2019-2020年高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題能力訓(xùn)練 專題六 能量轉(zhuǎn)化與守恒定律一、選擇題(本題共8=小題,每小題7分,共56分。在每小題給出的四個選項中,16題只有一個選項符合題目要求,78題有多個選項符合題目要求,全部選對的得7分,選對但不全的得4分,有選錯的得0分)1.(xx安徽合肥高三質(zhì)檢)如圖甲所示,傾角為的斜面足夠長,質(zhì)量為m的小物塊受沿斜面向上的拉力F作用,靜止在斜面中點(diǎn)O處,現(xiàn)改變拉力F的大小(方向始終沿斜面向上),物塊由靜止開始沿斜面向下運(yùn)動,運(yùn)動過程中物塊的機(jī)械能E隨離開O點(diǎn)的位移x變化關(guān)系如圖乙所示,其中Ox1過程的圖線為曲線,x1x2過程的圖線為直線,物塊與斜面間動摩擦因數(shù)為。物塊從開始運(yùn)動到位移為x2的過程中()A.物塊的加速度始終在減小B.物塊減少的機(jī)械能等于物塊克服合力做的功C.物塊減少的機(jī)械能小于減少的重力勢能D.物塊減少的機(jī)械能等于物塊克服摩擦力做的功2.如圖所示,固定的傾斜光滑桿上套有一個質(zhì)量為m的小球,小球與一輕質(zhì)彈簧一端相連,彈簧的另一端固定在地面上的A點(diǎn),已知桿與水平面之間的夾角<45,當(dāng)小球位于B點(diǎn)時,彈簧與桿垂直,此時彈簧處于原長。現(xiàn)讓小球自C點(diǎn)由靜止釋放,小球在BD間某點(diǎn)靜止,在小球由C點(diǎn)滑到最低點(diǎn)的整個過程中,關(guān)于小球的動能、重力勢能和彈簧的彈性勢能,下列說法正確的是()A.小球的動能與重力勢能之和保持不變B.小球的動能與重力勢能之和先增大后減小C.小球的動能與彈簧的彈性勢能之和保持不變D.小球的重力勢能與彈簧的彈性勢能之和保持不變3.如圖所示,輕質(zhì)彈簧的一端與固定的豎直板P拴接,另一端與物體A相連,物體A靜止于光滑水平桌面上,A右端連接一細(xì)線,細(xì)線繞過光滑的定滑輪與物體B相連。開始時用手托住B,讓細(xì)線恰好伸直,然后由靜止釋放B,直至B獲得最大速度。下列有關(guān)該過程的分析正確的是()A.B物體受到細(xì)線的拉力保持不變B.B物體機(jī)械能的減少量小于彈簧彈性勢能的增加量C.A物體動能的增加量等于B物體重力做功與彈簧對A的彈力做功之和D.A物體與彈簧所組成的系統(tǒng)機(jī)械能的增加量等于細(xì)線拉力對A做的功4.如圖所示,質(zhì)量為m的小球沿光滑的斜面AB下滑,然后可以無能量損失地進(jìn)入光滑的圓形軌道BCD。小球從A點(diǎn)開始由靜止下滑,已知A、C之間的豎直高度為h,圓軌道的半徑為R,重力加速度為g,則下列判斷正確的是()A.若h=2R,則小球剛好能到達(dá)D點(diǎn)B.若小球恰好能通過D點(diǎn),則小球到達(dá)D點(diǎn)的速率為C.小球能通過D點(diǎn),則小球在C點(diǎn)和D點(diǎn)的向心加速度大小相等D.若小球到達(dá)D點(diǎn)的速率為,則小球?qū)點(diǎn)的壓力大小為2mg5.小車靜止在光滑的水平導(dǎo)軌上,一個小球用細(xì)繩懸掛在車上由圖中位置無初速釋放,在小球下擺到最低點(diǎn)的過程中,下列說法正確的是()A.繩對球的拉力不做功B.球克服繩拉力做的功等于減少的機(jī)械能C.繩對車做的功等于球減少的重力勢能D.球減少的重力勢能等于球增加的動能6.如圖甲所示,傾角為的光滑斜面體固定在水平面上,勁度系數(shù)為k的輕彈簧,一端固定在斜面底端,另一端與質(zhì)量為m的小滑塊接觸但不拴接?，F(xiàn)用沿斜面向下的力F推滑塊至離地高度h0處,彈簧與斜面平行,撤去力F,滑塊沿斜面向上運(yùn)動,其動能Ek和離地高度h的變化關(guān)系如圖乙所示,圖中h2對應(yīng)圖線的最高點(diǎn),h3到h4范圍內(nèi)圖線為直線,其余部分為曲線。