2、所以Q1=Q2,故選項A正確。
2.某海灣共占面積1.0×105 m2,漲潮時平均水深20 m,此時關(guān)上水壩閘門,可使水位保持20 m不變。退潮時,壩外水位降至18 m(如圖所示)。利用此水壩建一座水力發(fā)電站,重力勢能轉(zhuǎn)化為電能的效率為10%,每天有兩次漲潮,該電站每天能發(fā)出的電能是(g取10 m/s2)( )
A.1×108 J B.2×108 J C.4×108 J D.8×108 J
答案 C 漲潮時蓄的水水位保持20 m不變,退潮時,壩外水位降至18 m,相當于水壩中共有m=ρSΔh=2×108 kg的水,重心下降了Δh=1 m,重力勢能減少ΔE=mgΔh=2×109 J,
3、重力勢能轉(zhuǎn)化為電能的效率為10%,每天兩次漲潮,故該電站每天能發(fā)出的電能是E電=2ΔE×10%=4×108 J。
3.(2018天津理綜)滑雪運動深受人民群眾喜愛,某滑雪運動員(可視為質(zhì)點)由坡道進入豎直面內(nèi)的圓弧形滑道AB,從滑道的A點滑行到最低點B的過程中,由于摩擦力的存在,運動員的速率不變,則運動員沿AB下滑過程中( )
A.所受合外力始終為零 B.所受摩擦力大小不變
C.合外力做功一定為零 D.機械能始終保持不變
答案 C 因為運動員做曲線運動,所以合力一定不為零,A項錯誤;運動員受力如圖所示,重力垂直曲面的分力與曲面對運動員的支持力的合力充當向心力,故有FN-mg co
4、s θ=mv2R?FN=mv2R+mg cos θ,運動過程中速率恒定,且θ在減小,所以曲面對運動員的支持力越來越大,根據(jù)f=μFN可知摩擦力越來越大,B項錯誤;運動員運動過程中速率不變,質(zhì)量不變,即動能不變,動能變化量為零,根據(jù)動能定理可知合力做功為零,C項正確;因為克服摩擦力做功,機械能不守恒,D項錯誤。
4.(2017蘇錫常鎮(zhèn)四市調(diào)研)以一定的初速度從地面豎直向上拋出一小球,小球上升到最高點之后,又落回到拋出點,假設(shè)小球所受空氣阻力與速度大小成正比,則小球在運動過程中的機械能E隨離地高度h變化關(guān)系可能正確的是( )
答案 D 由于f=kv,由能量關(guān)系可知:上升過程中,速度減
5、小,故E-h圖像的斜率隨h的增大而減小;下降過程中,速度增大,故E-h圖像的斜率隨h的減小而變大;上升過程中平均阻力大于下降過程中的平均阻力,故上升過程中機械能的減少量比下降過程中機械能的減少量大,則選項D正確,A、B、C錯誤。
5.(2018揚州檢測)夏季游樂場的“飛舟沖浪”項目受到游客的歡迎,如圖所示,一游客(可視為質(zhì)點)以某一水平速度v0從A點出發(fā)沿光滑圓軌道運動,至B點時脫離軌道,最終落在水面上的C點,不計空氣阻力,下列說法正確的是( )
A.在A點時,游客處于超重狀態(tài)
B.從A到B過程,游客水平方向的加速度先增大后減小
C.在B點時,游客的向心加速度為g
D.從B到C
6、過程,游客的機械能增大
答案 B 在A點,游客具有豎直向下的向心加速度,此時處于失重狀態(tài),故A項錯誤;游客在A點時合力沿豎直方向,在B點時合力也沿豎直方向,但A到B過程中的各點支持力卻有水平向右的分力,所以游客水平方向的加速度必定先增加后減小,故B項正確;游客在B點時剛離開圓軌道,則游客對圓軌道的壓力為零,游客的加速度為g,豎直向下,但向心加速度小于g,故C項錯誤;從B到C過程,游客只受重力作用,游客的機械能守恒,故D項錯誤。
二、多項選擇題
6.(2018南京模擬)一質(zhì)量為m的物體在豎直向上的拉力F作用下沿豎直方向向上運動,運動過程中物體的動能與位移的關(guān)系如圖所示,其中0~x1為一
7、曲線,x1~x2為一與橫軸平行的直線,x2~x3為一傾斜直線,不計空氣阻力,關(guān)于物體在這段位移內(nèi)的運動,下列說法正確的是( )
A.0~x1過程中拉力F逐漸增大 B.x1~x2過程中物體的重力勢能可能不變
C.x2~x3過程中拉力F為恒力 D.0~x3過程中物體的機械能增加
