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1、2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時跟蹤訓(xùn)練21 功能關(guān)系、能的轉(zhuǎn)化和守恒定律
一、選擇題
1.(xx·沈陽鐵路實驗中學(xué)期中)兩輛汽車,質(zhì)量和初速度都相同,一輛沿粗糙水平路面運動,另一輛沿比較光滑的水平冰面運動,它們從減速到停止產(chǎn)生的熱量( )
A.沿粗糙路面較多 B.沿冰面較多
C.一樣多 D.無法比較
解析:兩汽車最終都停下來,它們的動能轉(zhuǎn)化為熱量,原來二者動能一樣,則產(chǎn)生的熱量相等,所以C正確.
答案:C
2.為了探究能量轉(zhuǎn)化和守恒,小明將小鐵塊綁在橡皮筋中部,并讓橡皮筋穿入鐵罐,兩端分別固定在罐蓋和罐底上.讓該裝置從不太陡的斜面上A處滾下,到斜面上B處停下,發(fā)現(xiàn)橡皮
2、筋被卷緊了,接著鐵罐居然能從B處自動滾了上去.下列關(guān)于該裝置能量轉(zhuǎn)化的判斷正確的是( )
A.從A處滾到B處,主要是重力勢能轉(zhuǎn)化為動能
B.從A處滾到B處,主要是彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能
C.從B處滾到最高處,主要是動能轉(zhuǎn)化為重力勢能
D.從B處滾到最高處,主要是彈性勢能轉(zhuǎn)化為重力勢能
解析:從A處滾到B處,重力勢能轉(zhuǎn)化為彈性勢能;從B處滾到最高處,彈性勢能又轉(zhuǎn)化為重力勢能,所以選項D正確.
答案:D
3.(多選)重物m系在上端固定的輕彈簧下端,用手托起重物,使彈簧處于豎直方向,彈簧的長度等于原長時,突然松手,重物下落的過程中,對于重物、彈簧和地球組成的系統(tǒng)來說,正確的是(彈簧始終在
3、彈性限度內(nèi)變化)( )
A.重物的動能最大時,重力勢能和彈性勢能的總和最小
B.重物的重力勢能最小時,動能最大
C.彈簧的彈性勢能最大時,重物的動能最小
D.重物的重力勢能最小時,彈簧的彈性勢能最大
解析:重物下落過程中,只發(fā)生動能、重力勢能和彈性勢能的相互轉(zhuǎn)化,所以當(dāng)動能最大時,重力勢能和彈性勢能的總和最小,A正確;當(dāng)重物的重力勢能最小時,重物應(yīng)下落到最低點,其速度為零,動能最小,此時彈簧伸長量最大,彈性勢能最大,故B錯誤,C、D正確.
答案:ACD
4.(多選)懸崖跳水是一項極具挑戰(zhàn)性的極限運動,需要運動員具有非凡的膽量和過硬的技術(shù).跳水運動員進入水中后受到水的阻力而做減速
4、運動,設(shè)質(zhì)量為m的運動員剛?cè)胨畷r的速度為v,水對他的阻力大小恒為F,那么在他減速下降深度為h的過程中,下列說法正確的是(g為當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?( )
A.他的動能減少了(F-mg)h
B.他的重力勢能減小了mgh-mv2
C.他的機械能減少了Fh
D.他的機械能減少了mgh
解析:動能的變化對應(yīng)合外力做功,由動能定理:(mg-F)h=ΔEk,動能減少量-ΔEk=(F-mg)h,選項A正確;重力做功等于重力勢能的減少量,則重力勢能減少mgh,選項B錯誤;除重力以外的其他力(即阻力)做功等于機械能的變化,它克服阻力做功Fh,則機械能減少Fh,選項C正確,選項D錯誤.
答案:AC
5、
5.(xx·廣東卷)如圖所示是安裝在列車車廂之間的摩擦緩沖器結(jié)構(gòu)圖.圖中①和②為楔塊,③和④為墊板,楔塊與彈簧盒、墊板間均有摩擦,在車廂相互撞擊使彈簧壓縮的過程中( )
A.緩沖器的機械能守恒
B.摩擦力做功消耗機械能
C.墊板的動能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
D.彈簧的彈性勢能全部轉(zhuǎn)化為動能
解析:由于系統(tǒng)內(nèi)存在摩擦力,在車廂撞擊壓縮彈簧的過程中需要克服摩擦力做功,機械能不守恒,墊板的動能一部分轉(zhuǎn)化為彈簧彈性勢能,另一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,A、C錯誤,B正確.彈簧恢復(fù)原長過程中,克服摩擦力做功,彈性勢能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和動能,D錯誤.
