江蘇省2012屆高三高考物理一輪復習 第五章 第4單元 功能關(guān)系 能量守恒定律精選精練跟蹤練習

用心 愛心 專心1 第五章第五章 第第 4 4 單元單元 功能關(guān)系功能關(guān)系 能量守恒定律能量守恒定律 一 單項選擇題一 單項選擇題 本題共本題共 5 5 小題 每小題小題 每小題 7 7 分 共分 共 3535 分分 1 1 滑板是現(xiàn)在非常流行的一種運動 如圖滑板是現(xiàn)在非常流行的一種運動 如圖 1 1 所示 一滑板運動員以所示 一滑板運動員以 7 7 m sm s 的初速的初速 度從曲面的度從曲面的A A點下滑 運動到點下滑 運動到B B點速度仍為點速度仍為 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點下滑 則他運動到點下滑 則他運動到B B點時的速度點時的速度 圖圖 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 條件不足 無法計算 條件不足 無法計算 2 2 質(zhì)量為 質(zhì)量為m m的物體 從距地面的物體 從距地面h h高處由靜止開始以加速度高處由靜止開始以加速度a a g g豎直下落到地面 在此過豎直下落到地面 在此過 1 1 3 3 程中程中 A A 物體的重力勢能減少 物體的重力勢能減少mghmgh 1 1 3 3 B B 物體的動能增加 物體的動能增加mghmgh 1 1 3 3 C C 物體的機械能減少 物體的機械能減少mghmgh 1 1 3 3 D D 物體的機械能保持不變 物體的機械能保持不變 3 3 如圖如圖 2 2 所示 一小球從光滑圓弧軌道頂端由靜止開始下滑 進入光所示 一小球從光滑圓弧軌道頂端由靜止開始下滑 進入光 滑水平面又壓縮彈簧 在此過程中 小球重力勢能和動能的最大值分滑水平面又壓縮彈簧 在此過程中 小球重力勢能和動能的最大值分 別為別為E Ep p和和E Ek k 彈簧彈性勢能的最大值為 彈簧彈性勢能的最大值為E Ep p 則它們之間的關(guān)系為 則它們之間的關(guān)系為 圖圖 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 如圖 如圖 3 3 所示 水平面上的輕彈簧一端與物體相連 另一端固定在墻上的所示 水平面上的輕彈簧一端與物體相連 另一端固定在墻上的P P點 已知物體點 已知物體 的質(zhì)量為的質(zhì)量為m m 2 02 0 kgkg 物體與水平面間的動摩擦因數(shù) 物體與水平面間的動摩擦因數(shù) 0 40 4 彈簧的勁度系數(shù) 彈簧的勁度系數(shù)k k 200200 N m N m 現(xiàn)現(xiàn) 用力用力F F拉物體 使彈簧從處于自然狀態(tài)的拉物體 使彈簧從處于自然狀態(tài)的O O點由靜止開始向左移動點由靜止開始向左移動 1010 cmcm 這時彈簧具有彈性勢能 這時彈簧具有彈性勢能E Ep p 1 01 0 J J 物體處于靜止狀態(tài) 若取 物體處于靜止狀態(tài) 若取g g 1010 m sm s2 2 則撤去外力 則撤去外力F F后后 圖圖 3 3 A A 物體向右滑動的距離可以達到 物體向右滑動的距離可以達到 12 512 5 cmcm B B 物體向右滑動的距離一定小于 物體向右滑動的距離一定小于 12 512 5 cmcm C C 物體回到 物體回到O O點時速度最大點時速度最大 D D 物體到達最右端時動能為零 系統(tǒng)機械能也為零 物體到達最右端時動能為零 系統(tǒng)機械能也為零 5 5 如圖 如圖 4 4 