2020版新一线高考物理(新课标)一轮复习课后限时集训16 功能关系 能量守恒定律 含解析

2222f22222ffGf2222f22222ffGf课后限时集训(十)建议用时：40分钟)[基础对点练]题组一：功能关系的理解及应用1．多选)(2019·海口调研)某运动员参加百米赛跑，他采用蹲踞式起跑，发令枪响后，左脚迅速蹬离起跑器，在向前加速的同时提升身体重心。如图所示，假设质量为m的运动员，在起跑时前进的距离内，重心升高量为h，获得的速度为，阻力做功为W，则在此过程中()f1A．运动员的机械能增加了m

21B．运动员的机械能增加了m

2

＋mghC．运动员的重力做功为mgh1D．运动员自身做功W＝m＋－W

1[动员的重心升高h，获得的速度为，其机械能的增量为ΔE＝＋m

2

，选项A错误，B正确；动员的重心升高，重力做负功，＝－mgh，选项C错误；G1根据动能定理得，W＋Wmghv－，解得＝m＋－，选项D确。]2四川高考)韩晓鹏是我国首位在冬奥会雪上项目夺冠的运动员。他在一次自由式滑雪空中技巧比赛中沿“助滑区”保持同一姿态下滑了一段距离，重力对他做功900J，他克服阻力做功100J。韩晓鹏在此过程中()．动能增加了1J．动能增加了2J．重力势能减小了1J．重力势能减小了2JC[据动能定理得韩晓鹏动能的变化Δ＝＋＝1J100＝1故其动能增加了1800J，选AB错误；根据重力做功与重力势能变的关＝－GppG222gH22gH2sinθ2sinθ2ppG222gH22gH2sinθ2sinθ2222gH42ΔE，所E＝－＝－1J<0，故韩晓鹏的重力势能减小1J，选C正确，选项D错误。]3.一物块沿倾角为的斜坡向上滑动物块的初速度为时升的最大高度为H，v如图所示；当物块的初速度为时，上升的最大高度记为。重力加速度大小为g。物块与斜坡间的动摩擦因数和h别为()A．tanθ和

H2

B.－θ和

H2C．θ和

H4

D.－θ和

H4HD[动能定理有－μmgθ＝0－v，－mgh－μmgcosθ＝0－Hm得μ＝－，h＝，D正确。]4．多选把质量是0.2kg的小球放在竖立的弹簧上，并把球往下按至的位置，如图甲所示。迅速松手后，弹簧把球弹起，球升至最高位置(图丙。途中经过位置时弹簧正好处于自由状态(图乙)。已知、A的高度差为0.1，C、的高度差为0.2，弹簧的质量和空气阻力都可以忽略，重力加速度gm/s。则下列说法正确的是()A．小球从A上升至的过程中，弹簧的弹性势能一直减小，小球的动能一直增加B．小球从B升到C过程中，小球的动能一直减小，势能一直增加．小球在位置A时弹簧的弹性势能为J．小球从位置A上升至过程中，小球的最大动能为J

[球从上升到的过程中，弹簧的形变量越来越小，弹簧的弹性势能一直减小，小球在A、之间某处的合力为零，速度最大，对应动能最大，选项A错误；小球从上升到C的过程中，只有重力做功，机械能守恒，动能减少，势能增加，选项正确；根据机械能守恒定律，小球在位置

时，弹簧的弹性势能为

＝pAC0.2××J＝0.6J，选项C正确；小球在A、之间某处受力平衡时，动能最大，小2传2222202传222220球在点时的动能为E＝＝0.4＜E，选项D错误。]kBCkm题组二：摩擦力做功与能量转化的关系5.(多选)有一足够长的水平传送带，正以速度沿逆时针方向匀速运动，如图所示。现有一质量为、速度大小也为v的滑块沿传送带运动的反方向滑上传送带。设传送带足够长，最后滑块与传送带相对静止。从滑块滑上传送带到相对传送带静止的整个过程中，滑动摩擦力对滑块做的功为，传送带克服摩擦力做的功为，滑块与传送带之12间因摩擦而产生的热量为，则下列表达式中正确的是()A．＝W12

