2022年高考物理一輪總復(fù)習(xí) 5.4功能關(guān)系 能量守恒定律限時(shí)規(guī)范特訓(xùn)

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1、2022年高考物理一輪總復(fù)習(xí) 5.4功能關(guān)系 能量守恒定律限時(shí)規(guī)范特訓(xùn) 一、選擇題(本題共10小題，每小題6分，共60分) 1. [xx·南通市模擬]某同學(xué)用頻閃相機(jī)拍攝了運(yùn)動(dòng)員跳遠(yuǎn)比賽時(shí)助跑、起跳、最高點(diǎn)、落地四個(gè)位置的照片，簡化圖如圖所示。經(jīng)計(jì)算運(yùn)動(dòng)員離地最大高度約為0.5 m，則運(yùn)動(dòng)員起跳瞬間消耗的體能最接近(　　) A. 4 J　　　B. 40 J　　　C. 400 J　　　D. 4000 J 解析：運(yùn)動(dòng)員起跳瞬間消耗的體能約為運(yùn)動(dòng)員增加的重力勢(shì)能。h＝0.5 m，運(yùn)動(dòng)員質(zhì)量取60 kg，g取10 N/kg，mgh＝300 J，所以運(yùn)動(dòng)員起跳瞬間消耗的體能最接近400 J，

2、選項(xiàng)C正確。 答案：C 2. [xx·邯鄲模擬]如圖所示，A、B、C三個(gè)一樣的滑塊從粗糙斜面上的同一高度同時(shí)開始運(yùn)動(dòng)，A由靜止釋放，B的初速度方向沿斜面向下，大小為v0，C的初速度方向沿斜面水平向左，大小也為v0。下列說法中正確的是(　　) A. A和C將同時(shí)滑到斜面底端 B. 滑到斜面底端時(shí)，B的機(jī)械能減少最多 C. 滑到斜面底端時(shí)，B的動(dòng)能最大 D. C的重力勢(shì)能減少最多 解析：滑塊A和C通過的路程不同，在沿斜面方向的加速度大小也不相同，故A錯(cuò)；三個(gè)滑塊滑到底端時(shí)重力勢(shì)能減少量相同，故D錯(cuò)；滑塊A和B滑到底端時(shí)經(jīng)過的位移相等，克服摩擦力做功相等，而滑塊C的路程較大，機(jī)械能

3、減少得較多，故B錯(cuò)C對(duì)。 答案：C 3. [xx·深圳模擬]如圖所示，輕彈簧下端固定在地面上，壓縮彈簧后用細(xì)線綁定拴牢。將一個(gè)金屬球放置在彈簧頂端(球與彈簧不粘連，放上金屬球后細(xì)線仍是繃緊的)，某時(shí)刻燒斷細(xì)線，球?qū)⒈粡椘?，脫離彈簧后能繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)，那么該球從細(xì)線被燒斷到金屬球剛脫離彈簧的這一運(yùn)動(dòng)過程中(　　) A. 球所受的合力先增大后減小 B. 球的動(dòng)能減小而它的機(jī)械能增加 C. 球剛脫離彈簧時(shí)的動(dòng)能最大 D. 球剛脫離彈簧時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能最小 解析：因?yàn)闊龜嗑€后小球向上運(yùn)動(dòng)，說明燒斷線瞬間彈力大于重力，小球受到的合力向上，隨著小球向上運(yùn)動(dòng)，彈簧形變減小，彈力減小，小球受的

4、合力先減小，A錯(cuò)誤；當(dāng)彈簧形變產(chǎn)生的彈力與小球重力大小相等時(shí)，小球受的合力為零，小球速度達(dá)到最大，動(dòng)能最大，B、C錯(cuò)誤；此后小球繼續(xù)上升，小球受到的合力變?yōu)樨Q直向下，小球減速，這個(gè)過程中，除重力做功外，還有彈力做功，彈力做正功，所以小球的機(jī)械能增加，球剛脫離彈簧時(shí)彈簧的彈性形變消失，彈性勢(shì)能最小，D正確。 答案：D 4. 構(gòu)建和諧型、節(jié)約型社會(huì)深得民心，遍布于生活的方方面面。自動(dòng)充電式電動(dòng)自行車就是很好的一例，電動(dòng)自行車的前輪裝有發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)與蓄電池連接。當(dāng)騎車者用力蹬車或電動(dòng)自行車自動(dòng)滑行時(shí)，自行車就可以通過發(fā)電機(jī)向蓄電池充電，將其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能儲(chǔ)存起來?，F(xiàn)有某人騎車以600

