（全国通用）高三物理二轮复习 专题五 能量的转化与守恒限时训练.doc

专题五 能量的转化与守恒(限时:45分钟)【测控导航】考点题号(难易度)1.机械能守恒定律的理解及应用4(中),11(中)2.功能关系的理解及应用1(易),2(易),6(中),7(中)3.功能关系在电磁场中的应用3(易),8(中),13(难)4.传送带模型10(难),12(中)5.综合问题5(中),9(中)一、选择题(在每小题给出的四个选项中,第16题只有一项符合题目要求,第710题有多项符合题目要求)1. (2014广东理综)如图是安装在列车车厢之间的摩擦缓冲器结构图.图中和为楔块,和为垫板,楔块与弹簧盒、垫板间均有摩擦.在车厢相互撞击使弹簧压缩的过程中(b)a.缓冲器的机械能守恒b.摩擦力做功消耗机械能c.垫板的动能全部转化为内能d.弹簧的弹性势能全部转化为动能解析:在车厢相互撞击使弹簧压缩过程中,由于要克服摩擦力做功,且缓冲器所受合外力做功不为零,因此机械能不守恒,选项a错误;克服摩擦力做功消耗机械能,选项b正确;撞击以后垫板和车厢有相同的速度,因此动能并不为零,选项c错误;压缩弹簧过程弹簧的弹性势能增加,并没有减小,选项d错误.2.(2014上海卷)静止在地面上的物体在竖直向上的恒力作用下上升,在某一高度撤去恒力.不计空气阻力,在整个上升过程中,物体机械能随时间变化关系是(c)解析:物体机械能的增量等于恒力做的功,恒力做功wf=fh,h=12at2,则有外力作用时,物体机械能随时间关系为e=12fat2.撤去恒力后,物体机械能不变,故选项c正确.3. 如图所示,质量为m的金属线框a静置于光滑平面上,通过细绳跨过定滑轮与质量为m的物体b相连,图中虚线内为一水平匀强磁场,d表示a与磁场左边界的距离,不计滑轮摩擦及空气阻力,设b下降h(hd)高度时的速度为v,则以下关系中能够成立的是(c)a.v2=ghb.v2=2ghc.a产生的热量q=mgh-mv2d.a产生的热量q=mgh-12mv2解析:因hd,故线框一定经过磁场区域,由q+12(m+m)v2=mgh,得q=mgh-mv2,v2fs3,故选项d正确.7.(2015遵义市第二次联考)如图所示,物体a和b的质量均为m,它们通过一劲度系数为k的轻弹簧相连,开始时b放在地面上,a,b都处于静止状态,现用手通过细绳缓慢地将a向上提升距离l1时,b刚要离开地面,此过程手做功为w1;若将a加速向上提起,a上升的距离为l2时,b刚要离开地面,此时a的速度为v,此过程手做功为w2,弹簧一直处于弹性限度内,则(bcd)a.l1=l2=mgk b.w2w1c.w1=mgl1 d.w2=mgl2+mv22解析:没有力向上提时,弹簧压缩量x1=mgk,弹性势能为e1;有力向上提,使b刚要离开地面时,弹簧伸长量x2=mgk,弹性势能为e2.所以l1=l2=2mgk,故选项a错误;由于e1=e2,可知w1=mgl1,w2=mgl2+12mv2,所以w2w1,故选项b,c,d正确.8. (2015云南第一次检测)如图所示,三根绝缘轻杆构成一个等边三角形,三个顶点上分别固定a,b,c三个带正电的小球.小球质量分别为m,2m,3m,所带电荷量分别为q,2q,3q.cb边处于水平面上,abc处于竖直面内,整个装置都处于方向与cb边平行向右的匀强电场中.现让该装置绕过中心o并与三角形平面垂直的轴顺时针转过120角,则a,b,c三个球所构成的系统的(ad)a.电势能不变b.电势能减小c.重力势能减小d.重力势能增大解析: 如图所示,在顺时针转过120过程中,电场力对a,b,c三个球做的功分别为wa=qel2=qel2,wb=-2qel=-2qel,wc=3qel2=3qel2,所以电场力对系统做的功w=wa+wb+wc=0,电势能不变,故选项a正确,b错误;a,b,c三个球重力做的功分别为wa=mgh,wb=0,wc=-3mgh,所以系统重力做功w=wa+wb+wc=-2mgh,重力势能增大,故选项c错误,d正确.9. (2015沧州市质量监测)如图所示,一光滑直杆固定在竖直平面内,与水平面的夹角=60,有一质量为m的圆环穿在杆上,圆环连接细线,细线另一端通过质量与摩擦都不计的定滑轮连接质量也为m的重物.开始时圆环位于a点,此时细线水平,圆环与定滑轮距离为d.直杆上的b点与a点距离也为d.如果将圆环从a点由静止释放,对于圆环从a到b的运动过程,下列说法正确的是(ac)a.环到达b处时,重物上升的高度h=(3-1)db.环到达b处时,环与重物的速度大小相等c.环从a到b,环减少的机械能等于重物增加的机械能d.如果在b点将圆环由静止释放,重物将向下运动解析:在a点,圆环的重力与直杆夹角为30,细线拉力与直杆夹角为60,显然圆环将沿直杆下滑.环到达b处时,重物上升的高度为h=(2dcos 30-d)=(3-1)d,故选项a正确;环到达b处时,环沿绳方向的分速度与重物速度大小相等,故选项b错误;因环与重物组成的系统机械能守恒,故选项c正确;分析圆环在b点的受力,重力与细线拉力与直杆的夹角都为30,所以圆环所受重力、细线拉力、直杆弹力,合力为零,圆环保持静止,故选项d错误.10.