重力加速度為g,則()A.h1高度處,彈簧形變量為B.h2高度處,彈簧形變量為C.h0高度處,彈簧的彈性勢能為mg(h3-h0)D.h1高度處,彈簧的彈性勢能為mg(h3-h1)7.如圖甲所示,一傾角為37的傳送帶以恒定速度運(yùn)行,現(xiàn)將一質(zhì)量m=1 kg的小物體拋上傳送帶,物體相對地面的速度隨時間變化的關(guān)系如圖乙所示,取沿傳送帶向上為正方向,g取10 m/s2,sin 37=0.6,cos 37=0.8。則下列說法正確的是()A.物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為0.875B.08 s內(nèi)物體位移的大小為18 mC.08 s內(nèi)物體機(jī)械能的增量為90 JD.08 s內(nèi)物體與傳送帶由于摩擦產(chǎn)生的熱量為126 J8.(xx山東青島高三一模)如圖所示,固定在水平面上的光滑斜面傾角為30,質(zhì)量分別為M、m的兩個物體通過細(xì)繩及輕彈簧連接于光滑輕滑輪兩側(cè),斜面底端有一與斜面垂直的擋板。開始時用手按住物體M,此時M距離擋板的距離為s,滑輪兩邊的細(xì)繩恰好伸直,且彈簧處于原長狀態(tài)。已知M=2m,空氣阻力不計。松開手后,關(guān)于二者的運(yùn)動,下列說法中正確的是()A.M和m組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒B.當(dāng)M的速度最大時,m與地面間的作用力為零C.若M恰好能到達(dá)擋板處,則此時m的速度為零D.若M恰好能到達(dá)擋板處,則此過程中重力對M做的功等于彈簧彈性勢能的增加量與物體m的機(jī)械能增加量之和二、非選擇題(本題共3小題,共44分)9.(14分)如圖所示,一個傾角=45的斜面固定于水平地面上,斜面頂端距水平地面的高度h=1 m,斜面底端有一垂直于斜面的固定擋板。一個質(zhì)量m=1 kg的小物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))自斜面頂端從靜止開始向下滑動,到達(dá)斜面底端時與擋板碰撞,假設(shè)小物塊與擋板碰撞過程中無機(jī)械能損失。已知小物塊與斜面之間的動摩擦因數(shù)=0.2。重力加速度g取10 m/s2。(1)求小物塊沿斜面下滑時的加速度大小a;(2)求小物塊第一次與擋板碰撞前的速度大小v;(3)小物塊最終停在擋板上,求整個過程中由于摩擦而產(chǎn)生的熱量Q。10.(15分)如圖所示,傾角為37的粗糙斜面AB的底端與半徑R=0.4 m的光滑半圓軌道BC平滑相連,O點(diǎn)為圓心,BC為直徑且處于豎直方向,A、C兩點(diǎn)等高。質(zhì)量m=1 kg的滑塊從A點(diǎn)由靜止開始下滑,恰能滑到與O點(diǎn)等高的D點(diǎn),g取10 m/s2,sin 37=0.6,cos 37=0.8。(1)求滑塊與斜面間的動摩擦因數(shù);(2)若使滑塊能到達(dá)C點(diǎn),求滑塊從A點(diǎn)沿斜面滑下時的初速度v0的最小值;(3)若滑塊離開C處的速度大小為4 m/s,求滑塊從C點(diǎn)飛出至落到斜面上所經(jīng)歷的時間t。11.(15分)(xx湖北襄陽統(tǒng)考)如圖所示,在光滑斜面上有兩個用輕質(zhì)彈簧相連接的物塊A、B。它們的質(zhì)量均為2m,彈簧的勁度系數(shù)為k,C為一固定擋板,物塊A通過一根輕繩跨過光滑的定滑輪與物塊D相連,物塊D的質(zhì)量也為2m,用手托住物塊D,使輕繩拉直但沒有彈力。從靜止釋放物塊D,當(dāng)物塊D達(dá)到最大速度時,物塊B恰好離開擋板C。