2022高考物理一轮复习考点强化练二能量综合问题含解析新人教版

1、高频考点强化练(二)能量综合问题(45分钟100分)一、选择题(本题共11小题,每小题6分,共66分,17题为单选题,811题为多选题)1. (2020唐山模拟)如图所示,轻弹簧一端与墙相连,质量m=2 kg的木块沿光滑水平面以v0=5 m/s的初速度向左运动,当木块压缩弹簧后速度减为v=4 m/s时弹簧的弹性势能是()a.9 jb.16 jc.25 jd.32 j【解析】选a。压缩过程中动能转化为势能,总能量不变,故有m=ep+mv2,解得ep=m-mv2=2(52-42) j=9 j,选项a正确。2.如图所示为厦门某炮台的一门大炮。假设炮弹水平射出,以海平面为重力势能零点,炮弹射出时的动能

2、恰好为重力势能的3倍,不计空气阻力,则炮弹落到海平面时速度方向与海平面的夹角为()a.30b.45c.60d.75【解析】选a。设抛出时炮弹的初速度为v0,高度为h,炮弹落地时的速度大小为v,方向与水平方向的夹角为。根据机械能守恒定律得m+mgh=mv2,据题有m=3mgh,联立解得v=v0,则cos=,可得=30,选项a正确。3.(2020武威模拟)质量为m的均匀链条长为l,开始放在光滑的水平桌面上时,有的长度悬在桌边缘,如图所示,松手后,链条滑离桌面,问从开始到链条刚滑离桌面过程中重力势能变化量为()a.mglb.mglc.-mgld.-mgl【解析】选c。设桌面为零势能面,开始时链条的重

3、力势能为e1=-mgl=-mgl,当链条刚脱离桌面时的重力势能为e2=-mgl=-mgl,所以重力势能的变化量e=e2-e1=-mgl,故选项c正确,a、b、d错误。4.用起重机将地面上静止的货物竖直向上吊起,货物由地面运动至最高点的过程中,其v-t图象如图所示,下列说法正确的是()a.在0t1时间内,起重机拉力逐渐变大b.在t1t2时间内,起重机拉力的功率保持不变c.在t1t2时间内,货物的机械能保持不变d.在t2t3时间内,起重机拉力对货物做负功 【解题指导】解答本题应注意以下三点(1)货物受重力和拉力,v-t图象的切线斜率表示加速度;(2)根据牛顿第二定律列式分析拉力大小的变化情况;(3

4、)根据动能定理分析动能的变化情况。【解析】选b。在0t1时间内,货物加速上升,加速度逐渐减小,根据牛顿第二定律,有f-mg=ma,得f=m(g+a),得拉力逐渐减小,选项a错误;在t1t2时间内,货物匀速上升,故拉力等于重力,起重机拉力的功率p=fv保持不变,选项b正确;在t1t2时间内,货物匀速上升,动能不变,重力势能增加,故机械能总量增加,选项c错误;在t2t3时间内,货物减速上升,拉力向上,位移向上,故拉力依然做正功,选项d错误。5.如图所示,倾角为的可移动式皮带输送机,适用于散状物料或成件物品的短途运输和装卸工作。输送带与物体间的动摩擦因数为,且满足tan。在顺时针匀速转动的输送带上端

5、无初速度放一货物,货物从上端运动到下端的过程中,其机械能e(选择放入点为参考平面)与位移x的关系图象可能正确的是()【解析】选c。若货物放上后一直加速,设货物初始时机械能为e0。根据功能原理可知:e=e0+mgcosx,图线的斜率大小等于mgcos,则知货物的机械能一直增大,由数学知识知,e-x图象是不过原点的向上倾斜的直线,选项a错误;若货物在到达底端之前,速度已经与传送带速度相等,之后货物的机械能不断减小,设货物与传送带速度相同时机械能为e0,位移为x0。对于速度相同后的过程,可得:e=e0-mgsin(x-x0),图线的斜率大小等于mgsin,速度相同时,因mgsinmgcos,则知c图

6、是可能的,b、d两图不可能,选项c正确,b、d错误。【加固训练】(2020烟台模拟)如图所示,一简易升降机在箱底装有若干个相同的轻弹簧,在某次事故中,升降机吊索在空中突然断裂,忽略摩擦及其他阻力,升降机在从弹簧下端刚接触地面开始到运动到最低点的一段过程中,弹簧始终在弹性限度内,则下列关于升降机的加速度大小a、速度大小v、升降机重力做功wg、弹簧整体的弹性势能ep与升降机向下位移x的关系图象中可能正确的是()【解析】选c。升降机在从弹簧下端触地后直到最低点的一段运动过程中,开始阶段,重力大于弹力,加速度方向向下,向下做加速运动,加速度大小a=g-x,当重力和弹力相等以后,弹力大于重力,加速度方向

7、向上,向下做减速运动,加速度大小a=x-g,加速度的大小先减小后增大,因为地面刚接触弹簧时升降机有一定的速度,则最后触地时加速度大于g,从开始阶段a=g-x,说明a与x成线性关系,选项a错误;升降机的速度先增加后减小,根据v2=2ax可知速度v与位移x并非线性关系,选项b错误; 升降机重力做功wg=mgx,即重力做功与x成正比关系,选项c正确;弹簧克服弹力做功为wf=x=kx2,则弹性势能ep=kx2,选项d错误。6.如图所示,轻质弹簧一端固定在水平面上的光滑转轴o上,另一端与套在粗糙固定直杆a处质量为m的小球(可视为质点)相连。a点距水平面的高度为h,直杆与平面的夹角为30,oa=oc,b为

8、ac的中点,ob等于弹簧原长。小球从a处由静止开始下滑,经过b处的速度为v,并恰能停在c处。已知重力加速度为g,则下列说法不正确的是()a.小球通过b点时的加速度为b.小球通过ab段与bc段摩擦力做功相等c.弹簧具有的最大弹性势能为mv2d.a到c过程中,产生的内能为mgh 【解题指导】解答本题应注意以下三点:(1)小球通过b点时,分析受力,由牛顿第二定律求解加速度。(2)对小球a到b的过程和b到c的过程,分别运用动能定理列式,分析摩擦力做功关系。(3)对小球a到b的过程和a到c的过程,分别根据能量守恒定律列式,可求得弹簧具有的最大弹性势能。【解析】选a。因在b点时弹簧在原长,则到达b点时的加速度为a=gsin30-gcos30mgcos=4 n小物块与传送带共速后,有a2=2 m/s2s2=l传-s1=v传t2+a2