2020年高考物理二輪復(fù)習(xí)增分專(zhuān)練：專(zhuān)練%E3%80%80功能關(guān)系%E3%80%80能量守恒定律(含解析)

高考物理二輪復(fù)習(xí)增分專(zhuān)練專(zhuān)練（07）功能關(guān)系能量守恒定律(含解析)一、選擇題(共10題，每小題6分，滿(mǎn)分60分)1、如圖所示，將一個(gè)內(nèi)、外側(cè)均光滑的半圓形槽置于光滑的水平面上，槽的左側(cè)有一豎直墻壁?，F(xiàn)讓一小球自左端槽口A點(diǎn)的正上方由靜止開(kāi)始下落，從A點(diǎn)與半圓形槽相切進(jìn)入槽內(nèi)，則下列說(shuō)法正確的是A．小球在半圓形槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)的全過(guò)程中，只有重力對(duì)它做功B．小球從A點(diǎn)向半圓形槽的最低點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，小球處于失重狀態(tài)C．小球從A點(diǎn)經(jīng)最低點(diǎn)向右側(cè)最高點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，小球與槽組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒D．小球從下落到從右側(cè)離開(kāi)槽的過(guò)程中機(jī)械能守恒解析小球從A點(diǎn)向半圓形槽的最低點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，半圓形槽有向左運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，但是實(shí)際上沒(méi)有動(dòng)，整個(gè)系統(tǒng)只有重力做功，所以小球與槽組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒；而小球過(guò)了半圓形槽的最低點(diǎn)以后，半圓形槽向右運(yùn)動(dòng)，由于系統(tǒng)沒(méi)有其他形式的能量產(chǎn)生，滿(mǎn)足機(jī)械能守恒的條件，所以系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，故C正確；小球從開(kāi)始下落至到達(dá)槽最低點(diǎn)前，小球先失重，后超重，故B錯(cuò)誤；當(dāng)小球向右上方滑動(dòng)時(shí)，半圓形槽也向右移動(dòng)，半圓形槽對(duì)小球做負(fù)功，小球的機(jī)械能不守恒，故A、D錯(cuò)誤。【答案】C2、滑沙是人們喜愛(ài)的游樂(lè)活動(dòng)，如圖是滑沙場(chǎng)地的一段斜面，其傾角為30°。設(shè)參加活動(dòng)的人和滑車(chē)總質(zhì)量為m，人和滑車(chē)從距底端高為h處的頂端A沿滑道由靜止開(kāi)始勻加速下滑，加速度為0.4g，人和滑車(chē)可視為質(zhì)點(diǎn)，則從頂端向下滑到底端B的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是A．人和滑車(chē)減少的重力勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能B．人和滑車(chē)獲得的動(dòng)能為0.4mghC．整個(gè)下滑過(guò)程中人和滑車(chē)減少的機(jī)械能為0.2mghD．人和滑車(chē)克服摩擦力做功為0.6mgh解析由牛頓第二定律有mgsin30°－f＝ma，得f＝0.1mg，人和滑車(chē)受重力、支持力、摩擦力作用，摩擦力做負(fù)功，機(jī)械能不守恒，A錯(cuò)誤；由動(dòng)能定理得W合＝0.4mg·eq\f(h,sin30°)＝Ek，Ek＝0.8mgh，B錯(cuò)誤；由功能關(guān)系知，摩擦力做功Wf＝－feq\f(h,sin30°)＝－0.2mgh，機(jī)械能減少0.2mgh，人和滑車(chē)克服摩擦力做的功為0.2mgh，C正確，D錯(cuò)誤?！