2019-2020年高考物理模擬試題專題匯編 專題3 功與能 第2講 功能關(guān)系、能量守恒（A）（含解析）.doc

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2019-2020年高考物理模擬試題專題匯編 專題3 功與能 第2講 功能關(guān)系、能量守恒（A）（含解析） 一．選擇題 1.（xx?寶雞三檢?18）甲 乙 丙 丁 戊 、如圖甲所示，將質(zhì)量為的小球以速度豎直向上拋出，小球上升的最大高度為。若將質(zhì)量分別為、、、的小球，分別以同樣大小的速度從半徑均為的豎直圓形光滑軌道的最低點(diǎn)水平向右射入軌道，軌道形狀如圖乙、丙、丁、戊所示。則質(zhì)量分別為、、、的小球中，能到達(dá)的最大高度仍為的是（小球大小和空氣阻力均不計(jì)）（ ） A．質(zhì)量為的小球 B．質(zhì)量為的小球 C．質(zhì)量為的小球 D．質(zhì)量為的小球 2.(xx?濟(jì)南二模?16）．一根質(zhì)量為m、長為L的均勻鏈條一半放在光滑的水平桌面上，另一半懸在桌邊，桌面足夠高，如圖a所示。若將一個質(zhì)量為m小球分別拴在鏈條左端和右端，如圖b、圖c所示。約束鏈條的擋板光滑，三種情況均由靜止釋放，當(dāng)整根鏈條剛離開桌面時，關(guān)于它們的速度關(guān)系，下列判斷中正確的是（ ） A．va=vb=vc B．va < vb < vc C．vc > va > vb D．va > vb > vc 3.（xx?聊城二模?20）.如圖所示，光滑固定的豎直桿上套有小物塊a，不可伸長的輕質(zhì)細(xì)繩通過大小可忽略的定滑輪連接物塊a和小物塊b，虛線cd水平?，F(xiàn)由靜止釋放兩物塊，物塊a從圖示位置上升，并恰能到達(dá)c點(diǎn)。在此過程中，若不計(jì)摩擦和空氣阻力，下列說法正確的是（ ） A.繩拉力對物塊a做的功等于物塊a重力勢能的增加量 B.物塊a到達(dá)c點(diǎn)時加速度為零 C.繩拉力對物塊b做的功在數(shù)值上等于物塊b機(jī)械能的減少量 D.繩拉力對物塊b先做負(fù)功后做正功 4.(xx?衡水高三調(diào)?15). 一質(zhì)點(diǎn)在0～15 s內(nèi)豎直向上運(yùn)動，其加速度一時間圖像如圖所示，若取豎直向下為正，g取10，則下列說法正確的是 ( ) A.質(zhì)點(diǎn)的機(jī)械能不斷增加 B．在0～5 s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的動能增加 C．在10～15 s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的機(jī)械能一直增加 D．在t-15 s時質(zhì)點(diǎn)的機(jī)械能大于t=5 s時質(zhì)點(diǎn)的機(jī)械能 θ B A 甲 v H θ B A 乙 v h C 5.(xx?永州三模?20)．如圖所示，甲、乙兩傳送帶與水平面的夾角相同，都以恒定速率v向上運(yùn)動。現(xiàn)將一質(zhì)量為m的小物體(視為質(zhì)點(diǎn))輕輕放在A處，小物體在甲傳送帶上到達(dá)B處時恰好達(dá)到傳送帶的速率v；在乙傳送帶上到達(dá)離B處豎直高度為h的C處時達(dá)到傳送帶的速率v，已知B處離地面的高度均為H。則在小物體從A到B的過程中（ ） A．