2021版高考物理一轮复习考点集训二十二第4节功能关系能量守恒定律含解析.docx

1、考点集训(二十二)第4节功能关系能量守恒定律A组1(多选)如图所示，足够长传送带与水平方向的夹角为，物块a通过平行于传送带的轻绳跨过光滑轻滑轮，与木块b相连，b的质量为m，开始时a、b及传送带均静止，且a不受传送带的摩擦力作用，现将传送带逆时针匀速转动，则在b上升h高度(未与滑轮相碰)的过程中()A物块A的质量为B摩擦力对a做的功等于物块a、b构成的系统机械能的增加量C摩擦力对a做的功等于物块a、b动能增加量之和D任意时刻，重力对a、b做功的瞬时功率大小不相等解析 开始时，a、b及传送带均静止且a不受传送带摩擦力作用，有magsin mbg，则ma，故A正确摩擦力对a做正功，根据功能关系得：物

2、块a、b构成的系统机械能增加，摩擦力对a做的功等于a、b机械能的增加，故B正确b上升h，则a下降hsin ，则a重力势能的减小量为Epamaghsin mgh，等于b重力势能的增加量，系统的重力势能不变，所以摩擦力对a做的功等于物块a、b动能增加量之和，故C正确任意时刻a、b的速率相等，对b，克服重力的瞬时功率Pbmgv，对a有：Pamagvsin mgv，所以重力对a、b做功的瞬时功率大小相等，故D错误答案 ABC2如图所示，木板A静止在光滑的水平地面上，物体B以水平速度冲上A后，由于摩擦力作用，最后停止在木板A上，则从B冲上木板A到相对板A静止的过程中，下述说法中正确是()A物体B克服摩擦

3、力做的功等于B动能的减少量B物体B克服摩擦力做的功等于系统机械能的减少量C物体B克服摩擦力做的功等于摩擦力对木板A做的功D物体B损失的动能等于木板A获得的动能解析 对B应用动能定理：EkWf，所以物体B克服摩擦力做的功等于B动能的减少量，A正确；根据系统能量守恒有：EQfx相对，B的位移大于相对位移，所以物体B克服摩擦力做的功大于系统机械能的减少量；因为整个过程中产生了热能，所以物体B克服摩擦力做的功即B物体机械能减小量大于摩擦力对木板A做的功即A物体的机械能增加量，同理物体B损失的动能大于木板A获得的动能，BCD错误答案 A3(多选)物体静止在水平面上，在竖直向上的拉力F作用下向上运动，不计

4、空气阻力，物体的机械能E与上升高度x的大小关系如图所示，其中曲线上点A处的切线斜率最大，x2x3的图线为平行于横轴的直线则下列判断正确的是()A在x2处物体的动能最大B在x1处物体所受的拉力最大C0x2过程中拉力F始终做正功Dx2x3过程中合外力做功为零解析 x1x2过程中，图象的斜率越来越小，则说明拉力越来越小；x2时刻图象的斜率为零，则说明此时拉力为零；在这一过程中物体应先加速后减速，则说明最大速度一定不在x2处，即在x2处物体的动能不是最大的，选项A错误；由图可知，x1处物体图象的斜率最大，则说明此时机械能变化最快，由EFh可知此时所受的拉力最大，故B正确；由图象可知，0x2过程中物体的

5、机械能增大，拉力F始终做正功，故C正确；x2x3过程中机械能保持不变，故说明拉力一定为零，合外力等于重力，做功不为零，故D错误答案 BC4(多选)如图所示，在升降机内固定一光滑的斜面体，一轻弹簧的一端连在位于斜面体上方的固定木板B上，另一端与质量为m的物块A相连，弹簧与斜面平行整个系统由静止开始加速上升高度h的过程中()A物块A的重力势能增加量一定等于mghB物块A的动能增加量等于斜面的支持力和弹簧的拉力对其做功的和C物块A的机械能增加量等于斜面的支持力和弹簧的拉力对其做功的和D物块A和弹簧组成系统的机械能增加量等于斜面对物块的支持力和B对弹簧的拉力做功的和解析 当物块具有向上的加速度时，弹簧

6、弹力在竖直方向上的分力和斜面的支持力在竖直方向上的分力的合力大于重力，所以弹簧的弹力比物块静止时大，弹簧的伸长量增大，物块A相对于斜面向下运动，物块A上升的高度小于h，所以重力势能的增加量小于mgh，故A错误；对物块A由动能定理有物块A的动能增加量等于斜面的支持力、弹簧的拉力和重力对其做功的和，故B错误；对物块A，除重力以外的其他力做的功等于机械能的增加量，物块A机械能的增加量等于斜面支持力和弹簧弹力做功的和，故C正确；同理可知物块A和弹簧组成系统的机械能增加量等于斜面对物块的支持力和B对弹簧的拉力做功的和，故D正确答案 CD5(多选)如图所示，轻质弹簧竖直固定在地面上，在其正上方某高度由静止

7、释放一小球，设下落过程中小球的加速度为a、位移为x、机械能为E，不计空气阻力，竖直向下为正方向则下落至最低点的过程中a、E随x的变化图线可能正确的是(已知弹性势能的表达式Epkx2，x为形变量)()解析 小球开始下落时，做自由落体运动，加速度不变，当小球和弹簧接触时，根据牛顿第二定律得：mgkxma，所以：ag，当压缩到最低点时，加速度大于g，故A正确，B错误；下降过程，自由落体阶段，小球机械能守恒，当与弹簧接触后，由能量守恒得：小球减少的机械能等于弹簧增加的弹性势能，即：E0Ekx2，则，EE0kx2，故C正确，D错误答案 AC6(多选)如图所示，一轻弹簧下端固定在倾角为的固定斜面底端，弹簧