敬鸢浮緾3、如圖所示，傾角為30°的光滑斜面底端固定一輕彈簧，O點(diǎn)為原長(zhǎng)位置。質(zhì)量為0.5kg的滑塊從斜面上A點(diǎn)由靜止釋放，物塊下滑并壓縮彈簧到最短的過(guò)程中，最大動(dòng)能為8J。現(xiàn)將物塊由A點(diǎn)上方0.4m處的B點(diǎn)由靜止釋放，彈簧被壓縮過(guò)程中始終在彈性限度內(nèi)，g取10m/s2，則下列說(shuō)法正確的是A．物塊從O點(diǎn)開(kāi)始做減速運(yùn)動(dòng)B．從B點(diǎn)釋放滑塊動(dòng)能最大位置比從A點(diǎn)釋放要低C．從B點(diǎn)釋放滑塊最大動(dòng)能為9JD．從B點(diǎn)釋放彈簧最大彈性勢(shì)能比從A點(diǎn)釋放增加了1J解析物塊從接觸彈簧到最短的過(guò)程，先加速后減速，選項(xiàng)A錯(cuò)誤。物塊合力為零時(shí)動(dòng)能最大，兩次動(dòng)能最大的位置相同，B、D錯(cuò)誤。從B點(diǎn)釋放時(shí)的機(jī)械能比從A點(diǎn)釋放時(shí)大，ΔE＝mghsinθ＝1J。故從B點(diǎn)釋放后。物塊能達(dá)到的最大動(dòng)能為9J，選項(xiàng)C正確?！敬鸢浮緾4、(多選)靜止在地面上的物體在豎直向上的恒力作用下上升，在某一高度撤去恒力。若不計(jì)空氣阻力、則在整個(gè)上升過(guò)程中，下列關(guān)于物體機(jī)械能E和動(dòng)能Ek隨時(shí)間變化的關(guān)系圖象正確的是解析物體在恒力作用下向上做加速運(yùn)動(dòng)，速度逐漸增大，拉力的功率增大。故E－t圖象的斜率增大。動(dòng)能Ek＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(1,2)m(at)2，Ek與t成二次函數(shù)關(guān)系，撤去拉力后，物體的機(jī)械能不變，物體做減速運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能逐漸減小，且隨著速度的減小，重力的功率減小，Ek－t圖象的斜率減小，故A、C正確?！敬鸢浮緼C5、(多選)將三個(gè)木板1、2、3固定在墻角，木板與墻壁和地面構(gòu)成了三個(gè)不同的三角形，如圖所示，其中1與2底邊相同，2和3高度相同?，F(xiàn)將一個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊分別從三個(gè)木板的頂端由靜止釋放，并沿木板下滑到底端，物塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ均相同。在這三個(gè)過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是A．沿著木板1和木板2下滑到底端時(shí)，物塊速度的大小相等B．沿著木板2和木板3下滑到底端時(shí)，物塊速度的大小相等C．沿著木板1下滑到底端時(shí)，物塊的動(dòng)能最大D．物塊沿著木板3下滑到底端的過(guò)程中，產(chǎn)生的熱量最多解析對(duì)物塊受力分析，由動(dòng)能定理可知，沿著木板1和木板2下滑到底端時(shí)，摩擦力做功相等，沿木板1重力做功較大，因此沿著木板1下滑到底端時(shí)速度大，動(dòng)能較大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；沿著木板2和木板3下滑到底端時(shí)，重力做功相等，沿木板3運(yùn)動(dòng)時(shí)摩擦力做功較大，因此沿著木板2下滑到底端時(shí)速度大，沿著木板3下滑到底端的過(guò)程中，產(chǎn)生的熱量最多，選項(xiàng)B錯(cuò)誤，CD正確?！敬鸢浮緾D6、(多選)如圖所示，將一質(zhì)量為m的物體放置在一固定的粗糙斜面上，斜面與水平地面間夾角為θ，斜面的高度為h。