A物块物块B B受到的摩擦力先减小后增大受到的

15、摩擦力先减小后增大B B地面对斜面体的摩擦力方向一直向右地面对斜面体的摩擦力方向一直向右C C小球小球A A的机械能守恒的机械能守恒D D小球小球A A的机械能不守恒，的机械能不守恒，A A、B B系统的机械能守恒系统的机械能守恒解析解析：因斜面体和因斜面体和B B均不动均不动，小球小球A A下摆过程中只有重力做功下摆过程中只有重力做功，因此机械能守恒因此机械能守恒，C C正确正确，D D 错误错误；开始开始A A球在与球在与O O等高处时等高处时，绳的拉力为零绳的拉力为零，B B受到沿斜面向上的摩擦受到沿斜面向上的摩擦力，小球力，小球A A摆至最低点时，由摆至最低点时，由F FT Tmgmg

16、m mv v2 2l lOAOA和和mglmglOAOA1 12 2mvmv2 2得得F FT T3 3mgmg，对，对B B物体物体沿斜面列方程沿斜面列方程：4 4mgmgsinsinF Ff fF FT T，当当F FT T由由 0 0 增加到增加到 3 3mgmg的过程中的过程中，F Ff f先变小后反向先变小后反向增大增大，故故 A A 正确正确以斜面体和以斜面体和B B为一整体为一整体，因因OAOA绳的拉力水平方向的分力始终水平绳的拉力水平方向的分力始终水平向左，故地面对斜面的摩擦力的方向一直向右，故向左，故地面对斜面的摩擦力的方向一直向右，故 B B 正确正确答案：答案：D D9

17、9如图如图 8 8 所示，所示，A A、B B、C C、D D 四图中的小球以及小球所在的左侧斜面完全相同，现从四图中的小球以及小球所在的左侧斜面完全相同，现从同一高度同一高度h h处由静止释放小球，使之进入右侧不同的竖直轨道：除去底部一小段圆处由静止释放小球，使之进入右侧不同的竖直轨道：除去底部一小段圆弧，弧，A A 图中的轨道是一段斜面，高度大于图中的轨道是一段斜面，高度大于h h；B B 图中的轨道与图中的轨道与 A A 图中的轨道相比只是短了图中的轨道相比只是短了一些一些，且斜面高度小于且斜面高度小于h h；C C 图中的轨道是一个内径略大于小球直径的管道图中的轨道是一个内径略大于小球

18、直径的管道，其上部其上部为直管为直管，下部为圆弧形下部为圆弧形，与斜面相连与斜面相连，管的高度大于管的高度大于h h；D D 图中的轨道是个半圆形轨图中的轨道是个半圆形轨道，其直径等于道，其直径等于h h.如果不计任何摩擦阻力和拐弯处的能量损失，小球进入右侧轨道如果不计任何摩擦阻力和拐弯处的能量损失，小球进入右侧轨道后后能到达能到达h h高度的是高度的是()图图 8 8解析：由能量守恒可知解析：由能量守恒可知 A A 项正确，项正确，C C 项正确；项正确；B B 项中，小球通过轨道后做斜抛运动项中，小球通过轨道后做斜抛运动，落地前水平速度分量将不变，到达最高点时速度不为零，由能量守恒可知，此

19、时小球高落地前水平速度分量将不变，到达最高点时速度不为零，由能量守恒可知，此时小球高度一定小于度一定小于h h；D D 项中要使小球能够通过最高点，必须使小球在最高点的速度项中要使小球能够通过最高点，必须使小球在最高点的速度v v满足满足v vgRgR(R R为轨道半径为轨道半径)，此时对应的最高点的机械能就大于小球刚下落时的机械，此时对应的最高点的机械能就大于小球刚下落时的机械能，违背了能量守恒定律，所以能，违背了能量守恒定律，所以 D D 项错项错答案：答案：ACAC二、非选择题二、非选择题(本大题共本大题共 3 3 个小题，共个小题，共 3737 分，解答时应写出必要的文字说明、方程式分

20、，解答时应写出必要的文字说明、方程式和和演算步骤，有数值计算的要注明单位演算步骤，有数值计算的要注明单位)1010(11(11 分分)一组数据显示：世界煤炭的储量还能烧一组数据显示：世界煤炭的储量还能烧 200200 多年，我国煤炭的储量还能多年，我国煤炭的储量还能烧烧7070 多年；世界天然气的储量还能用多年；世界天然气的储量还能用 5050 多年，我国天然气的储量还能用多年，我国天然气的储量还能用 2020 年；世界石油的年；世界石油的储量还能用储量还能用 4040 多年，我国现有的石油储量用不到多年，我国现有的石油储量用不到 2020 年因此，新型清洁能源的开发利用年因此，新型清洁能源的

21、开发利用成为人类的重点课题风能作为一种清洁能源，对环境的破坏小，可再生，将成为人类未成为人类的重点课题风能作为一种清洁能源，对环境的破坏小，可再生，将成为人类未来大规模应用的能源之一假设某地区的平均风速是来大规模应用的能源之一假设某地区的平均风速是 6.06.0 m/sm/s，空气密度是，空气密度是 1.21.2 kg/mkg/m3 3，此，此地有一风车地有一风车，它的车叶转动时可以形成半径为它的车叶转动时可以形成半径为 2020 m m 的圆面的圆面，假设这个风车能将此圆面内假设这个风车能将此圆面内 10%10%的气流的动能转变为电能问：的气流的动能转变为电能问：(1)(1)在圆面内，每秒冲