求:(1)斜面的傾角;(2)物塊D的最大速度vm;(3)在其他條件不變的情況下,若物塊D的質(zhì)量改為,則物塊D的最大速度為v。求物塊D達(dá)到最大速度的過程中彈簧的彈性勢能減少量Ep。參考答案1.C解析:由題圖可知,物塊向下運(yùn)動的過程中,其中Ox1過程的圖線為曲線,斜率逐漸減小,而斜率k=,E=-(F+mgcos )x,聯(lián)立可知k=-(F+mgcos ),斜率減小,則-(F+mgcos )減小,物塊受到的合外力mgsin -(F+mgcos )不一定減小,由牛頓第二定律可知,物塊的加速度不一定減小;在x1x2過程的圖線為直線,k不變,則物塊的加速度不變,故A錯誤;物塊向下運(yùn)動的過程中,重力、拉力與摩擦力做功,物塊減少的機(jī)械能等于拉力與摩擦力做的功,不等于物塊克服合力做的功,故B、D錯誤;物塊由靜止開始沿斜面向下運(yùn)動,由動能定理可知WG-(WF +Wf)=Ek,重力勢能減小量等于重力功WG,機(jī)械能的減小量等于WF+Wf,所以物塊減少的機(jī)械能小于減少的重力勢能,故C正確。2.B解析:小球與彈簧組成的系統(tǒng)在整個過程中機(jī)械能守恒。彈簧處于原長時彈性勢能為零,小球從C到最低點(diǎn)的過程中,彈簧的彈性勢能先減少后增加,所以小球的動能與重力勢能之和先增加后減少,A項錯,B項正確;小球的重力勢能不斷減少,所以小球的動能與彈簧的彈性勢能之和不斷增加,C項錯;小球的初、末動能均為零,所以上述過程中小球的動能先增加后減少,所以小球的重力勢能與彈簧的彈性勢能之和先減少后增加,D項錯。3.D解析:以A、B組成的系統(tǒng)為研究對象,有mBg-kx=(mA+mB)a,從開始到B速度達(dá)到最大的過程中,加速度逐漸減小,由mBg-FT=mBa可知,在此過程中細(xì)線上拉力逐漸增大,是變力,故A錯誤;整個系統(tǒng)中,根據(jù)功能關(guān)系可知,B減少的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為A的機(jī)械能以及彈簧的彈性勢能,故B物體機(jī)械能的減少量大于彈簧彈性勢能的增加量,故B錯誤;根據(jù)動能定理可知,A物體動能的增加量等于彈簧彈力和細(xì)線上拉力對A所做功的代數(shù)和,故C錯誤;系統(tǒng)機(jī)械能的增加量等于系統(tǒng)除重力和彈簧彈力之外的力所做的功,A物體與彈簧所組成的系統(tǒng)機(jī)械能的增加量等于細(xì)線拉力對A做的功,故D正確。4.B解析:小球剛好能通過D點(diǎn)時,在D點(diǎn)對小球受力分析,根據(jù)圓周運(yùn)動的特點(diǎn)得vD=,B正確;小球從A點(diǎn)靜止釋放剛好能通過D點(diǎn),根據(jù)機(jī)械能守恒定律得mgh-2mgR=,解得h=R,A錯誤;小球在C、D兩點(diǎn)的速度大小不同,根據(jù)a=可知,兩點(diǎn)的向心加速度大小不同,C錯誤;在D點(diǎn)對小球受力分析,根據(jù)圓周運(yùn)動的特點(diǎn)得FN+mg=,解得FN=mg,D錯誤。5.B解析: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,球克服繩拉力做的功等于減少的機(jī)械能,選項A錯誤,選項B正確;繩對車做的功等于球減少的機(jī)械能,選項C錯誤;球減少的重力勢能等于球增加的動能和小車增加的機(jī)械能之和,選項D錯誤。6.BD解析:開始時,滑塊所受合力沿斜面向上,合力做功最多時,滑塊的動能最大,即在h2時,滑塊所受合外力為零,由共點(diǎn)力平衡條件可知,mgsin =kxx=,B項正確,A項錯;滑塊到達(dá)h3后,加速度不變,此時彈簧處于原長,滑塊和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,由h0到h3過程中,Ep0+mgh0=mgh3+Ek1,解得Ep0=mg(h3-h0)+Ek1,C項錯;同理,由h1到h3過程中,Ep1+mgh1+Ek1=mgh3+Ek1,解得Ep1=mg(h3-h1),D項正確。