《2020高考物理二輪復(fù)習(xí) 600分沖刺 專題二 能量與動量 第6講 功能關(guān)系和能量守恒優(yōu)練（含解析）》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2020高考物理二輪復(fù)習(xí) 600分沖刺 專題二 能量與動量 第6講 功能關(guān)系和能量守恒優(yōu)練（含解析）（8頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、功能關(guān)系和能量守恒一、選擇題(本題共8小題，其中14題為單選，58題為多選)1(2019北京延慶模擬)蹦極是一項富有挑戰(zhàn)性的運動，運動員將彈性繩的一端系在身上，另一端固定在高處，然后運動員從高處跳下，如圖所示。圖中a點是彈性繩自然下垂時繩下端的位置，c點是運動員所到達的最低點。在運動員從a點到c點的運動過程中，忽略空氣阻力，下列說法正確的是(D)A運動員的速度一直增大B運動員的加速度始終減小C運動員始終處于失重狀態(tài)D運動員克服彈力做的功大于重力對運動員做的功解析該過程隨著彈性繩的伸長，拉力不斷變大，根據(jù)受力分析可知，先做加速度減小的加速，后做加速度增加的減速，A、B錯；運動員有減速的過程，加速

2、度向上是超重，C錯；運動員克服彈力做的功等于重力勢能的變化量和動能變化量之和，D對。2(2019高三考試大綱調(diào)研卷)如圖所示，輕質(zhì)彈簧一端固定，另一端與一質(zhì)量為m、套在光滑豎直固定桿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C處的速度為零，重力加速度為g，則下列說法不正確的是(B)A由A到C的過程中，圓環(huán)的加速度先減小后增大B由A到C的過程中，圓環(huán)的動能與重力勢能之和先增大后減少C由A到B的過程中，圓環(huán)動能的增加量小于重力勢能的減少量D在C處時，彈簧的彈性勢能為mgh解析圓環(huán)從A處由靜止開始下滑，經(jīng)過B處的速度最大，到達C處的速度為零，所以圓環(huán)先做加

3、速運動，再做減速運動，經(jīng)過B處的速度最大，所以經(jīng)過B處的加速度為零，所以加速度先減小，后增大，故A正確；圓環(huán)的動能、重力勢能和彈性勢能之和守恒，因由A到C的過程中，彈性勢能逐漸變大，則圓環(huán)的動能與重力勢能之和逐漸減少，選項B錯誤；由A到B的過程中，因圓環(huán)的動能、重力勢能和彈性勢能之和守恒，則彈性勢能和動能增加量之和等于重力勢能的減小量，則圓環(huán)動能的增加量小于重力勢能的減少量，選項C正確；研究圓環(huán)從A處由靜止開始下滑到C過程，由動能定理得：mghW彈000，則W彈mgh，故D正確；故選B。3(2019高三考試大綱調(diào)研卷)如圖甲所示，輕彈簧豎直固定在水平面上，一質(zhì)量為m0.2 kg的小球從彈簧上端

4、某高度處自由下落，從它接觸彈簧到彈簧壓縮至最短的過程中(彈簧始終在彈性限度內(nèi))，其速度v和彈簧壓縮量x的函數(shù)圖象如圖乙所示，其中A為曲線的最高點，小球和彈簧接觸瞬間的機械能損失不計，取重力加速度g10 m/s2，則下列說法中不正確的是(C)A該彈簧的勁度系數(shù)為20 N/mB當(dāng)x0.3 m時，小球處于超重狀態(tài)C小球剛接觸彈簧時速度最大D從接觸彈簧到壓縮至最短的過程中，小球的加速度先減小后增大解析當(dāng)x0.1 m時，小球的重力等于彈簧對它的彈力，合力為零，小球的加速度為零，平衡狀態(tài)，可得：kxmg，解得：k N/m20 N/m，故A正確；由圖乙可知，x0.3 m時，物體的速度減小，加速度向上，故說明