一人通過(guò)固定在斜面頂端的定滑輪將物體沿斜面由靜止開(kāi)始勻加速地由底端拉至斜面頂端，拉物體的繩始終與斜面平行，物體到達(dá)斜面頂端時(shí)的速度為v，則在此過(guò)程中A．物體所受的合外力做功為mgh＋eq\f(1,2)mv2B．物體所受的合外力做功為eq\f(1,2)mv2C．人對(duì)物體做的功為mghD．拉力的功率變大解析物體沿斜面做勻加速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)動(dòng)能定理W合＝WF－Wf－mgh＝eq\f(1,2)mv2，其中Wf為物體克服摩擦力做的功。人對(duì)物體做的功即是人對(duì)物體的拉力做的功，所以W人＝WF＝Wf＋mgh＋eq\f(1,2)mv2，A、C錯(cuò)誤、B正確；拉力不變，速度變大，所以拉力的功率變大，D正確。【答案】BD7、(多選)如圖所示，輕質(zhì)彈簧一端固定，另一端與套在光滑豎直桿上的圓環(huán)相連，圓環(huán)位于a處時(shí)，彈簧水平且處于原長(zhǎng)。將圓環(huán)從a處由靜止釋放，經(jīng)過(guò)b處時(shí)速度最大，到達(dá)c處時(shí)速度為零。已知彈簧始終在彈性限度內(nèi)，則圓環(huán)在從a下滑到c的過(guò)程中，以下判斷正確的是A．圓環(huán)的加速度一直減小B．圓環(huán)所受桿的彈力一直變大C．圓環(huán)與彈簧組成系統(tǒng)的機(jī)械能守恒D．圓環(huán)減小的重力勢(shì)能等于彈簧增加的彈性勢(shì)能解析由于在a處彈簧處于原長(zhǎng)狀態(tài)，則圓環(huán)在a處只受重力的作用，加速度等于重力加速度g，由題意圓環(huán)在b處的速度最大，該位置的加速度為零，因此圓環(huán)由a到c的過(guò)程中，圓環(huán)的加速度先減小后增大，A錯(cuò)誤；設(shè)彈簧的原長(zhǎng)為l0，圓環(huán)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中彈簧的長(zhǎng)度為l，彈簧與豎直桿的夾角為α，則圓環(huán)從a運(yùn)動(dòng)到c的過(guò)程中，水平方向合外力始終為零，則桿對(duì)圓環(huán)的彈力與彈簧在水平方向的分力等大反向，則F＝k(l－l0)sinα，又sinα＝eq\f(l0,l)，整理得F＝kl0－eq\f(kl\o\al(2,0),l)，顯然隨l的增大桿對(duì)圓環(huán)的彈力一直增大，B正確；對(duì)圓環(huán)與彈簧組成的系統(tǒng)，整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，只有重力和彈簧彈力做功，而彈簧彈力屬于內(nèi)力，因此系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，C正確；圓環(huán)由a到c的過(guò)程中，圓環(huán)的動(dòng)能先增大后減小，因此重力勢(shì)能的減少量先大于后小于彈簧彈性勢(shì)能的增加量，D錯(cuò)誤?！敬鸢浮緽C8、(多選)如圖所示，質(zhì)量為M、長(zhǎng)為L(zhǎng)的木板置于光滑的水平面上，一質(zhì)量為m的滑塊放置在木板左端，滑塊與木板間滑動(dòng)摩擦力大小為Ff，用水平的恒定拉力F作用于滑塊，當(dāng)滑塊運(yùn)動(dòng)到木板右端時(shí)，木板在地面上移動(dòng)的距離為x，滑塊速度為v1，木板速度為v2，下列結(jié)論中正確的是A．上述過(guò)程中，F(xiàn)做功大小為eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)＋eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,2)B．其他條件不變的情況下，M越大，x越小C．其他條件不變的情況下，F(xiàn)越大，滑塊到達(dá)右端所用時(shí)間越長(zhǎng)D．