5、 J的初動(dòng)能在粗糙的水平路面上滑行，第一次關(guān)閉自動(dòng)充電裝置，讓車自由滑行，其動(dòng)能隨位移變化關(guān)系如圖中的圖線①所示；第二次啟動(dòng)自動(dòng)充電裝置，其動(dòng)能隨位移變化關(guān)系如圖線②所示，則第二次向蓄電池所充的電能是(　　) A. 600 J　　　　　　　 B. 360 J C. 300 J D. 240 J 解析：設(shè)自行車的總質(zhì)量為m，第一次關(guān)閉自動(dòng)充電裝置，由動(dòng)能定理有－μmgL1＝0－Ek，第二次啟動(dòng)自動(dòng)充電裝置，由功能關(guān)系有Ek＝μmgL2＋E電，代入數(shù)據(jù)解得E電＝240 J，D正確。 答案：D 5. [xx·溫州模擬]滑板是現(xiàn)在非常流行的一種運(yùn)動(dòng)，如圖所示，一滑板運(yùn)

6、動(dòng)員以7 m/s的初速度從曲面的A點(diǎn)下滑，運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)速度仍為7 m/s，若他以6 m/s的初速度仍由A點(diǎn)下滑，則他運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)的速度(　　) A. 大于6 m/s B. 等于6 m/s C. 小于6 m/s D. 條件不足，無法計(jì)算 解析：當(dāng)初速度為7 m/s時(shí)，由功能關(guān)系知，運(yùn)動(dòng)員克服摩擦力做的功等于減少的重力勢(shì)能。運(yùn)動(dòng)員做曲線運(yùn)動(dòng)可看成圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)初速度變?yōu)? m/s時(shí)，所需的向心力變小，因而運(yùn)動(dòng)員對(duì)軌道的壓力變小，由Ff＝μFN知運(yùn)動(dòng)員所受的摩擦力減小，故從A到B過程中克服摩擦力做的功減少，而重力勢(shì)能變化量不變，故運(yùn)動(dòng)員在B點(diǎn)的動(dòng)能大于他在A點(diǎn)的動(dòng)能，A正確。 答案：A

7、 6. [xx·杭州模擬]如圖所示，足夠長的傳送帶以恒定速率順時(shí)針運(yùn)行，將一個(gè)物體輕輕放在傳送帶底端，第一階段物體被加速到與傳送帶具有相同的速度，第二階段與傳送帶相對(duì)靜止，勻速運(yùn)動(dòng)到達(dá)傳送帶頂端。下列說法正確的是(　　) A. 第一階段摩擦力對(duì)物體做正功，第二階段摩擦力對(duì)物體不做功 B. 第一階段摩擦力對(duì)物體做的功等于第一階段物體動(dòng)能的增加 C. 第一階段物體和傳送帶間的摩擦生熱等于第一階段物體機(jī)械能的增加 D. 物體從底端到頂端全過程機(jī)械能的增加等于全過程物體與傳送帶間的摩擦生熱 解析：第一階段為滑動(dòng)摩擦力做功，第二階段為靜摩擦力做功，兩個(gè)階段摩擦力方向都跟物體運(yùn)動(dòng)方向相同，

8、所以摩擦力都做正功，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由功能關(guān)系可知，第一階段摩擦力對(duì)物體做的功(除重力之外的力所做的功)等于物體機(jī)械能的增加，即ΔE＝W阻＝F阻l物，摩擦生熱為Q＝F阻l相對(duì)，又由于l帶＝vt，l物＝t，所以l物＝l相對(duì)＝l帶，即Q＝ΔE，選項(xiàng)C正確，B錯(cuò)誤；第二階段沒有摩擦生熱，但物體的機(jī)械能繼續(xù)增加，結(jié)合選項(xiàng)C可以判斷選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案：C 7. 如圖所示，質(zhì)量為M，長度為L的小車靜止在光滑的水平面上，質(zhì)量為m的小物塊，放在小車的最左端，現(xiàn)用一水平力F作用在小物塊上，小物塊與小車之間的摩擦力為Ff，經(jīng)過一段時(shí)間小車運(yùn)動(dòng)的位移為x，小物塊剛好滑到小車的右端，則下列說法中正確的是 (　　)