5、物體處于超重狀態(tài)，故B正確；由小球的速度圖象知，開始小球的速度增大，小球的重力大于彈簧對它的彈力，當(dāng)x為0.1 m時，小球的速度最大，然后速度減小，故C錯誤；圖中的斜率表示加速度，則由圖可知，從接觸彈簧到壓縮至最短的過程中，小球的加速度先減小后增大，故D正確。本題選不正確的，故選C。4(2019安徽合肥二模)如圖甲所示，置于水平地面上質(zhì)量為m的物體，在豎直拉力F作用下，由靜止開始向上運動，其動能Ek與距地面高度h的關(guān)系如圖乙所示，已知重力加速度為g，空氣阻力不計。下列說法正確的是(C)A在0h0過程中，F(xiàn)大小始終為mgB在0h0和h02h0過程中，F(xiàn)做功之比為21C在02h0過程中，物體的機械

6、能不斷增加D在2h03.5h0過程中，物體的機械能不斷減少解析由圖乙物體動能Ek與距地面高度h的關(guān)系可知，當(dāng)物體距離地面高度為h0時，Ekmgh0，由功能關(guān)系可得，力F做功WFFh0 Ekmgh02mgh0，解得F2mg，即在0h0過程中，F(xiàn)大小始終為2mg，選項A錯誤；當(dāng)物體距離地面高度為2h0時，Ek1.5mgh0，在h02h0過程中，由功能關(guān)系可得，力F做功WFEkEp0.5mgh0 mgh01.5mgh0，即在0h0和h02h0過程中，F(xiàn)做功之比為21.543，選項B錯誤；在02h0過程中，力F做功，物體的機械能不斷增加，選項C正確；在2h0高度，物體的動能為Ek1.5mgh0，重力勢

7、能為Ep2mgh0，物體的機械能為EEkEp3.5mgh0，在3.5h0高度，物體的動能為零，重力勢能為Ep3.5mgh0，物體的機械能為E EkEp3.5mgh0，因此在2h03.5h0過程中，物體的動能不斷減少，機械能不變，選項D錯誤。5(2019高考大綱調(diào)研卷)把質(zhì)量是0.2 kg的小球放在豎立的彈簧上，并把球往下按至A的位置，如圖甲所示；迅速松手后，彈簧把球彈起，球升至最高位置C(圖丙)途中經(jīng)過位置B時彈簧正好處于自由狀態(tài)(圖乙)。已知B、A的高度差為0.1 m，C、B的高度差為0.2 m，彈簧的質(zhì)量和空氣阻力均忽略不計。重力加速度g10 m/s2，則有(BC)A小球從A上升至B的過程

8、中，彈簧的彈性勢能一直減小，小球的動能一直增加B小球從B上升到C的過程中，小球的動能一直減小，勢能一直增加C小球在位置A時，彈簧的彈性勢能為0.6 JD小球從位置A上升至C的過程中，小球的最大動能為0.4 J解析球從A上升到B位置的過程中，先加速，當(dāng)彈簧的彈力kxmg時，合力為零，加速度減小到零，速度達到最大，之后小球繼續(xù)上升彈簧彈力小于重力，球做減速運動，故小球從A上升到B的過程中，動能先增大后減小，A錯誤；小球從B到C的過程中，小球的彈力小于重力，故小球的動能一直減??；因小球高度增加，故小球的重力勢能增加；故B正確；根據(jù)能量的轉(zhuǎn)化與守恒，小球在圖甲中時，彈簧的彈性勢能等于小球由A到C位置時

9、增加的重力勢能：EpmgAC0.2100.3 J0.6 J；故C正確；由于無法確定小球受力平衡時的彈簧的形變量，故無法求出小球的最大動能；故D錯誤。6(2019湖北省荊門模擬)物體A、B之間通過勁度系數(shù)為k的輕彈簧連接，豎直放置在水平面上，物體A的質(zhì)量為m 。開始時系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)用豎直向上的恒力F拉物體A使之豎直向上運動，當(dāng)物體B剛要離開地面時，A的速度恰好達到最大，物體A運動的距離為初始時彈簧壓縮量的2倍，則(BD)A物體B的質(zhì)量為2mB在此過程中恒力F所做的功等于物體A的機械能增加量C在此過程中物體A的最大速度為D在此過程中物體與彈簧組成的系統(tǒng)機械能增加量為解析未施加力F時，對物體A

