2022年高考物理一輪復(fù)習(xí)方案 第17講 能量轉(zhuǎn)化和守恒定律(含解析)
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1、 2022年高考物理一輪復(fù)習(xí)方案 第17講 能量轉(zhuǎn)化和守恒定律(含解析) 1.xx·豫東六校聯(lián)考(雙選)在傾角為30°的斜面上,某人用平行于斜面的力把原來(lái)靜止于斜面上的質(zhì)量為2 kg的物體沿斜面向下推了2 m的距離,并使物體獲得1 m/s的速度,已知物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,g取10 m/s2,則在這個(gè)過(guò)程中( ) 圖K17-1 A.人對(duì)物體做功21 J B.合外力對(duì)物體做功1 J C.物體克服摩擦力做功20 J D.物體重力勢(shì)能減少40 J 2.xx·瓊海一模質(zhì)量為m、初速度為零的物體,在方向不變、大小按如圖K17-2規(guī)律變化的合外力作用下都通
2、過(guò)位移s0.則下列各種情況中物體速度最大的是( ) A B C D 圖K17-2 3.xx·東北三校聯(lián)考兩木塊A、B用一輕彈簧拴接,靜置于水平地面上,如圖K17-3甲所示.現(xiàn)用一豎直向上的恒力F拉動(dòng)木板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(guò)程中,下列說(shuō)法中正確的是(設(shè)此過(guò)程彈簧始終處于彈性限度內(nèi))( ) 圖K17-3 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
3、 圖K17-4 4.xx·鄭州模擬(雙選)一個(gè)人站在商店自動(dòng)扶梯的水平踏板上,隨扶梯向上加速運(yùn)動(dòng),如圖K17-4所示.則( ) A.踏板對(duì)人做的功等于人的機(jī)械能的增加量 B.踏板對(duì)人的支持力做的功等于人的機(jī)械能的增加量 C.克服人的重力做的功等于人的機(jī)械能增加量 D.對(duì)人做功的只有重力和踏板對(duì)人的支持力 5.xx·鄭州預(yù)測(cè)跳水運(yùn)動(dòng)是我國(guó)的一個(gè)體育強(qiáng)項(xiàng),此項(xiàng)運(yùn)動(dòng)大體上可以簡(jiǎn)化為三個(gè)階段:運(yùn)動(dòng)員從跳板上起跳做豎直上拋運(yùn)動(dòng),再做自由落體運(yùn)動(dòng),入水后做勻減速直線運(yùn)動(dòng).某質(zhì)量為m的運(yùn)動(dòng)員(可視為質(zhì)點(diǎn)),入水后的加速度大小為a=1.5g,在水中下沉深度h時(shí)速度減為零.在運(yùn)動(dòng)員
4、從入水到停止下沉的過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是( ) A.運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)能減少了1.5mgh B.運(yùn)動(dòng)員的機(jī)械能減少了1.5mgh C.運(yùn)動(dòng)員克服阻力所做的功為1.5mgh D.運(yùn)動(dòng)員的重力勢(shì)能減少了1.5mgh 6.xx·湖北八市聯(lián)考如圖K17-5所示,等腰直角三角體OCD由不同材料A、B拼接而成,P為兩種材料在CD邊上的交點(diǎn),且DP>CP.現(xiàn)OD邊水平放置,讓小物塊無(wú)初速?gòu)腃滑到D;然后將OC邊水平放置,再讓小物塊無(wú)初速?gòu)腄滑到C,小物塊兩次滑動(dòng)到達(dá)P點(diǎn)的時(shí)間相同.下列說(shuō)法正確的是( ) 圖K17-5 A.A、B材料的動(dòng)摩擦因數(shù)相同 B.兩次滑動(dòng)中物塊到達(dá)P點(diǎn)的速度大小相等
5、 C.兩次滑動(dòng)中物塊到達(dá)底端速度大小相等 D.兩次滑動(dòng)中物塊到達(dá)底端的過(guò)程中機(jī)械能損失不相等 7.xx·黃岡七市聯(lián)考(雙選)如圖K17-6所示,光滑水平面上放著足夠長(zhǎng)的木板B,木板B上放著木塊A,A、B接觸面粗糙.現(xiàn)用一水平拉力F作用在B上,使其由靜止開始運(yùn)動(dòng),用f1代表B對(duì)A的摩擦力,f2代表A對(duì)B的摩擦力,下列說(shuō)法正確的有( ) 圖K17-6 A.F做的功一定等于A、B系統(tǒng)動(dòng)能的增加量 B.F做的功一定小于A、B系統(tǒng)動(dòng)能的增加量 C.f1對(duì)A做的功等于A動(dòng)能的增加量 D.F、f2對(duì)B做的功之和等于B動(dòng)能的增加量 8.xx·福州一模如圖K17-7所示,足夠長(zhǎng)的傳送帶以
6、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(shuō)法正確的是( ) 圖K17-7 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(guò)程機(jī)械能的增加等于全過(guò)程物體與傳送帶間的摩擦生熱 9.如圖K17-8所示,滑雪者由靜止開始沿斜坡從A點(diǎn)自由滑下, 圖K17-8 然后在水平面上前進(jìn)至B點(diǎn)停下.已知斜坡、水平面與滑雪板之
