2018届高三物理一轮复习高频考点强化(四)能量综合问题

1、高频考点强化（四）能量综合问题（45 分钟 100 分）一、选择题（本题共 10 小题,每小题 7 分,共 70 分。17 题为单选题,810 题为多选题）1.（2017 滁州模拟）如图所示，一小孩沿粗糙的滑梯加速滑下，则该小孩（）A. 重力势能不变，动能增加，机械能减少B. 重力势能减少，动能不变，机械能增加C. 重力势能减少，动能增加，机械能减少D. 重力势能减少，动能增加，机械能不变【解析】选 Co 小孩从滑梯上加速滑下，高度下降，所以重力势能减少；速度增大，则动能增加；除重力以外滑 动摩擦力做负功，由功能关系可知小孩的机械能减少，故 A、B、D 错误，C 正确。2.（2017 揭阳模拟

2、）如图所示，一质量为 m 的重物放在水平地面上，上端用一根轻弹簧相连。现用手拉弹簧 的上端 P 缓慢向上移动，当 P 点位移为 H 时，重物离开地面一段距离 h，则在此过程中（）A. 拉弹黄的力对系统做功为mgHB. 重物 m 的机械能守恒mgH - hC. 弹簧的劲度系数等于口HD. 弹簧和重物组成的系统机械能守恒-2 -【解析】选 Co 拉弹簧的力随着弹簧的伸长慢慢变大，拉力并不等于重力，故做功不是 mgH 故 A 错误；由于弹力对重物做功，所以重物 m 的机械能增加，故 B 错误;缓慢向上移动，重物处于平衡状态，重物离开地面一-3 -mg段距离 h,则有 k（H-h）=mg，解得 k=丨

3、丨b,故 C 正确；由于外力对弹簧和重物组成的系统做功,所以弹簧和重物组成的系统机械能增加，故 D 错误。3.如图所示,有一内壁光滑的闭合椭圆形管道，置于竖直平面内，MN 是通过椭圆中心 0 点的水平线。已知一 小球从 M 点出发,初速率为 vo,沿管道 MPN运动,到 N 点的速率为 vi,所需时间为 ti；若该小球仍由 M 点以初 速率 vo出发，而沿管道 MQt 运动，到 N 点的速率为V2,所需时间为 t2。则（）导学号 42722444A.Vl=V2,t1t2C.V1=V2,t1t2,故选项 A 正确。4.（2017 厦门模拟）将地面上静止的货物竖直向上吊起，货物的质量为 1kg,货

4、物在 3s 内的 v -t 图象如图A. 3s 内重力做功为 90JB. 3s 内合外力对货物做功为-18JC. 3s 内拉力对货物做功为108JD. 3s 内货物的机械能守恒D.V1V2,t1t2所示。以下判断正确的是（g 取 10m/s2）B.v1t2-4 -6x3【解析】选 G 由 v -t 图象可知，物体在 3s 内上升的高度为 h=顿第二定律得 F F-mg=ma=1X 2N=2N，解得 F=12N,则重力做功 WG=-mgh=-10 x9J=-90J,A 错误；合外力做功W合=F合h=2X9J=18J,B 错误；拉力做功 W=Fh=12X9J=108J,C 正确；由于除重力以外拉力

5、做功，故机械能不守恒,D 错误。5.(2017 赣州模拟)一个质量为 1kg 的物块从固定斜面上距挡板2m 高的位置无初速度滑下,撞到下面的挡2板上时，速度为 6m/s,物块撞到挡板上后，反弹的速度为 4m/s,重力加速度 g 取 10m/s ,则下面说法正确的有( )导学号 42722445A. 物块在斜面上运动的过程中机械能守恒B. 物块从斜面上滑下到与挡板相碰前的过程中机械能减少了1JC. 物块与挡板相碰过程中损失的机械能为10JD. 物块与挡板相碰后，能返回到离挡板 0.8m 高处1 i【解析】选 Co物块下滑过程重力势能的减少量是 E)=mgh=1X 10 x2J=20J,动能的增加

6、量为 E=? mV*x1X62J=18J,由于 EkA&,所以物块在斜面上运动的过程中机械能不守恒，故 A 错误；物块从斜面上滑下到与挡板相碰前的过程中机械能减少量为AE=A & AEk=20J-18J=2J,故 B 错误;物块与挡板相碰过程中损失1 1 1的机械能为AE损mf- mv2=18J-厶x1x42J=10J,故 C 正确；设斜面的倾角为0,物块与斜面间的动摩擦 因数为卩,根据动能定理得，下滑过程 mgh-li 1hr1mgcosB”口 = mf-0,上滑过程-mgh-卩 mgcos0 “口 =0，mv2,联立解得物块与挡板相碰后上滑的高度 h 0.73m,故 D 错误。6.(201