10、分析，得到彈簧壓縮量x。當(dāng)物體B剛要離開地面時，由物體A運動的距離為初始時彈簧壓縮量的2倍可知，此時彈簧的伸長量為x。對此時物體B分析，得到的物體B的質(zhì)量為m，A錯誤；此時A的速度恰好達到最大，合力為0，對A分析可得到恒力F2mg。在此過程中，彈簧的彈性勢能未發(fā)生變化，所以恒力F做的功等于物體A增加的機械能，B正確；由功能關(guān)系可知，物體與彈簧組成的系統(tǒng)機械能增加量等于恒力F做的功，即為F2，D正確；對物體A此段過程由動能定理列方程：mgmv20，解得v，C錯誤。7(2019江蘇省四校模擬)如圖所示，小物塊套在固定豎直桿上，用輕繩連接后跨過小定滑輪與小球相連。開始時物塊與定滑輪等高。已知小球的質(zhì)

11、量是物塊質(zhì)量的兩倍，桿與滑輪間的距離為d，重力加速度為g，繩及桿足夠長，不計一切摩擦，現(xiàn)將物塊由靜止釋放，在物塊向下運動過程中，下列說法正確的是(ABD)A剛釋放時物塊的加速度為gB物塊重力的功率先增大后減小C物塊下降的最大距離為dD物塊速度最大時，繩子的拉力一定大于物塊的重力解析小球剛開始釋放時，物塊水平方向受力平衡，豎直方向只受重力，根據(jù)牛頓第二定律可知其加速度為g，A正確；剛釋放時物塊的速度為零，小球重力的功率為零。物塊下降到最低點時小球的速度為零，小球重力的功率又為零，所以小球重力的功率先增大后減小，B正確；設(shè)物塊下降的最大距離為x，物塊的質(zhì)量為m。根據(jù)系統(tǒng)機械能守恒定律，有：mgx2

12、mg(d)0，解得：xd，C錯誤；物塊的合力為零時速度最大，則繩子拉力的豎直向上的分力等于物塊的重力，所以繩子的拉力定大于物塊的重力，D正確。8(2019江蘇省無錫市模擬)如圖所示，內(nèi)壁光滑的環(huán)形凹槽半徑為R，固定在豎直平面內(nèi)，一根長度為R的輕桿，一端固定小球甲，另一端固定小球乙，兩球質(zhì)量均為m，將兩小球放入凹槽內(nèi)，小球乙恰好位于凹槽的最低點，由靜止釋放后(ABD)A整個運動過程，甲球的速率始終等于乙球的速率B當(dāng)甲、乙兩球到達同一高度時，甲球的速率達到最大值C甲球在下滑過程，輕桿對甲球先做正功后做負功D甲球可沿凹槽下滑到槽的最低點解析根據(jù)運動的合成與分解可得：v甲cos45v乙cos45，則有

13、：v甲v乙在，所以整個運動過程，甲球的速率始終等于乙球的速率，故A正確；設(shè)甲球與圓心的連線與豎直方向的夾角為，則乙球與圓心的連線與豎直方向的夾角為90，對于系統(tǒng)，機械能守恒，則有：mgRcosmgR(1sin)mvmv，解得：v甲v乙，當(dāng)45時，即甲、乙兩球到達同一高度時，甲球的速率達到最大值，故B正確；甲球在下滑過程中，輕桿對甲球作用力表現(xiàn)為支持力，力的方向與運動方向相反，輕桿對甲球一直做負功，故C錯誤；根據(jù)對稱性可知，甲球沿凹槽下滑到槽的最低點，乙球運動到圓心等高點，對于系統(tǒng)根據(jù)機械能守恒可得v甲v乙0，故D正確。二、計算題(本題共2小題，需寫出完整的解題步驟)9. (2019高三二輪復(fù)習(xí)

14、測試)如圖所示，水平軌道PAB與圓弧軌道BC相切于B點，其中，PA段光滑，AB段粗糙，動摩擦因數(shù)0.1，AB段長度L2 m，BC段光滑，半徑R1 m。輕質(zhì)彈簧勁度系數(shù)k200 N/m，左端固定于P點，右端處于自由狀態(tài)時位于A點，現(xiàn)用力推質(zhì)量m2 kg的小滑塊，使其緩慢壓縮彈簧，當(dāng)推力做功W25 J時撤去推力。已知彈簧彈性勢能表達式Epkx2，其中，k為彈簧的勁度系數(shù)，x為彈簧的形變量，重力加速度取g10 m/s2。(1)求推力撤去瞬間，滑塊的加速度大小；(2)求滑塊第一次到達圓弧軌道最低點B時對B點的壓力F大??；(3)判斷滑塊能否越過C點，如果能，求出滑塊到達C點的速度vC和滑塊離開C點再次回