9、 A. 此時(shí)物塊的動(dòng)能為F(x＋L) B. 此時(shí)小車的動(dòng)能為Ff(x＋L) C. 這一過程中，物塊和小車增加的機(jī)械能為Fx－FfL D. 這一過程中，因摩擦而產(chǎn)生的熱量為FfL 解析：對(duì)物塊，所受四個(gè)力中水平力F和物塊所受的滑動(dòng)摩擦力做功，這兩個(gè)力做功的位移都是(x＋L)，則由動(dòng)能定理可知小物塊的動(dòng)能(等于增加的動(dòng)能)Ek＝ΔEk＝(F－Ff)(x＋L)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；對(duì)小車，只有物塊對(duì)小車的滑動(dòng)摩擦力做正功，且W＝Ffx，由動(dòng)能定理可知選項(xiàng)B錯(cuò)誤；系統(tǒng)增加的機(jī)械能等于除重力和彈力外的其他力(包括內(nèi)力和外力)做功的代數(shù)和，即ΔE＝F(x＋L)－FfL，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；這一過程中，因摩擦而產(chǎn)

10、生的熱量等于滑動(dòng)摩擦力與相對(duì)路程的乘積，即Q＝FfL，選項(xiàng)D正確。 答案：D 8. [xx·蘭州市一模](多選)懸崖跳水是一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)性的極限運(yùn)動(dòng)，需要運(yùn)動(dòng)員具有非凡的膽量和過硬的技術(shù)。跳水運(yùn)動(dòng)員進(jìn)入水中后受到水的阻力而做減速運(yùn)動(dòng)，設(shè)質(zhì)量為m的運(yùn)動(dòng)員剛?cè)胨畷r(shí)的速度為v，水對(duì)他的阻力大小恒為Ff，那么在他減速下降深度為h的過程中，下列說法正確的是(g為當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?(　　) A. 他的動(dòng)能減少了(Ff－mg)h B. 他的重力勢(shì)能減少了mgh－mv2 C. 他的機(jī)械能減少了Ffh D. 他的機(jī)械能減少了mgh 解析：在他減速下降深度為h的過程中，所受合力為Ff－mg，由動(dòng)能定理

11、，他的動(dòng)能減少了(Ff－mg)h，他的重力勢(shì)能減少了mgh，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；由功能關(guān)系，他的機(jī)械能減少了Ffh，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。 答案：AC 9. [xx·哈爾濱模擬](多選)豎直向上拋出一個(gè)物體，由于受到空氣阻力作用，物體落回拋出點(diǎn)的速率小于拋出時(shí)的速率，則在這個(gè)過程中(　　) A. 物體的機(jī)械能守恒 B. 物體的機(jī)械能不守恒 C. 物體上升時(shí)機(jī)械能減小，下降時(shí)機(jī)械能減小 D. 物體上升時(shí)機(jī)械能增大，下降時(shí)機(jī)械能減小 解析：物體在運(yùn)動(dòng)過程中受到空氣阻力的作用，將會(huì)有一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化成因摩擦生熱而產(chǎn)生的內(nèi)能，所以無論上升過程還是下降過程，機(jī)械能均不守恒，且機(jī)械能都在減小，

12、故本題只有B、C正確。 答案：BC 10. [xx·東北三校聯(lián)考](多選)兩木塊A、B用一輕彈簧拴接，靜置于水平地面上，如圖甲所示?，F(xiàn)用一豎直向上的恒力F拉動(dòng)木塊A，使木塊A由靜止向上做直線運(yùn)動(dòng)，如圖乙所示，當(dāng)木塊A運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，木塊B恰好要離開地面。在這一過程中，下列說法中正確的是(設(shè)此過程中彈簧始終處于彈性限度內(nèi))(　　) A. 木塊A的加速度先增大后減小 B. 彈簧的彈性勢(shì)能先減小后增大 C. 木塊A的動(dòng)能先增大后減小 D. 兩木塊A、B和輕彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能先增大后減小 解析：木塊A在拉力F作用下由靜止運(yùn)動(dòng)最后達(dá)到最高點(diǎn)時(shí)速度為零，說明木塊A向上先加速后減速，加速