7、7 泉州模拟)如图所示，长木板 A 静止放在光滑的水平地面上，物体 B 以水平速度冲上 A 后,由于摩 擦力作用，最后停止在木板 A 上，则从 B 冲到木板 A 上到相对板 A 静止的过程中，下述说法中正确的是( )22 2m=9m 加速度为 a= m/s =2m/s ,由牛-5 -BAA.物体 B 动能的减少量等于系统增加的内能B.物体 B 克服摩擦力做的功等于系统内能的增加量-6 -C.物体 B 损失的机械能等于木板A 获得的机械能D.物体 B 克服摩擦力做的功等于木板 A 增加的机械能与系统增加的内能之和【解析】选。艮据能量转化和守恒定律知，物体 B 动能的减少量等于 A 获得的动能和系

8、统产生的内能之和，故 A 错误;根据功能关系知，系统克服摩擦力做功等于系统内能的增加量，由动能定理可知，物体 B 克服摩擦力做的功等于物体 B 动能的减少量，故 B 错误；物体 B 损失的机械能等于木板 A 获得的动能与系统产生的内 能之和，故 C 错误；由动能定理知，物体 B 克服摩擦力做的功等于 B 动能的减少量，由能量守恒定律知，即等 于木板 A 增加的机械能与系统增加的内能之和，故 D 正确。【加固训练】如图所示，木块 A 放在木块 B 的左端上方，用水平恒力 F 将 A 拉到 B 的右端，第一次将 B 固定在地面上，F 做 功 W,生热 Q;第二次让 B 可在光滑水平面自由滑动，F

9、做功W2,生热Q2,则下列关系中正确的是（）A. WVWQi=QB.W=WQi=QC.WWQiQD.W=W,QiQ【解析】选 A。木块 A 从木块 B 左端滑到右端克服摩擦力所做的功 W=Fx,因为木块 B 不固定时木块 A 的位 移要比固定时长，所以 WW,摩擦产生的热量 Q=Fx相对,两次都从木块 B 左端滑到右端，相对位移相等，所以 Q=Q,故 A 正确。7.（20 17 太原模拟）如图所示，甲、乙两种粗糙面不同但高度相同的传送带，倾斜于水平地面放置。以同样恒定速率 v 向上运动。现将一质量为 m 的小物体（视为质点）轻轻放在 A 处，小物体 在甲传送带上到达 B 处 时恰好达到传送带的

10、速率v;在乙传送带上到达离 B 竖直高度为 h 的 C 处时达到传送带的速率 v。已知 B 处离地面高度为 H,则在物体从 A 到 B 的运动过程中（）导学号 42722446A. 两种传送带对小物体做功相等B. 将小物体传送到 B 处，两种传送带消耗的电能相等C两种传送带与小物体之间的动摩擦因数甲的大-7 -D.将小物体传送到 B 处，两种系统产生的热量相等-8 -【解析】选 A 传送带对小物体做功等于小物体机械能的增加量势能的增加量也相同，即机械能的增加量相等，根据功能关系知，两种传送带对小物体做功相等，故 A 正确；2根据公式 v =2ax,可知物体加速度关系 a甲a乙,由牛顿第二定律得

11、 卩 mgcosB-mgsin0=ma，解得卩甲Q乙,所以将小物体传送到 B 处，两种传送带消耗的电能甲更多，故 B、C、D 错误。【加固训练】(多选)如图,在匀速转动的电动机带动下，足够长的水平传送带以恒定速率V1匀速向右运动。一质量为m 的滑块从传送带右端以水平向左的速率V2(v2w)滑上传送带，最终滑块又返回至传送带的右端。就上述过程，下列判断正确的有A.滑块返回传送带右端的速率为V11 1 2 2B此过程中传送带对滑块做功为2ViC此过程中电动机对传送带做功为2m1D.此过程中滑块与传送带间摩擦产生的热量为m(V1+V2)2【解析】选 A、D。由于传送带足够长,滑块减速向左滑行，直到速

