江苏省2012届高三高考物理一轮复习 第五章 第4单元 功能关系 能量守恒定律精选精练跟踪练习

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 单项选择题一 单项选择题 本题共本题共 5 5 小题 每小题小题 每小题 7 7 分 共分 共 3535 分分 1 1 滑板是现在非常流行的一种运动 如图滑板是现在非常流行的一种运动 如图 1 1 所示 一滑板运动员以所示 一滑板运动员以 7 7 m sm s 的初速的初速 度从曲面的度从曲面的A A点下滑 运动到点下滑 运动到B B点速度仍为点速度仍为 7 7 m sm s 若他以 若他以 6 6 m sm s 的初速度仍由的初速度仍由 A A点下滑 则他运动到点下滑 则他运动到B B点时的速度点时的速度 图图 1 1 A A 大于 大于 6 6 m sm s B B 等于 等于 6 6 m sm s C C 小于 小于 6 6 m sm s D D 条件不足 无法计算 条件不足 无法计算 2 2 质量为 质量为m m的物体 从距地面的物体 从距地面h h高处由静止开始以加速度高处由静止开始以加速度a a g g竖直下落到地面 在此过竖直下落到地面 在此过 1 1 3 3 程中程中 A A 物体的重力势能减少 物体的重力势能减少mghmgh 1 1 3 3 B B 物体的动能增加 物体的动能增加mghmgh 1 1 3 3 C C 物体的机械能减少 物体的机械能减少mghmgh 1 1 3 3 D D 物体的机械能保持不变 物体的机械能保持不变 3 3 如图如图 2 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 别为别为E Ep p和和E Ek k 弹簧弹性势能的最大值为 弹簧弹性势能的最大值为E Ep p 则它们之间的关系为 则它们之间的关系为 图图 2 2 A A E Ep p E Ek k E Ep p B B E Ep p E Ek k E Ep p C C E Ep p E Ek k E Ep p D D E Ep p E Ek k E Ep p 4 4 如图 如图 3 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 P点 已知物体点 已知物体 的质量为的质量为m m 2 02 0 kgkg 物体与水平面间的动摩擦因数 物体与水平面间的动摩擦因数 0 40 4 弹簧的劲度系数 弹簧的劲度系数k k 200200 N m N m 现现 用力用力F F拉物体 使弹簧从处于自然状态的拉物体 使弹簧从处于自然状态的O O点由静止开始向左移动点由静止开始向左移动 1010 cmcm 这时弹簧具有弹性势能 这时弹簧具有弹性势能E Ep p 1 01 0 J J 物体处于静止状态 若取 物体处于静止状态 若取g g 1010 m sm s2 2 则撤去外力 则撤去外力F F后后 图图 3 3 A A 物体向右滑动的距离可以达到 物体向右滑动的距离可以达到 12 512 5 cmcm B B 物体向右滑动的距离一定小于 物体向右滑动的距离一定小于 12 512 5 cmcm C C 物体回到 物体回到O O点时速度最大点时速度最大 D D 物体到达最右端时动能为零 系统机械能也为零 物体到达最右端时动能为零 系统机械能也为零 5 5 如图 如图 4 4 所示 倾角为所示 倾角为 30 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 小球小球A A和物块和物块B B 跨过固定于斜面体顶端的小滑轮 跨过固定于斜面体顶端的小滑轮O O A A的质量为的质量为m m B B的质量为的质量为 4 4m m 开始时 开始时 用手托住用手托住A A 使 使OAOA段绳恰处于水平伸直状态段绳恰处于水平伸直状态 绳中无拉力绳中无拉力 OBOB绳平行于斜面 此时绳平行于斜面 此时B B静止静止 不动 将不动 将A 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 图图 4 4 A A 物块 物块B B受到的摩擦力先减小后增大受到的摩擦力先减小后增大 用心 爱心 专心2 B B 地面对斜面体的摩擦力方向一直向右 地面对斜面体的摩擦力方向一直向右 C C 小球 小球A A的机械能守恒的机械能守恒 D D 小球 小球A A的机械能不守恒 的机械能不守恒 A A B B系统的机械能守恒系统的机械能守恒 二 多项选择题二 多项选择题 本题共本题共 4 4 小题 每小题小题 每小题 7 7 分 共分 共 2828 分 每小题有多个选项符合题分 每小题有多个选项符合题 意 全部选对的得意 全部选对的得 7 7 分 选对但不全的得分 选对但不全的得 3 3 分 错选或不答的得分 错选或不答的得 0 0 分分 6 6 轻质弹簧吊着小球静止在如图轻质弹簧吊着小球静止在如图 