15、到C點所用時間t，如果不能，求出滑塊能達到的最大高度h。答案(1)50 m/s2(2)62 N(3)能1 m/s0.2 s解析 (1)推力做功全部轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能，則有WEp，即25200x2，得x0.5 m。由牛頓運動定律得a50 m/s2(2)設(shè)滑塊到達B點時的速度為vB，由能量關(guān)系有WmgLmv，得v21 m2/s2對小滑塊，由牛頓第二定律得FNmgm，解得FN62 N由牛頓第三定律可知，小滑塊對B點的壓力F62 N(3)設(shè)滑塊能夠到達C點，且具有速度vC，由功能關(guān)系得WmgLmgRmv代入數(shù)據(jù)解得vC1 m/s故滑塊能夠越過C點，從滑塊離開C點到再次回到C點過程中，滑塊做勻變速運動

16、，以向下為正方向有vCvCgt，t0.2 s 10.(2019廣東七校聯(lián)考)如圖，水平光滑桿CP上套有一個質(zhì)量為m1 kg的小物塊A(可視作質(zhì)點)，細線跨過O點的輕質(zhì)小定滑輪一端連接物塊A，另一端懸掛質(zhì)量為mB2 kg的小物塊B，C點為O點正下方桿的右端點，定滑輪到桿的距離OCh0.4 m。開始時AO與水平方向的夾角為30，A和B靜止。桿的右下方水平地面上有一傾角為37固定斜面，斜面上有一質(zhì)量為M1 kg的極薄木板DE(厚度忽略)，開始時木板鎖定，木板下表面及物塊A與斜面間動摩擦因數(shù)均為10.5，木板上表面的DF部分光滑(DF長為L10.53m), FE部分與物塊A間的動摩擦因數(shù)為2。木板端點

17、E距斜面底端G長LEG0.26 m。現(xiàn)將A、B同時由靜止釋放(PO與水平方向的夾角為60)，物塊A運動到C點時細線突然斷開，物塊從C水平滑離桿，一段時間后，恰好以平行于薄木板的方向滑上木板，與此同時解除木板的鎖定?；瑝K在木板上DF段運動時間恰是在FE段的一半，重力加速度g取10 m/s2，求：(1)物塊A運動到P點時滑塊A、B的速度之比；(2)木板表面FE部分的長度L2; (3)從解除鎖定開始計時，木板端點E經(jīng)多長時間到達斜面底端G?答案(1)21(2)0.16 m(3)0.7 s解析(1)在P點時，由速度關(guān)系 vAcos60vB ，得vA：vB 2：1 (2)滑塊A運動到C點時，物塊B的速度

18、恰為零。從釋放物塊A到運動到C，系統(tǒng)機械能守恒：mBg(OAOC)mAv解得 vC4 m/s設(shè)剛滑上木板時的速度大小為v0，由平拋規(guī)律：v05 m/s滑上木板后，在DF段：因為木板與斜面間最大靜摩擦力為： fm1(mM)gcos378 N而重力的分量只有Gx Mgsin6 N, 所以木板不動，物塊A加速度a1 gsin6 m/s2對物塊A，經(jīng)過t1運動到F，則：L1v0t1a1t代入數(shù)值解得t10.1 svFa1t10.6 m/s滑到F后，對物塊A：ma2mgsin372mgcos37代入數(shù)值解得a23 m/s2對木板MaMgsin372mgcos371(Mm)gcos37代入數(shù)值得a1 m/s2設(shè)經(jīng)過t2時間滑塊滑到E點， 則木板的位移：Sat滑塊SvFt2a2t已知t22t10.2 s，L2SS代入數(shù)值解得L20.16 m(3)由(2)知，分離時木板位移Sat0.02 m, 速度 v1at2 0.2 m/s分離后，對木板：MaMgsin371Mgcos37解得a2 m/s2 由LEGSv1t3at代入數(shù)值解得t30.4 s從解除鎖定開始計時，木板端點E到達斜面底端G的時間Tt1t2t30.7 s- 8 -