答案 CD 由動能定理Ek-Ek0=F合x得,F合=Ek-Ek0x,即圖像的斜率(曲線切線)表示物體所受合力F合,在0~x1過程中曲線的斜率越來越小,F合越來越小,mg不變,則拉力F越來越小,A項錯誤;在x1~x2過程中物體勻速上升,其重力勢能一直增加,B項錯誤;在x2~x3過程中斜率是一定值,F合是一定值,所
8、以拉力F是恒力,C項正確;在0~x3過程中拉力F一直做正功,物體機械能一直增加,D項正確。
7.(2018鎮(zhèn)江一模)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( )
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
答案 ACD 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
9、處的速度為零,所以圓環(huán)先做加速運動,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項正確;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少量,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mgh-W彈=0-0=0,則W彈=mgh,故D項正確。
三、非選擇題
8.(2018蘇州調(diào)研)如圖甲所示的陀螺繞在圓軌道外
10、側(cè)旋轉(zhuǎn)而不脫落,好像軌道對它施加了魔法一樣,被稱為“魔力陀螺”。它可等效為如圖乙所示的模型;豎直固定的磁性軌道半徑為R,質(zhì)量為m的質(zhì)點在軌道外側(cè)做完整的圓周運動,A、B兩點分別為軌道上的最高點與最低點,質(zhì)點受軌道的磁性引力始終指向圓心O且大小恒定,不計摩擦和空氣阻力,重力加速度為g。
(1)判斷質(zhì)點運動過程中機械能是否守恒,并說明理由;
(2)若磁性引力的大小為10mg,質(zhì)點在A點的速度為gR,求質(zhì)點在該點對軌道的彈力;
(3)求滿足質(zhì)點做完整圓周運動時磁性引力的極小值。
答案 (1)見解析 (2)10mg (3)5mg
解析 (1)因為質(zhì)點運動過程中只有重力做功,所
11、以質(zhì)點的機械能守恒。
(2)設(shè)在A點軌道對質(zhì)點向上的彈力大小為FN
根據(jù)牛頓第二定律得10 mg+mg-FN=mv2R
解得FN=10mg
由牛頓第三定律得,質(zhì)點在A點對軌道的彈力大小為10mg,方向豎直向下。
(3)質(zhì)點在B點不脫軌即可,當vA=0時,質(zhì)點到達B處速度最小
由動能定理得mg·2R=12mvB2-0
根據(jù)牛頓第二定律得FB-mg-FN=mvB2R
可得FB=5mg+FN
故當FN=0時磁性引力最小,即FBmin=5mg
9.(2018泰州一模)如圖所示,在傾角為30°的光滑斜面上,一勁度系數(shù)為k=200 N/m的輕質(zhì)彈簧一端連接在固定擋板C上,另一端連接一質(zhì)
12、量為m=4 kg的物體A,一輕細繩通過定滑輪,一端系在物體A上,另一端與質(zhì)量也為m的球B相連,細繩與斜面平行,斜面足夠長,用手托住球B使繩子剛好沒有拉力,然后由靜止釋放。求:
(1)彈簧恢復(fù)原長時細繩上的拉力;
(2)物體A沿斜面向上運動多遠時獲得最大速度;
(3)物體A的最大速度的大小。
答案 (1)30 N (2)20 cm (3)1 m/s
解析 (1)彈簧恢復(fù)原長時
對B有mg-T=ma
對A有T-mg sin 30°=ma
解得T=30 N
(2)初態(tài)彈簧壓縮x1=mgsin30°k=10 cm
當A速度最大時mg=kx2+mg sin 30°
彈簧伸長x2=mg-mgsin30°k=10 cm
所以A沿斜面向上運動x1+x2=20 cm
(3)因x1=x2,故彈性勢能改變量為0,則ΔEp=0,
由系統(tǒng)機械能守恒
mg(x1+x2)-mg(x1+x2) sin 30°=12×2mv2
解得v=1 m/s
7
（江蘇專用版）2020版高考物理總復(fù)習(xí) 第五章 第4講 功能關(guān)系 能量守恒定律練習(xí)（含解析）
