（新課標(biāo)）2020高考物理總復(fù)習(xí) 課時檢測（三十）功能關(guān)系 能量守恒定律（重點(diǎn)突破課）（含解析）.doc

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課時檢測(三十) 功能關(guān)系 能量守恒定律 (重點(diǎn)突破課) 1.小車靜止在光滑的水平軌道上，一個小球用細(xì)繩懸掛在車上，現(xiàn)由圖中位置無初速度釋放，在小球下擺到最低點(diǎn)的過程中，下列說法正確的是(　　) A．細(xì)繩對小球的拉力不做功 B．小球克服細(xì)繩拉力做的功等于小球減少的機(jī)械能 C．細(xì)繩對車做的功等于小球減少的重力勢能 D．小球減少的重力勢能等于小球增加的動能 解析：選B　小球下擺的過程中，小車的機(jī)械能增加，小球的機(jī)械能減少，小球克服細(xì)繩拉力做的功等于減少的機(jī)械能，選項A錯誤，B正確；細(xì)繩對小車做的功等于小球減少的機(jī)械能，選項C錯誤；小球減少的重力勢能等于小球增加的動能和小車增加的機(jī)械能之和，選項D錯誤。 2.如圖所示，滑塊靜止于光滑水平面上，與之相連的輕質(zhì)彈簧處于自然伸直狀態(tài)，現(xiàn)用恒定的水平外力F作用于彈簧右端，在向右移動一段距離的過程中力F做了10 J的功。下列說法正確的是(　　) A．彈簧的彈性勢能增加了10 J B．滑塊的動能增加了10 J C．滑塊和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能增加了10 J D．滑塊和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒 解析：選C　力F做功的同時，彈簧伸長，彈性勢能增大，滑塊向右加速，滑塊動能增加，由功能關(guān)系可知，力F做的功等于滑塊的動能與彈簧彈性勢能的增加量之和，即滑塊和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能增加了10 J，C正確，A、B、D錯誤。 3.蹦極是一項既驚險又刺激的運(yùn)動，深受年輕人的喜愛。如圖所示，蹦極者從P處由靜止跳下，到達(dá)A處時彈性繩剛好伸直，繼續(xù)下降到最低點(diǎn)B處，B離水面還有數(shù)米距離。蹦極者(視為質(zhì)點(diǎn))在其下降的整個過程中，重力勢能的減少量為ΔE1、繩的彈性勢能的增加量為ΔE2、克服空氣阻力做的功為W，則下列說法正確的是(　　) A．蹦極者從P到A的運(yùn)動過程中，機(jī)械能守恒 B．蹦極者與繩組成的系統(tǒng)從A到B的過程中，機(jī)械能守恒 C．ΔE1＝W＋ΔE2 D．ΔE1＋ΔE2＝W 解析：選C　蹦極者下降過程中克服空氣阻力做功，所以機(jī)械能不守恒，A、B項錯誤；在蹦極者下降的全過程，根據(jù)能量守恒定律，有ΔE1＝W＋ΔE2，故C項正確，D項錯誤。 4.在兒童樂園的蹦床項目中，小孩在兩根彈性繩和蹦床的協(xié)助下實現(xiàn)上下彈跳。如圖所示，某次蹦床活動中小孩靜止時處于O點(diǎn)，當(dāng)其彈跳到最高點(diǎn)A后下落可將蹦床壓到最低點(diǎn)B，小孩可視為質(zhì)點(diǎn)，不計空氣阻力，下列說法正確的是(　　) A．從A運(yùn)動到O，小孩重力勢能的減少量大于動能的增加量 B．從O運(yùn)動到B，小孩動能的減少量等于蹦床彈性勢能的增加量 C．從A運(yùn)動到B，小孩機(jī)械能的減少量小于蹦床彈性勢能的增加量 D．若從B返回到A，小孩機(jī)械能的增加量等于蹦床彈性勢能的減少量 解析：選A　從A運(yùn)動到O，小孩重力勢能的減少量等于動能的增加量與彈性繩彈性勢能的增加量之和，選項A正確；從O運(yùn)動到B，小孩動能和重力勢能的減少量等于彈性繩和蹦床彈性勢能的增加量，選項B錯誤；從A運(yùn)動到B，小孩機(jī)械能的減少量大于蹦床彈性勢能的增加量，選項C錯誤；若從B返回到A，小孩機(jī)械能的增加量等于蹦床和彈性繩彈性勢能的減少量之和，選項D錯誤。 5.一質(zhì)量為1 kg的小球豎直向上拋出，最終落回拋出點(diǎn)，假如小球所受空氣阻力大小恒定，該過程的位移—時間圖像如圖所示，g取10 m/s2，則下列說法正確的是(　　) A．小球拋出時的速度為12 m/s B．小球上升和下降的時間之比為2∶ C．小球落回到拋出點(diǎn)時所受合力的瞬時功率為64 W D．