小物體與甲傳送帶間的動摩擦因數(shù)較小 B．兩傳送帶對小物體做功相等 C．兩傳送帶消耗的電能相等 D．兩種情況下因摩擦產(chǎn)生的熱量相等 h x v0 6.(xx?肇慶三測?21)如下圖所示，一質(zhì)量為m（可視為質(zhì)點(diǎn)）的物塊以一定的初速度v0從斜面底端沿斜面向上運(yùn)動，恰能滑行到斜面頂端．設(shè)物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)一定，斜面的高度h和底邊長度x可獨(dú)立調(diào)節(jié)（斜面長度隨之改變），下列說法正確的是 A．若只增大m，物塊不能滑到斜面頂端 B．若只增大h，物塊不能滑到斜面頂端，但上滑最大高度一定增大 C．若只增大x，物塊不能滑到斜面頂端，但滑行水平距離一定增大 D．若再施加一個水平向右的恒力，物塊一定從斜面頂端滑出 7.（xx?西安交大附中三模?21）. 如圖甲所示，平行于光滑斜面的輕彈簧勁度系數(shù)為k，一端固定在傾角為的斜面底端，另一端與物塊A連接；兩物塊A、B質(zhì)量均為m，初始時均靜止。現(xiàn)用平行于斜面向上的力F拉動物塊B，使B做加速度為a的勻加速運(yùn)動，A、B兩物塊在開始一段時間內(nèi)的關(guān)系分別對應(yīng)圖乙中A、B圖線（t1時刻A、B的圖線相切，t2時刻對應(yīng)A圖線的最高點(diǎn)），重力加速度為g，則（ ） A．t2時刻，彈簧形變量為0 B．t1時刻，彈簧形變量為 C．從開始到t2時刻，拉力F逐漸增大 D．從開始到t1時刻，拉力F做的功比彈簧彈力做的功少 8.（xx?成都三診?7）．如圖所示,傾角θ=30的固定斜面上固定著擋板，輕彈簧下端與擋板相連，彈簧處于原長時上端位于D點(diǎn)。用一根不可伸長的輕繩通過輕質(zhì)光滑定滑輪連接物體A和B，使滑輪左側(cè)繩子始終與斜面平行，初始時A位于斜面的C點(diǎn)，C、D兩點(diǎn)間的距離為L。現(xiàn)由靜止同時釋放A、B，物體A沿斜面向下運(yùn)動，將彈簧壓縮到最短的位置為E點(diǎn)，D、E兩點(diǎn)間距離為。若A、B的質(zhì)量分別為4m和m，A與斜面之間的動摩擦因數(shù)，不計(jì)空氣阻力，重力加速度為g，整個過程中，輕繩始終處于伸直狀態(tài)，則（ ） A．A在從C至E的過程中，先做勻加速運(yùn)動，后做勻減速運(yùn)動 B．A在從C至D的過程中，加速度大小 C．彈簧的最大彈性勢能為 D．彈簧的最大彈性勢能為 二．非選擇題 9.（xx?西安交大附中三模?24）. （14分） 如圖所示，一質(zhì)量m＝0.4 kg的滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))靜止于動摩擦因數(shù)μ＝0.1的水平軌道上的A點(diǎn)．現(xiàn)對滑塊施加一水平外力，使其向右運(yùn)動，外力的功率恒為P＝10.0 W．經(jīng)過一段時間后撤去外力，滑塊繼續(xù)滑行至B點(diǎn)后水平飛出，恰好在C點(diǎn)沿切線方向進(jìn)入固定在豎直平面內(nèi)的光滑圓弧形軌道，軌道的最低點(diǎn)D處裝有壓力傳感器，當(dāng)滑塊到達(dá)傳感器上方時，傳感器的示數(shù)為25.6 N．已知軌道AB的長度L＝2.0 m，半徑OC和豎直方向的夾角α＝37，圓形軌道的半徑R＝0.5 m．