2013届高考物理一轮复习备考演练 4.4 功能关系、能量转化和守恒定律

1 20132013 届高考物理一轮复习备考演练届高考物理一轮复习备考演练 4 44 4 功能关系 能量转化和功能关系 能量转化和 守恒定律守恒定律 对应学生 用书P259 图 4 4 12 1 如图 4 4 12 所示 一轻弹簧的左端固定 右端与一小球相连 小球处于光滑水平 面上 现对小球施加一个方向水平向右的恒力F 使小球从静止开始运动 则小球在向右运 动的整个过程中 A 小球和弹簧组成的系统机械能守恒 B 小球和弹簧组成的系统机械能逐渐增大 C 小球的动能逐渐增大 D 小球的动能一直增大 解析 小球在向右运动的整个过程中 力F做正功 由功能关系知小球和弹簧组成的系 统机械能逐渐增大 选项 A 错误 B 正确 弹力一直增大 当弹力等于F时 小球的速度最 大 动能最大 当弹力大于F时 小球开始做减速运动 速度减小 动能减小 选项 C D 错误 答案 B 图 4 4 13 2 如图 4 4 13 所示 一表面光滑的木板可绕固定的水平轴O转动 木板从水平位置 OA转到OB位置的过程中 木板上重为 5 N 的物块从靠近转轴的位置从静止开始滑到图中虚 线所示位置 在这一过程中 物块的重力势能减少了 4 J 则以下说法正确的是 A 物块的竖直高度降低了 0 8 m B 由于木板转动 物块下降的竖直高度必大于 0 8 m C 物块获得的动能为 2 J D 由于木板转动 物块的机械能必定增加 解析 由重力势能的表达式Ep mgh 重力势能减少了 4 J 而mg 5 N 故h 0 8 m A 项正确 B 项错误 木板转动 但是木板的支持力不做功 故物块机械能守恒 C D 项 错误 答案 A 图 4 4 14 3 2012 盐城调研 如图 4 4 14 所示 两物体A B用轻质弹簧相连 静止在光滑 2 水平面上 现同时对A B两物体施加等大反向的水平恒力F1 F2 使A B同时由静止开始 运动 在运动过程中 对A B两物体及弹簧组成的系统 正确的说法是 整个过程中弹簧不 超过其弹性限度 A 机械能守恒 B 机械能不断增加 C 当弹簧伸长到最长时 系统的机械能最大 D 当弹簧弹力的大小与F1 F2的大小相等时 A B两物体速度为零 解析 F1 F2加在A B上以后 A B向两侧做加速度a 减小的加速运动 当 F kx m F kx时 加速度为零 速度达到最大 以后kx F A B向两侧做减速运动 至速度减为 零时 弹簧伸长到最长 从A B开始运动到弹簧伸长到最长的过程中 F1 F2都一直做正功 使系统的机械能增加 以后弹簧伸长量减小 F1 F2开始做负功 则系统的机械能减小 答案 C 图 4 4 15 4 如图 4 4 15 所示 用手通过弹簧拉着物体沿光滑斜面上滑 下列说法正确的是 A 物体只受重力和弹簧的弹力作用 物体和弹簧组成的系统机械能守恒 B 手的拉力做的功 等于物体机械能的增加量 C 弹簧弹力对物体做的功 等于物体机械能的增加量 D 手的拉力和物体重力做的总功等于物体动能的增加量 解析 对于物体和弹簧组成的系统 当只有重力做功时机械能才守恒 手的拉力对系统 做正功 系统的机械能增大 由功能关系可知 A B 错 对物体 弹簧弹力是外力 物体所 受外力中 除重力外只有弹簧弹力做功 因此弹簧弹力做的功等于物体机械能的增加量 C 对 手的拉力作用于弹簧 因此引起弹簧的形变而改变弹性势能 D 错 答案 C 图 4 4 16 5 2011 北京二模 如图 4 4 16 所示 