7.ACD解析:本題考查了牛頓第二定律、運(yùn)動學(xué)公式、功能關(guān)系、v-t圖象等知識點(diǎn),意在利用傾斜傳送帶模型考查考生的綜合應(yīng)用能力。由v-t圖象可知,傳送帶斜向上運(yùn)動,物體放到傳送帶上的初速度方向是沿斜面向下的,且做加速度方向沿傳送帶向上、大小為1 m/s2的勻減速直線運(yùn)動,對其受力分析,可得Ff-mgsin =ma,FN-mgcos =0,Ff=FN,聯(lián)立可得=0.875,選項A正確;根據(jù)v-t圖象與時間軸圍成的“面積”大小等于物體的位移,可得08 s內(nèi)物體的位移x=4(2+6) m-22 m=14 m,選項B錯誤;08 s內(nèi)物體的機(jī)械能的增加量等于物體重力勢能的增加量和動能增加量的和,E=mgxsin 37+m42-m22=90 J,選項C正確;08 s內(nèi)物體與傳送帶由于摩擦產(chǎn)生的熱量等于摩擦力乘以二者間的相對位移大小,Q=mgs相對cos 37=126 J,選項D正確。8.BD解析:M在運(yùn)動過程中,M、m與彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,A錯誤;當(dāng)M速度最大時,彈簧的彈力等于Mgsin 30=mg,此時m對地面的壓力恰好為零,B正確;然后M做減速運(yùn)動,當(dāng)M恰好到達(dá)擋板時,也就是速度剛好減小到了零,此時m受到的彈簧的彈力大于重力,還在加速上升,C錯誤;根據(jù)功能關(guān)系,M減小的機(jī)械能,等于m增加的機(jī)械能與彈簧增加彈性勢能之和,而M恰好到達(dá)板時,動能恰好為零,因此減小的機(jī)械能等于減小的重力勢能,即等于重力對M做的功,D正確。9.答案:(1)4 m/s2(2)4 m/s(3)10 J解析:(1)根據(jù)牛頓第二定律得mgsin -mgcos =ma小物塊下滑時的加速度大小a=4 m/s2。(2)小物塊做勻加速直線運(yùn)動,則v2=2a第一次與擋板碰撞前的速度大小v=4 m/s。(3)根據(jù)能量守恒定律得Q=mgh整個過程中由于摩擦而產(chǎn)生的熱量Q=10 J。10.答案:(1)0.375(2)2 m/s(3)0.2 s解析:(1)滑塊從A點(diǎn)到D點(diǎn)的過程中,根據(jù)動能定理有mg(2R-R)-mgcos 37=0-0解得=tan 37=0.375。(2)若滑塊能到達(dá)C點(diǎn),根據(jù)牛頓第二定律有mg+FN=vC=2 m/s滑塊從A點(diǎn)到C點(diǎn)的過程中,根據(jù)動能定理有-mgcos 37v0=2 m/s。(3)滑塊離開C點(diǎn)做平拋運(yùn)動,有x=vCt,y=gt2tan 37=5t2+3t-0.8=0解得t=0.2 s。11.答案:(1)30(2)g(3)mv2-解析:(1)物塊D達(dá)到最大速度時,A、B、D系統(tǒng)平衡,則4mgsin =2mg所以=30。(2)釋放物塊D前,對物塊A有2mgsin =kx1物塊D達(dá)到最大速度時,對物塊B有2mgsin =kx2由得x2=x1=,即從釋放物塊D到物塊D達(dá)到最大速度的過程中,彈簧的彈性勢能不變。則由機(jī)械能守恒得2mg(x1+x2)=2mg(x1+x2)sin 30+(4m)聯(lián)立得vm=g。(3)物塊D達(dá)到最大速度時,B未離開擋板C,A、D系統(tǒng)平衡,則mg=kx3+2mgsin 所以x3=<x1,彈簧的彈性勢能減少。則由機(jī)械能守恒得mg(x3+x1)+Ep=2mg(x3+x1)sin +v2聯(lián)立得Ep=mv2-。