(空氣阻力可忽略，重力加速度g＝10 m/s2，sin 37＝0.6，cos 37＝0.8)，求： (1)滑塊運(yùn)動到C點(diǎn)時速度VC的大?。? (2)B、C兩點(diǎn)的高度差h及水平距離x； (3)水平外力作用在滑塊上的時間t. 10.(xx?北京西城區(qū)二模22)．（16分） h A B R R O C 如圖所示為豎直放置的四分之一圓弧軌道，O點(diǎn)是其圓心，半徑R=0.8m，OA水平、OB豎直。軌道底端距水平地面的高度h=0.8m。從軌道頂端A由靜止釋放一個質(zhì)量m=0.1kg的小球，小球到達(dá)軌道底端B時，恰好與靜止在B點(diǎn)的另一個相同的小球發(fā)生碰撞，碰后它們粘在一起水平飛出，落地點(diǎn)C與B點(diǎn)之間的水平距離x=0.4m。忽略空氣阻力，重力加速度g=10m/s2。求： （1）兩球從B點(diǎn)飛出時的速度大小v2； （2）碰撞前瞬間入射小球的速度大小v1； （3）從A到B的過程中小球克服阻力做的功Wf。 11.(xx?北京朝陽二練?22)．（16分） 如圖所示，豎直平面內(nèi)的半圓形軌道下端與水平面相切，B、C分別為半圓形軌道的最低點(diǎn)和最高點(diǎn)。小滑塊（可視為質(zhì)點(diǎn)）沿水平面向左滑動，經(jīng)過A點(diǎn)時的速度vA=6.0m/s。已知半圓形軌道光滑，半徑R=0.40m，滑塊與水平面間的動摩擦因數(shù)m = 0.50，A、B兩點(diǎn)間的距離l=1.10m。取重力加速度g =10m/s2。求： （1）滑塊運(yùn)動到B點(diǎn)時速度的大小vB； （2）滑塊運(yùn)動到C點(diǎn)時速度的大小vC； （3）滑塊從C點(diǎn)水平飛出后，落地點(diǎn)與B點(diǎn)間的距離x。 12.（xx?南平綜測?20）．(15分)如圖所示，光滑的水平面AB與半徑R=0.4m的光滑豎直半圓軌道BCD在B點(diǎn)相切，D點(diǎn)為半圓軌道最高點(diǎn)，A點(diǎn)的右側(cè)連接一粗糙的水平面。用細(xì)線連接甲、乙兩物體，中問夾一輕質(zhì)壓縮彈簧，彈簧與甲、乙兩物體不拴接，甲的質(zhì)量朋=4kg，乙的質(zhì)量=5kg，甲、乙均靜止。若固定乙，燒斷細(xì)線，甲離開彈簧后經(jīng)過B點(diǎn)進(jìn)入半圓軌道，過D點(diǎn)時對軌道的壓力恰好為零。取g=10m/s2，甲、乙兩物體均可看作質(zhì)點(diǎn)，求： (1)甲離開彈簧后經(jīng)過B點(diǎn)時的速度的大小； (2)在彈簧壓縮量相同的情況下，若固定甲，燒斷細(xì)線，乙物體離開彈簧后從A點(diǎn)進(jìn)入動摩擦因子=0.4的粗糙水平面，則乙物體在粗糙水平面運(yùn)動的位移S。 13.(xx?肇慶三測?35)h R A C B O ．(18分)如下圖所示，質(zhì)量為3kg的長木板B放在光滑的水平面上，右端與半徑R=1m的粗糙的圓弧相切，左端上方放一質(zhì)量為1kg物塊C，物塊C與長木板B間的動摩擦因數(shù)為0.2．現(xiàn)將一質(zhì)量為1kg的物體A從距圓弧上端h=5m處靜止釋放，沿著圓弧到達(dá)水平軌道與B碰撞后粘在一起運(yùn)動，再經(jīng)1s物塊C剛好運(yùn)動到B 的右端且不會掉下．取g=10m/s．求： （1）物體A剛進(jìn)入圓弧時對軌道的壓力； （2）長木板B的長度； （3）物體A經(jīng)過圓弧時克服阻力所做的功． 