2011届高考物理一轮课时练习 功能关系 能量守恒定律亲新人教版

用心 爱心 专心 功能关系功能关系 能量守恒定律能量守恒定律 一 选择题 本大题共 9 个小题 共 63 分 每小题至少有一个选项正确 全部选对的得 7 分 选对但不全的得 4 分 有选错的得 0 分 1 轻质弹簧吊着小球静止在如图 1 所示的A位置 现用水平 外 力F将小球缓慢拉到B位置 此时弹簧与竖直方向的夹角为 在这一过程中 对于整个系统 下列说法正确的是 A 系统的弹性势能不变 B 系统的弹性势能增加 C 系统的机械能不变 D 系统的机械能增加 解析 根据力的平衡条件可得F mgtan 弹簧弹力大小为F弹 B位置比A mg cos 位置弹力大 弹簧伸长量大 所以由A位置到B位置的过程中 系统的弹性势能增加 又由于重力势能增加 动能不变 所以系统的机械能增加 答案 BD 2 2010 海淀模拟 滑板是现在非常流行的一种运动 如图 2 所示 一 滑板运动员以 7 m s 的初速度从曲面的A点下滑 运动到B点速 度仍为 7 m s 若他以 6 m s 的初速度仍由A点下滑 则他运动 到 B点时的速度 A 大于 6 m s B 等于 6 m s C 小于 6 m s D 条件不足 无法计算 解析 当初速度为 7 m s 时 由功能关系 运动员克服摩擦力做功等于减少的重力势 能 而当初速度变为 6 m s 时 运动员所受的摩擦力减小 故从A到B过程中克服摩 擦力做的功减少 而重力势能变化量不变 故运动员在B点动能大于他在A点的动 能 答案 A 3 质量为m的物体 从距地面h高处由静止开始以加速度a g竖直下落到地面 在 1 3 此过程中 A 物体的重力势能减少mgh 1 3 用心 爱心 专心 B 物体的动能增加mgh 1 3 C 物体的机械能减少mgh 1 3 D 物体的机械能保持不变 解析 物体所受合力为F合 ma mg 1 3 由动能定理得 动能的增加量 Ek F合 h mgh 1 3 答案 B 4 2008 四川高考 一物体沿固定斜面从静止开始向下运动 经过时间t0滑至斜面底 端 已 知在物体运动过程中物体所受的摩擦力恒定 若用F v x和E分别表示该物体所 受的合力 物体的速度 位移和机械能 则如图 3 所示的图象中可能正确的是 图 3 解析 物体在沿斜面向下滑动的过程中 受到重力 支持力 摩擦力的作用 其合力 为恒力 A 正确 而物体在此合力作用下做匀加速运动 v at x at2 所以 B C 1 2 错 物体受摩擦力作用 总的机械能将减小 D 正确 答案 AD 5 如图 4 所示 一小球从光滑圆弧轨道顶端由静止开始下滑 进入光滑水平面又压缩弹簧 在此过程中 小球重力势能 和动能的最大值分别为Ep和Ek 弹簧弹性势能的最大值 为Ep 则它们之间的关系为 A Ep Ek Ep B Ep Ek Ep 用心 爱心 专心 C Ep Ek Ep D Ep Ek Ep 解析 当小球处于最高点时 重力势能最大 当小球刚滚到水平面时重力势能全部转 化为动能 此时动能最大 当小球压缩弹簧到最短时动能全部转化为弹性势能 弹性 势能最大 由机械能守恒定律可知Ep Ek Ep 故答案选 A 答案 A 6 2009 广东高考 某缓冲装置可抽象成如图 5 所示的简单 模 型 图中K1 K2为原长相等 劲度系数不同的轻质弹 簧 下 列表述正确的是 A 缓冲效果与弹簧的劲度系数无关 B 垫片向右移动时 两弹簧产生的弹力大小相等 C 垫片向右移动时 两弹簧的长度保持相等 D 垫片向右移动时 两弹簧的弹性势能发生改变 解析 两弹簧中任一点处 相互作用力均相等都等于弹簧一端的力 与劲度系数无关 只是劲度系数不同 形变量不同 B 对 C 错 两弹簧均发生形变 其弹性势能均 变化 D 对 答案 BD 7 如图 6 所示 水平面上的轻弹簧一端与物体相连 另一端 固 定在墙上的P点 已知物体的质量为m 2 0 kg 物体与水 平面间的动摩擦因数 0 4 弹簧的劲度系数k 200 N m 现用力F拉物体 使弹簧从处于自然状态的O点由静止开始 向左移动 10 cm 这时弹簧具有弹性势能Ep 1 0 J 物体处于静止状态 若取g 10 m s2 则撤去外力F后 A 物体向右滑动的距离可以达到 12 5 cm B 物体向右滑动的距离一定小于 12 5 cm C 物体回到O点时速度最大 D 物体到达最右端时动能为零 系统机械能也为零 解析 当物体向右运动至O点过程中 弹簧的弹力向右 由牛顿第二定律可知 kx mg ma x为弹簧的伸长量 当a 0 时 物体速度最大 此时kx mg 弹簧 仍 处于伸长状态 故 C 错误 当物体至O点时 由Ep mg 0 1 mv2可知 物体至 1 2 用心 爱心 专心 O点的速度不为零 将继续向右压缩弹簧 由能量守恒可得 Ep mgx Ep 因Ep 0 所以x 12 5 cm A 错误 B 正确 物体到达最右端时 动能为零 但弹簧有弹性势能 故系统的机械能不为零 D 错误 答案 B 8 2010 郑州模拟 如图 7 所示 倾角为 30 的 斜面体 置于水平地面上 一根不可伸长的轻绳两端分 别 系着小球A和物块B 