高考物理一轮总复习第5章机械能课时规范练18功能关系能量守恒定律.docx

《高考物理一轮总复习第5章机械能课时规范练18功能关系能量守恒定律.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理一轮总复习第5章机械能课时规范练18功能关系能量守恒定律.docx（10页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、课时规范练18功能关系能量守恒定律基础对点练1.(功能关系的应用)(2023浙江温州模拟)蹦极是一项既惊险又刺激的运动,深受年轻人的喜爱。如图所示,蹦极者从P点由静止跳下,到达A处时弹性绳刚好伸直,继续下降到最低点B处,B离水面还有数米距离。蹦极者(视为质点)在其下降的整个过程中,重力势能的减少量为E1,绳的弹性势能的增加量为E2,克服空气阻力做的功为W,则下列说法正确的是()A.蹦极者从P到A的运动过程中,机械能守恒B.蹦极者与绳组成的系统从A到B的运动过程中,机械能守恒C.E1=W+E2D.E1+E2=W2.(多选)(板块模型中的功能关系)第一次将一长木板静止放在光滑水平面上,如图甲所示,

2、一小铅块(可视为质点)以水平初速度v0由木板左端向右滑动,到达右端时恰能与木板保持相对静止。第二次将长木板分成A、B两块,使B的长度和质量均为A的2倍,并紧挨着放在原水平面上,让小铅块仍以初速度v0由A的左端开始向右滑动,如图乙所示。若小铅块相对滑动过程中所受的摩擦力始终不变,则下列说法正确的是()A.小铅块将从B的右端飞离木板B.小铅块滑到B的右端前已与B保持相对静止C.第一次和第二次过程中产生的热量相等D.第一次过程中产生的热量大于第二次过程中产生的热量3.(多选)(能量守恒定律)(2022江苏昆山期末)如图所示,风力发电机的叶片半径为R。某段时间内该区域的风速大小为v,风恰好与叶片转动的

3、圆面垂直,已知空气的密度为,风力发电机的发电效率为,下列说法正确的是()A.单位时间内通过叶片转动圆面的空气质量为vR2B.此风力发电机发电的功率为12v3R2C.若仅风速减小为原来的12,发电的功率将减小为原来的18D.若仅叶片半径增大为原来的2倍,发电的功率将增大为原来的8倍4.(多选)(功能关系)一物块在高3.0 m、长5.0 m的斜面顶端从静止开始沿斜面下滑,其重力势能和动能随下滑距离s的变化如图中直线、所示,重力加速度取10 m/s2。则()A.物块下滑过程中机械能不守恒B.物块与斜面间的动摩擦因数为0.5C.物块下滑时加速度的大小为6.0 m/s2D.当物块下滑2.0 m时机械能损

4、失了12 J5.(功能关系)如图甲,倾角=37的光滑斜面有一轻质弹簧下端固定在O点,上端可自由伸长到A点。在A点放一个物体,在力F的作用下向下缓慢压缩弹簧到B点(图中未画出),该过程中力F随压缩距离x的变化如图乙所示。重力加速度g取10 m/s2,sin 37=0.6,cos 37=0.8。(1)求物体的质量m。(2)求弹簧的最大弹性势能。(3)在B点撤去力F,求物体被弹回到A点时的速度。素养综合练6.(多选)如图甲所示,质量m=50 kg的物块以某一初速度v0从倾角=37的斜面底端冲上足够长的斜面,取斜面底端为参考平面,该物块的机械能E总和重力势能Ep随离开斜面底端的高度h的变化规律如图乙所

5、示。将物块视为质点,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g取10 m/s2,sin 37=0.6,cos 37=0.8,则由图中数据可得()A.初速度v0=5 m/sB.物块与斜面间的动摩擦因数为0.3C.物块在斜面上运动的时间为43 sD.物块回到斜面底端时的动能为375 J7.(2022山东临沂三模)2022年4月16日9时56分,神舟十三号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆,神舟十三号载人飞行任务取得圆满成功。设距地球无限远处的引力势能为零,地球质量为m地,地球半径为R,质量为m的物体在距地心r(rR)处的引力势能为Ep=-Gm地mr(G为引力常量)。已知地球表面重力加速度大小为g,不

