專題(23)功能關(guān)系-能量守恒定律(原卷版)

2021年高考物理一輪復(fù)習(xí)必?zé)峥键c(diǎn)整合回扣練專題（23）功能關(guān)系能量守恒定律（原卷版）考點(diǎn)一eq\a\vs4\al(功能關(guān)系的應(yīng)用)功是能量轉(zhuǎn)化的量度，力學(xué)中幾種常見的功能關(guān)系如下：1、（2020·江蘇省高考真題）如圖所示，一小物塊由靜止開始沿斜面向下滑動(dòng)，最后停在水平地面上。斜面和地面平滑連接，且物塊與斜面、物塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為常數(shù)。該過程中，物塊的動(dòng)能與水平位移x關(guān)系的圖象是（）A． B．C． D．2、被水平地面反復(fù)彈起的籃球，彈起的最大高度越來越小，關(guān)于該籃球的機(jī)械能，下列說法中正確的是()A．機(jī)械能減少B．機(jī)械能守恒C．機(jī)械能增加D．機(jī)械能有時(shí)增加，有時(shí)減少3、（2020·山東省高考真題）如圖所示，質(zhì)量為M的物塊A放置在光滑水平桌面上，右側(cè)連接一固定于墻面的水平輕繩，左側(cè)通過一傾斜輕繩跨過光滑定滑輪與一豎直輕彈簧相連?，F(xiàn)將質(zhì)量為m的鉤碼B掛于彈簧下端，當(dāng)彈簧處于原長(zhǎng)時(shí)，將B由靜止釋放，當(dāng)B下降到最低點(diǎn)時(shí)（未著地），A對(duì)水平桌面的壓力剛好為零。輕繩不可伸長(zhǎng)，彈簧始終在彈性限度內(nèi)，物塊A始終處于靜止?fàn)顟B(tài)。以下判斷正確的是（）A．M<2mB．2m<M<3mC．在B從釋放位置運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的過程中，所受合力對(duì)B先做正功后做負(fù)功D．在B從釋放位置運(yùn)動(dòng)到速度最大的過程中，B克服彈簧彈力做的功等于B機(jī)械能的減少量【提分筆記】功能關(guān)系的應(yīng)用技巧運(yùn)用功能關(guān)系解題時(shí)，應(yīng)弄清楚重力或彈力做什么功，合外力做什么功，除重力、彈力外的力做什么功，從而判斷重力勢(shì)能或彈性勢(shì)能、動(dòng)能、機(jī)械能的變化．考點(diǎn)二eq\a\vs4\al(能量守恒定律及應(yīng)用)1．對(duì)能量守恒定律的理解(1)轉(zhuǎn)化：某種形式的能量減少，一定存在其他形式的能量增加，且減少量和增加量一定相等．(2)轉(zhuǎn)移：某個(gè)物體的能量減少，一定存在其他物體的能量增加，且減少量和增加量相等．2．運(yùn)用能量守恒定律解題的基本思路4、（2020·河北省唐山一中月考）如圖，表面光滑的固定斜面頂端安裝一定滑輪，小物塊A、B用輕繩連接并跨過滑輪（不計(jì)滑輪的質(zhì)量和摩擦）．初始時(shí)刻，A、B處于同一高度并恰好靜止?fàn)顟B(tài)．剪斷輕繩后A下落、B沿斜面下滑，則從剪斷輕繩到物塊著地，兩物塊()A．速率的變化量不同B．機(jī)械能的變化量不同C．重力勢(shì)能的變化量相同D．重力做功的平均功率相同5、（多選）如圖所示，三個(gè)小球A、B、C的質(zhì)量均為m，A與B、C間通過鉸鏈用輕桿連接，桿長(zhǎng)為L(zhǎng)，B、C置于水平地面上，用一輕質(zhì)彈簧連接，彈簧處于原長(zhǎng)．現(xiàn)A由靜止釋放下降到最低點(diǎn)，兩輕桿間夾角α由60°變?yōu)?20°，A、B、C在同一豎直平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，彈簧在彈性限度內(nèi)，忽略一切摩擦，重力加速度為g.則在此過程中A．A的動(dòng)能達(dá)到最大前，B受到地面的支持力小于mgB．A的動(dòng)能最大時(shí)，B受到地面的支持力等于mgC．彈簧的彈性勢(shì)能最大時(shí)，A的加速度方向豎直向下D．彈簧的彈性勢(shì)能最大值為mgL6、(多選)如圖所示，輕質(zhì)彈簧一端固定，另一端與一質(zhì)量為m、套在粗糙豎直固定桿A處的圓環(huán)相連，彈簧水平且處于原長(zhǎng)．圓環(huán)從A處由靜止開始下滑，經(jīng)過B處的速度最大，到達(dá)C處的速度為零，AC＝h.圓環(huán)在C處獲得一豎直向上的速度v，恰好能回到A.彈簧始終在彈性限度內(nèi)，重力加速度為g，則圓環(huán)()A．下滑過程中，加速度一直減小B．下滑過程中，克服摩擦力做的功為eq\f(1,4)mv2C．在C處，彈簧的彈性勢(shì)能為eq\f(1,4)mv2－mghD．上滑經(jīng)過B的速度大于下滑經(jīng)過B的速度7、如圖所示，固定斜面的傾角θ＝30°，物體A與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝eq\f(\r(3),4)，輕彈簧下端固定在斜面底端，彈簧處于原長(zhǎng)時(shí)上端位于C點(diǎn)，用一根不可伸長(zhǎng)的輕繩通過輕質(zhì)光滑的定滑輪連接物體A和B，滑輪右側(cè)繩子與斜面平行，A的質(zhì)量為2m＝4kg，B的質(zhì)量為m＝2kg，初始時(shí)物體A到C點(diǎn)的距離為L(zhǎng)＝1m．