22、击风车车叶的气流的动能是多少？在圆面内，每秒冲击风车车叶的气流的动能是多少？(2)(2)这个风车平均每秒内发出的电能是多少？这个风车平均每秒内发出的电能是多少？解析解析：(1)(1)在在 1 1 秒内秒内，能和车叶发生作用的气流体积能和车叶发生作用的气流体积V VvSvSv vr r2 2，那么这股气流的那么这股气流的动能动能E Ek k1 12 2mvmv2 21 12 2v vr r2 2v v2 21 12 2r r2 2v v3 3.将将、r r、v v值代入上式得值代入上式得E Ek k1.631.6310105 5J.J.(2)(2)每秒得到电能为每秒得到电能为E EE Ek k1

23、.631.6310104 4J.J.答案：答案：(1)1.63(1)1.6310105 5J J(2)1.63(2)1.6310104 4J J1111(12(12 分分)(2021)(2021济南模拟济南模拟)如图如图 9 9 所示，所示，B B是质量为是质量为 2 2m m、半径为、半径为R R的光滑半球形碗，放在光滑的水平桌面上的光滑半球形碗，放在光滑的水平桌面上A A是质量为是质量为m m的细的细长直杆，光滑套管长直杆，光滑套管D D被固定，被固定，A A可以自由上下运动，物块可以自由上下运动，物块C C的的质量为质量为m m，紧靠半球形碗放置初始时，紧靠半球形碗放置初始时，A A杆被

24、握住，使其下端杆被握住，使其下端正好与碗的半球面的上边缘接触正好与碗的半球面的上边缘接触(如图如图)然后从静止开始释放然后从静止开始释放A A，A A、B B、C C便开始运动求：便开始运动求：(1)(1)长直杆的下端运动到碗的最低点时，长直杆竖直方向的速度和长直杆的下端运动到碗的最低点时，长直杆竖直方向的速度和B B、C C水平方向的水平方向的速度；速度；(2)(2)运动的过程中，长直杆的下端能上升到的最高点距离半球形碗底部的高度运动的过程中，长直杆的下端能上升到的最高点距离半球形碗底部的高度解析解析：(1)(1)长直杆的下端运动到碗的最低点时长直杆的下端运动到碗的最低点时，长直杆在竖直方向

25、的速度为长直杆在竖直方向的速度为 0 0，而而B B、C C水平速度相同，设为水平速度相同，设为v v，由机械能守恒定律得：由机械能守恒定律得：mgRmgR1 12 23 3mvmv2 2所以所以v v2 2RgRg3 3.(2)(2)长直杆的下端上升到所能到达的最高点时，长直杆在竖直方向的速度为长直杆的下端上升到所能到达的最高点时，长直杆在竖直方向的速度为 0 0，碗，碗的的水平速度亦为零由机械能守恒定律得：水平速度亦为零由机械能守恒定律得：1 12 22 2mvmv2 2mghmgh解得解得h h2 2R R3 3.答案：答案：(1)0(1)02 2RgRg3 32 2RgRg3 3(2)

26、(2)2 2R R3 31212(14(14 分分)如图如图 1010 所示，将质量均为所示，将质量均为m m，厚度不计的两物块，厚度不计的两物块A A、B B用轻质弹簧相连接第一次只用手托着用轻质弹簧相连接第一次只用手托着B B物块于物块于H H高处，高处，A A在在弹簧的作用下处于静止状态，现将弹簧锁定，此时弹簧的弹性势能弹簧的作用下处于静止状态，现将弹簧锁定，此时弹簧的弹性势能为为E Ep p，现由静止释放，现由静止释放A A、B B，B B物块着地后速度立即变为零，同时物块着地后速度立即变为零，同时弹簧解除锁定，在随后的过程中弹簧解除锁定，在随后的过程中B B物块恰能离开地面但不继续上

27、物块恰能离开地面但不继续上升第二次用手拿着升第二次用手拿着A A、B B两物块，使弹簧竖直并处于原长状态，两物块，使弹簧竖直并处于原长状态，此时物块此时物块B B离地面的距离也为离地面的距离也为H H，然后由静止同时释放，然后由静止同时释放A A、B B，B B物块着地后速度同物块着地后速度同样立即变为零，试求：样立即变为零，试求：(1)(1)第二次释放第二次释放A A、B B后，后，A A上升至弹簧恢复原长时的速度大小上升至弹簧恢复原长时的速度大小v v1 1；(2)(2)第二次释放第二次释放A A、B B后，后，B B刚要离开地面时刚要离开地面时A A的速度大小的速度大小v v2 2.解析

28、解析：(1)(1)第二次释放第二次释放A A、B B后后，A A上升至弹簧恢复原长时的速度大小等于上升至弹簧恢复原长时的速度大小等于B B刚接触地刚接触地面时面时A A的速度大小，所以的速度大小，所以mgHmgH1 12 2mvmv1 12 2，v v1 1 2 2gHgH.(2)(2)第一次弹簧解除锁定时与两次第一次弹簧解除锁定时与两次B B刚要离开地面时的弹性势能均为刚要离开地面时的弹性势能均为E Ep p，设第一次弹设第一次弹簧解除锁定后簧解除锁定后A A上升的最大高度为上升的最大高度为h h，那么，那么1 12 2mvmv1 12 2mghmgh，1 12 2mvmv1 12 2mgmgh h2 21 12 2mvmv2 22 2E Ep p所以：所以：v v2 2gHgH2 2E Ep pm m.答案：(1)2gH(2)gH2Epm