7、間的動(dòng)摩擦因數(shù)都為μ,滑雪者(包括滑雪板)的質(zhì)量為m,A、B兩點(diǎn)間的水平距離為L(zhǎng).在滑雪者經(jīng)過(guò)AB段運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,克服摩擦力產(chǎn)生的熱量為( ) A.大于μmgL B.等于μmgL C.小于μmgL D.以上三種情況都有可能 10.xx·陜西師大附中五校聯(lián)考如圖K17-9甲所示,一條輕質(zhì)彈簧左端固定在豎直墻面上,右端放一個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的小物塊,小物塊的質(zhì)量為m=1.0 kg,當(dāng)彈簧處于原長(zhǎng)時(shí),小物塊靜止于O點(diǎn).現(xiàn)對(duì)小物塊施加一個(gè)外力F,使它緩慢移動(dòng),將彈簧壓縮至A點(diǎn),壓縮量為x=0.1 m,在這一過(guò)程中,所用外力F與壓縮量的關(guān)系如圖乙所示.然后撤去F釋放小物塊,讓小物塊沿桌面運(yùn)動(dòng),
8、已知O點(diǎn)與桌邊B點(diǎn)的距離為L(zhǎng)=0.2 m,水平桌面的高度為h=5.0 m,計(jì)算時(shí),可認(rèn)為滑動(dòng)摩擦力等于最大靜摩擦力.(g取10 m/s2) 求: (1)在壓縮彈簧過(guò)程中,彈簧存儲(chǔ)的最大彈性勢(shì)能; (2)小物塊落地點(diǎn)與桌邊B的水平距離. 圖K17-9 11.如圖K17-10為某種魚餌自動(dòng)投放器中的投餌管裝置示意圖,其下半部AB是一長(zhǎng)為2R的豎直細(xì)管,上半部BC是半徑為R的四分之一圓弧彎管,管口沿水平方向,AB管內(nèi)有一原長(zhǎng)為R、下端固定的輕質(zhì)彈簧.投餌時(shí),每次總將彈簧長(zhǎng)度壓縮到0.5R后鎖定,在彈簧上端放置一粒魚餌,解除鎖定,彈簧可將魚餌彈射出去.設(shè)質(zhì)量為m的魚
9、餌到達(dá)管口C時(shí),對(duì)管壁的作用力恰好為零.不計(jì)魚餌在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的機(jī)械能損失,且鎖定和解除鎖定時(shí),均不改變彈簧的彈性勢(shì)能.已知重力加速度為g.求: (1) 質(zhì)量為m的魚餌到達(dá)管口C時(shí)的速度大小v1; (2) 彈簧壓縮到0.5R時(shí)的彈性勢(shì)能Ep; (3) 已知地面與水面相距1.5R,若使該投餌管繞AB管的中軸線OO′在90°角的范圍內(nèi)來(lái)回緩慢轉(zhuǎn)動(dòng),每次彈射時(shí)只放置一粒魚餌,魚餌的質(zhì)量在m到m之間變化,且均能落到水面.持續(xù)投放足夠長(zhǎng)時(shí)間后,魚餌能夠落到水面的最大面積S是多少? 圖K17-10 課時(shí)作業(yè)(十七) 1.BC [解析] 物體下落的高度h=ssinθ=1 m,根據(jù)動(dòng)能定
10、理,有W合=mv2-0=1 J,選項(xiàng)B正確;摩擦力對(duì)物體做功Wf=-fs=-μmgcosθ·s=-20 J,物體克服摩擦力做功20 J,選項(xiàng)C正確;重力做功WG=mgh=20 J,物體重力勢(shì)能減少20 J,選項(xiàng)D錯(cuò)誤;根據(jù)動(dòng)能定理,有WF+Wf+WG=mv2-0,解得人對(duì)物體做功WF=1 J,選項(xiàng)A錯(cuò)誤. 2.C [解析] 圖線與橫軸所圍面積表示合力做的功,故圖C情況下合力做功最大,根據(jù)動(dòng)能定理知,選項(xiàng)C正確. 3. BC [解析] 木塊A在拉力F作用下由靜止開始運(yùn)動(dòng),到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)速度為零,木塊A向上先加速后減速,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,選項(xiàng)C正確;木塊A向上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,彈簧壓縮量先逐漸減小,后被逐
11、漸拉伸,其彈性勢(shì)能先減小后增大,選項(xiàng)B正確;拉力F始終對(duì)兩木塊A、B和輕彈簧組成的系統(tǒng)做正功,故系統(tǒng)機(jī)械能增加,選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 4.A [解析] 人隨扶梯向上加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,受支持力、重力和靜摩擦力作用,支持力和靜摩擦力對(duì)人均做正功,根據(jù)機(jī)械能的增加量等于重力以外其他力做的功知,支持力和靜摩擦力對(duì)人做的功等于人的機(jī)械能的增加量.只有選項(xiàng)A正確. 5. A [解析] 根據(jù)牛頓第二定律,有f-mg=ma,運(yùn)動(dòng)員受到的阻力f=mg+ma=2.5mg,根據(jù)動(dòng)能定理得mgh-fh=ΔEk,解得ΔEk=-1.5 mgh,即動(dòng)能減少了1.5 mgh,選項(xiàng)A正確;阻力對(duì)運(yùn)動(dòng)員做功Wf=-fh=-2.5 mg
