【優(yōu)化探究】2022屆高三物理一輪復(fù)習(xí)知能檢測：5-4功能關(guān)系-能量守恒定律-

[隨堂演練]1．(2022年淮北模擬)蹦床是青少年寵愛的一種體育活動，蹦床邊框用彈簧固定有彈性網(wǎng)角，運(yùn)動員從最高點(diǎn)落下直至最低點(diǎn)的過程中，空氣阻力大小恒定，則運(yùn)動員()A．剛接觸網(wǎng)面時(shí)，動能最大B．機(jī)械能始終削減C．重力勢能的削減量等于彈性勢能的增加量D．重力做功等于克服空氣阻力做功解析：當(dāng)運(yùn)動員受到的彈力、阻力、重力三力的合力為零時(shí)加速度為零，動能最大，A錯誤；在此過程中除重力外，運(yùn)動員受到的彈力和阻力一起做負(fù)功，所以運(yùn)動員的機(jī)械能減小，B正確；全過程由功能關(guān)系知mgh＝W阻＋Ep彈，所以C、D錯誤．答案：B2．(2022年銅陵檢測)已知貨物的質(zhì)量為m，在某段時(shí)間內(nèi)起重機(jī)將貨物以a的加速度加速上升h，則在這段時(shí)間內(nèi)，下列敘述正確的是(重力加速度為g)()A．貨物的動能確定增加mah－mghB．貨物的機(jī)械能確定增加mahC．貨物的重力勢能確定增加mahD．貨物的機(jī)械能確定增加mah＋mgh解析：依據(jù)動能定理可知，貨物動能的增加量等于貨物合力做的功mah，A項(xiàng)錯誤；依據(jù)功能關(guān)系，貨物機(jī)械能的增量等于除重力以外的力做的功而不等于合力做的功，B項(xiàng)錯誤；由功能關(guān)系知，重力勢能的增量對應(yīng)貨物重力做的負(fù)功的大小mgh，C項(xiàng)錯誤；由功能關(guān)系，貨物機(jī)械能的增量為起重機(jī)拉力做的功m(g＋a)h，D項(xiàng)正確．答案：D3．一顆子彈以某一水平速度擊中了靜止在光滑水平面上的木塊，并剛好從中穿出．對于這一過程，下列說法正確的是()A．子彈削減的機(jī)械能等于木塊增加的機(jī)械能B．子彈機(jī)械能的損失量等于系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量C．子彈削減的機(jī)械能等于木塊增加的動能與木塊增加的內(nèi)能之和D．子彈削減的動能等于木塊增加的動能與子彈和木塊增加的內(nèi)能之和解析：子彈射穿木塊的過程中，由于相互間摩擦力的作用使得子彈的動能削減，木塊獲得動能，同時(shí)產(chǎn)生熱量，且系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量在數(shù)值上等于系統(tǒng)機(jī)械能的損失．A選項(xiàng)沒有考慮系統(tǒng)增加的內(nèi)能，C選項(xiàng)中應(yīng)考慮的是系統(tǒng)(子彈、木塊)內(nèi)能的增加，A、B、C錯，D對．答案：D4．如圖所示，傾斜的傳送帶始終以恒定速率v2運(yùn)動．一小物塊以v1的初速度沖上傳送帶，v1>v2.小物塊從A到B的過程中始終做減速運(yùn)動，則()A．小物塊到達(dá)B端的速度不行能小于v2B．小物塊到達(dá)B端的速度不行能等于零C．小物塊的機(jī)械能始終在削減D．小物塊所受合力始終在做負(fù)功解析：小物塊始終做減速運(yùn)動，到B點(diǎn)時(shí)速度為小于v1的任何值，故A、B錯誤．當(dāng)小物塊與傳送帶共速后，假如連續(xù)向上運(yùn)動，摩擦力將對小物塊做正功，機(jī)械能將增加，故C錯誤．W合＝ΔEk<0，D正確．答案：D[限時(shí)檢測](時(shí)間：45分鐘，滿分：100分)[命題報(bào)告·老師用書獨(dú)具]學(xué)問點(diǎn)題號對能量守恒定律的理解1、2、3對功能關(guān)系的理解4、7多物體系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化問題8功能關(guān)系與圖象的綜合應(yīng)用5傳送帶中的能量問題10和彈簧有關(guān)的能量問題6、9功能關(guān)系、能量守恒定律的綜合應(yīng)用11、12一、選擇題(本題共10小題，每小題7分，共70分，每小題只有一個選項(xiàng)正確，把正確選項(xiàng)前的字母填在題后的括號內(nèi))1．