12、度减为零，然后滑块会在滑动摩擦力的作用下向右加速，由于 V1V2,滑块会先在滑动摩擦力的作用下加速，当速度增大到等于传送带速度时，滑块还在传送带上，之后不受摩擦力，故滑块与传送带一起向右匀速运动，有 v2=V1,故 A 正确；此过程中只有传送,两种情况下物H-h-9 -带对滑块做功，根据动能定理 W=X Ek得 W=AEk=，m -，m：,故 B 错误；设滑块向左运动的时间为 t1,位移为12xi,则:xi= V2ti,摩擦力对滑块做功：Wi=FfXi=Ff已V2ti,又摩擦力做功等于滑块动能的减小量,即m ,2衍Vi该过程中传送带的位移:x2=viti,摩擦力对传送带做功 W2=FfX2=F

13、fViti=FfVi= =2FfX?=2WJ =mwv2o设滑11 2块向右运动的时间为 t2,位移为 X3,则 X3=；Vlt2,摩擦力对滑块做功 W=FfX3=：m，该过程中传送带的位移X4=vit2=2X3,滑块相对传送带的总位移X相=Xl+X2+X4-X3=X1+X2+X3,滑动摩擦力对系统做功 W总= FfX相1=MW+W=m(vi+V2)2,滑块与传送带间摩擦产生的热量大小等于滑动摩擦力对系统做功，Q=W总=Ff X相1=m(Vi+V2)2,故 D 正确；根据能量守恒定律可知，全过程中，电动机对皮带做的功与滑块动能的减小量等于滑1 1 1 1 22 22 2块与传送带间摩擦产生的热

14、量，即 Q=W+ m m ,整理得 W=Q- m + m =m +mvv2,故 C 错误。8.(2017 上饶模拟)如图所示,在固定倾斜光滑杆上套有一个质量为 m 的圆环，杆与水平方向的夹角a=30 圆环与竖直放置的轻质弹簧上端相连，弹簧的另一端固定在地面上的 A 点,弹簧处于原长 h,让圆环沿杆由静 止滑下，滑到杆的底端时速度恰为零。则在圆环下滑过程中()A. 圆环和地球组成的系统机械能守恒B. 当弹簧垂直于光滑杆时圆环的动能最大C. 弹簧的最大弹性势能为 mgh1D. 弹簧转过 60角时，圆环的动能为 mgh【解析】选 C D。圆环沿杆滑下，滑到杆的底端的过程中有两个力对圆环做功，即环的重

15、力和弹簧的拉力，所以圆环和地球组成的系统的机械能不守恒，故 A 错误;当圆环沿杆的加速度为零时，其速度最大，动能最大,此时弹簧处于伸长状态，给圆环一个斜向下的拉力，故 B 错误;根据机械能守恒可知，当圆环滑到最底端时其-10 -速度为零，重力势能全部转化为弹性势能，此时弹性势能最大，等于重力势能的减小量即为mgh,故 C 正确；h 1弹簧转过 60角时,此时弹簧仍为原长,以圆环为研究对象,由动能定理得 mg丿 Jm故 D 正确。9.（2017 大同模拟）如图所示，细绳的上端固定在天花板上靠近墙壁的O 点，下端拴一小球 丄点为小球下垂时的平衡位置，在 OL 直线上固定一个钉子 Q 若将小球从竖直

16、位置拉开（保持绳绷紧）到某位置 P,释放后任其向 L 点摆动，不计空气阻力，小球到达 L 点后，因绳被钉子挡住，将开始沿以 Q 为中心的圆弧继续运动。下 列说法正确的是（）导学号 42722447A. 若 Q 与 P 等高，则小球向右摆到与 P 等高的点然后摆回来B. 若 Q 的位置比 P 低,则小球向右摆到与 P 等高的位置，然后竖直下落C. 若 Q 的位置比 P 低，则小球将绕 Q 点旋转，直到绳子完全绕在钉子上为止D. 若 Q 的位置比 P 高，则小球向右能摆到与 P 等高的位置【解题指导】解答本题应注意以下两点：（1）小球运动过程机械能守恒。若 Q 的位置比 P 低，小球绕 Q 点做圆

17、周运动，可能小球能够到达圆周 的最高点，也可能不能到达圆周的最 咼点。【解析】选AD。若 Q 与 P 等高，则小球向右摆到与 P 等高的点时的速度恰好为 0,然后摆回来，故 A 正确；若 Q 的位置比 P 低，则小球向右摆到与 Q 等高的位置后速度仍然大于0,小球在绳子的拉力作用下继续做圆周运动，以后的运动可能有两种情况，一种情况是当 Q 点的位置比较低时，小球能经过最高点；另一种情况是 当 Q点的位置相对比较高时，小球不能沿圆周的轨迹到达Q 点正上方的 N 点，将在 MN 之间的某一点处离开圆周，做斜上抛运动，不能竖直下落，故 B C 错误；若 Q 的位置比 P 高，根据机械能守恒可知，小球