第2講 功能關(guān)系、能量守恒（A卷） 參考答案與詳解 1.【答案】C 【命題立意】本題旨在考查機(jī)械能守恒的應(yīng)用、豎直方向做圓周運(yùn)動。 【解析】由題意可知，質(zhì)量為的小球，整個過程機(jī)械能守恒，得： A、質(zhì)量為的小球，由圖乙可知，上升到軌道最高點(diǎn)速度不能為零，有：， 依據(jù)機(jī)械能守恒，可知此時的小球還沒上升到最大高度，即，故A錯誤； BD、由丙圖和戊圖，可知小球出軌道時的速度方向不沿豎直方向，則上升到最高點(diǎn)時水平方向速度不為零，依據(jù)機(jī)械能守恒定律：，，故BD錯誤； C、由丁圖可知，小球出軌道時的速度方向沿豎直方向向上，則上升到最高點(diǎn)時，速度為零，依據(jù)機(jī)械能守恒定律：，故C正確。 故選：C 2.【答案】C 【命題立意】本題旨在考查機(jī)械能守恒定律。 【解析】鐵鏈釋放之后，到離開桌面，由于桌面無摩擦， 對兩次釋放，桌面下方L處為0勢能面， 則釋放前，系統(tǒng)的重力勢能為： 第一次： 第二次： 第三次： 釋放后： 則損失的重力勢能：、、 那么：、、 解得：、、 可得：，即： 故選：C 【舉一反三】解決本題的關(guān)鍵知道系統(tǒng)機(jī)械能守恒，抓住系統(tǒng)重力勢能的減小量等于系統(tǒng)動能的增加量進(jìn)行求解。3.【答案】AC 【命題立意】本題旨在考查機(jī)械能守恒定律、功能關(guān)系。 【解析】A、從a到c，a的動能變化量為零，根據(jù)功能關(guān)系可知，繩拉力對物塊a做的功等于物塊a的重力勢能的增加量，故A正確； B、當(dāng)a物塊到達(dá)C處時，由受力分析可知：水平方向受力平衡，豎直方向只受重力作用，所以根據(jù)牛頓第二定律得知，a物塊的加速度，故B錯誤； C、從a到c，b的動能變化量為零，根據(jù)功能關(guān)系：除重力以為其他力做的功等于機(jī)械能的增量，故繩拉力對b做的功在數(shù)值上等于b機(jī)械能的減少量，故C正確； D、物塊a上升到與滑輪等高前，b下降，繩的拉力對b做負(fù)功，故D錯誤。 故選：AC 4.【答案】D 【命題立意】本題旨在考查功能關(guān)系。 【解析】A、由圖象可以看出內(nèi)的加速度等于g，內(nèi)的加速度小于g， 內(nèi)的加速度大于g，故物體的機(jī)械能先不變，后增加，再減小，故A錯誤； B、在內(nèi)，物體速度向上，加速度方向向下，加速度與速度方向相反，則物體減速，速度減小，則動能減小，故B錯誤； C、在內(nèi)，物體向上減速的加速度大于g，說明物體受到了方向向下的外力，做負(fù)功，機(jī)械能減少，故C錯誤； D、根據(jù)牛頓第二定律，內(nèi)，，得：，方向向上，做正功，物體機(jī)械能增加；內(nèi)，，得：，方向向下，物體機(jī)械能減少；物體一直向上做減速運(yùn)動，而4-6s內(nèi)的速度小于內(nèi)的速度，則內(nèi)的位移小于內(nèi)的位移，故，則內(nèi)物體機(jī)械能增加的多，減小的少，故質(zhì)點(diǎn)在時的機(jī)械能大于時的機(jī)械能，D正確。 故選：D 5.【答案】AB 【命題立意】本試題旨在考查功能關(guān)系、功的計(jì)算。 