2012高考物理 考前沖刺Ⅲ專題06 能量守恒與轉(zhuǎn)化.doc

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2012考前沖刺物理Ⅲ專題06 能量守恒與轉(zhuǎn)化 1．【2012?河北期末】如圖所示，跳水運動員最后踏板的過程可以簡化為下述模型：運動員從高處落到處于自然狀態(tài)的跳板（A位置）上，隨跳板一同向下做變速運動到達最低點（B位置）。對于運動員從開始與跳板接觸到運動至最低點的過程，下列說法中正確的是（ ） A．運動員到達最低點時，其所受外力的合力為零 B．在這個過程中，運動員的動能一直在減小 C．在這個過程中，跳板的彈性勢能一直在增加 D．在這個過程中，運動員所受重力對他做的功小于跳板的作用力對他做的功 【答案】 CD 性勢能的增大量 【答案】C 【解析】小滑塊A從斜面的某一高度開始沿斜面向下加速運動到壓縮彈簧到最短的過程中先沿斜面做勻加速運動，接觸彈簧后開始做變加速運動，最后做變減速速運動．滑塊重力做功使重力勢能減少，減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的內(nèi)能和彈簧的彈勢能，所以選項C對 3．【2012?廣東檢測】在2011年5月15日進行的國際田聯(lián)鉆石聯(lián)賽上海站中，首次嘗試七步上欄的劉翔以13秒07創(chuàng)項目賽季最好成績奪冠。他采用蹲踞式起跑，在發(fā)令槍響后，右腳迅速蹬離起跑器，在向前加速的同時提升身體重心。如下圖所示，假設劉翔的質(zhì)量為錯誤；由動能定理，得，選項C錯誤、選項D正確 4．【2012?湖北100所重點中學聯(lián)考】我國“嫦娥一號”探月衛(wèi)星發(fā)射后，先在“以小時軌道”上繞地球運行（即繞地球一圈需要24小時).然后，經(jīng)過兩次變軌依次到達“48小時軌道”和“72小時軌道”，最后奔向月如果按圓形軌道計算，并忽略衛(wèi)星質(zhì)量的變化，則在每次變軌完成后與變軌前相比B A. 衛(wèi)星速度增大，引力勢能和動能之和減小 B. 衛(wèi)星速度減小，引力勢能和動能之和增大 C. 衛(wèi)星速度增大，引力勢能和動能之和增大 D. 衛(wèi)星速度減小，引力勢能和動能之和減小 【答案】 【解析】 5. 【2012?江西期末】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，經(jīng)過一段時間小車運動的位移為，小物塊剛好滑到小車的右端，則下列說法中正確的是：（ ） A . 此時物塊的動能為F(x+L) B . 此時小車的動能為fx C . 這一過程中，物塊和小車增加的機械能為Fx-fL D . 這一過程中，因摩擦而產(chǎn)生的熱量為fL 【答案】BD 解析：水平力對物塊做功F(x+L)，此時物塊的動能小于F(x+L)，選項A錯誤；摩擦力f對小車做功fx，由動能定理可知，此時小車的動能為fx。選項B正確。這一過程中，物塊和小車增加的機械能為F(x+L)-fL，選項C錯誤。這一過程中，因摩擦而產(chǎn)生的熱量為fL，選項D正確。 6．【2012?福建省六校聯(lián)考】如圖所示，2011年5月27日在國際泳聯(lián)大獎賽羅斯托克站中，中國選手彭健烽在男子3米板預賽中以431.60分的總成績排名第一，晉級半決賽。若彭健烽的質(zhì)量為m，他入水后受到水的阻力而做減速運動，設水對他的阻力大小恒為F，在水中下降高度h的過程中，他的（g為當?shù)刂亓铀俣龋? （ ） A．重力勢能減少了mgh B．動能減少了Fh C．機械能減少了（F+mg）h D．機械能減少了Fh 【答案】AD 【解析】重力mg做正功，力F做負功。由重力做功與重力勢能改變的關系知選項A正確；由動能定理知動能改變對應外力所做的總功，選項B錯誤；由功能關系，機械能的改變量在數(shù)值上等于力F做的功，選項C錯誤、選項D正確。 7．【2012?