所示 傾角為所示 傾角為 30 30 的斜面體置于水平地面上 一根不可伸長的輕繩兩端分別系著的斜面體置于水平地面上 一根不可伸長的輕繩兩端分別系著 小球小球A A和物塊和物塊B B 跨過固定于斜面體頂端的小滑輪 跨過固定于斜面體頂端的小滑輪O O A A的質(zhì)量為的質(zhì)量為m m B B的質(zhì)量為的質(zhì)量為 4 4m m 開始時 開始時 用手托住用手托住A A 使 使OAOA段繩恰處于水平伸直狀態(tài)段繩恰處于水平伸直狀態(tài) 繩中無拉力繩中無拉力 OBOB繩平行于斜面 此時繩平行于斜面 此時B B靜止靜止 不動 將不動 將A A由靜止釋放 在其下擺過程中 斜面體始終保持靜止 下列判斷中錯誤的是由靜止釋放 在其下擺過程中 斜面體始終保持靜止 下列判斷中錯誤的是 圖圖 4 4 A A 物塊 物塊B B受到的摩擦力先減小后增大受到的摩擦力先減小后增大 用心 愛心 專心2 B B 地面對斜面體的摩擦力方向一直向右 地面對斜面體的摩擦力方向一直向右 C C 小球 小球A A的機械能守恒的機械能守恒 D D 小球 小球A A的機械能不守恒 的機械能不守恒 A A B B系統(tǒng)的機械能守恒系統(tǒng)的機械能守恒 二 多項選擇題二 多項選擇題 本題共本題共 4 4 小題 每小題小題 每小題 7 7 分 共分 共 2828 分 每小題有多個選項符合題分 每小題有多個選項符合題 意 全部選對的得意 全部選對的得 7 7 分 選對但不全的得分 選對但不全的得 3 3 分 錯選或不答的得分 錯選或不答的得 0 0 分分 6 6 輕質(zhì)彈簧吊著小球靜止在如圖輕質(zhì)彈簧吊著小球靜止在如圖 5 5 所示的所示的A A位置 現(xiàn)用水平外力位置 現(xiàn)用水平外力F F將小球緩慢拉到將小球緩慢拉到 B B位置 此時彈簧與豎直方向的夾角為位置 此時彈簧與豎直方向的夾角為 在這一過程中 對于整個系統(tǒng) 下列說 在這一過程中 對于整個系統(tǒng) 下列說 法正確的是法正確的是 圖圖 5 5 A A 系統(tǒng)的彈性勢能不變 系統(tǒng)的彈性勢能不變 B B 系統(tǒng)的彈性勢能增加 系統(tǒng)的彈性勢能增加 C C 系統(tǒng)的機械能不變 系統(tǒng)的機械能不變 D D 系統(tǒng)的機械能增加 系統(tǒng)的機械能增加 7 7 一物體沿固定斜面從靜止開始向下運動 經(jīng)過時間 一物體沿固定斜面從靜止開始向下運動 經(jīng)過時間t t0 0滑至斜面底端 已知在物體運動過滑至斜面底端 已知在物體運動過 程中物體所受的摩擦力恒定 若用程中物體所受的摩擦力恒定 若用F F v v x x和和E E分別表示該物體所受的合力 物體的速度 分別表示該物體所受的合力 物體的速度 位移和機械能 則如圖位移和機械能 則如圖 6 6 所示的圖象中可能正確的是所示的圖象中可能正確的是 圖圖 6 6 8 8 某緩沖裝置可抽象成如圖 某緩沖裝置可抽象成如圖 7 7 所示的簡單模型 圖中所示的簡單模型 圖中K K1 1 K K2 2為原長相等 勁度系數(shù)不同的輕質(zhì)彈簧 下列表述正確的是為原長相等 勁度系數(shù)不同的輕質(zhì)彈簧 下列表述正確的是 A A 緩沖效果與彈簧的勁度系數(shù)無關(guān) 緩沖效果與彈簧的勁度系數(shù)無關(guān) B B 墊片向右移動時 兩彈簧產(chǎn)生的彈力大小相等 墊片向右移動時 兩彈簧產(chǎn)生的彈力大小相等 C C 墊片向右移動時 兩彈簧的長度保持相等 墊片向右移動時 兩彈簧的長度保持相等 D D 墊片向右移動時 兩彈簧的彈性勢能發(fā)生改變 