答案:B
6.質(zhì)量m=2 kg的長木板A放在光滑的水平面上
6、,另一質(zhì)量m=2 kg的物體B以水平速度v0=2 m/s滑上原來靜止的長木板A的表面,由于A、B間存在摩擦,之后A、B速度隨時間變化的情況如圖所示,重力加速度g=10 m/s2,則下列說法正確的是( )
A.木板A獲得的動能為2 J
B.系統(tǒng)損失的機械能為1 J
C.木板A的最小長度為1.5 m
D.A、B間的動摩擦因數(shù)為0.1
解析:從題圖可以看出,開始B做勻減速運動,A做勻加速運動,最后的共同速度為1 m/s,由EkA=mv2可得木板A獲得的動能為1 J,選項A錯誤;系統(tǒng)損失的機械能ΔEk=mv-×2mv2=2 J,選項B錯誤;由圖象可知在1 s末A、B兩物體達到相同的速度,物
7、體B的位移為1.5 m,木板A的位移為0.5 m,所以木板最小長度為1 m,選項C錯誤;由圖象可知木板A的加速度為1 m/s2,根據(jù)μmg=maA得出動摩擦因數(shù)為0.1,選項D正確.
答案:D
7.(xx·福州市質(zhì)檢)如圖所示,在光滑斜面上的A點先后水平拋出和靜止釋放兩個質(zhì)量相等的小球1和2,不計空氣阻力,最終兩小球在斜面上的B點相遇,在這個過程中( )
A.小球1重力做的功大于小球2重力做的功
B.小球1機械能的變化大于小球2機械能的變化
C.小球1到達B點的動能大于小球2的動能
D.兩小球到達B點時,在豎直方向的分速度相等
解析:重力做功只與初、末位置有關(guān),與物體經(jīng)過的
8、路徑無關(guān),所以重力對1、2兩小球所做的功相等,選項A錯誤;1、2兩小球從A點運動到B點的過程中,只有重力對其做功,所以它們的機械能均守恒,選項B錯誤;由動能定理可得,對小球1有:mgh=Ek1-Ek0對小球2有:mgh=Ek2-0,顯然Ek1>Ek2,選項C正確;由上面的分析可知,兩小球到達B點時,小球1的速度大于小球2的速度,設(shè)斜面傾角為θ,則v1y=gt,v2y=v2sinθ=gsin2θt,所以v1y>v2y,因此,小球1在豎直方向上的速度大于小球2在豎直方向上的速度,選項D錯誤.
答案:C
8.(多選)(xx·武漢市高三調(diào)研)如圖所示,傾斜傳送帶沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動,在傳送帶的A端
9、無初速度放置一物塊.選擇B端所在的水平面為參考平面,物塊從A端運動到B端的過程中,其機械能E與位移x的關(guān)系圖象可能正確的是( )
解析:取B點勢能為零,釋放點的重力勢能不為零,A錯誤;若物塊始終做勻加速運動,則摩擦力始終做正功,B正確;若物塊加速到中間某一位置,物塊與傳送帶相對靜止一起勻速運動到B點,則先沿運動方向的滑動摩擦力做正功,然后與速度相反的靜摩擦力做負功,機械能先增加,后減小,D正確.
答案:BD
9.