(2022年池州調(diào)研)上端固定的一根細(xì)線下面懸掛一擺球，擺球在空氣中搖擺，搖擺的幅度越來越小，對此現(xiàn)象下列說法正確的是()A．?dāng)[球機(jī)械能守恒B．總能量守恒，擺球的機(jī)械能正在削減，削減的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能C．能量正在消逝D．只有動能和重力勢能的相互轉(zhuǎn)化解析：由于空氣阻力的作用，機(jī)械能削減，機(jī)械能不守恒，內(nèi)能增加，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，能量總和不變，B正確．答案：B2．一根長為L、質(zhì)量為m的均勻鏈條放在光滑的水平桌面上，其長度的一半懸于桌邊，若要將懸著的部分拉回桌面，至少做功()A.eq\f(1,8)mgL B.eq\f(1,4)mgLC．mgL D.eq\f(1,2)mgL解析：懸于桌邊的鏈條質(zhì)量為eq\f(m,2).將其拉上桌面，重心上升eq\f(L,4)，故至少做功為eq\f(1,8)mgL.選項(xiàng)A正確．答案：A3．(2022年亳州模擬)如圖所示，一個質(zhì)量為m的鐵塊沿半徑為R的固定半圓軌道上邊緣由靜止滑下，到半圓底部時(shí)，軌道所受壓力為鐵塊重力的1.5倍，則此過程中鐵塊損失的機(jī)械能為()A.eq\f(1,8)mgR B.eq\f(1,4)mgRC.eq\f(1,2)mgR D.eq\f(3,4)mgR解析：由FN－mg＝meq\f(v2,R)，F(xiàn)N＝1.5mg可得：v2＝eq\f(gR,2).由能量守恒定律可知，鐵塊損失的機(jī)械能ΔE＝mgR－eq\f(1,2)mv2＝eq\f(3,4)mgR，故D正確．答案：D4．(2022年滁州模擬)如圖所示，質(zhì)量為m的小車在水平恒力F推動下，從山坡(粗糙)底部A處由靜止起運(yùn)動至高為h的坡頂B，獲得的速度為v，A、B之間的水平距離為s，重力加速度為g.下列說法正確的是()A．小車重力所做的功是mghB．合力對小車做的功是eq\f(1,2)mv2C．推力對小車做的功是eq\f(1,2)mv2＋mghD．阻力對小車做的功是Fs－eq\f(1,2)mv2－mgh解析：小車重力所做的功為－mgh，A錯誤；由功能關(guān)系得合力對小車做的功W＝eq\f(1,2)mv2，B正確；推力對小車做的功為Fs，C錯誤；依據(jù)動能定理，阻力對小車做的功為－(Fs－eq\f(1,2)mv2－mgh)，故D錯誤．答案：B5．(2022年宿州調(diào)研)如右圖所示，一質(zhì)量為m的滑塊以初速度v0從固定于地面的斜面底端A開頭沖上斜面，到達(dá)某一高度后返回A，斜面與滑塊之間有摩擦．下圖中分別表示它在斜面上運(yùn)動的速度v、加速度a、勢能Ep和機(jī)械能E隨時(shí)間的變化圖象，可能正確的是()解析：由牛頓其次定律可知，滑塊上升階段有；mgsinθ＋Ff＝ma1，下滑階段有；mgsinθ－Ff＝ma2，因此a1>a2，B選項(xiàng)錯誤；且v>0和v<0時(shí)，速度圖象的斜率不同，故A選項(xiàng)錯誤；由于摩擦力始終做負(fù)功，機(jī)械能始終減小，故選項(xiàng)D錯誤；重力勢能先增大后減小，且上升階段加速度大，勢能變化快，下滑階段加速度小，勢能變化慢，故選項(xiàng)C正確．答案：C6．(2022年阜陽模擬)如圖所示，甲、乙兩車用輕彈簧相連靜止在光滑的水平面上，現(xiàn)在同時(shí)對甲、乙兩車施加等大反向的水平恒力F1、F2，使甲、乙同時(shí)由靜止開頭運(yùn)動，在整個過程中，對甲、乙兩車及彈簧組成的系統(tǒng)(假定整個過程中彈簧均在彈性限度內(nèi))，說法正確的是()A．系統(tǒng)受到外力作用，動能不斷增大B．彈簧伸長到最長時(shí)，系統(tǒng)的機(jī)械能最大C．恒力對系統(tǒng)始終做正功，系統(tǒng)的機(jī)械能不斷增大D．