墊片向右移動時 兩彈簧的彈性勢能發(fā)生改變 9 9 如圖 如圖 8 8 所示 所示 A A B B C C D D 四圖中的小球以及小球所在的左側(cè)斜面完全相同 現(xiàn)從同一高四圖中的小球以及小球所在的左側(cè)斜面完全相同 現(xiàn)從同一高 度度h h處由靜止釋放小球 使之進入右側(cè)不同的豎直軌道 除去底部一小段圓弧 處由靜止釋放小球 使之進入右側(cè)不同的豎直軌道 除去底部一小段圓弧 A A 圖中的軌圖中的軌 道是一段斜面 高度大于道是一段斜面 高度大于h h B B 圖中的軌道與圖中的軌道與 A A 圖中的軌道相比只是短了一些 且斜面高度圖中的軌道相比只是短了一些 且斜面高度 小于小于h h C C 圖中的軌道是一個內(nèi)徑略大于小球直徑的管道 其上部為直管 下部為圓弧形 圖中的軌道是一個內(nèi)徑略大于小球直徑的管道 其上部為直管 下部為圓弧形 與斜面相連 管的高度大于與斜面相連 管的高度大于h h D D 圖中的軌道是個半圓形軌道 其直徑等于圖中的軌道是個半圓形軌道 其直徑等于h h 如果不計任何如果不計任何 摩擦阻力和拐彎處的能量損失 小球進入右側(cè)軌道后能到達摩擦阻力和拐彎處的能量損失 小球進入右側(cè)軌道后能到達h h高度的是高度的是 用心 愛心 專心3 圖圖 8 8 三 計算題三 計算題 本題共本題共 3 3 小題 共小題 共 3737 分 解答時請寫出必要的文字說明 方程式和重要的演算分 解答時請寫出必要的文字說明 方程式和重要的演算 步驟 只寫出最后答案的不能得分 有數(shù)值計算的題 答案中必須明確寫出數(shù)值和單位步驟 只寫出最后答案的不能得分 有數(shù)值計算的題 答案中必須明確寫出數(shù)值和單位 1010 11 11 分分 一組數(shù)據(jù)顯示 世界煤炭的儲量還能燒一組數(shù)據(jù)顯示 世界煤炭的儲量還能燒 200200 多年 我國煤炭的儲量還能燒多年 我國煤炭的儲量還能燒 7070 多多 年 世界天然氣的儲量還能用年 世界天然氣的儲量還能用 5050 多年 我國天然氣的儲量還能用多年 我國天然氣的儲量還能用 2020 年 世界石油的儲量還年 世界石油的儲量還 能用能用 4040 多年 我國現(xiàn)有的石油儲量用不到多年 我國現(xiàn)有的石油儲量用不到 2020 年 因此 新型清潔能源的開發(fā)利用成為人類年 因此 新型清潔能源的開發(fā)利用成為人類 的重點課題 風能作為一種清潔能源 對環(huán)境的破壞小 可再生 將成為人類未來大規(guī)模應的重點課題 風能作為一種清潔能源 對環(huán)境的破壞小 可再生 將成為人類未來大規(guī)模應 用的能源之一 假設(shè)某地區(qū)的平均風速是用的能源之一 假設(shè)某地區(qū)的平均風速是 6 06 0 m sm s 已知空氣密度是 已知空氣密度是 1 21 2 kg mkg m3 3 此地有一 此地有一 風車 它的車葉轉(zhuǎn)動時可以形成半徑為風車 它的車葉轉(zhuǎn)動時可以形成半徑為 2020 m m 的圓面 假如這個風車能將此圓面內(nèi)的圓面 假如這個風車能將此圓面內(nèi) 10 10 的氣的氣 流的動能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?問 流的動能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?