B．>12

C．<12

D．Q＝2m

2CD[设滑块的速度v减速到零的过程所用的时间t的对地位移为s＝

v＋02vtt，那么在该过程中传送带的对地位移则为s＝vt＝s，那么滑块与传送带之间的相对位移为3；当滑块反向加速到与传送带等速时，同理可知滑块的位移为，而传送带的位移还是2，此种情况下两者的相对位移为s；故整个过程中滑块与传送带间的相对1位移为4，因此摩擦力做功产生的热量为f·4s＝4而fs＝v，故Q＝2m，选项D正确；滑块相对传送带滑动的过程中，传送带克服摩擦力做的功为W＝42m，根据动能定理，滑动摩擦力对滑块做的功为＝，故选项正确，A、误。]16(多选如图所示，长木放在光滑的水平地面上，物B以水平速度v冲上后，由于摩擦力作用，最后停止在木A，则从冲到木板A上到相对木板静止的过程中，下述说法中正确的是)．物体动能的减少量等于系统损失的机械能．物体克服摩擦力做的功等于系统内能的增加量．物体损失的机械能等于木板A获得的动能与系统损失的机械能之和．摩擦力对物体B做的功和对木板做的功的总和等于系统内能的增加量CD[物体以水平速度冲上木板A后，由于摩擦力作用，B减速运动，木板A加速运动，根据能量守恒定律，物体B能的减少量等于木板A增的动能和产生的热量之和，选项A误；根据动能定理，物体克服摩擦力做的功等于物体B损失的动能，选项B错误；由能量守恒定律可知，物损失的机械能等于木板A获得的动能与系统损失的机械能之和，选项C正确；摩擦力对物体做的功等于物体B能的减少量，摩擦力对木板做的功等于木板A动能的增加量，由能量守恒定律，摩擦力对物体B做的功和对木板做的功的总和等于系统内能的增加量，选项正确。]7(多选)(2019·昆明质检如图甲所示，有一倾角＝37°足够长的斜面固定在水平面上＝1kg物体静止于斜面底端固定挡板处与斜面间的动摩擦因数μ＝0.5，物体受到一个沿斜面向上的拉力作用由静止开始运动，用x示物体从起始位置沿斜面向上的位移F与x的关系如图乙所示知37°＝0.6cos37°＝0.8＝10m/s。则物体沿斜面向上运动过程中)甲

乙A．机械能先增大后减小，在＝3.2处，物体机械能最大B．机械能一直增大，在＝4m，物体机械能最大．动能先增大后减小，在x2处，物体动能最大．动能一直增大，在x＝4m处，物体动能最大AC

[物体沿斜面向上的运动过程中，对物体受力分析有，－－μmgcosθ＝ma当F＝10时，＝0可知物体加速度先减小到零后反向增大，故速度先增大后减小，在x＝2处物体动能最大，选项正确，D错误。当＝4N时，F－μmgcosθ＝0，此前－μmgcosθ>0拉力与摩擦力的合力对物体做正功，物体机械能增大，此后F－μmgθ拉力与摩擦力的合力对物体做负功物体机械能减小得＝3.2处物体机械能最大，选项A确，B错误。]题组三：能量守恒定律的理解及应用8.如图是安装在列车车厢之间的摩擦缓冲器结构图中①和②为楔块③和④为垫板，楔块与弹簧盒、垫板间均有摩擦，在车厢相互撞击使弹簧压缩的过程中()A．缓冲器的机械能守恒22pApApB222pBpp22pApApB222pBppA2pBk．摩擦力做功消耗机械能．垫板的动能全部转化为内能D．弹簧的弹性势能全部转化为动能B

[于车厢撞击弹簧压缩的过程中存在克服摩擦力做功，所以缓冲器的机械能减少，选项A误，正确；弹簧压缩的过程中，垫板的动能转化为内能和弹簧的弹性势能，选项C、错误。]9．多选)图所示，水平桌面上的轻质弹簧一端固定，另一端与小物块相连。弹簧处于自然长度时物块位于O(图未标出)。物块的质量m＝，物块与桌面间的动摩擦因数为μ。现用水平向右的力将物块从O点拉至，拉力做的功为。撤去拉力后物块由静止向左运动，经O到达点时速度为零。重力加速度为。则上述过程中()1A．物块在A点时，弹簧的弹性势能等于W－μmga3．物块在点时，弹簧的弹性势能小于－μmga．经点时，物块的动能小于－μmga．物块动能最大时弹簧的弹性势能小于物块在点时弹簧的弹性势能