6、考虑地球自转和其他天体的影响,神舟十三号载人飞船返回舱质量为m0,从距地面高nR(n1)轨道返回地面过程中质量不变,则返回舱返回地面过程中,引力势能减少量为()A.nm0gR1+nB.m0gRnC.nm0gR1-nD.nm0gR8.图甲为某缓冲装置模型,劲度系数为k(足够大)的轻质弹簧与轻杆相连,轻杆可在固定的槽内移动,与槽间的滑动摩擦力为定值Ff。轻杆向右移动不超过l时,装置可安全工作。一质量为m的小车以速度v0撞击弹簧后,轻杆恰好向右移动l,此过程其速度v随时间t变化的v-t图像如图乙所示。已知在0t1时间内,图线为曲线,在t1t2时间内,图线为直线。已知装置安全工作时,轻杆与槽间的最大静

7、摩擦力等于滑动摩擦力,且不计小车与地面间的摩擦。下列说法正确的是()A.在0t1时间内,小车运动的位移为2FfkB.在t1时刻,小车速度v1=v02-2FflmC.在0t2时间内,轻杆摩擦产生热Q=FflD.在t2时刻,小车恰好离开轻弹簧9.(多选)图甲是一种大型抛石机,将石块放在长臂一端的石袋中,在短臂端挂上重物,发射前将长臂端往下拉至地面,然后突然松开,石袋中的石块经过最高点时就被抛出。现将其简化为图乙所示装置。将一质量m=80 kg的可视为质点的石块装在长L=403 m的长臂末端的石袋中,初始时长臂与水平面的夹角为=30。松开后,长臂转至竖直位置时,石块被水平抛出,落在水平地面上。石块落

8、地点与O点的水平距离s=100 m。忽略长臂、短臂和石袋的质量,不计空气阻力和所有摩擦,g取10 m/s2,下列说法正确的是()A.石块水平抛出时的初速度为25 m/sB.重物重力势能的减少量等于石块机械能的增加量C.石块从A到最高点的过程中,石袋对石块做功1.16105 JD.石块运动至最高点时,石袋对石块的作用力大小为1.42104 N10.(2023浙江东阳模拟)如图所示,水平面上的A点有一固定的理想弹簧发射装置,发射装置内壁光滑,A点为发射口所在的位置,在竖直面内由内壁光滑的钢管弯成的“9”字形固定轨道在B点与水平面平滑相接,钢管内径很小,“9”字全高H=1 m,“9”字上半部分圆弧轨

9、道半径R=0.1 m,圆弧为34圆周,圆弧轨道与其下端相接的水平部分轨道相切,当弹簧压缩量为2 cm(弹性限度内)时,启动发射装置,恰能使质量m=0. 1 kg的滑块沿轨道上升到最高点C,已知弹簧弹性势能与其压缩量的二次方成正比,A、B间距离为L=4 m,滑块与水平面间的动摩擦因数为0.2,重力加速度g取10 m/s2 ,求:(1)当弹簧压缩量为2 cm时,弹簧的弹性势能;(2)当弹簧压缩量为3 cm(弹性限度内)时,启动发射装置,滑块滑到轨道最高点C时对轨道的作用力;(3)当弹簧压缩量为3 cm(弹性限度内)时,启动发射装置,滑块从D点水平抛出后的水平射程。答案：课时规范练18功能关系能量守

10、恒定律1.C解析:蹦极者从P到A及从A到B的运动过程中,由于有空气阻力做功,所以机械能减少,选项A、B错误;整个过程中重力势能的减少量等于绳的弹性势能增加量和克服空气阻力做功之和,即E1=W+E2,选项C正确,选项D错误。2.BD解析:在第一次小铅块运动过程中,小铅块与木板之间的摩擦力使整个木板一直加速,第二次小铅块先使整个木板加速,当小铅块运动到B上后A停止加速,只有B加速,加速度大于第一次的对应过程,故第二次小铅块与B将更早共速,所以小铅块还没有运动到B的右端,二者就已共速,A错误,B正确;由于第一次的相对路程大于第二次的相对路程,则第一次过程中产生的热量大于第二次过程中产生的热量,C错误

11、,D正确。3.ABC解析:设发电机的叶片半径为R,吹到叶片的风速为v,空气的密度为,建立如图所示的圆柱模型。风与叶片发生相互作用的时间t内,圆柱体积表示为V=R2vt,则单位时间内通过叶片的转动圆面的空气质量m=vR2,故A正确;单位时间内通过叶片的转动圆面的空气的动能为Ek=12mv2=12vR2v2=12R2v3,动能转化为电能的效率为,由功率公式,可得此风力发电机发电的功率为P=12v3R2,故B正确;若仅风速减小为原来的12,由发电的功率P=12v3R2,可以得出减小为原来的18,故C正确;若仅叶片半径增大为原来的2倍,由发电的功率P=12v3R2,可以得出增大为原来的4倍,故D错误。