問 1 1 在圓面內(nèi) 每秒沖擊風車車葉的氣流的動能是多少 在圓面內(nèi) 每秒沖擊風車車葉的氣流的動能是多少 2 2 這個風車平均每秒內(nèi)發(fā)出的電能是多少 這個風車平均每秒內(nèi)發(fā)出的電能是多少 1111 12 12 分分 2010 2010 連云港模擬連云港模擬 如圖如圖 9 9 所示 所示 B B是質(zhì)量為是質(zhì)量為 2 2m m 半徑為 半徑為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是質(zhì)量為是質(zhì)量為m m的細長直桿 光滑套管的細長直桿 光滑套管D D被固定 被固定 A A可以自可以自 由上下運動 物塊由上下運動 物塊C C的質(zhì)量為的質(zhì)量為m m 緊靠半球形碗放置 初始時 緊靠半球形碗放置 初始時 A A桿被握住 使其桿被握住 使其 下端正好與碗的半球面的上邊緣接觸下端正好與碗的半球面的上邊緣接觸 如圖如圖 然后從靜止開始釋放 然后從靜止開始釋放A A A A B B C C便便 開始運動 求 開始運動 求 圖圖 9 9 1 1 長直桿的下端運動到碗的最低點時 長直桿豎直方向的速度和長直桿的下端運動到碗的最低點時 長直桿豎直方向的速度和B B C C水平方向的速度 水平方向的速度 2 2 運動的過程中 長直桿的下端能上升到的最高點距離半球形碗底部的高度 運動的過程中 長直桿的下端能上升到的最高點距離半球形碗底部的高度 1212 14 14 分分 如圖如圖 1010 所示 將質(zhì)量均為所示 將質(zhì)量均為m m 厚度不計的兩物塊 厚度不計的兩物塊A A B B用輕質(zhì)彈簧相連接 第一用輕質(zhì)彈簧相連接 第一 次只用手托著次只用手托著B B物塊于物塊于H H高處 高處 A A在彈簧的作用下處于靜止狀態(tài) 現(xiàn)將彈簧鎖定 此時彈簧在彈簧的作用下處于靜止狀態(tài) 現(xiàn)將彈簧鎖定 此時彈簧 的彈性勢能為的彈性勢能為E Ep p 現(xiàn)由靜止釋放 現(xiàn)由靜止釋放A A B B B B物塊著地后速度立即變?yōu)榱?同時物塊著地后速度立即變?yōu)榱?同時 彈簧解除鎖定 在隨后的過程中彈簧解除鎖定 在隨后的過程中B B物塊恰能離開地面但不繼續(xù)上升 第二次物塊恰能離開地面但不繼續(xù)上升 第二次 用手拿著用手拿著A A B B兩物塊 使彈簧豎直并處于原長狀態(tài) 此時物塊兩物塊 使彈簧豎直并處于原長狀態(tài) 此時物塊B B離地面的離地面的 距離也為距離也為H H 然后由靜止同時釋放 然后由靜止同時釋放A A B B B B物塊著地后速度同樣立即變?yōu)榱?物塊著地后速度同樣立即變?yōu)榱?用心 愛心 專心4 試求 試求 圖圖 1010 1 1 第二次釋放第二次釋放A A B B后 后 A A上升至彈簧恢復原長時的速度大小上升至彈簧恢復原長時的速度大小v v1 1 2 2 第二次釋放第二次釋放A A B B后 后 B B剛要離開地面時剛要離開地面時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 單元單元 功能關(guān)系功能關(guān)系 能量守恒定律能量守恒定律 參考答案與詳細解析參考答案與詳細解析 一 單項選擇題一 單項選擇題 本題共本題共 5 5 小題 每小題小題 每小題 7 7 分 共分 共 3535 分分 1 1 解析 當初速度為解析 當初速度為 7 7 m sm s 時 由功能關(guān)系 運動員克服摩擦力做功等于減少的重力勢時 由功能關(guān)系 運動員克服摩擦力做功等于減少的重力勢 能 而當初速度變?yōu)槟?