高考物理二輪總復(fù)習(xí)專題能力訓(xùn)練6能量轉(zhuǎn)化與守恒定律

專題能力訓(xùn)練6能量轉(zhuǎn)化與守恒定律(時(shí)間:45分鐘滿分:100分)一、選擇題(本題共8小題,每小題7分,共56分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,1~5題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求,6~8題有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得7分,選對(duì)但不全的得4分,有選錯(cuò)的得0分)1.如圖所示,可視為質(zhì)點(diǎn)的小球A、B用不可伸長(zhǎng)的細(xì)軟輕線連接,跨過固定在地面上半徑為R的光滑圓柱,ma=5mb。當(dāng)B位于地面時(shí),A恰與圓柱軸心等高。將A由靜止釋放,B上升的最大高度是()A.R B.2C.5R3 D.2.(2021·江西鷹潭高三二模)如圖所示,豎直墻上固定有光滑的小滑輪D,質(zhì)量相等的物體A和B用輕彈簧連接,物體B放在地面上。用一根不可伸長(zhǎng)的輕繩一端與物體A連接,另一端跨過定滑輪與小環(huán)C連接,小環(huán)C穿過豎直固定的光滑均勻細(xì)桿,小環(huán)C位于位置R時(shí),繩與細(xì)桿的夾角為θ,此時(shí)物體B對(duì)地面剛好無壓力。圖中SD水平,位置R和Q關(guān)于S對(duì)稱。現(xiàn)讓小環(huán)從R處由靜止釋放,環(huán)下落過程中繩始終處于拉直狀態(tài),且環(huán)到達(dá)Q時(shí)速度最大。下列關(guān)于小環(huán)C下落過程中的描述正確的是()A.小環(huán)C下落到位置S時(shí)的機(jī)械能一定最大B.小環(huán)C從位置R運(yùn)動(dòng)到位置Q的過程中,C與A組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒C.小環(huán)C到達(dá)位置Q時(shí),物體A速度剛好為零D.小環(huán)C從位置R運(yùn)動(dòng)到位置Q的過程中,C、A和輕彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能不守恒3.(2022·江蘇揚(yáng)州模擬)如圖所示,長(zhǎng)度為l的輕桿上端連著一質(zhì)量為m的小球A(可視為質(zhì)點(diǎn)),桿的下端用鉸鏈固接于水平面上的O點(diǎn)。置于同一水平面上的立方體B恰與A接觸,立方體B的質(zhì)量為m'。今有微小擾動(dòng),使桿向右傾倒,各處摩擦均不計(jì),而A與B剛脫離接觸的瞬間,桿與地面夾角恰為30°。重力加速度為g。下列說法正確的是()A.A落地時(shí)速率為2B.A、B質(zhì)量之比為1∶2C.A與B剛脫離接觸的瞬間,B的速率為glD.A與B剛脫離接觸的瞬間,A、B速率之比為1∶24.(2022·山東濟(jì)寧三模)如圖甲所示,一質(zhì)量為2kg的物體靜止在水平地面上,水平推力F隨位移x變化的關(guān)系如圖乙所示,已知物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1,g取10m/s2,下列說法正確的是()甲乙A.物體運(yùn)動(dòng)的最大速度為3m/sB.在運(yùn)動(dòng)中由于摩擦產(chǎn)生的熱量為6JC.物體在水平地面上運(yùn)動(dòng)的最大位移是4.5mD.物體先做加速運(yùn)動(dòng),推力撤去時(shí)開始做減速運(yùn)動(dòng)5.(2021·江蘇鹽城一模)極限跳傘是世界上最流行的空中極限運(yùn)動(dòng)之一,它的獨(dú)特魅力在于跳傘者通常起跳后傘并不是馬上自動(dòng)打開,而是由跳傘者自己控制開傘時(shí)間。傘打開前可認(rèn)為跳傘者做自由落體運(yùn)動(dòng),打開傘后空氣阻力與速度的二次方成正比,跳傘者先減速下降,最后勻速下落。如果用h表示下落的高度,t表示下落的時(shí)間,Ep表示重力勢(shì)能(以地面為零勢(shì)能面),Ek表示動(dòng)能,E表示機(jī)械能,v表示下落時(shí)的速度。在整個(gè)過程中下列圖像可能符合事實(shí)的是()6.