5 5 所示的所示的A A位置 现用水平外力位置 现用水平外力F F将小球缓慢拉到将小球缓慢拉到 B B位置 此时弹簧与竖直方向的夹角为位置 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 在这一过程中 对于整个系统 下列说 法正确的是法正确的是 图图 5 5 A A 系统的弹性势能不变 系统的弹性势能不变 B B 系统的弹性势能增加 系统的弹性势能增加 C C 系统的机械能不变 系统的机械能不变 D D 系统的机械能增加 系统的机械能增加 7 7 一物体沿固定斜面从静止开始向下运动 经过时间 一物体沿固定斜面从静止开始向下运动 经过时间t t0 0滑至斜面底端 已知在物体运动过滑至斜面底端 已知在物体运动过 程中物体所受的摩擦力恒定 若用程中物体所受的摩擦力恒定 若用F F v v x x和和E E分别表示该物体所受的合力 物体的速度 分别表示该物体所受的合力 物体的速度 位移和机械能 则如图位移和机械能 则如图 6 6 所示的图象中可能正确的是所示的图象中可能正确的是 图图 6 6 8 8 某缓冲装置可抽象成如图 某缓冲装置可抽象成如图 7 7 所示的简单模型 图中所示的简单模型 图中K K1 1 K K2 2为原长相等 劲度系数不同的轻质弹簧 下列表述正确的是为原长相等 劲度系数不同的轻质弹簧 下列表述正确的是 A A 缓冲效果与弹簧的劲度系数无关 缓冲效果与弹簧的劲度系数无关 B B 垫片向右移动时 两弹簧产生的弹力大小相等 垫片向右移动时 两弹簧产生的弹力大小相等 C C 垫片向右移动时 两弹簧的长度保持相等 垫片向右移动时 两弹簧的长度保持相等 D D 垫片向右移动时 两弹簧的弹性势能发生改变 垫片向右移动时 两弹簧的弹性势能发生改变 9 9 如图 如图 8 8 所示 所示 A A B B C C D 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 度度h 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 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 A 图中的轨图中的轨 道是一段斜面 高度大于道是一段斜面 高度大于h h B B 图中的轨道与图中的轨道与 A A 图中的轨道相比只是短了一些 且斜面高度图中的轨道相比只是短了一些 且斜面高度 小于小于h h C 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 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 管的高度大于与斜面相连 管的高度大于h h D D 图中的轨道是个半圆形轨道 其直径等于图中的轨道是个半圆形轨道 其直径等于h h 如果不计任何如果不计任何 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 h高度的是高度的是 用心 爱心 专心3 图图 8 8 三 计算题三 计算题 本题共本题共 3 3 小题 共小题 共 3737 分 解答时请写出必要的文字说明 方程式和重要的演算分 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 1010 11 11 分分 一组数据显示 世界煤炭的储量还能烧一组数据显示 世界煤炭的储量还能烧 200200 多年 我国煤炭的储量还能烧多年 我国煤炭的储量还能烧 7070 多多 年 世界天然气的储量还能用年 世界天然气的储量还能用 5050 多年 我国天然气的储量还能用多年 我国天然气的储量还能用 2020 年 世界石油的储量还年 世界石油的储量还 能用能用 4040 多年 我国现有的石油储量用不到多年 我国现有的石油储量用不到 2020 年 因此 新型清洁能源的开发利用成为人类年 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用的能源之一 假设某地区的平均风速是 6 06 0 m sm s 已知空气密度是 已知空气密度是 1 21 2 kg mkg m3 3 此地有一 此地有一 风车 它的车叶转动时可以形成半径为风车 它的车叶转动时可以形成半径为 2020 m m 的圆面 假如这个风车能将此圆面内的圆面 假如这个风车能将此圆面内 10 10 的气的气 流的动能转变为电能 问 流的动能转变为电能 问 1 1 在圆面内 每秒冲击风车车叶的气流的动能是多少 在圆面内 每秒冲击风车车叶的气流的动能是多少 2 2 这个风车平均每秒内发出的电能是多少 这个风车平均每秒内发出的电能是多少 1111 12 12 分分 2010 2010 连云港模拟连云港模拟 如图如图 9 9 所示 所示 B B是质量为是质量为 2 2m m 半径为 半径为R R的光滑半球形碗 