(2015永州三模)如图所示,甲、乙两传送带与水平面的夹角相同,都以恒定速率v向上运动.现将一质量为m的小物体(视为质点)轻轻放在a处,小物体在甲传送带上到达b处时恰好达到传送带的速率v;在乙传送带上到达离b处竖直高度为h的c处时达到传送带的速率v,已知b处离地面的高度均为h.则在小物体从a到b的过程中(ab)a.小物体与甲传送带间的动摩擦因数较小b.两传送带对小物体做功相等c.两传送带消耗的电能相等d.两种情况下因摩擦产生的热量相等解析:根据公式v2=2ax,可知物体加速度关系a甲a乙,再由牛顿第二定律mgcos -mgsin =ma,得知甲q乙.根据能量守恒定律,电动机消耗的电能e电等于摩擦产生的热量q与物体增加机械能之和,因物体两次从a到b增加的机械能相同,q甲q乙,所以将小物体传送到b处,两种传送带消耗的电能甲更多,故选项c,d错误.二、非选择题11. (2015抚顺市模拟)如图所示,光滑的直角细杆aob固定在竖直平面内,oa杆水平,ob杆竖直.有两个质量相等均为0.3 kg的小球a与b分别穿在oa,ob杆上,两球用一轻绳连接,轻绳长l=25 cm,两球在水平拉力f作用下目前处于静止状态,绳与ob杆的夹角=53(sin 37=0.6,cos 37=0.8,sin 53=0.8,cos 53=0.6,g=10 m/s2),求:(1)此时细绳对小球b的拉力大小,水平拉力f的大小;(2)现突然撤去拉力f,两球从静止开始运动,设ob杆足够长,运动过程中细绳始终绷紧,则当=37时,小球b的速度大小.解析:(1)以小球b为研究对象,设绳子拉力为ft,由小球b受力平衡得ft=mbgcos53=5 n杆对b球的弹力n=mbgtan 53,对小球a和小球b整体考虑,拉力f等于ob杆对b球的弹力所以f=mbgtan 53=4 n.(2)对小球a和b整体由机械能守恒定律,有mbg(lcos 37-lcos 53)=12mbvb2+12mava2同时,小球a和b的速度满足vbcos 37=vasin 37两式联立解得vb=0.6 m/s.答案:(1)5 n4 n(2)0.6 m/s12.(2015资阳市适应性监测)如图所示,固定的光滑圆弧轨道acb的半径r为0.8 m,a点与圆心o在同一水平线上,圆弧轨道底端b点与圆心在同一竖直线上.c点离b点的竖直高度h为0.2 m,质量为0.1 kg的物块(或视为质点)从轨道上的a点由静止释放,滑过b点后进入足够长的水平传送带,传送带由电动机带动按图示方向匀速运转.不计物块通过轨道与传送带交接处的动能损失,物块与传送带间的动摩擦因数为0.1,若物块从a点下滑到传送带上后,又恰能返回到c点,g取10 m/s2.求:(1)物块第一次经过b点时的速度大小和对轨道的压力大小;(2)传送带的速度大小.解析:(1)物块从a到b,由机械能守恒定律有mgr=12mv02物体到b点时,设轨道对物块的支持力为fn,由牛顿第二定律有n-mg=mv02r联立解得n=3mg=3 nv0=4 m/s即物块在b点对轨道的压力大小为3 n.(2)物块从b点运动到传送带后,向右匀减速运动,要能返回到c点,先向右减速到0后再向左匀加速运动.设物块向右匀减速的时间为t1,位移大小为x1,则有mg=ma解得a=1 m/s2t1=v0a=4 sx1=v022a=8 m设返回时经过b点的速度为v,则由b到c,由机械能守恒定律有mgh=12mv2解得v=2 m/s即物块以v的速度离开传送带,物块在传送带上向左加速到速度v所走过的位移大小为x2,x2=v22a=2 m即x2x1,说明物块在传送带上向左匀加速到v后与皮带一起做匀速运动,所以传送带的速度为v=2 m/s.答案:(1)4 m/s3 n(2)2 m/s13.如图(甲)所示,mn、pq两条平行的光滑金属轨道与水平面成=30角固定,m、p之间接电阻箱r,导轨所在空间存在匀强磁场,磁场方向垂直于轨道平面向上,磁感应强度为b=0.5 t.质量为m的金属杆ab水平放置在轨道上,其接入电路的电阻值为r.现从静止释放杆ab,测得其在下滑过程中的最大速度为vm.改变电阻箱的阻值r,得到vm与r的关系如图(乙)所示.已知轨道间距为l=2 m,重力加速度g取10 m/s2,轨道足够长且电阻不计.(1)当r=0时,求杆ab匀速下滑过程中产生的感应电动势e的大小及杆中电流的方向;(2)求杆ab的质量m和阻值r;(3)当r=4 时,求回路瞬时电功率每增加1 w的过程中合外力对杆做的功w.解析:(1)由题图(乙)可知,当r=0时,杆ab最终以v0=2 m/s 的速度匀速运动,杆ab切割磁感线产生的电动势为e=blv0=2 v根据楞次定律可知杆ab中电流方向为ba.(2)杆ab下滑过程中的最大速度为vm,杆切割磁感线产生的感应电动势e=blvm由闭合电路欧姆定律得i=er+r杆ab达到最大速度时满足mgsin -bil=0解得vm=mgsinb2l2r+mgsinb2l2r由图像可知斜率为k=4-22 m/(s)=1 m/(s),纵截距为v0=2 m/s根据图像和上式可知图像的截距为mgsinb2l2r=2 m/