如圖所示,兩位同學(xué)同時(shí)在等高處拋出手中初始靜止的籃球A、B,A以速度v1斜向上拋出,B以速度v2豎直向上拋出,當(dāng)A到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)恰與B相遇。不計(jì)空氣阻力,A、B質(zhì)量相等且均可視為質(zhì)點(diǎn),重力加速度為g。以下判斷正確的是()A.相遇時(shí)A的速度一定不為零B.兩位同學(xué)拋球時(shí)對(duì)A、B做功一樣多C.從拋出到相遇A、B動(dòng)能的變化量不同D.從拋出到相遇A、B兩籃球重力勢(shì)能的變化量相同7.(2021·江蘇蘇州模擬)大部分過山車的豎直回環(huán)軌道均不是正圓,而是上下高、左右窄的扁軌道結(jié)構(gòu),下圖為簡(jiǎn)化后的示意圖。一輛小車(可視為質(zhì)點(diǎn))從傾斜軌道某一確定高度由靜止釋放,不計(jì)一切阻力,當(dāng)小車運(yùn)動(dòng)到扁軌道最高點(diǎn)時(shí),與在相同高度的正圓軌道最高點(diǎn)相比()A.在扁軌道上小車向心力更大,對(duì)軌道壓力更大B.在扁軌道上小車速度更大,對(duì)軌道壓力更大C.在扁軌道上小車加速度更大,對(duì)軌道壓力更大D.在扁軌道上小車機(jī)械能更小,對(duì)軌道壓力更小8.已知一足夠長(zhǎng)的傳送帶與水平面的傾斜角為θ,傳送帶以一定的速度勻速運(yùn)動(dòng)。某時(shí)刻在傳送帶適當(dāng)?shù)奈恢梅派暇哂幸欢ǔ跛俣鹊奈飰K(如圖甲所示),以此時(shí)為t=0時(shí)刻記錄了小物塊之后在傳送帶上運(yùn)動(dòng)速度隨時(shí)間的變化關(guān)系,如圖乙所示(圖中取沿斜面向上的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎较?其中兩坐標(biāo)大小v1>v2)。已知傳送帶的速度保持不變。(g取10m/s2)則下列判斷正確的是()A.0~t1內(nèi),物塊對(duì)傳送帶做正功B.物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,μ>tanθC.0~t2內(nèi),傳送帶對(duì)物塊做功為1D.系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量一定比物塊動(dòng)能的減少量大二、非選擇題(本題共3小題,共44分)9.(14分)如圖所示,固定在水平面上的光滑斜面AB與水平方向的夾角θ=45°,A、B兩點(diǎn)的高度差h=4m,在B點(diǎn)左側(cè)的水平面上有一左端固定的輕質(zhì)彈簧,自然伸長(zhǎng)時(shí)彈簧右端到B點(diǎn)的距離s=3m。質(zhì)量為m=1kg的物塊從斜面頂點(diǎn)A由靜止釋放,物塊進(jìn)入水平面后向左運(yùn)動(dòng)壓縮彈簧的最大壓縮量x=0.2m。已知物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5,g取10m/s2,不計(jì)物塊在B點(diǎn)的機(jī)械能損失。求:(1)彈簧的最大彈性勢(shì)能;(2)物塊最終停止位置到B點(diǎn)的距離;(3)物塊在斜面上滑行的總時(shí)間(結(jié)果可用根式表示)。10.(15分)如圖所示,傾角為37°的粗糙斜面AB的底端與半徑R=0.4m的光滑半圓軌道BC平滑相連,O點(diǎn)為圓心,BC為直徑且處于豎直方向,A、C兩點(diǎn)等高。質(zhì)量m=1kg的滑塊從A點(diǎn)由靜止開始下滑,恰能滑到與O點(diǎn)等高的D點(diǎn),g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。(1)求滑塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ。(2)若使滑塊能到達(dá)C點(diǎn),求滑塊從A點(diǎn)沿斜面滑下時(shí)的初速度v0的最小值。(3)若滑塊離開C處的速度大小為4m/s,求滑塊從C點(diǎn)飛出至落到斜面上所經(jīng)歷的時(shí)間t。11.(15分)(2020·浙江7月選考)小明將如圖所示的裝置放在水平地面上,該裝置由弧形軌道、豎直圓軌道、水平直軌道AB和傾角θ=37°的斜軌道BC平滑連接而成。質(zhì)量m=0.1kg的小滑塊從弧形軌道離地高H=1.0m處?kù)o止釋放。