高考物理一轮复习课时练21

课时作业（二十一）

,■基础训练■.

L（2013•湖南师大附中月考）为了探究能最转化和守恒，小明将小铁块绑在橡皮筋中部，

并让橡皮筋穿入铁罐，两端分别固定在罐盖和罐底上.让该装置从不太陡的斜面上月处滚下,

到斜面上8处停下，发现橡皮筋被卷紧了，接着铁罐居然能从8处自动滚了上去.下列关于

该装置能量转化的判断正确的是（）

A.从月处滚到〃处，主要是重力势能转化为动能

B..从1处滚到8处，主要是弹性势能转化为动能

C.从6处滚到最高处，主要是动能转化为重力势能

D.从方处滚到最高处，主要是弹性势能转化为重力势能

［解析］从1处滚到8处，重力势能转化为弹性势能；从8处滚到最高处，弹性势能又

转化为重力势能，所以选项D正确.

［答案］D

2.重:物/〃系在上端固定的轻弹簧下端，用手托起重物，使弹簧处于竖直方向，弹簧的长

度等于原长时，突然松手，重物下落的过程中，对于重物、弹簧和地球组成的系统来说，正

确的是（弹簧始终在弹性限度内变化）（）

A.重物的动能最大时,，重力势能和弹性势能的总和最小

B.重物的重力势能最小时，动能最大

C.弹簧的弹性势能最大时，重物的动能最小

I）.重:物的重力势能最小时，弹簧的弹性势能最大

［解析］重物下落过程中，只发生动能、重力势能和弹性势能的相互转化，所以当动能

最大时，重力势能和弹性势能的总和最小，A正确；当重物的重力势能最小时，重物应下落到

最低点，其速度为零，动能最小，此时弹簧伸长量最大，弹性势能最大，故B错误，C、D正

确.

［答案］ACD

3.以初速度外竖直上抛一个质量为勿的小球，小球运动过程中所受阻力尸用大小不变，

上升最大高度为力，则抛出过程中，人的手对小球做的功是（）

A.5?域B.nigh

D.mgh+FRh

［解析］抛出过程中，通过人的手对小球做功，由功能关系有/=；勿窿

乙

小球在上升过程中要克服重力做功，重力势能增加，克服阻力做功产生内能，故由能量

守恒定律得

矛昧=mgh+F似h

综上可知，选项A、D正确.

［答案］AD

如右图所示，一表面光滑的木板可绕固定的水平轴。转动，木板从水平位置物转到0B

位置的过程中，木板上重为5N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4J.则以下说法正确的是

A.物块的竖直高度降低了（）.8m

B.由于木板转动，物块下降的竖直高度必大于0.8m

C.物块获得的动能为4J

I）.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£,=小的，重力势能减少了4J,而侬=5N,故方=0.8m,

A项正确、B项错误；木板转动，但是木块的支持力不做功，故物块机械能守恒，C项正确、D

项错误.

［答案］AC

5.（2012•福建福州市质检）如右图所示，

在光滑斜面上的力点先后水平抛出和静止释放两个质量相等的小球1和2,不计空气阻力,

最终两小球在斜面上的8点相遇，，在这个过程中（）

A.小球1重力做的功大于小球2重力做的功

B.小球1机械能的变化大于小球2机械能的变化

C.小球1到达8点的动能大于小球2的动能

I）.两小球到达〃点时：在竖直方向的分速度相等

［解析］重力做功只与初、末位置的高度差有关，与物休经过的路径无关，所以重力对1.

2两小球所做•的功相等，A错误；1、2两小球从1点运动到4点的过程中，只有重力对其做功,

所以它们的机械能均守恒，B错误：由动能定理可得，对小球1有：mgh=凤一反f,对小球2

有：mgh=&z-O,显然反）瓜，C正确；由上面的分析可知，两小球到达8点时，小球1的速

度大于小球2的速度，且小球1的速度方向与竖直方向的夹角小于小球2速度方向与竖直方

向的夹角，因此，小球1在竖直方向上的速度大于小球2在竖直方向上的速度，D错误.

［答案］C

6.

如右图所示，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.物体只受重力和惮簧的弹力作一用，物体和弹簧组成的系统机械能守恒

B.手的拉力做的功，等于物体和弹簧组成的系统机械能的增加量

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错，B对；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；手的拉力作用丁弹簧，因此引起弹簧的形变而改变弹性势能，D错.

［答案］BC

7.如下图所示，光滑水平面必与足够长粗糙斜面比’交于〃点.轻弹簧左端固定于竖直

墙面，现将质量为处的滑块压缩弹簧至。点，然后由静止释放，滑块脱离弹簧后经8点滑上

斜面，上升到最大高度，并静止在斜面上.不计滑块在8点的机械能损失；换用相同材料质

量为他的滑块（色）㈤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

A.两滑块到达〃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

【）.两滑块上升到最高点过程机械能损失相同

［解析］设弹簧的弹性势能为反从48过程由能量守恒得.

£>=］〃忌.

因为伏》如所以选项A错.

从人最大高度过程.由能量守恒得.

耳=侬〃+〃侬cos0,卜

smu

即h=——i~—

mg1+ucot.0

所以选项B错，C、D均正确.