而當初速度變?yōu)?6 6 m sm s 時 運動員所受的摩擦力減小 故從時 運動員所受的摩擦力減小 故從A A到到B B過程中克服摩擦力做過程中克服摩擦力做 的功減少 而重力勢能變化量不變 故運動員在的功減少 而重力勢能變化量不變 故運動員在B B點動能大于他在點動能大于他在A A點的動能 點的動能 答案 答案 A A 2 2 解析 物體所受合力為 解析 物體所受合力為F F合 合 mama mgmg 1 1 3 3 由動能定理得 動能的增加量由動能定理得 動能的增加量 E Ek k F F合 合 h h mghmgh 1 1 3 3 答案 答案 B B 3 3 解析 當小球處于最高點時 重力勢能最大 當小球剛滾到水平面時重力勢能全部轉(zhuǎn)化為解析 當小球處于最高點時 重力勢能最大 當小球剛滾到水平面時重力勢能全部轉(zhuǎn)化為 動能 此時動能最大 當小球壓縮彈簧到最短時動能全部轉(zhuǎn)化為彈性勢能 彈性勢能最動能 此時動能最大 當小球壓縮彈簧到最短時動能全部轉(zhuǎn)化為彈性勢能 彈性勢能最 大 由機械能守恒定律可知大 由機械能守恒定律可知E Ep p E Ek k E Ep p 故答案選 故答案選 A A 答案 答案 A A 4 4 解析 當物體向右運動至 解析 當物體向右運動至O O點過程中 彈簧的彈力向右 由牛頓第二定律可知 點過程中 彈簧的彈力向右 由牛頓第二定律可知 kxkx mg mg mama x x為彈簧的伸長量為彈簧的伸長量 當 當a a 0 0 時 物體速度最大 此時時 物體速度最大 此時kxkx mg mg 彈簧仍處 彈簧仍處 于伸長狀態(tài) 故于伸長狀態(tài) 故 C C 錯誤 當物體至錯誤 當物體至O O點時 由點時 由E Ep p mg mg 0 1 0 1 mvmv2 2可知 物體至可知 物體至O O點的速點的速 1 1 2 2 度不為零 將繼續(xù)向右壓縮彈簧 由能量守恒可得 度不為零 將繼續(xù)向右壓縮彈簧 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 錯誤 錯誤 B B 正確 物體到達最右端時 動能為零 但彈簧有彈性勢能 故系正確 物體到達最右端時 動能為零 但彈簧有彈性勢能 故系 統(tǒng)的機械能不為零 統(tǒng)的機械能不為零 D D 錯誤 錯誤 答案 答案 B B 5 5 解析 因斜面體和 解析 因斜面體和B B均不動 小球均不動 小球A A下擺過程中只有重力做功 因此機械能守恒 下擺過程中只有重力做功 因此機械能守恒 C C 正正 確 確 D D 錯誤 開始錯誤 開始A A球在與球在與O O等高處時 繩的拉力為零 等高處時 繩的拉力為零 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擺至最低點時 由擺至最低點時 由F FT T mgmg m m和和mglmglOA OA mvmv2 2得得F FT T 3 3mgmg 對 對B B物體沿斜面列方程 物體沿斜面列方程 v v2 2 l lO OA A 1 1 2 2 4 4mgmgsinsin F Ff f F FT T 當 當F FT T由由 0 0 增加到增加到 3 3mgmg的過程中 的過程中 F Ff f先變小后反向增大 故先變小后反向增大 故 A A 正確 以斜正確 以斜 面體和面體和B B為一整體 因為一整體 因OAOA繩的拉力水平方向的分力始終水平向左 故地面對斜面的摩擦力繩的拉力水平方向的分力始終水平向左 故地面對斜面的摩擦力 用心 愛心 專心5 的方向一直向右 故的方向一直向右 故 B B 正確 正確 答案 答案 D D 二 多項選擇題二 多項選擇題 本題共本題共 4 4 小題 每小題小題 每小題 7 7 分 共分 共 2828 