光滑细杆AB AC在A点连接 AB竖直放置 AC水平放置 两相同的中心有小孔的小球M N 分别套在AB和AC上 并用一细绳相连 细绳恰好被拉直 现由静止释放M N 在运动过程中下列说法中正确的是 A M球的机械能守恒 B M球的机械能减小 3 C M和N组成的系统的机械能不守恒 D 绳的拉力对N做负功 解析 由于杆AB AC光滑 所以M下降 N向左运动 绳子对N做正功 对M做负功 N的动能增加 机械能增加 M的机械能减少 对M N系统杆对M N均不做功 系统机械 能守恒 故 B 项正确 答案 B 6 如图 4 4 17 所示 图 4 4 17 具有一定初速度的物块 沿倾角为 30 的粗糙斜面向上运动的过程中 受一个恒定的沿 斜面向上的拉力F作用 这时物块的加速度大小为 4 m s2 方向沿斜面向下 那么在物块向 上运动的过程中 下列说法正确的是 A 物块的机械能一定增加 B 物块的机械能一定减少 C 物块的机械能可能不变 D 物块的机械能可能增加 也可能减少 解析 由mgsin 30 f F ma 知F f mgsin 30 ma mg 0 5 4m 0 即 F f 故F做的正功多于克服摩擦力做的功 机械能增加 选项 A 正确 答案 A 7 如图 4 4 18 所示 光滑水平面OB与足够长粗糙斜面BC交于B点 轻弹簧左端固 定于竖直墙面 现将质量为m1的滑块压缩弹簧至D点 然后由静止释放 滑块脱离弹簧后经 B点滑上斜面 上升到最大高度 并静止在斜面上 不计滑块在B点的机械能损失 换用相 同材料质量为m2的滑块 m2 m1 压缩弹簧到相同位置 然后由静止释放 下列对两滑块说法正 确的是 图 4 4 18 A 两滑块到达B点的速度相同 B 两滑块沿斜面上升的最大高度相同 C 两滑块上升到最高点过程克服重力做的功相同 D 两滑块上升到最高点过程机械能损失不相同 解析 设弹簧的弹性势能为Ep 从D B过程由能量守恒得 Ep mvB2 1 2 因为m2 m1所以选项 A 错 从D 最大高度过程 由能量守恒得 4 Ep mgh mgcos h sin 即h Ep mg 1 cot 所以选项 B D 错 C 正确 答案 C 图 4 4 19 8 为了让乘客乘车更为舒适 某探究小组设计了一种新的交通工具 乘客的座椅能随 着坡度的变化而自动调整 使座椅始终保持水平 如图 4 4 19 所示 当此车减速上坡时 乘客 A 处于超重状态 B 受到向前 水平向右 的摩擦力作用 C 重力势能增加 D 所受力的合力沿斜坡向上 解析 当车减速上坡时 因加速度有向下的分量 所以乘客处于失重状态 A 错误 乘 客的高度增加 重力势能增大 C 正确 因为乘客的加速度是沿斜坡向下 故所受合力沿斜 坡向下 D 错误 乘客受到水平向左的摩擦力作用 B 错误 答案 C 图 4 4 20 9 如图 4 4 20 所示 初动能为E0的木块 在粗糙水平面上减速运动 滑行时木块的 速度为v 发生的位移为x 受到的阻力为f f大小不变 机械能为E 运动时间为t 则 不可能正确反映相关物理量之间关系的图象是 解析 由E mv2可知选项 A 正确 由E E0 fx可知选项 B 正确 由E m v0 gt 1 2 1 2 2可知选项 D 正确 答案 C 10 在地面上将一小球竖直向上抛出 上升一定高度后再落回原处 若不计阻力 以向 上为正方向 则下述图象能正确反映位移 时间 速度 时间 加速度 时间 重力势能 高度 取地面的重力势能为零 的是 5 解析 小球竖直向上抛出 不计阻力 以向上为正方向 可得a