12、4.AB解析:由图像可知,物块在斜面顶端时重力势能为30J,物块滑到斜面底端时动能为10J,该过程损失了20J的机械能,所以物块下滑过程中机械能不守恒,选项A正确;物块在斜面顶端时,mgh=30J,在下滑全过程中由能量守恒得mgcoss=20J,解得m=1kg,=0.5,选项B正确;物块下滑时mgsin-mgcos=ma,解得a=2.0m/s2,选项C错误;物块下滑2.0m时损失的机械能为Q=mgcoss=0.5100.82.0J=8J,选项D错误。5.答案:(1)2 kg(2)2.56 J(3)0.8 m/s解析:(1)由题图乙可知mgsin37=12N解得m=2kg。(2)题图乙中图线与横

13、轴所围成的面积表示力F所做的功,WF=-120.0612J+1220(0.16-0.06)J=0.64J从A点到B点的过程中,由能量守恒可得Ep=WF+mgxsin37=2.56J。(3)撤去力F,设物体返回至A点时速度大小为v0,从A出发到返回A处的过程中应用动能定理有WF=12mv02,解得v0=0.8m/s。6.AD解析:斜面底端为参考平面,结合图乙知E总1=12mv02=625J,解得v0=5m/s,选项A正确;当E总=Ep时,物块运动到最高点,由图乙可知hm=1.00m,该过程根据功能关系有-mgcosmsin=E总=-125J,解得物块与斜面间的动摩擦因数=316,选项B错误;物块

14、沿斜面上滑的时间t1=v0gsin+gcos=23s,上滑的位移s=msin=53m,因为tan,所以物块最终会沿斜面下滑,下滑的时间t2=2sgsin-gcos=2159s,物块在斜面上运动的总时间为t=t1+t2=6+2159s,滑到斜面底端时的动能Ek=E总1-2mgcoss=375J,选项C错误,D正确。7.A解析:神舟十三号载人飞船在距地面高nR轨道的引力势能为Ep1=-Gm地m0R+nR,在地球表面的引力势能为Ep2=-Gm地m0R,在地球表面有Gm地mR2=mg,则返回舱返回地面过程中,引力势能减少量Ep=Ep1-Ep2,联立解得Ep=nm0gR1+n,B、C、D错误,A正确。8

15、.C解析:0t1时间内,小车压缩弹簧,轻杆保持静止,在t1时刻,弹簧弹力等于轻杆所受最大静摩擦力,故在0t1时间内小车运动的位移等于弹簧形变量,有x=Ffk,故A错误;在0t1时间内,弹簧弹力做功可以用平均力求解,t1时刻弹力等于Ff,对小车列动能定理得-12Ffx=12mv1212mv02,解得v1=v02-Ff2km,故B错误;在0t2时间内,轻杆摩擦产生热Q=Ffx相对,其中相对位移为l,所以轻杆摩擦产生热为Q=Ffl,故C正确;在t2时刻,小车和弹簧以及轻杆的速度为零,此时弹簧处于压缩状态,小车没有离开轻弹簧,故D错误。9.CD解析:石块平抛运动的高度h=L+Lsin30=403m+4

16、0312m=20m,根据h=12gt2得,t=2g=22010s=2s,故石块水平抛出时的初速度v0=st=1002m/s=50m/s,选项A错误;转动过程中,重物的动能也在增加,因此重物重力势能的减少量不等于石块机械能的增加量,选项B错误;石块从A到最高点的过程中,石袋对石块做功W=12mv02+mgh=1280502J+801020J=1.16105J,选项C正确;石块运动至最高点时,有F+mg=mv02L,所以F=mv02L-mg=1.42104N,选项D正确。10.答案:(1)1.8 J(2)44 N,方向竖直向上(3)2.8 m解析:(1)根据能量守恒定律得,Ep=mgL+mgH,解得Ep=1.8J。(2)因为弹簧弹性势能与压缩量的二次方成正比故当弹簧压缩量为3cm时,Ep=94Ep根据能量守恒定律得Ep=mgL+mgH+12mvC2由牛顿第二定律得FN+mg=mvC2R,解得FN=44N由牛顿第三定律可知,滑块滑到轨道最高点C时对轨道作用力的大小FN=44N,方向竖直向上。(3)根据能量守恒定律可得Ep=mgL+mg(H-2R)+12mvD2解得vD=7m/s由平抛运动规律得H-2R=12gt2,x=vDt故水平射程x=2.8m。