[O到距离为x，则物块从O点运动到点过程中根据功能关系可得μmgx＋＝，从点到点过程中同理可得E＝＋E，由于克服摩擦力做a1功＜EB点到点距离一定小于x＞E＝－μmgxW－μmga，3则A误；在B有E＝－(a＋x＜－μmga则正确；物块经过O点，同理可得＝－2μmgx－，则正确；物块动能最大时所受弹力＝μmg，而在点弹力与摩擦力大小关系未知，故物块动能最大时弹簧伸长量与物块在B时弹簧伸长量大小未知，故两位置弹性势能的大小关系不好判断，错误。][考点综合练]10(多选)新余质检)如图所示竖直光滑杆固定不动套在杆上的轻质弹簧下端固定，将套在杆上的滑块向下压缩弹簧至离地高度＝0.1处，滑块与弹簧不拴接。现由静止释放滑块过传感器测量到滑块的速度和离地高度并作出滑块的E-h象，k其中高度从m上升到0.35范围内图象为直线，其余部分为曲线，以地面为零重力kp42kp42势能面，取由图象可知()．小滑块的质量为0.1kg．轻弹簧原长为0.2．弹簧最大弹性势能为0.5．小滑块的重力势能与弹簧的弹性势能总和最小为JBC

[0.2上升到0.35范围内＝Δ＝Δh的斜率绝对值k＝

Ekh＝

0.30.35－0.2

N＝N＝mg所以＝0.2kg，故A误；在Eh象中，图线的斜率表k示滑块所受的合外力，由于高度从m上升到范围内图象为直线，其余部分为曲线，说明滑块从0.2升到范围内所受作用力为恒力，从h＝0.2开始滑块与弹簧分离，弹簧的原长0.2，B确；根据能的转化与守恒可知，当滑块上升至最大高度时，增加的重力势能即为弹簧最大弹性势能，所＝mgh＝0.210－0.1)J＝，故C正确；由图可知，当h＝0.18时的动能最大为E＝0.32J，在滑块整个运动过程中，系统的动能、重力势能和弹性势能之间相互转化，因此动能最大时，滑块的重力势能与弹簧的弹性势能总和最小根据能量守恒定律可知E′＝－E＝Epm＋mgh－E＝0.5＋××0.1－0.32J＝0.38J，故错误。]3如图所示，固定斜面的倾角θ，物体A与斜面之间的动摩擦因数μ＝，轻弹簧下端固定在斜面底端，弹簧处于原长时上端位于点，用一根不可伸长的轻绳通过轻质光滑的定滑轮连接物体A和滑轮右侧绳子与斜面平行的质量为＝的质量为m2kg时物体A到的距离为L＝1m一初速度＝30使开始沿斜面向下运动B向上运动物体将弹簧压缩到最短后又恰好能弹到点。已知重力加速度取g＝m/s，不计空气阻力，整个过程中轻绳始终处于伸直状态，求此过程中：物体A下运动刚到达C点时的速度大小；22202220B22202220B弹簧的最大压缩量；弹簧中的最大弹性势能。解析：物体A向下运动刚到C点的过程中，对A、组成的系统应用能守恒定律可得12mgLsinθ＋·3m＝mgL＋·2cosθL＋·3m

2可解得v＝2m/s以A、成的系统，在物体A弹簧压缩到最大压缩量，又返回到C点的过程中，系统动能的减少量等于因摩擦产生的热量，即1m

2

－0＝·2θ其中x弹簧的最大压缩量解得x＝0.4。设弹簧的最大弹性势能为由能量守恒定律可得1m＋2mgxsinθ＝mgx＋·2θx＋E解得＝J。答案：m/s(2)0.4m(3)6J12铜陵模拟)如图所示径为R＝1.0光滑圆弧轨道固定在竖直平面内，轨道的一个端点B和圆心O的连线与水平方向的夹角＝37°一端点C为轨道的最低点C点右侧的光滑水平面上紧挨点静止放置一木板木板质量M＝kg上表面与C点等高质量为＝1kg物块可视为质点)空中A点以v＝m/s的速度水平抛出，恰好从轨道的B端沿切线方向进入轨道。已知物块与木板间的动摩擦因数＝0.2，g取10m/s

2

。求：物块经过C点时的速