（浙江专用）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)5.综合问题5(中),9(中),12(中)一、选择题(在每小题给出的四个选项中,第15题只有一项符合题目要求,第610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.(2015温州二适)某工地上,一架起重机将放在地面的一个箱子吊起.箱子在起重机钢绳的作用下由静止开始竖直向上运动,运动过程中箱子的机械能e与其位移x关系的图象如图所示,其中ox1过程的图线为曲线,x1x2过程的图线为直线.根据图象可知(c)a.ox1过程中钢绳的拉力逐渐增大b.ox1过程中箱子的动能一直增加c.x1x2过程中钢绳的拉力一直不变d.x1x2过程中起重机的输出功率一直增大解析:由于除重力和弹簧的弹力之外的其他力做多少负功物体的机械能就减少多少,所以ex图象的斜率的绝对值等于箱子所受拉力的大小,由题图可知在ox1内斜率逐渐减小,故在ox1内箱子所受的拉力逐渐减小,所以开始先加速运动,当拉力减小后,可能减速运动,故选项a,b错误;由于箱子在x1x2内所受的合力保持不变,加速度保持不变,箱子受到的拉力不变,故选项c正确;由于箱子在x1x2内ex图象的斜率不变,箱子所受的拉力保持不变.如果拉力等于箱子所受的重力,则箱子做匀速直线运动,所以输出功率可能不变,故选项d错误.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,v2w1c.w1=mgl1d.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浙江考前模拟)低碳环保绿色出行的理念逐渐深入人心,纯电动汽车就是环保汽车.为宣传“低碳环保”健康生活理念,某次志愿者举行电动小汽车的表演.如图所示,质量为2 kg的小汽车从平台a处出发,以v0=5 m/s经过b处飞越斜坡,恰落在斜坡底端的c点,着地之后瞬间车速变为4 m/s,之后沿平直轨道cd运动,到达d点时关闭发动机,进入半径为1.8 m的圆轨道,运动一周后又进入水平轨道向右运动,直到停车线f时刚好停下.已知小汽车与水平面的摩擦阻力恒为重力的0.1倍,ac段运动过程中风力较大,可简化为受0.8 n的水平向右的作用力,竖直方向的空气作用力忽略不计,过了c点后无风,不计空气作用力.圆轨道可视作光滑.已知ab段长度x0=3 m,ab平台高1.25 m,cd段长度x2=2 m,df段长度x3=50 m.小汽车的自身长度可忽略.求:(取g=10 m/s2)(1)斜坡倾角的正切值tan ;(2)要使小汽车完成上述运动,cd段电动机至少提供多少能量?(3)若df阶段启用动力回收系统,回收效率为30%,则此段汽车能滑行多远?解析:(1)飞跃斜坡过程,竖直方向的分运动为自由落体运动,水平方向的分运动为匀加速直线运动,水平加速度ax=f0m,风力f0=0.8 n,得ax=0.4 m/s2,竖直方向有h=12gt12,水平位移x1=v0t1+12axt12,得x1=2.55 m,tan =hx1,tan =2551.(2)小汽车与水平轨道的摩擦阻力f=0.1mg,f=2 n,设小汽车通过d点,e点的速度分别为v2,v3,如果小汽车恰能做完整的圆周运动,在e点应满足mg=mv32r,从d到e的过程,运用动能定理有-mg2r=12mv32-12mv22,得v2=310 m/s,根据机械能守恒,运动一周回到d点的速度仍为v2=310 m/s,设之后小汽车匀减速运动发生的位移为l.-fl=0-12mv22,得l=45 m.lx3=50 m,故汽车到不了终点线.若要到达终点线,小车的速度至少为v4,-fx3=0-12mv42,得v4=10 m/s,c到d阶段,电动机提供的能量至少为e0,有e0-fx2=12mv42-12mvc2,vc=4 m/s,得e0=88 j.(3)若在df阶段开启动力回收系统,回收效率30%,即有70%的能量用于克服摩擦力做功-fx4=0-12mv4270%,得x4=35 m.答案:(1)2551(2)88 j(3)35 m13.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由图象可知斜率为k=4-22 m/(s)=1 m/(s),纵截距为v0=2 m/s根据图象和上式可