2025版高考物理一輪復習第五章機械能課時4功能關(guān)系能量轉(zhuǎn)化和守恒定律課時訓練含解析新人教版

PAGE9-課時4功能關(guān)系能量轉(zhuǎn)化和守恒定律1.下列說法正確的是(C)A.隨著科技的發(fā)展,永動機是可以制成的B.太陽照耀到地球上的光能轉(zhuǎn)化成了其他形式的能量,但照耀到宇宙空間的能量都消逝了C.“既要馬兒跑,又讓馬兒不吃草”違反了能量守恒定律,因而是不行能的D.有種“全自動”手表,不用上發(fā)條,也不用任何形式的電源,卻能始終走動,說明能量可以憑空產(chǎn)生解析:永動機是指不消耗或少消耗能量,而可以大量對外做功的裝置,這種裝置違反了能量守恒定律,所以永動機是恒久不行能制成的,A錯誤;太陽輻射大量的能量,地球只汲取了極少的一部分,使萬物生長,但輻射到宇宙空間的能量也沒有消逝,而是轉(zhuǎn)化成了別的能量,B錯誤;馬要運動,必需消耗能量,依據(jù)能量守恒定律,C正確;所謂“全自動”手表,內(nèi)部是有能量轉(zhuǎn)扮裝置的,一般是一個擺錘,當人戴著手表活動時,使擺錘不停搖擺,給游絲彈簧補充能量,才會維持手表的運行,假如把這種手表放在桌面上靜置一段時間,它肯定會停止走動的,遵循能量守恒定律,D錯誤。2.某同學用頻閃相機拍攝了運動員跳遠競賽時助跑、起跳、最高點、落地四個位置的照片,簡化圖如圖所示。則運動員起跳瞬間消耗的體能最接近(C)A.4J B.40J C.400J D.4000J解析:人起跳瞬間消耗的體能等于克服自身的重力做功,即E=W=mgh≈80×10×0.5J=400J。3.(2024·浙江4月選考)火箭放射回收是航天技術(shù)的一大進步。如圖所示,火箭在返回地面前的某段運動,可看成先勻速后減速的直線運動,最終撞落在地面上。不計火箭質(zhì)量的改變,則(D)A.火箭在勻速下降過程中,機械能守恒B.火箭在減速下降過程中,攜帶的檢測儀器處于失重狀態(tài)C.火箭在減速下降過程中合力做功等于火箭機械能的改變D.火箭著地時,火箭對地的作用力大于自身的重力解析:勻速下降階段,火箭除受重力外,還受阻力,且阻力做負功,所以機械能不守恒,選項A錯誤;在減速階段,加速度向上,處于超重狀態(tài),而火箭克服阻力做的功等于機械能的削減量,選項B,C錯誤;火箭著地時突然減速,則地面給火箭的力大于火箭重力,故選項D正確。4.如圖所示,在豎直平面內(nèi)有一“V”形槽,其底部BC是一段圓弧,兩側(cè)都與光滑斜槽相切,相切處B,C位于同一水平面上。一小物體從右側(cè)斜槽上距BC平面高度為2h的A處由靜止起先下滑,經(jīng)圓弧槽再滑上左側(cè)斜槽,最高能到達距BC所在水平面高度為h的D處,接著小物體再向下滑回,若不考慮空氣阻力,則(C)A.小物體恰好滑回到B處時速度為零B.小物體尚未滑回到B處時速度已變?yōu)榱鉉.小物體能滑回到B處之上,但最高點要比D處低D.小物體最終肯定會停止在圓弧槽的最低點解析:小物體從A處運動到D處的過程中,克服摩擦力所做的功為Wf1=mgh,小物體從D處起先運動的過程,因為速度較小,小物體對圓弧槽的壓力較小,所以克服摩擦力所做的功Wf2<mgh,所以小物體能滑回到B處之上,但最高點要比D處低;因為小物體與圓弧槽間的動摩擦因數(shù)未知,所以小物體可能停在圓弧槽上的任何地方。5.(2024·浙江10月選考)快艇在運動中受到的阻力與速度的平方成正比(即Ff=kv2),若油箱中有20L燃油,當快艇以10m/s勻速行駛時,還能行駛40km,假設快艇發(fā)動機的效率保持不變,則快艇以20m/s勻速行駛時,還能行駛(C)A.80km B.40km C.10km D.5km解析:快艇在運動中受到的阻力與速度的平方成正比,即Ff=kv2,油箱中有20L燃油,發(fā)動機的效率保持不變,說明在兩種狀況下供應的能量相等;在行駛過程中,克服阻力做的功相等。由W=Fs,勻速行駛時有F=Ff=kv2,v2=2v1,由kv12s1=kv22s2,即得s6.質(zhì)量為m的物體在距地面h高處以g3A.物體的重力勢能削減13B.物體的動能增加13C.物體的機械能削減13D.重力做功13解析:依據(jù)題意,設空氣的阻力為Ff,則有mg-Ff=m·g3,得Ff=23mg。物體在下落過程中由于空氣阻力而使機械能損失,損失大小為Ffh=23mgh,則選項C錯誤;物體下落h,則重力勢能削減mgh,則A錯誤;由動能定理得mgh-23mgh=Ek,得E7.