其他條件不變的情況下，F(xiàn)f越大，滑塊與木板間產(chǎn)生的熱量越多解析由功能關(guān)系可知，上述過(guò)程中，F(xiàn)做功的大小等于二者增加的動(dòng)能與系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量之和，選項(xiàng)A錯(cuò)；其他條件不變的情況下，M越大，木板的加速度越小，x越小，選項(xiàng)B對(duì)；其他條件不變的情況下，F(xiàn)越大，滑塊的加速度越大，滑塊到達(dá)右端所用時(shí)間越短，選項(xiàng)C錯(cuò)；滑塊與木板間產(chǎn)生的熱量Q＝Ff·l相對(duì)＝Ff·L板，L板一定，F(xiàn)f越大產(chǎn)生的熱量越多，選項(xiàng)D對(duì)?！敬鸢浮緽D9、(多選)如圖所示，光滑水平面OB與足夠長(zhǎng)的粗糙斜面BC相接于B點(diǎn)，O端有一豎直墻面，一輕彈簧左端固定于豎直墻面，現(xiàn)用質(zhì)量為m1的滑塊壓縮彈簧至D點(diǎn)，然后由靜止釋放，滑塊脫離彈簧后經(jīng)B點(diǎn)滑上斜面，上升到最大高度，并靜止在斜面上，不計(jì)滑塊在B點(diǎn)的機(jī)械能損失。若換用相同材料、相同粗糙程度的質(zhì)量為m2(m2>m1)的滑塊壓縮彈簧至同一點(diǎn)D后，重復(fù)上述過(guò)程，下列說(shuō)法正確的是A．兩滑塊到達(dá)B點(diǎn)的速度相同B．兩滑塊沿斜面上升的最大高度相同C．兩滑塊上升到最高點(diǎn)的過(guò)程中克服重力做的功相同D．兩滑塊上升到最高點(diǎn)的過(guò)程中機(jī)械能損失相同解析壓縮彈簧至同一點(diǎn)D后，兩種情況下彈簧的彈性勢(shì)能相同，由靜止釋放后，由機(jī)械能守恒定律可知兩滑塊在B點(diǎn)的動(dòng)能相同。由于m2>m1，則m2獲得的速度小于m1，兩滑塊到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度不同，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由牛頓第二定律可知，兩滑塊沿斜面上升過(guò)程中的加速度相同，由x＝eq\f(v2,2a)可知，兩滑塊沿斜面上升的最大高度不相同，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；滑塊上升到最高點(diǎn)的過(guò)程中，克服重力做功WG＝mgh＝mgxsinθ＝mgeq\f(v2,2a)sinθ＝eq\f(1,2)mv2×eq\f(g,a)sinθ，由于兩個(gè)滑塊的初動(dòng)能eq\f(1,2)mv2相同，所以?xún)苫瑝K上升到最高點(diǎn)的過(guò)程中克服重力做的功相同，選項(xiàng)C正確；兩滑塊上升到最高點(diǎn)的過(guò)程中，由動(dòng)能定理，－WG－Wf＝0－eq\f(1,2)mv2，動(dòng)能變化相同，克服重力做功WG相同，可知克服摩擦力做功相同，由功能關(guān)系可知，機(jī)械能損失相同，選項(xiàng)D正確?！敬鸢浮緾D10、(多選)如圖甲所示，輕彈簧豎直固定在水平面上處于自由狀態(tài)，一質(zhì)量為m＝0.2kg的小球，從彈簧上端某高度處自由下落，從它接觸彈簧到彈簧壓縮至最短的過(guò)程中(彈簧在彈性限度內(nèi))，其速度v和彈簧壓縮量Δx之間的函數(shù)圖象如圖乙所示，其中A為曲線(xiàn)的最高點(diǎn)，小球和彈簧接觸瞬間機(jī)械能損失不計(jì)，取g＝10m/s2，則A．當(dāng)Δx＝0.1m時(shí)，小球處于失重狀態(tài)B．小球在最低點(diǎn)時(shí)的加速度大于10m/s2。C．從接觸彈簧到壓縮至最短的過(guò)程中，小球的機(jī)械能守恒D．小球從速度最大到壓縮至最短，彈簧彈性勢(shì)能增加量為3.621J解析Δx＝0.1時(shí)，小球的速度最大，合力為零，加速度為零，故A錯(cuò)。小球到達(dá)Δx2＝0.2m位置時(shí)kΔx2－mg＝ma，a＝10m/s2。