【解析】A、根據(jù)公式，可知物體加速度關(guān)系，再由牛頓第二定律，得知：，故A正確； B、傳送帶對小物體做功等于小物塊的機(jī)械能的增加量，動能增加量相等，重力勢能的增加量也相同，故兩種傳送帶對小物體做功相等，故B正確； C、D、由摩擦生熱知， 甲圖中：，， 乙圖中：， 解得：，， 根據(jù)能量守恒定律，電動機(jī)消耗的電能等于摩擦產(chǎn)生的熱量與物塊增加機(jī)械能之和，因物塊兩次從A到B增加的機(jī)械能相同，，所以將小物體傳送到B處，兩種傳送帶消耗的電能甲更多，故C錯誤，D錯誤。 故選：AB 6.【答案】BC 【命題立意】本題考查功和能，意在考查考生思維的嚴(yán)密性和邏輯性的能力。 【解析】物塊以一定的初速度v0從斜面底端沿斜面向上運(yùn)動，恰能滑行到斜面頂端，根據(jù)動能定理得：-mgh-μmgscosθ=0-mv02，即：gh+μgx=v02，可見與物體的質(zhì)量無關(guān)，增大m，物塊仍能滑到斜面頂端．故A錯誤；根據(jù)：gh+μgx=v02可知，h增大，物塊不能滑到斜面的頂端，結(jié)合：gh+μhgcotθ=v02可知：，增大h，θ增大，則上升的最大高度增大．故B正確；根據(jù)：gh+μgx=v02可知，知x增大，物塊不能滑到斜面的頂端，結(jié)合gxtanθ+μgx=v02，得增大x，斜面的傾角變小，則滑行的最大距離一定增大．C正確；施加一個水平向右的恒力，恒力沿斜面方向的分力可能小于摩擦力的增加量，則物塊不一定能從斜面頂端滑出．D錯誤． 7.【答案】BD 【命題立意】本試題旨在考查胡克定律、功能關(guān)系。 【解析】A、由圖知，時刻A的加速度為零，速度最大，根據(jù)牛頓第二定律和胡 克定律得：，則得：，故A錯誤； B、由圖讀出，時刻A、B開始分離，對A根據(jù)牛頓第二定律：，則：，故B正確； C、從開始到時刻，對AB整體，根據(jù)牛頓第二定律得：，得：，減小，增大；時刻到時刻，對B，由牛頓第二定律得：，得：，可知不變，故C錯誤；D、由上知：時刻A、B開始分離…① 開始時有： …② 從開始到時刻，彈簧釋放的勢能：…③ 從開始到時刻的過程中，根據(jù)動能定理得： … ④ …⑤ 由①②③④⑤解得：，所以拉力做的功比彈簧釋放的勢能少，故D正確。 故選：BD 8.【答案】BD 【命題立意】本題旨在考查牛頓第二定律、動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化。 【解析】A、釋放A、B后，A沿斜面加速下滑，當(dāng)與彈簧接觸時，開始壓縮彈簧，彈簧產(chǎn)生沿斜面向上的彈力，但此時彈力小于A沿斜面向下的作用力，故A做加速度減小的加速運(yùn)動，當(dāng)把彈簧壓縮到某一位置時，A沿斜面受力平衡，速度達(dá)到最大，之后彈力大于A沿斜面向下的作用力，A做減速運(yùn)動，故A錯誤； B、A沿斜面受自身重力沿斜面分力、B對其沿斜面的拉力和斜面對A的摩擦力，根據(jù)牛頓第二定律，沿斜面方向則有：，解得：，故B正確； CD、以AB為研究對象，從C點(diǎn)運(yùn)動到E點(diǎn)，在E點(diǎn)彈簧壓縮最短，彈性勢能達(dá)最大，AB從C點(diǎn)運(yùn)動到E點(diǎn)，由能動能定理，得：，解得： 由彈力做的功等于彈性勢能的變化，即：，故D正確。 故選：BD 9.【答案】（1）；（2）、；（3） 【命題立意】本試題旨在考查動能定理、牛頓第二定律、機(jī)械能守恒定律。 