的光滑半球形碗 放在光滑的水平桌面上 放在光滑的水平桌面上 A A是质量为是质量为m m的细长直杆 光滑套管的细长直杆 光滑套管D D被固定 被固定 A A可以自可以自 由上下运动 物块由上下运动 物块C C的质量为的质量为m m 紧靠半球形碗放置 初始时 紧靠半球形碗放置 初始时 A A杆被握住 使其杆被握住 使其 下端正好与碗的半球面的上边缘接触下端正好与碗的半球面的上边缘接触 如图如图 然后从静止开始释放 然后从静止开始释放A A A A B B C C便便 开始运动 求 开始运动 求 图图 9 9 1 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 B C C水平方向的速度 水平方向的速度 2 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 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 1212 14 14 分分 如图如图 1010 所示 将质量均为所示 将质量均为m m 厚度不计的两物块 厚度不计的两物块A A B B用轻质弹簧相连接 第一用轻质弹簧相连接 第一 次只用手托着次只用手托着B B物块于物块于H H高处 高处 A A在弹簧的作用下处于静止状态 现将弹簧锁定 此时弹簧在弹簧的作用下处于静止状态 现将弹簧锁定 此时弹簧 的弹性势能为的弹性势能为E Ep p 现由静止释放 现由静止释放A A B B B B物块着地后速度立即变为零 同时物块着地后速度立即变为零 同时 弹簧解除锁定 在随后的过程中弹簧解除锁定 在随后的过程中B B物块恰能离开地面但不继续上升 第二次物块恰能离开地面但不继续上升 第二次 用手拿着用手拿着A A B B两物块 使弹簧竖直并处于原长状态 此时物块两物块 使弹簧竖直并处于原长状态 此时物块B B离地面的离地面的 距离也为距离也为H H 然后由静止同时释放 然后由静止同时释放A A B B B B物块着地后速度同样立即变为零 物块着地后速度同样立即变为零 用心 爱心 专心4 试求 试求 图图 1010 1 1 第二次释放第二次释放A A B B后 后 A A上升至弹簧恢复原长时的速度大小上升至弹簧恢复原长时的速度大小v v1 1 2 2 第二次释放第二次释放A A B B后 后 B B刚要离开地面时刚要离开地面时A A的速度大小的速度大小v v2 2 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 参考答案与详细解析参考答案与详细解析 一 单项选择题一 单项选择题 本题共本题共 5 5 小题 每小题小题 每小题 7 7 分 共分 共 3535 分分 1 1 解析 当初速度为解析 当初速度为 7 7 m sm 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 而当初速度变为能 而当初速度变为 6 6 m sm s 时 运动员所受的摩擦力减小 故从时 运动员所受的摩擦力减小 故从A A到到B B过程中克服摩擦力做过程中克服摩擦力做 的功减少 而重力势能变化量不变 故运动员在的功减少 而重力势能变化量不变 故运动员在B B点动能大于他在点动能大于他在A A点的动能 点的动能 答案 答案 A A 2 2 解析 物体所受合力为 解析 物体所受合力为F F合 合 mama mgmg 1 1 3 3 由动能定理得 动能的增加量由动能定理得 动能的增加量 E Ek k F F合 合 h h mghmgh 1 1 3 3 答案 答案 B B 3 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大 由机械能守恒定律可知E Ep p E Ek k E Ep p 故答案选 故答案选 A A 答案 答案 A A 4 4 解析 当物体向右运动至 解析 当物体向右运动至O O点过程中 弹簧的弹力向右 由牛顿第二定律可知 点过程中 弹簧的弹力向右 由牛顿第二定律可知 kxkx mg mg mama x x为弹簧的伸长量为弹簧的伸长量 当 当a a 0 0 时 物体速度最大 此时时 物体速度最大 此时kxkx mg mg 弹簧仍处 弹簧仍处 于伸长状态 故于伸长状态 故 C C 错误 当物体至错误 当物体至O O点时 由点时 由E Ep p mg mg 0 1 0 1 mvmv2 2可知 物体至可知 物体至O O点的速点的速 1 1 2 2 度不为零 将继续向右压缩弹簧 由能量守恒可得 度不为零 将继续向右压缩弹簧 由能量守恒可得 E Ep p mgx mgx E Ep p 因 因E Ep p 0 0 所以 所以 x x 12 512 5 cmcm A A 错误 错误 B 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 统的机械能不为零 D D 