此后繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，到最低點(diǎn)時(shí)加速度大于10m/s2，B選項(xiàng)正確。從接觸彈簧到壓縮至最短的過(guò)程，小球和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，C錯(cuò)誤。根據(jù)能量守恒，小球從速度最大到最低點(diǎn)，彈性勢(shì)能的增加量ΔEp＝eq\f(1,2)mv2＋mgh＝3.621J，D正確?！敬鸢浮緽D二、計(jì)算題(本題共2小題，共24分)11、(12分)輕質(zhì)彈簧原長(zhǎng)為2l，將彈簧豎直放置在地面上，在其頂端將一質(zhì)量為5m的物體由靜止釋放，當(dāng)彈簧被壓縮到最短時(shí)，彈簧長(zhǎng)度為l?，F(xiàn)將該彈簧水平放置，一端固定在A點(diǎn)，另一端與物塊P接觸但不連接。AB是長(zhǎng)度為5l的水平軌道，B端與半徑為l的光滑半圓軌道BCD相切，半圓的直徑BD豎直，如圖所示。物塊P與AB間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.5。用外力推動(dòng)物塊P，將彈簧壓縮至長(zhǎng)度l，然后放開(kāi)，P開(kāi)始沿軌道運(yùn)動(dòng)，重力加速度大小為g。(1)若P的質(zhì)量為m，求P到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度的大小，以及它離開(kāi)圓軌道后落回到AB上的位置與B點(diǎn)間的距離；(2)若P能滑上圓軌道，且仍能沿圓軌道滑下，求P的質(zhì)量的取值范圍?！敬鸢浮?1)eq\r(6gl)2eq\r(2)l(2)eq\f(5,3)m≤M＜eq\f(5,2)m解析(1)依題意，當(dāng)彈簧豎直放置，長(zhǎng)度被壓縮至l時(shí)，質(zhì)量為5m的物體的動(dòng)能為零，其重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢(shì)能。由機(jī)械能守恒定律，彈簧長(zhǎng)度為l時(shí)的彈性勢(shì)能為Ep＝5mgl①設(shè)P的質(zhì)量為M，到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度大小為vB，由能量守恒定律得Ep＝eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,B)＋μMg·4l②聯(lián)立①②式，取M＝m并代入題給數(shù)據(jù)得vB＝eq\r(6gl)③若P能沿圓軌道運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)，其到達(dá)D點(diǎn)時(shí)的向心力不能小于重力，即P此時(shí)的速度大小v應(yīng)滿(mǎn)足eq\f(mv2,l)－mg≥0④設(shè)P滑到D點(diǎn)時(shí)的速度為vD，由機(jī)械能守恒定律得eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,D)＋mg·2l⑤聯(lián)立③⑤式得vD＝eq\r(2gl)⑥vD滿(mǎn)足④式要求，故P能運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)，并從D點(diǎn)以速度vD水平射出。設(shè)P落回到軌道AB所需的時(shí)間為t，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得2l＝eq\f(1,2)gt2⑦P落回到AB上的位置與B點(diǎn)之間的距離為s＝vDt⑧聯(lián)立⑥⑦⑧式得s＝2eq\r(2)l⑨(2)為使P能滑上圓軌道，它到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度不能小于零。由①②式可知5mgl＞μMg·4l要使P仍能沿圓軌道滑回，P在圓軌道的上升高度不能超過(guò)半圓軌道的中點(diǎn)C。由機(jī)械能守恒定律有⑩eq