現(xiàn)給A、B一初速度v0＝3m/s，使A開始沿斜面向下運(yùn)動(dòng)，B向上運(yùn)動(dòng)，物體A將彈簧壓縮到最短后又恰好能彈到C點(diǎn)．已知重力加速度取g＝10m/s2，不計(jì)空氣阻力，整個(gè)過程中，輕繩始終處于伸直狀態(tài)，求：(1)物體A向下運(yùn)動(dòng)剛到C點(diǎn)時(shí)的速度大??；(2)彈簧的最大壓縮量；(3)彈簧的最大彈性勢(shì)能．【提分筆記】對(duì)于能量轉(zhuǎn)化的過程，可以從以下兩方面來理解(1)能量有多種不同的形式，且不同形式的能可以相互轉(zhuǎn)化．(2)不同形式的能之間的轉(zhuǎn)化是通過做功來實(shí)現(xiàn)的，即做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化的過程，做了多少功就有多少能量發(fā)生轉(zhuǎn)化，即功是能量轉(zhuǎn)化的量度．考點(diǎn)二eq\a\vs4\al(摩擦力做功與能量轉(zhuǎn)化)1．靜摩擦力做功(1)靜摩擦力可以做正功，也可以做負(fù)功，還可以不做功．(2)相互作用的一對(duì)靜摩擦力做功的代數(shù)和總等于零．(3)靜摩擦力做功時(shí)，只有機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)移，不會(huì)轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．2．滑動(dòng)摩擦力做功的特點(diǎn)(1)滑動(dòng)摩擦力可以做正功，也可以做負(fù)功，還可以不做功．(2)相互間存在滑動(dòng)摩擦力的系統(tǒng)內(nèi)，一對(duì)滑動(dòng)摩擦力做功將產(chǎn)生兩種可能效果：①機(jī)械能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；②有一部分機(jī)械能在相互摩擦的物體間轉(zhuǎn)移，另外一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．(3)摩擦生熱的計(jì)算：Q＝Ffx相對(duì)．其中x相對(duì)為相互摩擦的兩個(gè)物體間的相對(duì)路程．從功的角度看，一對(duì)滑動(dòng)摩擦力對(duì)系統(tǒng)做的總功等于系統(tǒng)內(nèi)能的增加量；從能量的角度看，其他形式能量的減少量等于系統(tǒng)內(nèi)能的增加量．8、（2020·甘肅省蘭州一中高三二模）如圖甲所示，質(zhì)量為1kg的小物塊，以初速度v0=11m/s從θ＝53o的固定斜面底端先后兩次滑上斜面，第一次對(duì)小物塊施加一沿斜面向上的恒力F，第二次不施加力，圖乙中的兩條線段a、b分別表示施加力F和無力F時(shí)小物塊沿斜面向上運(yùn)動(dòng)的v-t圖線，不考慮空氣阻力，g=10m/s2，sin37o=0.6，cos37o=0.8，下列說法正確的是（）A．有恒力作用時(shí)，恒力F做的功是6.5JB．小物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5C．有恒力F時(shí)，小物塊在整個(gè)上升過程產(chǎn)生的熱量較少D．有恒力F時(shí)，小物塊在整個(gè)上升過程機(jī)械能的減少量較少9、(多選)如圖所示，三角形傳送帶以v＝2m/s的速度逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，兩邊的傳送帶長(zhǎng)都是2m，且與水平方向的夾角均為37°.現(xiàn)有兩個(gè)質(zhì)量均為1kg的物塊A、B從傳送帶頂端都以2m/s的初速度沿傳送帶下滑，兩物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)都是0.5，取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.下列判斷正確的是()A．物塊A先到達(dá)傳送帶底端B．物塊A由頂端到達(dá)傳送帶底端過程中做勻速直線運(yùn)動(dòng)C．物塊A由頂端到達(dá)傳送帶底端過程中所產(chǎn)生的熱量比物塊B由頂端到達(dá)傳送帶底端過程中所產(chǎn)生的熱量要小D．物塊A與物塊B由頂端到達(dá)傳送帶底端過程中，傳送帶對(duì)B做的功與傳送帶對(duì)A做的功相同10、(多選)如圖所示，質(zhì)量為M、長(zhǎng)為L(zhǎng)的木板置于光滑的水平面上，一質(zhì)量為m的滑塊放置在木板左端，滑塊與木板間滑動(dòng)摩擦力大小為Ff，用水平的恒定拉力F作用于滑塊，當(dāng)滑塊運(yùn)動(dòng)到木板右端時(shí)，木板在地面上移動(dòng)的距離為s，滑塊速度為v1，木板速度為v2，下列結(jié)論中正確的是()A．上述過程中，F(xiàn)做功大小為eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)＋eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,2)B．