小球上升過程機(jī)械能損失大于下降過程機(jī)械能損失 解析：選C　小球上升階段，由勻變速直線運(yùn)動規(guī)律得x0＝v0t1，可得拋出時的速度v0＝＝24 m/s，選項A錯誤；上升階段，由加速度公式可得a1＝＝12 m/s2，由牛頓第二定律可得mg＋f＝ma1，解得f＝2 N，下降階段，由牛頓第二定律可得mg－f＝ma2，解得a2＝8 m/s2，由位移公式可得x0＝a2t22，解得t2＝ s，即＝，選項B錯誤；設(shè)小球落回到拋出點(diǎn)時的速度為v，由動能定理可得mgx0－fx0＝mv2，解得v＝8 m/s，故此時合力的瞬時功率P＝ma2v＝64 W，選項C正確；小球上升過程和下降過程，空氣阻力做功相等，故兩過程損失的機(jī)械能相等，選項D錯誤。 6．(多選)懸崖跳水是一項極具挑戰(zhàn)性的極限運(yùn)動，需要運(yùn)動員具有非凡的膽量和過硬的技術(shù)。跳水運(yùn)動員進(jìn)入水中后受到水的阻力而做減速運(yùn)動，設(shè)質(zhì)量為m的運(yùn)動員剛?cè)胨畷r的速度為v，水對運(yùn)動員的阻力大小恒為F，那么在運(yùn)動員減速下降深度為h的過程中，下列說法正確的是(g為當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?(　　) A．運(yùn)動員的動能減少了(F－mg)h B．運(yùn)動員的重力勢能減少了mgh－mv2 C．運(yùn)動員的機(jī)械能減少了Fh D．運(yùn)動員的機(jī)械能減少了mgh 解析：選AC　合力做的功等于動能的變化量，合力做的功為(mg－F)h，故運(yùn)動員動能減少了(F－mg)h，A正確；克服重力做的功等于重力勢能的變化量，故運(yùn)動員重力勢能減少了mgh，B錯誤；重力以外的力做的功等于機(jī)械能的變化量，故運(yùn)動員機(jī)械能減少了Fh，C正確，D錯誤。 7．(多選)(2019鄭州質(zhì)檢)如圖甲所示，在距離地面高度為h＝0.80 m 的平臺上有一輕質(zhì)彈簧，其左端固定于豎直擋板上，右端與質(zhì)量m＝0.50 kg、可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊相接觸(不粘連)，OA段粗糙且長度等于彈簧原長，其余位置均無阻力作用。物塊開始靜止于A點(diǎn)，OA段的動摩擦因數(shù)μ＝0.50?，F(xiàn)對物塊施加一個水平向左的外力F，其大小隨位移x變化的關(guān)系如圖乙所示。物塊向左運(yùn)動xAB＝0.40 m到達(dá)B點(diǎn)，到達(dá)B點(diǎn)時速度為零，此時撤去外力F，物塊在彈簧彈力作用下向右運(yùn)動，從M點(diǎn)離開平臺，落到地面上N點(diǎn)，取g＝10 m/s2。則(　　) A．彈簧被壓縮過程中外力F做的功為6.0 J B．彈簧被壓縮過程中具有的最大彈性勢能為6.0 J C．整個運(yùn)動過程中物塊克服摩擦力做功為4.0 J D．M、N的水平距離為1.6 m 解析：選AD　Fx圖像與坐標(biāo)軸所圍圖形的面積表示外力F做的功，由題圖乙可知WF＝6.0 J，選項A正確；物塊在壓縮彈簧過程中，克服摩擦力做功Wf＝μmgxAB＝1.0 J，整個運(yùn)動過程中物塊克服摩擦力做功為2Wf＝2.0 J，選項C錯誤；根據(jù)功能關(guān)系，彈簧被壓縮過程中具有的最大彈性勢能為Ep＝WF－Wf＝5.0 J，選項B錯誤；物塊由B點(diǎn)運(yùn)動到M點(diǎn)，由功能關(guān)系得－Wf＝mv2－Ep，解得物塊運(yùn)動到M點(diǎn)的速度v＝4 m/s，設(shè)M、N的水平距離為x0，物塊從M點(diǎn)離開平臺后做平拋運(yùn)動，由平拋運(yùn)動規(guī)律，有x0＝vt，h＝gt2，解得x0＝1.6 m，選項D正確。 8.(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。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處。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mv2 C．在C處，彈簧的彈性勢能為mv2－mgh D．