（新课标）高考物理二轮复习 专题四 功能关系和能量守恒 第一讲 力学中的功能关系和能量守恒素能演练提升（含解析）.doc

素能演练提升四(1)力学中的功能关系与能量守恒(时间:60分钟满分:100分)第卷(选择题共48分)一、本题共8小题,每小题6分,共48分.在每小题给出的四个选项中,第15题只有一个选项符合题目要求,第68题有多个选项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错或不答的得0分.1.有以下物理现象:在平直公路上行驶的汽车制动后滑行一段距离,最后停下;流星在夜空中坠落并发出明亮的光;降落伞在空中匀速下降;条形磁体在下落过程中穿过闭合线圈,线圈中产生感应电流.在这些现象所包含的物理过程中,运动物体具有的相同特征是()a.都有重力做功b.物体都要克服阻力做功c.都有动能转化为其他形式的能d.都有势能转化为其他形式的能解析:汽车在平直公路上行驶时,高度不变,势能不变,重力不做功,故选项a错误;行驶中的汽车制动后滑行一段距离,最后停下来是由于克服摩擦力做功,该过程中车的动能转化为了内能;流星在夜空中坠落并发出明亮的光焰,是由于克服空气摩擦做功,把机械能转化为光能和热能;降落伞在空中匀速下降过程中,动能不变,克服阻力做功,其重力势能减小,转化为内能;条形磁体穿过线圈过程中,克服安培力做功,把机械能转化为电能,上述四个过程中均是克服阻力做功,将动能或势能转化为内能或光能,故选项b正确,c、d错误.答案:b2.放在粗糙水平面上的物体受到水平拉力的作用,在06 s内其速度与时间图象和该拉力的功率与时间图象分别如下图所示.则下列说法正确的是()a.06 s内物体位移大小为36 mb.06 s内拉力做的功为30 jc.合外力在06 s内做的功与02 s内做的功相等d.滑动摩擦力大小为5 n解析:由p=fv,对应v-t图象和p-t图象可得30 w=f6 s,10 w=ff6 s,解得f=5 n,ff= n,d错误;06 s内物体的位移大小为(4+6)6 m=30 m,a错误;06 s 内拉力做功w=fs1+ffs2=562 j+64 j=70 j,b错误;由于在26 s内物体的速度未发生改变,由动能定理可知,c正确.答案:c3.如图所示,半径为r和r(rr)的光滑半圆形槽,其圆心在同一水平面上,质量相等的两小球(可看成质点)分别自半圆形槽左边缘的最高点无初速释放.在下滑过程中,关于两小球的说法正确的是()a.机械能均逐渐减小b.经最低点时动能相等c.两球经过最低点时加速度大小不等d.机械能总是相等的解析:两小球下滑过程中只有重力做功,所以机械能守恒,a错误,d正确;对小球下滑到最低点过程应用动能定理得mgr=mv2-0,可见物体的动能与半径有关,半径大的动能大,b错误;小球在最低点的加速度为a=2g,与半径无关,c错误.答案:d4.一光滑的水平轨道ab与一光滑的圆形轨道bcd相接.其中,圆轨道在竖直平面内,b为最低点,d为最高点,半径为r.一质量为m的小球以初速度v0沿ab运动且恰能通过最高点,则()a.m越大,v0值越大b.r越大,v0值越大c.v0值与m、r无关d.m与r同时增大有可能使v0不变解析:恰能通过最高点,有mg=m,又根据机械能守恒定律有mg2r+,联立解得vb=,即v0=,故选项b正确.答案:b5.如图,两根相同的轻质弹簧,沿足够长的光滑斜面放置,下端固定在斜面底部挡板上,斜面固定不动.质量不同、形状相同的两物块分别置于两弹簧上端.现用外力作用在物块上,使两弹簧具有相同的压缩量.若撤去外力后,两物块由静止沿斜面向上弹出并离开弹簧,则从撤去外力到物块速度第一次减为零的过程,两物块()a.最大速度相同b.最大加速度相同c.上升的最大高度不同d.重力势能的变化量不同解析:当物块达最大速度时,有mgsin =kx,由机械能守恒定律得ep=mgxsin +,由上两式可知两物块的最大速度vmax不同,选项a错误;刚撤去f时有最大加速度amax=,所以两物块的最大加速度amax不同,选项b错误;由ep=mghmax可知上升的最大高度不同,选项c正确;从撤去外力到物块速度第一次为零时,弹性势能全部转化为重力势能,因此重力势能变化量相同,选项d错误.答案:c6.如图,一固定斜面倾角为30,一质量为m的小物块自斜面底端以一定的初速度,沿斜面向上做匀减速运动,加速度的大小等于重力加速度的大小g.若物块上升的最大高度为h,则此过程中,物块的()a.动能损失了2mghb.动能损失了mghc.机械能损失了mghd.机械能损失了mgh解析:设物体沿斜面向上滑动过程中,所受摩擦力大小为ff,根据牛顿第二定律mgsin 30+ff=ma,得ff=mg.动能的损失等于合外力做的功,即ek=fs=ma=2mgh,a正确,b错误;机械能的损失等于克服除重力外其他力做的功,即克服摩擦力做的功,e=ffs=mg=mgh,c正确,d错误.