18、向右能摆 到与P 等高的位置，故 D 正确。10.如图所示，将轻弹簧一端系于天花板上，另一端与质量为 m 的圆环相连，并将圆环套在粗糙的固定直杆上，直杆与水平面之间的夹角为a,将环沿杆移动到 A 点，此时弹簧恰好处于原长状态且竖直。现将圆环由静止释放，其沿杆下滑，到达 C 点时的速度为零；再在 C 点给圆环沿杆向上的速度-11 -v,圆环又恰能回到 A 点,此过程中弹簧始终在弹性限度之内，AC=L,B 为 AC 中点,重力加速度为 g,下列说法正确的是()A. 环下滑过程中，其速度先增大后减小1B. 环下滑过程中,其与杆摩擦产生的热量为m21C. 环从 C 点运动到 A 点的过程中,弹簧对环做

19、的功为 mgLsina-mvD. 环上滑经过 B 点的速度小于下滑经过B 点的速度【解题指导】 解答本题应注意以下四点：(1) 环由静止到运动再到速度为零，应先加速再减速。(2) 环由 A 到 C,再由 C 到 A 的过程弹簧弹力做的功和摩擦力做的功大小相等。(3) 环上滑和下滑过程可分别列动能定理方程。(4) 环克服摩擦力做的功等于摩擦产生的热量。【解析】选 A、Co环从 A 处由静止开始下滑，初速度为零，到达 C 处的速度为零，所以环先做加速运动，再做减速运动，故 A 正确;环从 A 下滑到 C 由动能定理得 mgh+WW弹=0-0。在 C 处获得一沿杆向上的速度 v,恰好1 1 1能回到

20、 A,由动能定理得-mgh+W单+仲 0- m解得 W=- m由功能关系得产生的热量为4m2,故 B 错误；由I2一几何关系得 h=Lsina,解得 W单=mgLsina- mv,故 C 正确；环从 A 下滑到 B 由动能定理得 mgh +Wf-W弹1 12 -0,环从 B 上滑到 A 过程，由动能定理得-mgh +Wf+W弹=0-二 mB2,由于 Wf0,所以1 1 2 m mB 2,则环经过 B 时，上滑的速度大于下滑的速度，故 D 错误。-12 -二、计算题(本题共 2 小题，共 30 分。需写出规范的解题步骤)-13 -11.(14 分)(2016 浙江高考)在真空环境内探测微粒在重力

21、场中能量的简化装置如图所示。源,能持续水平向右发射质量相同、初速度不同的微粒。高度为h 的探测屏 AB 竖直放置,离 P 点的水平距离为 L,上端 A 与 P 点的高度差也为 h。(1) 若微粒打在探测屏 AB 的中点,求微粒在空中飞行的时间。(2) 求能被屏探测到的微粒的初速度范围。(3) 若打在探测屏A B两点的微粒的动能相等,求 L 与 h 的关系。【解题指导】解答本题应注意以下三点：(1) 微粒在空中做平抛运动。(2) 微粒打在 A 点初速度最大，打在 B 点初速度最小。(3) 微粒运动过程机械能守恒。【解析】(1)打在中点的微粒3h 1 =gt2It=同理打在 A 点的微粒初速度为P

22、 是一个微粒导学号 42722448探测屏打在 B 点的微粒h L - q;一-14 -微粒初速度范围-15 -代入式 L=2 h 3h12.(16 分)同学们参照伽利略时期演示平抛运动的方法制作了如图所示的实验装置。图中水平放置的底板上竖直地固定有 M 板和 N 板。M 板上部有一半径为R 的儿圆弧形的粗糙轨道,P 为最高点,Q 为最低点,Q 点处的切线水平，距底板高为 H。N 板上固定有三个圆环。将质量为出后无阻碍地通过各圆环中心，落到底板上距 Q 水平距离为 L 处。不考虑空气阻力，重力加速度为(1)距 Q 水平距离为丄的圆环中心到底板的高度。小球运动到 Q 点时速度的大小以及对轨道压力的大小和方向。摩擦力对小球做的功。AmAm1 1一2 2h h