【解析】：（1）滑塊運(yùn)動到D點(diǎn)時，由牛頓第二定律得: 滑塊由C點(diǎn)運(yùn)動到D點(diǎn)的過程，由機(jī)械能守恒定律得： 代入數(shù)據(jù)，聯(lián)立解得： （2）滑塊在C點(diǎn)速度的豎直分量為： B、C兩點(diǎn)的高度差為： 滑塊由B運(yùn)動到C所用的時間為： 滑塊運(yùn)動到B點(diǎn)的速度為： B、C間的水平距離： （3）滑塊由A點(diǎn)運(yùn)動B點(diǎn)的過程，由動能定理得： 代入數(shù)據(jù)解得： 答：（1）滑塊運(yùn)動到C點(diǎn)時速度的大小為； （2）B、C兩點(diǎn)的高度差為及水平距離為； （3）水平外力作用在滑塊上的時間為。 10.【答案】（1）；（2）；（3） 【命題立意】本題旨在考查平拋運(yùn)動、動量守恒定律。 【解析】（1）兩球從B點(diǎn)飛出后做平拋運(yùn)動，則有： 豎直方向上： 解得： 水平方向上： 解得： （2）兩球碰撞，根據(jù)動量守恒定律 則有： 解得： （3）入射小球從A運(yùn)動到B的過程中，根據(jù)動能定理 得： 解得： 答：（1）兩球從B點(diǎn)飛出時的速度大小為； （2）碰撞前瞬間入射小球的速度大小為； （3）從A到B的過程中小球克服阻力做的功為。 11.【命題立意】考查動能定理的應(yīng)用，以及平拋運(yùn)動的規(guī)律 【答案】（1）（2）（3） 【解析】（1）滑塊從A運(yùn)動到B的過程中，根據(jù)動能定理 所以 m/s （2）滑塊從B運(yùn)動到C的過程中，取水平面為零勢能平面，根據(jù)機(jī)械能守恒定律 所以 m/s （3）滑塊從C水平飛出后做平拋運(yùn)動。設(shè)飛行時間為t，則 水平方向： 豎直方向： 解得：x = 1.2 m 12.【答案】（1）甲離開彈簧后經(jīng)過B點(diǎn)時的速度的大小為； （2）乙物體在粗糙水平面運(yùn)動的位移為2m． 【命題立意】本題旨在考察機(jī)械能守恒定律和牛頓定律 【解析】（1）根據(jù)牛頓第二定律求出甲在D點(diǎn)的速度，根據(jù)機(jī)械能守恒定律求出甲離開彈簧后經(jīng)過B點(diǎn)的速度大?。? （2）根據(jù)能量守恒求出乙的初速度，結(jié)合牛頓第二定律和速度位移公式求出物體在粗糙水平面上運(yùn)動的位移大?。? （1）甲在最高點(diǎn)D，由牛頓第二定律得： ， 設(shè)甲離開彈簧運(yùn)動至D點(diǎn)的過程中機(jī)械能守恒得： ． 代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得：． （2）甲固定，燒斷細(xì)線后乙的速度大小為v2，由能量守恒得： ， 得：v2=4m/s． 乙在粗糙水平面做勻減速運(yùn)動：μm2g=m2a， 解得：a=4m/s2， 則有：． 13.【命題立意】本題旨在考查力和運(yùn)動、功和能、動量守恒等知識。 【解析】（1）物體A從釋放到進(jìn)入圓弧前做自由落體運(yùn)動 ① 剛進(jìn)入圓弧時 ② 聯(lián)立①②式解得：（N）③ （2）物塊C從開始運(yùn)動到與長木板具有相同速度過程中 ④ 由④式解得： 物塊C運(yùn)動距離 ⑤ 物塊C在B的右端時兩者具有相同的速度 ⑥ ⑦ 由速度公式得木板剛開始運(yùn)動時速度 ⑧ 木板B運(yùn)動距離 ⑨ 長木板B的長度 ⑩ （3）物塊A與木板B碰撞過程中動量守恒 由式解得： 物塊A從靜止釋放到與木板A碰撞前，由動能定理 物體A經(jīng)過圓弧時克服阻力做的功： 由式解得