其他條件不變的情況下，M越大，s越小C．其他條件不變的情況下，F(xiàn)越大，滑塊到達(dá)右端所用時(shí)間越長(zhǎng)D．其他條件不變的情況下，F(xiàn)f越大，滑塊與木板間產(chǎn)生的熱量越多11、如圖所示，由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)著傾角θ=37°的足夠長(zhǎng)的傳送帶以速率v=4m/s順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。一質(zhì)量m=2kg的小滑塊以平行于傳送帶向下v0=2m/s的速率滑上傳送帶，已知小滑塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=QUOTE7878，g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，則小滑塊從接觸傳送帶到與傳送帶相對(duì)靜止的時(shí)間內(nèi) ()A.小滑塊的加速度大小為0.1m/s2B.重力勢(shì)能增加了120JC.小滑塊與傳送帶因摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能為84JD.電動(dòng)機(jī)多消耗的電能為336J12、如圖所示，水平面上有一質(zhì)量為m的木板，木板上放置質(zhì)量為M的小物塊(M>m)，小物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ.現(xiàn)給木板和小物塊一個(gè)初速度，使小物塊與木板一起向右運(yùn)動(dòng)，之后木板以速度v0與豎直墻壁發(fā)生第一次彈性碰撞．已知重力加速度為g，求：(1)若水平面光滑，木板與墻壁第一次碰撞后到木板再次與墻壁碰撞，小物塊沒有從木板上掉下，則最初小物塊與木板右端的距離至少為多少；(2)若水平面粗糙，木板足夠長(zhǎng)，且長(zhǎng)木板與水平面間動(dòng)摩擦因數(shù)為0.4μ，M＝1.5m，請(qǐng)分析長(zhǎng)木板能否與豎直墻壁發(fā)生第二次碰撞？如能相撞求出木板與墻壁撞前瞬間的速度，如不能相撞，求出木板右端最終與墻壁間的距離．13、如圖所示，在光滑水平面上，質(zhì)量為m=4kg的物塊左側(cè)壓縮一個(gè)勁度系數(shù)為k=32N/m的輕質(zhì)彈簧，彈簧與物塊未拴接。物塊與左側(cè)豎直墻壁用細(xì)線拴接，使物塊靜止在O點(diǎn)，在水平面A點(diǎn)與一順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)且傾角θ=37°的傳送帶平滑連接。已知xOA=0.25m，傳送帶頂端為B點(diǎn)，LAB=2m，物塊與傳送帶間動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5?，F(xiàn)剪斷細(xì)線同時(shí)給物塊施加一個(gè)初始時(shí)刻為零的變力F，使物塊從O點(diǎn)到B點(diǎn)做加速度大小恒定的加速運(yùn)動(dòng)。物塊運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)時(shí)彈簧恰好恢復(fù)原長(zhǎng)，運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)撤去力F，物塊沿平行AB方向拋出，C為運(yùn)動(dòng)的最高點(diǎn)。傳送帶轉(zhuǎn)輪半徑遠(yuǎn)小于LAB，不計(jì)空氣阻力，已知重力加速度g=10m/s2。 (1)求物塊從B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)，豎直位移與水平位移的比值。(2)若傳送帶速度大小為5m/s，求物塊與傳送帶間由于摩擦產(chǎn)生的熱量。(3)若傳送帶勻速順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的速度大小為v，且v的取值范圍為2m/s<v<3m/s，物塊由O點(diǎn)到B點(diǎn)的過程中力F做的功W與傳送帶速度大小v的函數(shù)關(guān)系。14、如圖所示，傾角30°的光滑斜面上，輕質(zhì)彈簧兩端連接著兩個(gè)質(zhì)量均為m＝1kg的物塊B和C，C緊靠著擋板P，B通過輕質(zhì)細(xì)繩跨過光滑定滑輪與質(zhì)量M＝8kg的物塊A連接，細(xì)繩平行于斜面，A在外力作用下靜止在圓心角為60°、半徑R＝2m的eq\f(1,6)光滑圓弧軌道的頂端a處，此時(shí)繩子恰好拉直且無張力；圓弧軌道最低端b與粗糙水平軌道bc相切，bc與一個(gè)半徑r＝0.2m的光滑圓軌道平滑連接．由靜止釋放A，當(dāng)A滑至b時(shí)，C恰好離開擋板P，此時(shí)繩子斷裂．已知A與bc間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.1，重力加速度取g＝10m/s2，彈簧