分 每小題有多個選項符合題分 每小題有多個選項符合題 意 全部選對的得意 全部選對的得 7 7 分 選對但不全的得分 選對但不全的得 3 3 分 錯選或不答的得分 錯選或不答的得 0 0 分分 6 6 解析 根據(jù)力的平衡條件可得解析 根據(jù)力的平衡條件可得F F mgmgtantan 彈簧彈力大小為 彈簧彈力大小為F F彈 彈 B B位置位置 m mg g c co os s 比比A A位置彈力大 彈簧伸長量大 所以由位置彈力大 彈簧伸長量大 所以由A A位置到位置到B B位置的過程中 系統(tǒng)的彈性勢位置的過程中 系統(tǒng)的彈性勢 能增加 又由于重力勢能增加 動能不變 所以系統(tǒng)的機械能增加 能增加 又由于重力勢能增加 動能不變 所以系統(tǒng)的機械能增加 答案 答案 BDBD 7 7 解析 物體在沿斜面向下滑動的過程中 受到重力 支持力 摩擦力的作用 其合力為 解析 物體在沿斜面向下滑動的過程中 受到重力 支持力 摩擦力的作用 其合力為 恒力 恒力 A A 正確 而物體在此合力作用下做勻加速運動 正確 而物體在此合力作用下做勻加速運動 v v atat x x atat2 2 所以 所以 B B C C 錯 物錯 物 1 1 2 2 體受摩擦力作用 總的機械能將減小 體受摩擦力作用 總的機械能將減小 D D 正確 正確 答案 答案 ADAD 8 8 解析 兩彈簧中任一點處 相互作用力均相等都等于彈簧一端的力 與勁度系數(shù)無關(guān) 解析 兩彈簧中任一點處 相互作用力均相等都等于彈簧一端的力 與勁度系數(shù)無關(guān) 只只 是勁度系數(shù)不同 形變量不同是勁度系數(shù)不同 形變量不同 B B 對 對 C C 錯 兩彈簧均發(fā)生形變 其彈性勢能均變化 錯 兩彈簧均發(fā)生形變 其彈性勢能均變化 D D 對 對 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 項正確 項正確 C C 項正確 項正確 B B 項中 小球通過軌道后做斜拋運動 落地項中 小球通過軌道后做斜拋運動 落地 前水平速度分量將不變 到達最高點時速度不為零 由能量守恒可知 此時小球高度一定小前水平速度分量將不變 到達最高點時速度不為零 由能量守恒可知 此時小球高度一定小 于于h h D D 項中要使小球能夠通過最高點 必須使小球在最高點的速度項中要使小球能夠通過最高點 必須使小球在最高點的速度v v滿足滿足v v R R為軌為軌 g gR R 道半徑道半徑 此時對應的最高點的機械能就大于小球剛下落時的機械能 違背了能量守恒定律 此時對應的最高點的機械能就大于小球剛下落時的機械能 違背了能量守恒定律 所以所以 D D 項錯 項錯 答案 答案 ACAC 三 計算題三 計算題 本題共本題共 3 3 小題 共小題 共 3737 分 解答時請寫出必要的文字說明 方程式和重要的演算分 解答時請寫出必要的文字說明 方程式和重要的演算 步驟 只寫出最后答案的不能得分 有數(shù)值計算的題 答案中必須明確寫出數(shù)值和單位步驟 只寫出最后答案的不能得分 有數(shù)值計算的題 答案中必須明確寫出數(shù)值和單位 1010 解析 解析 1 1 在在 1 1 秒內(nèi) 能和車葉發(fā)生作用的氣流體積秒內(nèi) 能和車葉發(fā)生作用的氣流體積V V vSvS v v r r2 2 則這股氣流的動能 則這股氣流的動能 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 將將 r r v v值代入上式得值代入上式得E Ek k 1 63 101 63