答案:ac7.如图所示,一小物块在粗糙程度相同的两个固定斜面上从a经b滑动到c.若不考虑在b点机械能的损失,则()a.从a到b和从b到c,减少的机械能相等b.从a到b和从b到c,增加的动能相等c.从a到b和从b到c,摩擦产生的热量相等d.小物块在b点的动能一定最大解析:从a到b,摩擦力做功大小为w1=mgcos lab=mgl,从b到c,摩擦力做功大小为w2=mgcos lbc=mgl,二者相等,所以减少的机械能相等,选项a正确;摩擦产生的热量与摩擦力所做的功相等,选项c正确.答案:ac8.(2015江苏泰州模拟)如图所示,水平转台上有一个质量为m的物块,用长为l的细绳将物块连接在转轴上,细线与竖直转轴的夹角为,此时绳中张力为零,物块与转台间动摩擦因数为(tan ),最大静摩擦力等于滑动摩擦力,物块随转台由静止开始缓慢加速转动,则()a.至绳中出现拉力时,转台对物块做的功为2mglsin b.至绳中出现拉力时,转台对物块做的功为mglsin c.至转台对物块支持力为零时,转台对物块做的功为d.设法使物块的角速度增大到时,物块机械能增量为解析:物块随转台由静止开始缓慢加速转动,至绳中出现拉力时,最大静摩擦力提供向心力:mg=m,得v=,由动能定理得w=mv2-0,则转台对物块做的功为w=mglsin ,故选项a错误,选项b正确;至转台对物块支持力为零时,设绳对物块拉力为f,可得fcos =mg,此时由绳对物块拉力f提供向心力,有fsin =m,解得v=,由动能定理得w=mv2-0,可得转台对物块做的功w=,故选项c正确;由v=r得,当物块的角速度增大到时,v=lsin ,由动能定理得w=mv2-0,可得转台对物块做的功为w=m(lsin )2,由能量守恒定律得,物块机械能增量为,故选项d错误.答案:bc第卷(非选择题共52分)二、本题共1小题,共14分.把答案填在相应的横线上或按题目要求作答.9.(14分)在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中,某实验小组采用如图所示的实验装置和实验器材.(1)用砂和砂桶的重力大小来表示小车受到的合外力,必须满足的条件是.(2)如图为实验中打出的一条纸带,现选取纸带中的a、b两点来探究恒力做功与动能改变的关系.已知打点计时器的打点周期为t,重力加速度为g.请你用字母表示需要测量的物理量,说明其物理意义(用文字说明或在图中标明),并把探究结果的表达式写出来.答案:(1)砂和砂桶的总质量应远远小于小车的质量(4分)(2)砂和砂桶的质量m,小车的质量m0,三段位移x、x1、x2(如图所示)(5分)探究结果的表达式为mgx=m0()2-m0()2(5分)三、本题共2小题,共38分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤.只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位.10.(18分)某缓冲装置的理想模型如图所示,劲度系数足够大的轻质弹簧与轻杆相连,轻杆可在固定的槽内移动,与槽间的滑动摩擦力恒为ff.轻杆向右移动不超过l时,装置可安全工作.轻杆与槽间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,且不计小车与地面的摩擦.一质量为m的小车若以速度v撞击弹簧,将导致轻杆向右移动.(1)若弹簧的劲度系数为k,求轻杆开始移动时,弹簧的压缩量x;(2)若以速度v0(已知)撞击,将导致轻杆右移,求小车与弹簧分离时速度(k未知);(3)在(2)问情景下,求为使装置安全工作,允许该小车撞击的最大速度vm(k未知).解析:(1)轻杆开始移动时,弹簧的弹力等于摩擦力,弹簧压缩量为x,有kx=ff(2分)得x=.(2分)(2)开始压缩到分离,小车与缓冲装置组成的系统,由动能定理得=-ff(3分)则v1=.(2分)(3)轻杆开始移动后,弹簧压缩量x不再变化,弹性势能一定,速度为v0时,小车与缓冲装置组成的系统的能量关系,=ekp+ff(3分)速度达到最大vm时,小车与缓冲装置组成的系统能量关系,=ekp+ffl(3分)得fflvm=.(3分)答案:(1)(2)(3)11.(20分)如图所示,光滑水平面右端b处连接一个竖直的半径为r的光滑半圆轨道,b点为水平面与轨道的切点,在距离b为x的a点,用水平恒力将质量为m的质点从静止开始推到b处后,撤去恒力,质点沿半圆轨道运动到c处后又正好落回a点:(1)求推力对小球所做的功.(2)x取何值时,完成上述运动推力所做的功最少?最小功为多少?解析:(1)质点从半圆弧轨道做平抛运动又回到a点,设质点在c点的速度为vc,质点从c点运动到a点所用的时间为t在水平方向:x=vct (2分)竖直方向上:2r=