如圖所示,小物塊從傾角為θ的傾斜軌道上A點由靜止釋放滑下,最終停在水平軌道上的B點,小物塊與水平軌道、傾斜軌道之間的動摩擦因數(shù)均相同,A,B兩點的連線與水平方向的夾角為α,不計物塊在軌道轉(zhuǎn)折時的機械能損失,則動摩擦因數(shù)為(B)A.tanθ B.tanαC.tan(θ+α) D.tan(θ-α)解析:如圖所示,設B,O間距離為x1,A點離水平面的高度為h,A,O間的水平距離為x2,物塊的質(zhì)量為m,在物塊下滑的全過程中,由動能定理可得mgh-μmgcosθx2cosθ-μmgx1=0,解得μ=h8.(多選)從地面豎直向上拋出一物體,其機械能E總等于動能Ek與重力勢能Ep之和。取地面為重力勢能零點,該物體的E總和Ep隨它離開地面的高度h的改變?nèi)鐖D所示。重力加速度取10m/s2。由圖中數(shù)據(jù)可得(AD)A.物體的質(zhì)量為2kgB.h=0時,物體的速率為20m/sC.h=2m時,物體的動能Ek=40JD.從地面至h=4m,物體的動能削減100J解析:Ep-h圖象的斜率表示物體受到的重力mg,即mg=804N=20N,解得m=2kg,故A正確;由圖象可知,物體離地面的高度h=0時,重力勢能Ep=0,機械能E總=100J,則動能Ek=E總-Ep=100J,而Ek=12mv2=100J,解得v=10m/s,故B錯誤;同理可得,h=2m時,Ep=40J,Ek=E總-E40J=50J;h=4m時,Ek=E總-Ep=80J-80J=0J,從地面至h=4m,物體的動能削減100J,故C錯誤,D正確。9.(多選)如圖所示,輕質(zhì)彈簧的左端固定,并處于自然狀態(tài)。小物塊的質(zhì)量為m,從A點向左沿水平地面運動,壓縮彈簧后被彈回,運動到A點恰好靜止。物塊向左運動的最大距離為s,與地面間的動摩擦因數(shù)為μ,重力加速度為g,彈簧未超出彈性限度。在上述過程中(BC)A.彈簧的最大彈力為μmgB.物塊克服摩擦力做的功為2μmgsC.彈簧的最大彈性勢能為μmgsD.物塊在A點的初速度為2解析:小物塊壓縮彈簧最短時有F彈>μmg,故A錯誤;全過程小物塊的路程為2s,所以全過程中克服摩擦力做的功為μmg·2s,故B正確;小物塊從彈簧壓縮最短處到A點由能量守恒得:Epmax=μmgs,故C正確;小物塊從A點向左運動到再次返回A點由動能定理得:-μmg·2s=0-12mv02,解得:v010.如圖所示,傾斜的傳送帶保持靜止,一木塊從頂端以肯定的初速度勻加速下滑究竟端,假如讓傳送帶沿圖中虛線箭頭所示的方向勻速運動,同樣的木塊從頂端以同樣的初速度下滑究竟端的過程中,與傳送帶保持靜止時相比(B)A.木塊在滑究竟端的過程中,運動時間將變長B.木塊在滑究竟端的過程中,木塊克服摩擦力所做功不變C.木塊在滑究竟端的過程中,動能的增加量減小D.木塊在滑究竟端的過程中,系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能減小解析:滑動摩擦力的大小為Ff=μFN,與相對速度的大小無關(guān),所以,當傳送帶運動時,木塊所受的摩擦力未變,對地位移未變,則滑究竟端的時間、速度以及摩擦力所做的功均不變,A錯誤,B正確;又因重力做的功相等,由動能定理知,動能的增加量不變,C錯誤;由于相對滑動的距離變長,所以木塊和傳送帶由于摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能變大,D錯誤。11.有一輛質(zhì)量為170kg、輸出功率為1200W的太陽能試驗汽車,安裝有約2m2的太陽能電池板和蓄能電池,該電池板在有效光照條件下單位面積輸出的電功率為24W/m2。若駕駛員的質(zhì)量為70kg,汽車最大行駛速度為20mA.保持最大速度行駛1h至少須要有效光照5hB.以最大速度行駛時牽引力大小為60NC.啟動時的加速度大小為0.25m/s2D.干脆用太陽能電池板供應的功率可獲得16m/s的最大行駛速度解析:由公式W=Pt及能量守恒定律得t=1200×124×2120020N=60N,故B正確;以額定功率啟動時P額v-Ff=ma,而剛啟動時v=0,則加速度很大,依據(jù)現(xiàn)有條件無法求出,故C錯誤;汽車行駛時受到的空氣阻力與其速率成正比,設Ff=kv,結(jié)合前面分析有60=k×12.如圖所示,有三個斜面a,b,c,底邊的長分別為L,L,2L,高度分別為2h,h,h。某物體與三個斜面間的動摩擦因數(shù)都相同,這個物體分別沿三個斜面從頂端由靜止下滑究竟端。三種狀況相比較,下列說法正確的是(B)A.物體損失的機械能ΔEc=2ΔEb=4ΔEaB.