13、度先減小后增大，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，C正確；木塊A向上運(yùn)動(dòng)的過程中，彈簧先恢復(fù)原長后被拉伸，其彈性勢(shì)能先減小后增大，故選項(xiàng)B正確；由于拉力F始終對(duì)兩木塊A、B和彈簧組成的系統(tǒng)做正功，故系統(tǒng)的機(jī)械能增加，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案：BC 二、非選擇題(本題共2小題，共40分) 11. (16分)[xx·泰安模擬] 如圖所示，一物體質(zhì)量m＝2 kg，在傾角為θ＝37°的斜面上的A點(diǎn)以初速度v0＝3 m/s下滑，A點(diǎn)距彈簧上端B的距離AB＝4 m。當(dāng)物體到達(dá)B后將彈簧壓縮到C點(diǎn)，最大壓縮量BC＝0.2 m，然后物體又被彈簧彈上去，彈到的最高位置為D點(diǎn)，D點(diǎn)距A點(diǎn)AD＝3 m。擋板及彈簧質(zhì)量不計(jì)，g取10

14、 m/s2，sin37°＝0.6，求： (1)物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ； (2)彈簧的最大彈性勢(shì)能Epm。 解析：(1)物體從開始位置A點(diǎn)到最后D點(diǎn)的過程中，彈性勢(shì)能沒有發(fā)生變化，動(dòng)能和重力勢(shì)能減少，機(jī)械能的減少量為 ΔE＝ΔEk＋ΔEp＝mv＋mglADsin37°① 物體克服摩擦力產(chǎn)生的熱量為Q＝Ffx ② 其中x為物體的路程，即x＝5.4 m ③ Ff＝μmgcos37°④ 由能量守恒定律可得ΔE＝Q ⑤ 由①②③④⑤式解得μ＝0.52。 (2)物體由A到C的過程中， 動(dòng)能減少ΔE′k＝mv⑥ 重力勢(shì)能減少ΔE′p＝

15、mglACsin37° ⑦ 摩擦生熱Q′＝FflAC＝μmgcos37°lAC ⑧ 由能量守恒定律得彈簧的最大彈性勢(shì)能為 Epm＝ΔE′k＋ΔE′p－Q′⑨ 聯(lián)立⑥⑦⑧⑨解得Epm＝24.5 J。 答案：(1)0.52' (2)24.5 J 12. (24分)[xx·西安模擬]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(duì)地面的速度隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖乙所示，取沿傳送帶向上為正方向，g＝10 m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。求： (1)0～8 s內(nèi)物體位移的大小； (2)物

16、體與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)； (3)0～8 s內(nèi)物體機(jī)械能增量及因與傳送帶摩擦產(chǎn)生的熱量Q。 解析：(1)從圖乙中求出物體位移 x＝－2×2× m＋4×4× m＋2×4 m＝14 m (2)由圖象知，物體相對(duì)傳送帶滑動(dòng)時(shí)的加速度a＝1 m/s2 對(duì)此過程中物體受力分析得 μmgcosθ－mgsinθ＝ma 得μ＝0.875 (3)物體被送上的高度h＝xsinθ＝8.4 m 重力勢(shì)能增量 ΔEp＝mgh＝84 J 動(dòng)能增量 ΔEk＝mv－mv＝6 J 機(jī)械能增加 ΔE＝ΔEp＋ΔEk＝90 J 0～8 s內(nèi)只有前6 s發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)。 0～6 s內(nèi)傳送帶運(yùn)動(dòng)距離x1＝4×6 m＝24 m 0～6 s內(nèi)物體位移x2＝6 m 產(chǎn)生的熱量Q＝μmgcosθ·Δx＝μmgcosθ(x1－x2)＝126 J 答案：(1)14 m　(2)0.875　(3)90 J　126 J