江蘇期中】打開水龍頭，水順流而下，仔細觀察將會發(fā)現(xiàn)連續(xù)的水流柱的直徑在流下的過程中，是逐漸減小的（即上粗下細），設水龍頭出口處半徑為1cm，安裝在離接水盆75cm高處，如果測得水在出口處的速度大小為1m/s，g=10m/s2，則水流柱落到盆中的半徑 ( ) A．1cm B．0.75cm C．0.5cm D．0.25cm 【答案】C 【解析】由于不考慮摩擦阻力，故整個水柱的機械能守恒，由機械能守恒定律 得 水流體積不變， r=0.5cm 8．【2012?江西模擬】如右圖所示，固定在豎直面內(nèi)的光滑圓環(huán)半徑為R，圓環(huán)上套有質(zhì)量分別為m和2m的小球A、B（均可看作質(zhì)點），且小球A、B用一長為2R的輕質(zhì)細桿相連，在小球B從最高點由靜止開始沿圓環(huán)下滑至最低點的過程中（已知重力加速度為g），下列說法正確的是 （ ） B錯誤；當B球到達最低點時，兩小球速度最大，由系統(tǒng)機械能守恒，得最大速度為，選項C正確；以B球為研究對象，由動能定理得：，解得，選項D正確。 9．【2012?四川聯(lián)考】如圖是一種升降電梯的示意圖，A為載人箱，B為平衡重物，它們的質(zhì)量均為M，上下均有跨過滑輪的鋼索系住，在電動機的牽引下使電梯上下運動．如果電梯中 則 10．【2012?山東期中】一小物體沖上一個固定的粗糙斜面，經(jīng)過斜面上A、B兩點到達斜面的最高點后返回時，又通過了A、B兩點，如圖所示，對于物體上滑時由A到B和下滑時由B到A的過程中，其動能的增量的大小分別為ΔEk1和ΔEk2，機械能的增量的大小分別是ΔE1和ΔE2，則以下大小關系正確的是(　　) A．ΔEk1>ΔEk2　ΔE1>ΔE2 B．ΔEk1>ΔEk2　ΔE1<ΔE2 C．ΔEk1>ΔEk2　ΔE1＝ΔE2 D．ΔEk1<ΔEk2　ΔE1＝ΔE2 【答案】C. 【解析】設物體在A、B間滑動時克服阻力做功為Wf，則物體由A到B，有mgh＋Wf＝ΔEk1，由B到A，有mgh－Wf＝ΔEk2，所以ΔEk1>ΔEk2；再根據(jù)功能關系，物體克服阻力做的功等于物體機械能改變量的大小，有：Wf＝ΔE1＝ΔE2，故選項C正確． 11．【2012?湖北期中】(如圖所示，足夠長的傳送帶以恒定速率順時針運行，將一個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靜止，勻速運動到達傳送帶頂端．下列說法正確的是(　　) A．第一階段摩擦力對物體做正功，第二階段摩擦力對物體不做功 B．第一階段摩擦力對物體做的功等于第一階段物體動能的增加 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械能的增加 D．物體從底端到頂端全過程機械能的增加等于全過程物體與傳送帶間的摩擦生熱 【答案】C 【解析】第一階段為滑動摩擦力做功，第二階段為靜摩擦力做功，兩個階段摩擦力方向都跟物體運動方向相同，所以摩擦力都做正功，選項A錯誤；由功能關系可知，第一階段摩擦力對物體做的功(除重力之外的力所做的功)等于物體機械能的增加，即ΔE＝W阻＝F阻s物，摩擦生熱為Q＝F阻s相對，又由于s傳送帶＝vt，s物＝t，所以s物＝s相對＝s傳送帶，即Q＝ΔE，選項C正確，B錯誤．第二階段沒有摩擦生熱，但物體的機械能繼續(xù)增加，結(jié)合選項C可以判斷選項D錯誤． 12．【2012?山東泰期末檢測】如圖所示，卷揚機的繩索通過定滑輪用力F拉位于粗糙斜面上的木箱，使之沿斜面加速向上移動。在移動過程中，下列說法正確的是 A.F對木箱做的功等于木箱增加的機械能與木箱克服摩擦力所做的功之和 B.F對木箱做的功等于木箱克服摩擦力和克服重力所做的功之和 C.木箱增加的機械能等于力F、重力及摩擦力對木箱所做的功之和 D.木箱增加的動能等于力F、重力及摩擦力對木箱所做的功之和 【答案】CD 【解析】木箱受四個力的作用，重力、拉力、摩擦力和支持力。從做功來看，而支持力不做功。拉力對木箱做正功，摩擦力和重力做負功。