12、h,即克服阻力做功2.5 mgh,運(yùn)動(dòng)員的機(jī)械能減少了2.5 mgh,選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤;運(yùn)動(dòng)員的重力勢(shì)能減少了mgh,選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 6.C [解析] 根據(jù)牛頓第二定律,有mgsinθ-μmgcosθ=ma,解得a=gsinθ-μgcosθ,小物塊兩次滑動(dòng)到達(dá)P點(diǎn)的時(shí)間相同,說(shuō)明兩種情況下物塊的加速度不同,即A、B材料與物塊的動(dòng)摩擦因數(shù)不同,由v=at知兩次滑動(dòng)中物塊到達(dá)P點(diǎn)的速度大小不相等,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;兩次滑動(dòng)中物塊到達(dá)底端過(guò)程摩擦力做的功相同,重力做的功相同,由動(dòng)能定理知物塊到達(dá)底端的動(dòng)能相等,由能量守恒定律知物塊到達(dá)底端過(guò)程損失的機(jī)械能相等,選項(xiàng)C正確,選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 7.CD [解析
13、] 運(yùn)動(dòng)過(guò)程中A、B受到的摩擦力等大反向,如果兩者發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng),則滑動(dòng)摩擦力對(duì)A、B做的總功為負(fù)功,根據(jù)功能關(guān)系知,F(xiàn)做的功大于A、B系統(tǒng)動(dòng)能的增加量;如果兩者不發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng),則靜摩擦力對(duì)A、B做的總功為零,根據(jù)動(dòng)能定理知,F(xiàn)做的功等于A、B系統(tǒng)動(dòng)能的增加量,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;同理,可確定選項(xiàng)C、D正確. 8.C [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,所以摩擦力都做正功,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由功能關(guān)系可知,在第一階段摩擦力對(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=Wf=fl物,摩擦生熱為Q=fl相對(duì),又由于l傳送帶
14、=vt,l物=t,所以l物=l相對(duì)=l傳送帶,即Q=ΔE,選項(xiàng)B錯(cuò)誤,選項(xiàng)C正確.在第二階段沒(méi)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. 9.B [解析] 設(shè)斜坡傾角為θ,全過(guò)程中滑雪者克服摩擦力做功為Wf=μmgcosθ·sAC+μmgsCB=μmg(sACcosθ+sCB),由圖中幾何關(guān)系得sACcosθ+sCB=L,所以Wf=μmgL,根據(jù)功能關(guān)系知克服摩擦力產(chǎn)生的熱量Q=μmgL,選項(xiàng)B正確. 10.(1)2.3 J (2)2 m [解析] (1)從F-x圖中可以看出,小物塊與桌面間的滑動(dòng)摩擦力大小為f=1.0 N. 在壓縮過(guò)程中,摩擦力做功為Wf=-
15、fx=-0.1 J 由圖線與x軸所夾面積可得F做的功為WF=×(1.0+47.0)×0.1 J=2.4 J 所以彈簧的彈性勢(shì)能為Ep=WF+Wf=2.3 J. (2)從A點(diǎn)開始到B點(diǎn)的過(guò)程中,摩擦力做功為Wf′=-f(x+L)=-0.3 J 根據(jù)功能關(guān)系有 Ep+Wf′=mv 解得vB=2 m/s 物塊從B點(diǎn)開始做平拋運(yùn)動(dòng),有 h=gt2, x=v0t 解得t=1 s,x=2 m. 11.(1) (2)3mgR (3)πR2 [解析] (1)質(zhì)量為m的魚餌在管口C時(shí)做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力完全由重力提供,則 mg=m 解得v1=. (2)彈簧的彈性勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為魚餌的機(jī)械
16、能,由機(jī)械能守恒定律有 Ep=mg(1.5R+R)+mv 解得Ep=3mgR. (3)不考慮因緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)裝置對(duì)魚餌速度大小的影響,質(zhì)量為m的魚餌離開管口后做平拋運(yùn)動(dòng),設(shè)經(jīng)過(guò)t時(shí)間落到水面上,離OO′的水平距離為x1,由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律有 4.5R=gt2 x1=v1t+R 解得x1=4R 當(dāng)魚餌的質(zhì)量為m時(shí),設(shè)其到達(dá)管口C時(shí)速度大小為v2,由機(jī)械能守恒定律有 Ep=mg(1.5R+R)+v 解得v2=2 質(zhì)量為m的魚餌落到水面上時(shí),設(shè)離OO′的水平距離為x2,則 x2=v2t+R 解得x2=7R. 魚餌能夠落到水面的最大面積 S=(πx-πx)=πR2(或8.25πR2).
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