上滑經(jīng)過B的速度大于下滑經(jīng)過B的速度 解析：選BD　圓環(huán)下滑時，先加速，在B處時速度最大，加速度減小至零，從B到C圓環(huán)減速，加速度增大，方向向上，A錯誤；圓環(huán)下滑時，設(shè)克服摩擦力做功為Wf，彈簧的最大彈性勢能為ΔEp，由A到C的過程中，根據(jù)能量關(guān)系有mgh＝ΔEp＋Wf，由C到A的過程中，有mv2＋ΔEp＝Wf＋mgh，聯(lián)立解得Wf＝mv2，ΔEp＝mgh－mv2，B正確，C錯誤；設(shè)圓環(huán)在B處時，彈簧的彈性勢能為ΔEp′，根據(jù)能量守恒定律，A到B的過程有mvB2＋ΔEp′＋Wf′＝mgh′，B到A的過程有mvB′2＋ΔEp′＝mgh′＋Wf′，比較兩式得vB′>vB，D正確。 9．(2019懷化質(zhì)檢)如圖甲所示，ABC為豎直放置的半徑為0.1 m的半圓形軌道，在軌道的最低點(diǎn)A和最高點(diǎn)C各安裝了一個壓力傳感器，可測定小球在軌道內(nèi)側(cè)通過這兩點(diǎn)時對軌道的壓力FA和FC。質(zhì)量為0.1 kg的小球，以不同的初速度v沖入ABC軌道，g取10 m/s2。 (1)若FA＝13 N，求小球經(jīng)過A點(diǎn)時的速度vA的大??； (2)若FC和FA的關(guān)系圖線如圖乙所示且FA＝13 N，求小球由A滑至C的過程中損失的機(jī)械能。 解析：(1)由牛頓第三定律可知，小球在A、C兩點(diǎn)所受軌道的彈力大小FNA＝FA，F(xiàn)NC＝FC 在A點(diǎn)由牛頓第二定律得FNA－mg＝ 解得vA＝2 m/s。 (2)小球在C點(diǎn)由牛頓第二定律得FNC＋mg＝ 小球由A滑至C的過程，由動能定理得 Wf－mg2R＝mvC2－mvA2 小球由A滑至C的過程，由功能關(guān)系得ΔE損＝|Wf| 解得損失的機(jī)械能為ΔE損＝0.2 J。 答案：(1)2 m/s　(2)0.2 J 10．(2019樂山模擬)如圖甲所示，在傾角為37足夠長的粗糙斜面底端，一質(zhì)量m＝1 kg的滑塊壓縮著一輕彈簧且鎖定，兩者不拴接，滑塊可視為質(zhì)點(diǎn)。t＝0時解除鎖定，計算機(jī)通過傳感器描繪出滑塊的v t圖像如圖乙所示，其中Oab段為曲線，bc段為直線，在t1＝0.1 s時滑塊已上滑x＝0.2 m的距離(g取10 m/s2，sin 37＝0.6，cos 37＝0.8)。求： (1)滑塊離開彈簧后在圖中bc段對應(yīng)的加速度大小a及動摩擦因數(shù)μ的大小； (2)t2＝0.3 s和t3＝0.4 s時滑塊的速度v1、v2的大小； (3)彈簧鎖定時具有的彈性勢能Ep。 解析：(1)由題圖乙知滑塊在bc段做勻減速運(yùn)動，加速度大小為 a＝＝10 m/s2 根據(jù)牛頓第二定律得 mgsin 37＋μmgcos 37＝ma 解得μ＝0.5。 (2)根據(jù)速度時間公式得t2＝0.3 s時滑塊的速度大小 v1＝vc－aΔt，解得v1＝0 在t2之后滑塊開始下滑，下滑時由牛頓第二定律得 mgsin 37－μmgcos 37＝ma′ 解得a′＝2 m/s2 從t2～t3滑塊做初速度為零的勻加速運(yùn)動，t3時刻的速度為 v2＝a′Δt＝0.2 m/s。 (3)從0～t1時間內(nèi)，由能量守恒定律得 Ep＝mgxsin 37＋μmgxcos 37＋mvb2 解得Ep＝4 J。 答案：(1)10 m/s2　0.5　(2)0　0.2 m/s　(3)4 J 11.如圖所示為某飛船先在軌道Ⅰ上繞地球做圓周運(yùn)動，然后在A點(diǎn)變軌進(jìn)入返回地球的橢圓軌道Ⅱ上運(yùn)動，已知飛船在軌道Ⅰ上做圓周運(yùn)動的周期為T，軌道半徑為r，橢圓軌道的近地點(diǎn)B離地心的距離為kr(k＜1)，引力常量為G，飛船的質(zhì)量為m，求： (1)地球的質(zhì)量及飛船在軌道Ⅰ上的線速度大??； (2)若規(guī)定兩質(zhì)點(diǎn)相距無限遠(yuǎn)時引力勢能為零，則質(zhì)量分別為M、m的兩個質(zhì)點(diǎn)相距為r時的引力勢能Ep＝－，式中G為引力常量。求飛船在A點(diǎn)變軌時發(fā)動機(jī)對飛船做的功。 解析：(1)飛船在軌道Ⅰ上運(yùn)動時，由牛頓第二定律有 G＝mr2 則地球的質(zhì)量為M＝ 飛船在軌道Ⅰ上的線速度大小為v＝。 (2)設(shè)飛船在橢圓軌道上的遠(yuǎn)地點(diǎn)的速度為v1，在近地點(diǎn)的速度為v2， 由開普勒第二定律有rv1＝krv2 根據(jù)能量守恒定律有 mv12－G＝mv22－G 解得v1＝ ＝ 根據(jù)動能定理，飛船在A點(diǎn)變軌時，發(fā)動機(jī)對飛船做的功為 W＝mv12－mv2＝。 答案：(1)　　(2)