错误 错误 答案 答案 B B 5 5 解析 因斜面体和 解析 因斜面体和B B均不动 小球均不动 小球A A下摆过程中只有重力做功 因此机械能守恒 下摆过程中只有重力做功 因此机械能守恒 C C 正正 确 确 D D 错误 开始错误 开始A A球在与球在与O O等高处时 绳的拉力为零 等高处时 绳的拉力为零 B B受到沿斜面向上的摩擦力 小球受到沿斜面向上的摩擦力 小球 A A摆至最低点时 由摆至最低点时 由F FT T mgmg m m和和mglmglOA OA mvmv2 2得得F FT T 3 3mgmg 对 对B B物体沿斜面列方程 物体沿斜面列方程 v v2 2 l lO OA A 1 1 2 2 4 4mgmgsinsin F Ff f F FT T 当 当F FT T由由 0 0 增加到增加到 3 3mgmg的过程中 的过程中 F Ff f先变小后反向增大 故先变小后反向增大 故 A A 正确 以斜正确 以斜 面体和面体和B B为一整体 因为一整体 因OAOA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 用心 爱心 专心5 的方向一直向右 故的方向一直向右 故 B B 正确 正确 答案 答案 D D 二 多项选择题二 多项选择题 本题共本题共 4 4 小题 每小题小题 每小题 7 7 分 共分 共 2828 分 每小题有多个选项符合题分 每小题有多个选项符合题 意 全部选对的得意 全部选对的得 7 7 分 选对但不全的得分 选对但不全的得 3 3 分 错选或不答的得分 错选或不答的得 0 0 分分 6 6 解析 根据力的平衡条件可得解析 根据力的平衡条件可得F F mgmgtantan 弹簧弹力大小为 弹簧弹力大小为F F弹 弹 B B位置位置 m mg g c co os s 比比A A位置弹力大 弹簧伸长量大 所以由位置弹力大 弹簧伸长量大 所以由A A位置到位置到B B位置的过程中 系统的弹性势位置的过程中 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 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 答案 BDBD 7 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 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 恒力 A A 正确 而物体在此合力作用下做匀加速运动 正确 而物体在此合力作用下做匀加速运动 v v atat x x atat2 2 所以 所以 B B C C 错 物错 物 1 1 2 2 体受摩擦力作用 总的机械能将减小 体受摩擦力作用 总的机械能将减小 D D 正确 正确 答案 答案 ADAD 8 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 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 只只 是劲度系数不同 形变量不同是劲度系数不同 形变量不同 B B 对 对 C C 错 两弹簧均发生形变 其弹性势能均变化 错 两弹簧均发生形变 其弹性势能均变化 D D 对 对 答案 答案 BDBD 9 9 解析 由能量守恒可知 解析 由能量守恒可知 A A 项正确 项正确 C C 项正确 项正确 B B 项中 小球通过轨道后做斜抛运动 落地项中 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 于于h h D 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 v满足满足v v R R为轨为轨 g gR R 道半径道半径 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 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 所以所以 D D 项错 项错 答案 答案 ACAC 三 计算题三 计算题 本题共本题共 3 3 小题 共小题 共 3737 分 解答时请写出必要的文字说明 方程式和重要的演算分 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 1010 解析 解析 1 1 在在 1 1 秒内 能和车叶发生作用的气流体积秒内 能和车叶发生作用的气流体积V V vSvS v v r r2 2 则这股气流的动能 则这股气流的动能 E Ek k mvmv2 2 v v r r2 2 v v2 2 r r2 2v v3 3 1 1 2 2 1 1 2 2 1 1 2 2 将将 r r v v值代入上式得值代入上式得E Ek k 1 63 101 63