因摩擦產(chǎn)生的熱量2Qa=2Qb=QcC.物體到達底端的動能Eka=2Ekb=2EkcD.因摩擦產(chǎn)生的熱量4Qa=2Qb=Qc解析:物體分別從三個斜面a,b,c上滑下時克服摩擦力做的功Wf分別為μmgL,μmgL,2μmgL,由功能關(guān)系知,物體損失的機械能2ΔEa=2ΔEb=ΔEc,選項A錯誤;由Q=Wf知因摩擦產(chǎn)生的熱量2Qa=2Qb=Qc,選項B正確,選項D錯誤;由動能定理有WG-Wf=ΔEk,物體到達底端的動能分別為mg(2h-μL),mg(h-μL)和mg(h-2μL),選項C錯誤。13.如圖所示,固定的光滑傾斜桿上套有一個質(zhì)量為m的圓環(huán),圓環(huán)與豎直放置的輕質(zhì)彈簧上端相連,彈簧的下端固定在水平地面上的A點,起先彈簧恰好處于原長h?，F(xiàn)讓圓環(huán)由靜止沿桿滑下,滑到桿的底端(未觸及地面)時速度恰好為零。則以下說法正確的是(D)A.在圓環(huán)下滑的過程中,圓環(huán)的機械能守恒B.在圓環(huán)下滑的過程中,當彈簧最短時彈簧的彈性勢能最大C.在圓環(huán)下滑的過程中,當彈簧再次復原原長時圓環(huán)的動能最大D.在圓環(huán)下滑到桿的底端時,彈簧的彈性勢能為mgh解析:下滑過程中圓環(huán)和彈簧機械能守恒,A錯誤;彈簧形變量最大時,即圓環(huán)到最低點彈簧彈性勢能最大,B錯誤;當彈力、重力和桿的彈力合力為零時圓環(huán)的動能最大,C錯誤;圓環(huán)到最低點時,圓環(huán)的勢能完全轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能,D正確。實力提升14.構(gòu)建和諧型、節(jié)約型社會深得民心,遍布于生活的方方面面。自動充電式電動車就是很好的一例,電動車的前輪裝有發(fā)電機,發(fā)電機與蓄電池連接。當在騎車者用力蹬車或電動自行車自動滑行時,自行車就可以連通發(fā)電機向蓄電池充電,將其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能儲存起來。某人騎車以500J的初動能在粗糙的水平路面上滑行,第一次關(guān)閉自動充電裝置,讓車自由滑行,其動能隨位移改變關(guān)系如圖①所示;其次次啟動自動充電裝置,其動能隨位移改變關(guān)系如圖②所示,則其次次向蓄電池所充的電能是(A)A.200J B.250J C.300J D.500J解析:第一次關(guān)閉自動充電裝置,自由滑行時只有摩擦力做功,依據(jù)動能定理有Ffx1=Ek,Ff=50010N=50N,其次次啟動自動充電裝置后,滑行直至停下來的過程,動能一部分克服摩擦力做功,一部分轉(zhuǎn)化為電能,Ek=Ffx2+W,W=Ek-Ffx2=500J-50×15.一質(zhì)量為8.00×104kg的太空飛船從其飛行軌道返回地面。飛船在離地面高度1.60×105m處以7.5×103m/s的速度進入大氣層,漸漸減慢至速度為(1)分別求出該飛船著地前瞬間的機械能和它進入大氣層時的機械能;(2)求飛船從離地面高度600m處至著地前瞬間的過程中克服阻力所做的功,已知飛船在該處的速度大小是其進入大氣層時速度大小的2.0%。解析:(1)飛船著地前瞬間的機械能為Ek0=12mv0式中,m和v0分別是飛船的質(zhì)量和著地前瞬間的速率。由①式和題給數(shù)據(jù)得Ek0=4.0×108J②設地面旁邊的重力加速度大小為g,飛船進入大氣層時的機械能為Eh=mgh+12mvh式中,vh是飛船在高度h為1.6×105由③式和題給數(shù)據(jù)得Eh≈2.4×1012J。④(2)飛船在高度h′=600m處的機械能為Eh′,Eh′=mgh′+12m(0.02vh)2,由功能關(guān)系得W=Eh′-Ek0⑥式中,W是飛船從高度600m處至著地瞬間的過程中克服阻力所做的功。由②⑤⑥式和題給數(shù)據(jù)得W=9.8×108J。答案:(1)4.0×108J2.4×1012J(2)9.8×108J16.如圖所示,在某豎直平面內(nèi),光滑曲面AB與水平面BC平滑連接于B點,BC右端連接內(nèi)壁光滑、半徑r=0.2m的四分之一細圓管CD,管口D端正下方直立一根勁度系數(shù)為k=100N/m的輕彈簧,彈簧一端固定,另一端恰好與管口D端平齊。一個質(zhì)量為1kg的小球放在曲面AB上,現(xiàn)從距BC的高度為h=0.6m處靜止釋放小球,它與BC間的動