跨过固定于斜面体顶端的 小滑轮O A的质量为m B的质量为 4m 开始 时 用手托住A 使OA段绳恰处于水平伸直状 态 绳中无拉力 OB绳平行于斜面 此时B静止不动 将A由静止释放 在其下摆 过程中 斜面体始终保持静止 下列判断中错误的是 A 物块B受到的摩擦力先减小后增大 B 地面对斜面体的摩擦力方向一直向右 C 小球A的机械能守恒 D 小球A的机械能不守恒 A B系统的机械能守恒 解析 因斜面体和B均不动 小球A下摆过程中只有重力做功 因此机械能守恒 C 正确 D 错误 开始A球在与O等高处时 绳的拉力为零 B受到沿斜面向上的摩擦 力 小球A摆至最低点时 由FT mg m和mglOA mv2得FT 3mg 对B物体 v2 lOA 1 2 沿斜面列方程 4mgsin Ff FT 当FT由 0 增加到 3mg的过程中 Ff先变小后反向 增大 故 A 正确 以斜面体和B为一整体 因OA绳的拉力水平方向的分力始终水平 向左 故地面对斜面的摩擦力的方向一直向右 故 B 正确 答案 D 9 如图 8 所示 A B C D 四图中的小球以及小球所在的左侧斜面完全相同 现从 同一高度h处由静止释放小球 使之进入右侧不同的竖直轨道 除去底部一小段圆弧 A 图中的轨道是一段斜面 高度大于h B 图中的轨道与 A 图中的轨道相比只是短了 一些 且斜面高度小于h C 图中的轨道是一个内径略大于小球直径的管道 其上部 为直管 下部为圆弧形 与斜面相连 管的高度大于h D 图中的轨道是个半圆形轨 道 其直径等于h 如果不计任何摩擦阻力和拐弯处的能量损失 小球进入右侧轨道后 能到达h高度的是 用心 爱心 专心 图 8 解析 由能量守恒可知 A 项正确 C 项正确 B 项中 小球通过轨道后做斜抛运动 落地前水平速度分量将不变 到达最高点时速度不为零 由能量守恒可知 此时小球高度 一定小于h D 项中要使小球能够通过最高点 必须使小球在最高点的速度v满足 v R为轨道半径 此时对应的最高点的机械能就大于小球刚下落时的机械 gR 能 违背了能量守恒定律 所以 D 项错 答案 AC 二 非选择题 本大题共 3 个小题 共 37 分 解答时应写出必要的文字说明 方程式和 演算步骤 有数值计算的要注明单位 10 11 分 一组数据显示 世界煤炭的储量还能烧 200 多年 我国煤炭的储量还能烧 70 多年 世界天然气的储量还能用 50 多年 我国天然气的储量还能用 20 年 世界石油的储 量还能用 40 多年 我国现有的石油储量用不到 20 年 因此 新型清洁能源的开发利用成为 人类的重点课题 风能作为一种清洁能源 对环境的破坏小 可再生 将成为人类未来大规 模应用的能源之一 假设某地区的平均风速是 6 0 m s 已知空气密度是 1 2 kg m3 此地有 一风车 它的车叶转动时可以形成半径为 20 m 的圆面 假如这个风车能将此圆面内 10 的气 流的动能转变为电能 问 1 在圆面内 每秒冲击风车车叶的气流的动能是多少 2 这个风车平均每秒内发出的电能是多少 解析 1 在 1 秒内 能和车叶发生作用的气流体积V vS v r2 则这股气流的动 能 Ek mv2 v r2 v2 r2v3 1 2 1 2 1 2 将 r v值代入上式得Ek 1 63 105 J 2 每秒得到电能为E Ek 1 63 104 J 答案 1 1 63 105 J 2 1 63 104 J 11 12 分 2010 济南模拟 如图 9 所示 B是质量为 2m 半径为 R的光滑半球形碗 放在光滑的水平桌面上 A是质量为m的细 长直杆 光滑套管D被固定 A可以自由上下运动 物块C的 质量为m 紧靠半球形碗放置 初始时 A杆被握住 使其下端 正好与碗的半球面的上边缘接触 如图 然后从静止开始释放A A B C便开始运动 求 1 长直杆的下端运动到碗的最低点时 长直杆竖直方向的速度和B C水平方向的 用心 爱心 专心 速度 2 运动的过程中 长直杆的下端能上升到的最高点距离半球形碗底部的高度 解析 1 长直杆的下端运动到碗的最低点时 长直杆在竖直方向的速度为 0 而B C水平速度相同 设为v 由机械能守恒定律得 mgR 3mv2 1 2 所以v 2Rg 3 2 长直杆的下端上升到所能达到的最高点时 长直杆在竖直方向的速度为 0 碗的 水平速度亦为零 由机械能守恒定律得 2mv2 mgh 1 2 解得h 2R 3 答案 1 0 2 2Rg 3 2Rg 3 2R 3 12 14 分 如图 10 所示 将质量均为m 厚度不计的两物块A B用轻质弹簧相连接 第一次只用手托着B物块于H高处 A在 弹簧的作用下处于静止状态 现将弹簧锁定 此时弹簧的弹性势能 为Ep 现由静止释放A B B物块着地后速度立即变为零 同时 弹簧解除锁定 在随后的过程中B物块恰能离开地面但不继续上 升 第二次用手拿着A B两物块 使弹簧竖直并处于原长状态 此时物块B离地面的距离也为H 然后由静止同时释放A B B物块着地后速度同 样立即变为零 试求 1 第二次释放A B后 A上升至弹簧恢复原长时的速度大小v1 2 第二次释放A B后 B刚要离开地面时A的速度大小v2 解析