從能量轉(zhuǎn)化看，木箱的機械能和內(nèi)能都在增加。功是能量轉(zhuǎn)化的量度，顯然，木箱增加的能量應等于Ｆ對木箱做的功；而木箱克服摩擦力做的功等于增加的的內(nèi)能，服重力所做的功等于木箱增加的重力勢能。所以選項C、D正確 13．【2012?河南期末檢測】如圖1所示，豎直向上的勻強電場中，絕緣輕質(zhì)彈簧豎直立于水平地面上，上面放一質(zhì)量為m的帶正電小球，小球與彈簧不連接，施加外力F將小球向下的增量，即－W1＋mv2，故C選項錯誤；根據(jù)電場力做功是電勢能變化的量度，電場力做正功電勢能減少，電場力做負功電勢能增加，故D選項正確． 14．【2012?浙江期中】如圖所示，一個滑雪運動員從左側(cè)斜坡距離坡底8 m處由靜止滑下．以坡底為零勢能參考面，當下滑到距離坡底l1處時，運動員的動能和勢能恰好相等；到坡底后運動員又靠慣性沖上右側(cè)斜坡．若不計經(jīng)過坡底時的機械能損失，當上滑到距離坡底l2處時，運動員的動能和勢能再次相等，上滑的最大距離為4 m．在此全過程中，下列說法正確的是(　　) A．摩擦力對運動員所做的功等于運動員動能的變化 B．重力和摩擦力對運動員所做的總功等于運動員機械能的變化 C．l1<4 m，l2>2 m D．l1>4 m，l2<2 m 【答案】C 【解析】在整個過程中，只有重力和摩擦力做功，由動能定理可知重力和摩擦力所做的總功等于運動員動能的變化，選項B錯誤；由功能關系可知摩擦力所做的功等于運動員機械能的變化，選項A錯誤；在下滑過程中，若不考慮空氣阻力，l1＝4 m；若考慮空氣阻力，l1處的機械能應小于初始狀態(tài)的機械能，即l1<4 m；在上滑過程中，若不考慮空氣阻力，l2應在2 m處，若考慮空氣阻力，l2處機械能應大于4 m處機械能，即l2>2 m，選項C正確，D錯誤． 15．【2012?重慶聯(lián)考】如圖所示，質(zhì)量均為m的A、B兩物體疊放在豎直輕質(zhì)彈簧并保持靜小為mg，即ΔF=mg，而彈簧形變程度變化量為Δx=h，由ΔF=kΔx解得彈簧的勁度系數(shù)k=，選項A錯誤、B正確；從開始運動到B與A剛分離的過程中，兩物體經(jīng)歷先加速后減速，其動能先增大后減小，選項C正確；從開始運動到B與A剛分離的過程中，一直有非重力對B做正功，可知其機械能一直增大，選項D正確。 16．【2012?湖南期中】一質(zhì)量為m的滑塊以初速度v0自固定在地面上的粗糙斜面的底端開始沖上斜面，到達某一高度后又自動返回至斜面底端，圖中分別給出了在整個運動過程中滑塊的速度v、加速度大小a、動能Ek及機械能E隨時間t的變化關系圖線，則其中可能正確的是（規(guī)定斜面底端所在水平面為零勢能參考平面 ） （ ） v t O a t O EK t O E t O A B C D 【答案】B 【解析】由于斜面存在摩擦，所以向上滑時加速度大于下滑時的加速度，選項A錯誤、B正確；動能隨時間的變化關系為二次函數(shù)，選項C錯誤；由于始終存在摩擦力做負功，所以其機械能一直減少，選項D錯誤。 17．【2012?廣東模擬】特種兵過山谷的一種方法可簡化為圖示情景。將一根長為2d的不可伸長的細繩兩端固定在相距為d的A、B兩等高點，繩上掛一小滑輪P，戰(zhàn)士們相互配合，沿著繩子滑到對面。如圖所示，戰(zhàn)士甲水平拉住滑輪，質(zhì)量為m的戰(zhàn)士乙吊在滑輪上，腳離地，處于靜止狀態(tài)，此時AP豎直，然后戰(zhàn)士甲將滑輪從靜止狀態(tài)釋放，若不計滑輪摩擦及空氣阻力，也不計繩與滑輪的質(zhì)量，求： （1）戰(zhàn)士甲釋放前對滑輪的水平拉力F； （2）戰(zhàn)士乙滑動過程中的最大速度． 【答案】(1)(2) 【解析】（1）設乙靜止時AP間距離為h，則由幾何關系得 d2＋h2＝(2d－h(huán))2 解得 　 對滑輪受力分析如圖，則有FT＋FTcosθ＝mg FTsinθ＝F　 解得 　 （2）乙在滑動過程中機械能守恒，滑到繩的中點位置最低，速度最大。此時APB三點構(gòu)成一正三角形。 