已知R=0.2m,lAB=lBC=1.0m,滑塊與軌道AB和BC間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ=0.25,弧形軌道和圓軌道均可視為光滑軌道,忽略空氣阻力,sin37°=0.6,cos37°=0.8。(1)求滑塊運(yùn)動(dòng)到與圓心O等高的D點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力。(2)通過計(jì)算判斷滑塊能否沖出斜軌道的末端C點(diǎn)。(3)若滑下的滑塊與靜止在水平直軌道上距A點(diǎn)x處的質(zhì)量為2m=0.2kg的小滑塊相碰,碰后黏在一起一起運(yùn)動(dòng),動(dòng)摩擦因數(shù)仍為0.25,求它們?cè)谲壍繠C上到達(dá)的高度h與x之間的關(guān)系。(碰撞時(shí)間不計(jì))

專題能力訓(xùn)練6能量轉(zhuǎn)化與守恒定律1.C解析:設(shè)B的質(zhì)量為m,則A的質(zhì)量為5m,以A、B組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象,在A落地前,由系統(tǒng)的機(jī)械能守恒可得5mgRmgR=125m+mv2,解得v=2gR3;A落地后,以B為研究對(duì)象,在B上升過程中,由動(dòng)能定理可得mgh=012mv2,解得h=232.A解析:小環(huán)C從R運(yùn)動(dòng)到S的過程中,輕繩對(duì)小環(huán)的拉力一直做正功,小環(huán)C從S運(yùn)動(dòng)到Q的過程中,輕繩對(duì)小環(huán)的拉力一直做負(fù)功,而整個(gè)過程中桿對(duì)小環(huán)C的支持力不做功,所以小環(huán)C下落到位置S時(shí)的機(jī)械能一定最大,故A正確;小環(huán)C從位置R運(yùn)動(dòng)到位置Q的過程中,桿對(duì)C與A組成的系統(tǒng)不做功,但彈簧彈力會(huì)對(duì)C與A組成的系統(tǒng)做功,所以系統(tǒng)的機(jī)械能不守恒,故B錯(cuò)誤;小環(huán)C到達(dá)位置Q時(shí)速度不為零,所以此時(shí)小環(huán)C的速度在沿繩子方向的分量不為零,則物體A的速度不為零,故C錯(cuò)誤;小環(huán)C從位置R運(yùn)動(dòng)到位置Q的過程中,C、A和輕彈簧組成的系統(tǒng)內(nèi)只有重力和彈力做功,機(jī)械能守恒,故D錯(cuò)誤。3.C解析:A與B剛脫離時(shí)刻,兩者之間無彈力,水平方向加速度為0,故小球A只受重力,桿對(duì)A的彈力為零,根據(jù)牛頓第二定律得mgsin30°=mvA2l,解得vA=gl2;A與B分離后繼續(xù)下落的過程中機(jī)械能守恒,則12mvA2+mglsin30°=12mv2,聯(lián)立可得v=3gl2,選項(xiàng)A錯(cuò)誤。A與B剛脫離接觸的瞬間,A的速度方向垂直于桿,水平方向的分速度與B速度大小一樣,設(shè)B運(yùn)動(dòng)的速度為vB,如圖所示,則vAcos60°=vB,因此,vA∶vB=2∶1,可知vB=gl8,根據(jù)A與B4.C解析:當(dāng)推力等于摩擦力時(shí),加速度為零,速度最大,根據(jù)函數(shù)關(guān)系可知,F=(62x)(N),且Ff=μmg=0.1×2×10N=2N,可知當(dāng)F=Ff時(shí)即在x=2m處速度最大,根據(jù)動(dòng)能定理得Wμmgx=12mv20,可知6+22×2J0.1×2×10×2J=12×2kg×v2,可得v=2m/s,選項(xiàng)A錯(cuò)誤。對(duì)整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程根據(jù)功能關(guān)系有Q=W',W'=12×6×3J=9J,所以運(yùn)動(dòng)中由于摩擦產(chǎn)生的熱量為9J,選項(xiàng)B錯(cuò)誤。由題圖得到推力對(duì)物體做功為9J,根據(jù)動(dòng)能定理得Wμmgxm=0,代入數(shù)據(jù)解得xm=4.5.B解析:開始下落階段跳傘者做自由落體運(yùn)動(dòng),則Ep=Ep0mgh,可知此過程中Eph圖線為直線,故A錯(cuò)誤;開始下落階段跳傘者做自由落體運(yùn)動(dòng),動(dòng)能等于減小的重力勢(shì)能,即Ek=mgh,則Ekh圖線為直線,在開始減速后的過程中先減速后勻速,可知?jiǎng)幽芟葴p小后不變,故B正確;開始階段跳傘者做自由落體運(yùn)動(dòng),機(jī)械能不變,打開傘后,由于受阻力作用機(jī)械能逐漸減小,最后勻速下落階段機(jī)械能仍不斷減小,故C錯(cuò)誤;開始階段跳傘者做自由落體運(yùn)動(dòng),速度隨時(shí)間均勻增加,打開傘后空氣阻力與速度的二次方成正比,則加速度滿足mgkv2=ma,加速度隨時(shí)間逐漸減小,vt圖線不是直線,故D錯(cuò)誤。