兩車的速度減小到零時(shí)，彈簧的彈力大小大于外力F1、F2的大小解析：對甲、乙單獨(dú)受力分析，兩車都先加速后減速，故系統(tǒng)動能先增大后削減，A錯誤；彈簧最長時(shí)，外力對系統(tǒng)做正功最多，系統(tǒng)的機(jī)械能最大，B正確；彈簧達(dá)到最長后，甲、乙兩車開頭反向加速運(yùn)動，F(xiàn)1、F2對系統(tǒng)做負(fù)功，系統(tǒng)機(jī)械能開頭削減，C錯；當(dāng)兩車第一次速度減小到零時(shí)，彈簧彈力大小大于F1、F2的大小，當(dāng)返回速度再次為零時(shí)，彈簧的彈力大小小于外力F1、F2的大小，D錯．答案：B7．(2022年黃山模擬)質(zhì)量為m的帶正電的物體處于豎直向上的勻強(qiáng)電場中，已知帶電物體所受靜電力的大小為物體所受重力的eq\f(1,4)，現(xiàn)將物體從距地面高h(yuǎn)處以確定初速度豎直下拋，物體以eq\f(g,4)的加速度豎直下落到地面(空氣阻力恒定)，則在物體的下落過程中()A．物體的重力勢能削減eq\f(1,4)mgh，電勢能削減eq\f(1,4)mghB．由物體與四周空氣組成的系統(tǒng)的內(nèi)能增加了eq\f(1,2)mghC．物體的動能增加eq\f(1,2)mghD．物體的機(jī)械能削減eq\f(1,4)mgh解析：由題意知，靜電力F電＝eq\f(1,4)mg；由牛頓其次定律得mg－F電－Ff＝ma，即空氣阻力Ff＝eq\f(1,2)mg；下落過程中，重力做功mgh，靜電力做功－eq\f(1,4)mgh，故重力勢能削減mgh，電勢能增加eq\f(1,4)mgh，A錯；E內(nèi)＝Ffh＝eq\f(1,2)mgh，B正確，物體所受合力F合＝ma＝eq\f(1,4)mg，故動能的增加量ΔEk＝F合h＝eq\f(1,4)mgh，C錯；機(jī)械能的削減量ΔE＝Ffh＋F電h＝eq\f(3,4)mgh，D錯．答案：B8．(2021年高考山東理綜改編)如圖所示，楔形木塊abc固定在水平面上，粗糙斜面ab和光滑斜面bc與水平面的夾角相同，頂角b處安裝確定滑輪．質(zhì)量分別為M、m(M>m)的滑塊，通過不行伸長的輕繩跨過定滑輪連接，輕繩與斜面平行．兩滑塊由靜止釋放后，沿斜面做勻加速運(yùn)動．若不計(jì)滑輪的質(zhì)量和摩擦，在兩滑塊沿斜面運(yùn)動的過程中()A．兩滑塊組成系統(tǒng)的機(jī)械能守恒B．重力對M做的功等于M動能的增加C．輕繩對m做的功等于m機(jī)械能的增加D．兩滑塊組成系統(tǒng)的機(jī)械能損失大于M克服摩擦力做的功解析：由于系統(tǒng)受到摩擦力的作用，且摩擦力做功，故系統(tǒng)機(jī)械能不守恒，A錯．依據(jù)動能定理可知，合力對M做的功等于M動能的增加，B錯．除重力以外的力做的`功等于機(jī)械能的增加量，故C正確．由能量守恒定律可知，D選項(xiàng)錯誤．答案：C9．(2022年合肥模擬)如圖所示，質(zhì)量m＝10kg和M＝20kg的兩物塊，疊放在光滑水平面上，其中物塊m通過處于水平方向的輕彈簧與豎直墻壁相連，初始時(shí)刻，彈簧處于原長狀態(tài)，彈簧的勁度系數(shù)k＝250N/m.現(xiàn)用水平力F作用在物塊M上，使其緩慢地向墻壁移動，當(dāng)移動40cm時(shí)，兩物塊間開頭相對滑動，在相對滑動前的過程中，下列說法中正確的是()A．M受到的摩擦力保持不變B．物塊m受到的摩擦力對物塊m不做功C．推力做的功等于彈簧增加的彈性勢能D．開頭相對滑動時(shí)，推力F的大小等于200N解析：取m和M為一整體，由平衡條件可得：F＝kx，隔離m，由平衡條件可得，F(xiàn)f＝kx，可見M緩慢左移過程中，M受的摩擦力在增大，開頭相對滑動時(shí)，F(xiàn)f＝kxm＝100N，故此時(shí)推力F＝100N，A、D均錯誤；m受到的摩擦力對m做正功，B錯誤；由能量守恒定律可知，推力F做的功全部轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能，C正確．答案：C10．