如圖所示,固定在地面上的半圓軌道直徑ab水平,質(zhì)點P與半圓軌道的動摩擦因數(shù)處處一樣,當(dāng)質(zhì)點P從a點正上方高H處自由下落,經(jīng)過軌道后從b點沖出豎直上拋,上升的最大高度
10、為H/2,空氣阻力不計.當(dāng)質(zhì)點下落再經(jīng)過軌道a點沖出時,能上升的最大高度h為( )
A.h=H/2
B.從a點能沖出半圓軌道,但h
11、a,物塊與桌面間的動摩擦因數(shù)為μ.現(xiàn)用水平向右的力將物塊從O點拉至A點,拉力做的功為W.撤去拉力后物塊由靜止向左運動,經(jīng)O點到達B點時速度為零.重力加速度為g.則上述過程中( )
A.物塊在A點時,彈簧的彈性勢能等于W-μmga
B.物塊在B點時,彈簧的彈性勢能小于W-μmga
C.經(jīng)O點時,物塊的動能小于W-μmga
D.物塊動能最大時彈簧的彈性勢能小于物塊在B點時彈簧的彈性勢能
解析:設(shè)O點到A點的距離為x,則物塊在A點時彈簧的彈性勢能為EpA=W-μmgx,由于摩擦力的存在,因此A、B間的距離a小于2x,即x>a,所以EpA>W-μmga,A項錯誤;物塊從O點經(jīng)A點到B點,根
12、據(jù)動能定理W-μmg(x+a)=EpB,μmg(x+a)>μmga,所以EpBa,因此EkO
13、池水面之間的高度差是h.為了維持水桶水面的高度不變,用水泵通過細水管將灑落的水重新抽回到高度差為H的水桶上方.水泵由效率為η1的太陽能電池板供電,電池板與水平面之間的夾角為α,太陽光豎直向下照射(如下圖乙所示),太陽光垂直照射時單位時間、單位面積接受的能量為E0.水泵的效率為η2,水泵出水口單位時間流出水的質(zhì)量為m0,流出水流的速度大小為v0(不計水在細水管和空氣中運動時所受的阻力).求:
(1)水從小孔噴出時的速度大??;
(2)水泵的輸出功率;
(3)為了使水泵的工作能維持水面的高度不變,太陽能電池板面積的最小值S.
解析:(1)水從小孔噴出時速度沿水平方向,只受重力作用,做平拋
14、運動,設(shè)水噴出時的速度大小為v,有R-r=vt,h=gt2,解得v=.
(2)水泵做功,既改變水的勢能,又改變水的動能.由功能關(guān)系得P=m0gH+m0v.
(3)考慮單位時間內(nèi)的能量轉(zhuǎn)化及利用效率,太陽能電池板接收太陽能的其中一部分轉(zhuǎn)變成電能E1,電能通過水泵將其中的部分轉(zhuǎn)變成水的勢能與動能E2,有E1=η1E0Scosα,E2=η2E1,由能量守恒得E2=m0gH+m0v,
聯(lián)立以上各式解得S=.
答案:(1) (2)m0gH+m0v (3)
12.(xx·浙江省“六市六?!蹦M)某研究性學(xué)習(xí)小組為了測量木頭與鐵板間動摩擦因數(shù),利用如圖所示的裝置將一鐵板靜置于水平地面上,其中水平段
15、AB長L1=1.0 m,傾斜段CD長L2=0.5 m,與水平面夾角θ=53°, BC是一小段圓弧,物體經(jīng)過BC段速度大小不變.現(xiàn)將一小木塊(可視為質(zhì)點)從斜面上的P點由靜止開始釋放,木塊滑到水平面上Q點處停止運動.已知P點距水平面高h=0.2 m,B、Q間距x=0.85 m,(取重力加速度g=10 m/s2,sin53°=0.8) 求:
(1)動摩擦因數(shù)μ;
(2)若某同學(xué)在A點以v0=2.5 m/s的初速度將木塊推出,試通過計算說明木塊能否經(jīng)過P點?若不能,則請求出木塊從A點出發(fā)運動到最高點所需時間t.
解析:解法一:木塊從P運動到Q過程分析,由動能定理得:
mgh-μmgx-
16、μmg=0
代入數(shù)據(jù)得:μ=0.2
解法二:P到B過程分析:v=2a
ma=mgsinθ-μmgcosθ
B到Q過程分析:v=2a′x
ma′=μmg
根據(jù)題意,聯(lián)立方程求解,得:μ=0.2
(2)根據(jù)能量守恒定律:E=mv-
E=3.125-4.15,E<0,故不能達到P點
A到B過程分析:x′=v0t1+a1t
-μmg=ma1
代入數(shù)據(jù)得:t′1=2 s(舍去) t″1=0.5 s
vB=vA+at1
解得:vB=1.5 m/s
B到最高點過程分析:ma2=μmgcosθ+mgsinθ
vB=a2t2
解得:t2≈0.16 s
所以,t1+t2=0.66 s.
答案:(1)0.2 (2)不能 0.66 s