6.AD解析:A的運(yùn)動(dòng)分解為豎直向上的勻減速直線運(yùn)動(dòng)與水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng),相遇時(shí)A達(dá)到最高點(diǎn),則其豎直方向的速度為0,水平方向速度不為零,合速度不為0,故A正確;A同學(xué)拋出的小球在豎直方向的分速度等于B同學(xué)拋球的速度,根據(jù)動(dòng)能定理可知,兩位同學(xué)拋球時(shí)對(duì)A、B做功等于兩個(gè)小球拋出時(shí)的動(dòng)能,則A同學(xué)對(duì)小球做功多,故B錯(cuò)誤;從拋出到相遇A、B動(dòng)能的變化量等于重力做的功,而重力做的功相同,所以動(dòng)能的變化量相同,故C錯(cuò)誤;從拋出到相遇A、B兩籃球重力勢(shì)能的變化量等于克服重力做的功,克服重力做的功相同,重力勢(shì)能的變化量相同,故D正確。7.AC解析:從釋放點(diǎn)到最高點(diǎn),由動(dòng)能定理得mgΔh=12mv2,由于扁軌道與正圓軌道最高點(diǎn)相同,所以在最高點(diǎn)速度相同,在最高點(diǎn)時(shí),扁軌道的軌道半徑小于圓軌道的軌道半徑,根據(jù)向心力公式Fn=m8.BD解析:由題圖知,物塊先向下運(yùn)動(dòng)后向上運(yùn)動(dòng),則知傳送帶應(yīng)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。0~t1內(nèi),物塊對(duì)傳送帶的摩擦力方向沿傳送帶向下,則物塊對(duì)傳送帶做負(fù)功,A錯(cuò)誤;在t1~t2內(nèi),物塊向上運(yùn)動(dòng),則有μmgcosθ>mgsinθ,得μ>tanθ,B正確;0~t2內(nèi),由圖“面積”等于位移可知,物塊的總位移沿斜面向下,高度下降,重力對(duì)物塊做正功,設(shè)為WG,根據(jù)動(dòng)能定理得W+WG=12mv22-129.答案:(1)24J(2)1.6m(3)42解析:(1)物塊從開始位置到壓縮彈簧至速度為0的過程,由功能關(guān)系可得mghμmg(s+x)=Ep解得Ep=24J。(2)物塊從開始位置到最終靜止在水平面上的過程,由功能關(guān)系有mghμmgl=0解得l=8m所以物塊停止位置到B點(diǎn)距離為Δl=l2(s+x)=1.6m<3m即物塊最終停止位置距B點(diǎn)1.6m。(3)物塊在光滑斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí),由牛頓第二定律有mgsinθ=ma解得a=gsinθ設(shè)物塊第一次在斜面上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t1,則h解得t1=25設(shè)物塊從水平面返回斜面時(shí)的速度為v,由動(dòng)能定理可得mgh2μmg(s+x)=12mv解得v=4m/s所以,物塊第二次在斜面上滑行的時(shí)間為t2=2vg物塊在斜面上滑行總時(shí)間為t=t1+t2=4210.答案:(1)0.375(2)23m/s(3)0.2s解析:(1)滑塊從A點(diǎn)到D點(diǎn)的過程中,根據(jù)動(dòng)能定理有mg(2RR)μmgcos37°·2Rsin37解得μ=12tan37°=0.(2)若滑塊能到達(dá)C點(diǎn),根據(jù)牛頓第二定律有mg+FN=mvC≥Rg=2m/s滑塊從A點(diǎn)到C點(diǎn)的過程中,根據(jù)動(dòng)能定理有μmgcos37°·2v0=vC2+2(3)滑塊離開C點(diǎn)做平拋運(yùn)動(dòng),有x=vC't,y=12gttan37°=25t2+3t0.8=0解得t=0.2s。11.答案:(1)8N,方向水平向左(2)不會(huì)沖出(3)h=16x54858解析:(1)根據(jù)機(jī)械能守恒定律得