［答案］CD

“能力提升〃

8.如下图所示，水平传送带力8长21m,以6m/s顺时针匀速转动，台面与传送带平滑

连接于8点，半圆形光滑轨道半径〃=1.25m,与水平台面相切于C点，加长s=5.Em,P

点是圆弧轨道上与圆心。等高的一点.一质量为m=1kg的物块（可视为质点），从1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/，则关于物块的运动情况，下列说法正

确的是)

A.物块不能到达〃点

B.物块能越过尸点做斜抛运动

C.物块能越过〃点做平抛运动

D.物块能到达尸点，但不会出现选项B、C所描述的运动情况

［解析］物块从力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/，则由动能定理得，Hmgx\=%k得小=18m<21m,假设成立.物块以6m/s冲上

台面，假设物块能到达〃点，则到达夕点时的动能可由动能定理求得，—Bmgx—mgR—

&，，一%;/,得蜃=0,可见，物块能到达尸点，速度恰为零，之后从尸点滑回来，不会出现选

项B、C所描述的运动情况，1）正确.

［答案］D

9.（2012•浙大附中期中）如右图所示,

B

一质量为m的滑块以初速度外从固定于地面的斜面底端力开始冲上斜面，到达某一高度

后返回4斜面与滑块之间有摩擦.如下图所示，下列各项分别表示它在斜面上运动的速度修

加速度a,重力势能及和机械能夕随时间的变化图象，可能正确的是

［解析］设斜面倾角为。，上滑过程中，滑块沿斜面向上做匀减速直线运动，加速度大

小为向=（欧in。+〃贫os。）恒定不变，下滑过程中，滑块做匀加速直线运动，加速度大小

为忿=（3in。一〃史os。）恒定不变，显然/＜国，因为滑块最后返回原出发点，所以它们的

位移相等，根据公式t=、后可知，下滑的时间较长，所以选项AB排除；在上滑过程中，

区=/〃g/?=/〃g*sina=mgs\x\a（%L力，［图象是一条经过原点，开口方向向下的抛物

线，机械能夕=；勿谓一解=；勿谥-umgcos〃仞史osa（两£—1的力〃峻osa（

乙乙乙乙乙

—U/ngcosavot+gm/,可见，£、一f图象是一条不经过原点，开口方向向上的抛物线，显然，

选项D可排除.本题答案为C.

［答案］C

10.（2012•福建师大附中期中）已知一足够长的传送带与水平面的倾角为〃，以一定的

速度匀速运动.某时刻在传送带适当的位置放上具有一定初速度的物块（如下图中所示），以

此时为Z=0时刻记录了小物块之后在传送带上运动速度随时间的变化关系，如下图乙所示（图

中取沿斜面向上的运动方向为正方向，其中两坐标大小IzDMI）.已知传送带的速度保持不

变（g取10m/s:!），则（）

A.0〜在内，物块对传送带做正功

B.物块与传送带间的动摩擦因数为〃，〃<tan"

C.0~府内，传送带对物块做功为。三，?4一

乙乙

D.系统产生的热量大小一定大于物块动能的变化量大小

［解析］0〜力内，物块沿斜面向下运动，其势能和动能都减小，所以其机械能减小，除

重力外，其他外力对物块做负功，即物块对传送带做负功，选项A错误；根据图乙可知，在

力时刻，物块的速度减为零，之后在传送带的作用下做加速运动，所以其合力方向沿斜面向匕

即〃mgcos8,〃>tan。，选项B错误；0〜叁内，传送带对物块做的功#'加上物块

重力做的功展等于物块动能的增加量，即计展=:混一：/涌，根据LE图象的"面积”法求

3'21

位移可知，悠#0,所以选项C错误；在0〜为内时间内，物块与传送带之间有相对滑动，系统

的一部分机械能会通过“摩擦生热”转化为热量即内能，其大小gfs相对，该过程中，物块

受到的摩擦力F大小恒定，设。〜府内物块的位移大小为$,小〜套内物块的位移大小为酒

则SHIQS+S2,对。〜£I内和£i〜£2内的物块运用动能定理有：一"一侬sin〃）5=0—

（f—mgsin，）$2=5卬/,所以fs\=~mv[-\-mgs\n猴=3/滋+勿j?sin0s?,所以g6相Q〉F（S

+S2）滋+%sin〃（S+S2）>^RI彳一5勿应故选项D正确.本题答案为D.

［答案］D

11.（2012•浙江联考）如下图甲所示，在圆形水池正上方，有一半径为r的圆形储水桶.水

桶底部有多个水平小孔，小孔喷出的水在水池中的落点离水池中心的距离为4,水桶底部与水

池水面之间的高度差是力.为了维持水桶水面的高度不变，川水泵通过细水管将洒落的水重新

抽回到高度差为〃的水桶上方.水泵由效率为小的太阳能电池板供电，电池板与水平面之间

的夹角为。，太阳光竖直向下照射（如下图乙所示），太阳光垂直照射时单位时间、单位面积

接受的能量为仄水泵的效率为北，水泵出水口单位时间流出水的质量为俯，流出水流的速

度大小为的（不计水在细水管和空气中运动时所受的阻力）.求：

(1)水从小孔喷出时的速度大小；

(2)水泵的输出功率：

(3)为了使水泵的工作能维持水面的高度不变，太阳能电池板面积的最小值S

［解析］(1)水从小孔喷出时速度沿水平方向，只受重力作用，做平抛运动，设水喷出时

的速度大小为%有R—r=vt,力解得v=—―广~\12gh.

乙乙〃

(2)水泵做功，既改变水的势能，又改变水的动能.由功能关系得々加劭斗:加点

(3)考虑单位时间内的能量转化及利用效率，太阳能电池板接收太阳能的其中•部分转变

成电能石，电能通过水泵将其中的部分转变成水的势能与动能反，有凸=osa,

E=〃26，由能量守恒得回=加盛出~；加而，

12

加1加/z.+50)%

联立以上各式解得5=——7--

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