P與AB的距離為　 由機械能守恒有　　　解得　 18．【2012?武漢聯(lián)考】如圖所示，A、B兩小球用輕桿連接，A球只能沿內(nèi)壁光滑的豎直滑槽【答案】(1) (2) N = mBg(3) 令y=(1-cosθ)cos2θ，當y的導數(shù)y=0時，A球機械能最小，vB達最大值，即 sinθcos2θ-2(1-cosθ)cosθsinθ=0 解得 cosθ=2/3 則A球機械能的最小值 19．【2012?湖南四市聯(lián)考】15．（12分）如圖所示，一位質(zhì)量m=60kg參加“挑戰(zhàn)極限”的業(yè)余選手，要越過一寬度為s=2.5m的水溝，躍上高為H=2.0m的平臺，采用的方法是：人手握一根長L=3.25m的輕質(zhì)彈性桿一端，從A點由靜止開始勻加速助跑，至B點時，桿另一端抵在O點的阻擋物上，接著桿發(fā)生形變、同時腳蹬地，人被彈起，離地時重心高h=0.8m，到達最高點時桿處于豎直，人的重心在桿的頂端。運動過程中空氣阻力可忽略不計。（取g=10m/s2） （1）第一次試跳，人恰能到達最高點，則人在B點離開地面時的速度v1是多少？ （2）第二次試跳，人在最高點放開桿水平飛出后，恰好趴落到平臺邊緣，則人在最高點飛出時速度v2至少多大？ (2)人飛出作平拋運動，最高點速度v最小時人剛好落在平臺上，則 s=vt 解得 (3)設蹬地瞬間人做功W，由動能定理，有 直照射時單位時間、單位面積接受的能量為E0。水泵的效率為η2，水泵出水口單位時間流出水的質(zhì)量為m0 ,流出水流的速度大小為v0（不計水在細水管和空氣中運動時所受的阻力）。求 （1）水從小孔噴出時的速度大?。? （2）水泵的輸出功率； （3）為了使水泵的工作能維持水面的高度不變，太陽能電池板面積的最小值S。 【答案】(1) (2) (3) 【解析】（1）水從小孔噴出時速度沿水平方向，只受重力作用，做平拋運動，設水噴出時的速度大小為v,有 解得 （2）水泵做功，既改變水的勢能，又改變水的動能.由功能關系得 （3）考慮單位時間內(nèi)的能量轉(zhuǎn)化及利用效率，太陽能電池板接收太陽能的其中一部分轉(zhuǎn)變成電能E1，電能通過水泵將其中的部分轉(zhuǎn)變成水的勢能與動能E2，有 由能量守恒得 聯(lián)立以上各式解得 21.【2012?四川模擬】 如圖所示，在一兩邊有壁板，長為L=1 m的水平絕緣槽中，有水平 (qE+μmg)d=mv2/2 得：d=mv02/2(qE+μmg)=12.5m=12.5L 所以帶電體通過的總路程為:s=12.5+12=24.5m 22．【2012?云南模擬】 如圖所示，MN是一固定在水平地面上足夠長的絕緣平板（右側(cè)有擋板），整個空間有平行于平板向左、場強為E的勻強電場，在板上C點的右側(cè)有一個垂直于紙面向里、磁感應強度為B的勻強磁場，一個質(zhì)量為m、帶電量為-q的小物塊，從C點由靜【解析】（1）設小物塊向右勻速運動時的速度大小為v1，由平衡條件有 ①（1分） 設小物塊在向右運動過程中克服摩擦力做的功為W，由動能定理有 ②（2分） 由①②式解得 ③ ④（2分） （2）設小物塊返回時在磁場中勻速運動的速度大小為v2，與右端擋板碰撞過程損失的機械能為，則有 ⑤（2分） ⑥（1分） 由③⑤⑥式解得 ⑦（2分） （3）設最終小物塊停止的位置在板上C點左側(cè)x距離處，由能量守恒定律有 ⑧（2分） 離開P，則（1）求物塊C下落的最大距離； （2）求小物塊C下落到最低點的過程中，小物塊B的電勢能的變化量、彈簧的彈性勢能變化量； （3）若C的質(zhì)量改為2M,求小物塊A剛離開擋板P時小物塊B的速度大小以及此時小物塊B對水平桌面的壓力. 【答案】(1)(2) (3) 【解析】（1）開始時彈簧的形變量為，對物體B由平衡條件可得： (3)當C的質(zhì)量為2M時，設A剛離開擋板時B的速度為V，由能量守恒定律可知： 解得A剛離開P時B的速度為： 因為物塊AB均不離開水平桌面，所以對物塊B豎直方向受力平衡： 解得：