广东省南丰中学高考物理第二轮 功能关系 能量守恒定律练习 新人教版

用心 爱心 专心 1 第五章第五章 第第 4 4 单元单元 功能关系功能关系 能量守恒定律能量守恒定律 一 单项选择题 本题共 5 小题 每小题 7 分 共 35 分 1 滑板是现在非常流行的一种运动 如图 1 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 图 1 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 2 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 在此过 1 3 程中 A 物体的重力势能减少mgh 1 3 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 3 如图 2 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 图 2 A Ep Ek Ep B Ep Ek Ep C Ep Ek Ep D Ep Ek Ep 4 如图 3 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 图 3 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 5 如图 4 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 用心 爱心 专心 2 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 图 4 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 二 多项选择题 本题共 4 小题 每小题 7 分 共 28 分 每小题有多个选项符合题 意 全部选对的得 7 分 选对但不全的得 3 分 错选或不答的得 0 分 6 轻质弹簧吊着小球静止在如图 5 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 图 5 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 7 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 6 所示的图象中可能正确的是 图 6 8 某缓冲装置可抽象成如图 7 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 用心 爱心 专心 3 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 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 图 8 三 计算题 本题共 3 小题 共 37 分 解答时请写出必要的文字说明 方程式和重要的演算 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 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 用心 爱心 专心 4 11 12 分 2010 连云港模拟 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 图 9 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 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 图 10 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 用心 爱心 专心 5 第五章 第 4 单元 功能关系 能量守恒定律 参考答案与详细解析 一 单项选择题 本题共 5 小题 每小题 7 分 共 35 分 1 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 2 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 3 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 4 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O点的速 1 2 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 5 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 用心 爱心 专心 6 球A摆至最低点时 由FT mg m和mglOA mv2得FT 3mg 对B物体沿斜面列方程 v2 lOA 1 2 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 二 多项选择题 本题共 4 小题 每小题 7 分 共 28 分 每小题有多个选项符合题 意 全部选对的得 7 分 选对但不全的得 3 分 错选或不答的得 0 分 6 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 7 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 错 1 2 物体受摩擦力作用 总的机械能将减小 D 正确 答案 AD 8 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 9 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 gR 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能 违背了能量守恒定 律 所以 D 项错 答案 AC 三 计算题 本题共 3 小题 共 37 分 解答时请写出必要的文字说明 方程式和重要的演算 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 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 用心 爱心 专心 7 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 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