g 可知选项 C 正 确 位移 时间关系式为s v0t gt2 可知选项 A 错误 速度 时间关系式为 1 2 v v0 gt 可知选项 B 错误 重力势能 高度关系式为Ep mgh 可知选项 D 错误 答案 C 11 如图 4 4 21 所示 水平传送带AB长 21 m 以 6 m s 顺时针匀速转动 台面与传 送带平滑连接于B点 半圆形光滑轨道半径R 1 25 m 与水平台面相切于C点 BC长 s 5 5 m P点是圆弧轨道上与圆心O等高的一点 一质量为m 1 kg 的物块 可视为质点 从A点无初速释放 物块与传送带及台面间的动摩擦因数均为 0 1 则关于物块的运动情况 下列说法正确的是 图 4 4 21 A 物块不能到达P点 B 物块能越过P点做斜抛运动 C 物块能越过P点做平抛运动 D 物块能到达P点 但不会出现选项 B C 所描述的运动情况 解析 物块从A点释放后在传送带上做加速运动 假设达到台面之前能够达到传送带的 速度v 则由动能定理得 mgs1 mv2 得s1 18 m 21 m 假设成立 物块以 6 m s 冲上 1 2 台面 假设物块能到达P点 则到达P点时的动能EkP 可由动能定理求得 mgs mgR EkP mv2 得EkP 0 可见 物块能到达P点 速度恰为零 之后从P点滑 1 2 回来 不会出现选项 B C 所描述的运动情况 D 正确 答案 D 图 4 4 22 12 一个平板小车置于光滑水平面上 其右端恰好和一个 光滑圆弧轨道AB的底端等高 1 4 对接 如图 4 4 22 所示 已知小车质量M 3 0 kg 长 6 L 2 06 m 圆弧轨道半径R 0 8 m 现将一质量m 1 0 kg 的小滑块 由轨道顶端A 点无初速释放 滑块滑到B端后冲上小车 滑块与小车上表面间的动摩擦因数 0 3 取 g 10 m s2 试求 1 滑块到达B端时 轨道对它支持力的大小 2 小车运动 1 5 s 时 车右端距轨道B端的距离 3 滑块与车面间由于摩擦而产生的内能 解析 1 滑块从A端下滑到B端 由动能定理得 mgR mv02 1 2 在B点由牛顿第二定律得N mg m v02 R 解得轨道对滑块的支持力N 3 mg 30 N 2 滑块滑上小车后 由牛顿第二定律 对滑块 mg ma1 得a1 3 m s2 对小车 mg Ma2 得a2 1 m s2 设经时间t后两者达到共同速度 则有v0 a1t a2t 解得t 1 s 由于t 1 s 1 5 s 故 1 s 后小车和滑块一起匀速运动 速度v 1 m s 因此 1 5 s 时小车右端距轨道B端的距离为 s a2t2 v 1 5 t 1 m 1 2 3 滑块相对小车滑动的距离为 s t t 2 m v0 v 2 v 2 所以产生的内能Q mg s 6 J 答案 1 30 N 2 1 m 3 6 J 13 如图 4 4 23 所示 为一传送装置 其中AB段粗糙 AB段长为L 0 2 m 动摩 擦因数 0 6 BC DEN段均可视为光滑 且BC的始 末端均水平 具有h 0 1 m 的高 度差 DEN是半径为r 0 4 m 的半圆形轨道 其直径DN沿竖直方向 C位于DN竖直线上 CD间的距离恰能让小球自由通过 在左端竖直墙上固定有一轻质弹簧 现有一可视为质点的 小球 小球质量m 0 2 kg 压缩轻质弹簧至A点后由静止释放 小球和弹簧不粘连 小球 刚好能沿DEN轨道滑下 求 1 小球到达N点时速度的大小 2 压缩的弹簧所具有的弹性势能 7 图 4 4 23 解析 1 小球刚好能沿