如圖所示，水平傳送帶AB長21m，以6m/s順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動，臺面與傳送帶平滑連接于B點(diǎn)，半圓形光滑軌道半徑R＝1.25m，與水平臺面相切于C點(diǎn)，BC長x＝5.5m，P點(diǎn)是圓弧軌道上與圓心O等高的一點(diǎn)．一質(zhì)量為m＝1kg的物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))，從A點(diǎn)無初速度釋放，物塊與傳送帶及臺面間的動摩擦因數(shù)均為0.1，則關(guān)于物塊的運(yùn)動狀況，下列說法正確的是()A．物塊不能到達(dá)P點(diǎn)B．物塊能越過P點(diǎn)做斜拋運(yùn)動C．物塊能越過P點(diǎn)做平拋運(yùn)動D．物塊能到達(dá)P點(diǎn)，但不會毀滅選項(xiàng)B、C所描述的運(yùn)動狀況解析：物塊從A點(diǎn)釋放后在傳送帶上做加速運(yùn)動，假設(shè)到達(dá)臺面之前能夠達(dá)到傳送帶的速度v，則由動能定理得，μmgx1＝eq\f(1,2)mv2，得x1＝18m<21m，假設(shè)成立，物塊以6m/s沖上臺面，假設(shè)物塊能到達(dá)P點(diǎn)，則到達(dá)P點(diǎn)時(shí)的動能EkP可由動能定理求得，－μmgx－mgR＝EkP－eq\f(1,2)mv2，得EkP＝0，可見，物塊能到達(dá)P點(diǎn)，速度恰為零，之后從P點(diǎn)沿圓弧軌道滑回，不會毀滅選項(xiàng)B、C所描述的運(yùn)動狀況，D正確．答案：D二、非選擇題(本題共2小題，共30分，解答時(shí)應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)11．(15分)如圖所示，質(zhì)量m＝1kg的小物塊放在一質(zhì)量為M＝4kg的足夠長的木板右端，物塊與木板間的動摩擦因數(shù)μ＝0.2，木板與水平面間的摩擦不計(jì)．物塊用勁度系數(shù)k＝25N/m的彈簧拴住，彈簧的左端固定(與木板不粘連)．開頭時(shí)整個裝置靜止，彈簧處于原長狀態(tài)．現(xiàn)對木板施以12N的水平向右的恒力(物塊與木板間最大靜摩擦力可認(rèn)為等于滑動摩擦力，g＝10m/s2)．已知彈簧的彈性勢能Ep＝eq\f(1,2)kx2，式中x為彈簧的伸長量或壓縮量．求：(1)開頭施力的瞬間小物塊的加速度；(2)物塊達(dá)到的最大速度是多少？解析：(1)假設(shè)m、M相對靜止，由牛頓其次定律a＝eq\f(F,M＋m)＝2.4m/s2.此時(shí)m受的合力F合＝ma＝2.4N>Ff＝μmg＝2N，所以m、M相對滑動，a＝eq\f(Ff,m)＝μg＝2m/s2.(2)速度最大時(shí)，彈簧伸長x，則kx＝μmg，所以x＝0.08m，由功能關(guān)系μmgx＝eq\f(1,2)kx2＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m).所以vm＝0.4m/s.答案：(1)2m/s2(2)0.4m/s12．(15分)如圖所示在水平地面上固定一個半徑為R的半圓形軌道，其中圓弧部分光滑，水平段長為L，一質(zhì)量為m的小物塊緊靠一根被壓縮的彈簧固定在水平軌道的最右端，小物塊與水平軌道間的動摩擦因數(shù)為μ，現(xiàn)突然釋放小物塊，小物塊被彈出，恰好能夠到達(dá)圓弧軌道的最高點(diǎn)A，取g＝10m/s2，且彈簧長度忽視不計(jì)，求：(1)小物塊的落點(diǎn)距O′的距離；(2)小物塊釋放前彈簧具有的彈性勢能．解析：設(shè)小物塊被彈簧彈出時(shí)的速度大小為v1，到達(dá)圓弧軌道的最低點(diǎn)時(shí)速度大小為v2，到達(dá)圓弧軌道的最高點(diǎn)時(shí)速度大小為v3.(1)由于小物塊恰好能到達(dá)圓弧軌道的最高點(diǎn)，故向心力剛好由重力供應(yīng)，有eq\f(mv\o\al(2,3),R)＝mg①小物塊由A射出后做平拋運(yùn)動，由平拋運(yùn)動的規(guī)律有x＝v3t②2R＝eq\f(1,2)gt2③聯(lián)立①②③解得：x＝2R，即小物塊的落點(diǎn)距O′的距離為2R.(2)小物塊在