8、处于原长时上端位于斜面上的B点，B点以上光滑，B点到斜面底端粗糙，可视为质点的物体质量为m，从A点由静止释放，将弹簧压缩到最短后恰好能被弹回到B点已知A、B间的距离为L，物体与B点以下斜面间的动摩擦因数为，重力加速度为g，不计空气阻力，则此过程中()A克服摩擦力做的功为mgLsin B弹簧的最大压缩量为C物体的最大动能一定等于mgLsin D弹性势能的最大值为mgLsin 解析 对于整个过程，由动能定理得：mgLsin Wf0，得克服摩擦力做的功WfmgLsin ，故A正确；设弹簧的最大压缩量为x，弹性势能的最大值为Ep；物体从A到将弹簧压缩到最短的过程，由能量守恒得：mg(Lx)sin mg

9、cos xEp，物体从将弹簧压缩到最短到弹回B点的过程，由能量守恒得：mgxsin mgcos xEp，联立解得x，EpmgLsin ，故B错误，D正确物体接触弹簧前，由机械能守恒定律知，物体刚接触弹簧时的动能等于mgLsin .当物体所受重力沿斜面向下的分力等于滑动摩擦力和弹簧的弹力的合力时物体的合力为零，速度最大，动能最大，此时物体在B点以下，从B点到此位置物体仍会加速，所以物体的最大动能一定大于mgLsin ，故C错误答案 AD7如图所示，一长木板放置在水平地面上，一根轻弹簧右端固定在长木板上，左端连接一个质量为m的小物块，小物块可以在木板上无摩擦滑动现在用手固定长木板，把小物块向左移动

10、，弹簧的形变量为x1；然后，同时释放小物块和木板，木板在水平地面上滑动，小物块在木板上滑动；经过一段时间后，长木板达到静止状态，小物块在长木板上继续往复运动长木板静止后，弹簧的最大形变量为x2.已知地面对长木板的滑动摩擦力大小为Ff.当弹簧的形变量为x时，弹性势能Epkx2，式中k为弹簧的劲度系数由上述信息可以判断()A整个过程中小物块的速度可以达到x1B整个过程中木板在地面上运动的路程为(xx2)C长木板静止后，木板所受的静摩擦力的大小不变D若将长木板改放在光滑地面上，重复上述操作，则运动过程中物块和木板的速度方向可能相同解析 整个过程根据动能定理得：mvkxWFf，所以速度不能达到x1；故

11、A错误；当木板静止时，小物块在长木板上继续往复运动时，只有弹簧弹力做功，系统机械能守恒，所以当木板刚静止时，系统具有的机械能为kx，从开始到木板刚静止的过程中，根据能量守恒得：kxkxFfs，解得：s(xx)；故B正确；长木板静止后，对木板进行受力分析，水平方向受地面的静摩擦力和弹簧弹力，弹簧弹力随木块的运动而发生改变，所以木板受的静摩擦力也发生改变；故C错误；若将长木板改放在光滑地面上，系统所受合外力为零，动量守恒，则运动过程中物块和木板的速度方向肯定相反；故D错误答案 B8在大型物流货场，广泛应用着传送带搬运货物如图甲所示，与水平面成角倾斜的传送带以恒定速率运动，皮带始终是绷紧的，将m1

12、kg的货物放在传送带上的A处，经过1.2 s到达传送带的B端用速度传感器测得货物与传送带的速度v随时间t变化图象如图乙所示，已知重力加速度g10 m/s2，由vt图可知()AA、B两点的距离为2.4 mB货物与传送带间的动摩擦因数为0.5C货物从A运动到B过程中，传送带对货物做功大小为12.8 JD货物从A运动到B过程中，货物与传送带摩擦产生的热量为11.2 J解析 由题图乙可知，货物在前0.2 s运动的距离L10.2 m，在0.21.2 s内移动的距离L23 m，所以A、B两点距离LL1L23.2 m，A错误；从图象上看，前0.2 s货物的加速度a110 m/s2，0.21.2 s内货物的加

13、速度a22 m/s2，根据受力情况，可知ma1mgsin mgcos ，ma2mgsin mgcos ，解得0.5，B正确；同时还解得摩擦力Ffmgcos 4 N，前0.2 s摩擦力做功W1FfL10.8 J，在0.21.2 s内摩擦力做功W2FfL212 J，摩擦力对货物做的总功W1W211.2 J，C错误；从图象可求得相对路程L相1.2 m，摩擦产生的热量Q1.24 J4.8 J，D错误答案 BB组9(多选)如图所示，一轻弹簧下端固定在倾角30的斜面的底端，斜面固定在水平地面上物块B放在木箱A的里面，它们(均视为质点)一起从斜面顶端a点由静止开始下滑，到b点接触弹簧，木箱A将弹簧上端压缩至

14、最低点c，此时将物块B迅速拿出，然后木箱A又恰好被弹簧弹回到a点已知木箱A的质量为m，物块B的质量为3m，a、c两点间的距离为L，重力加速度为g.下列说法正确的是()A在A上滑的过程中与弹簧分离时A的速度最大B弹簧被压缩至最低点c时，其弹性势能为0.8mgLC在木箱A从斜面顶端a下滑至再次回到a点的过程中，因摩擦产生的热量为1.5mgLD若物块B没有被拿出，AB能够上升的最高位置距离a点为解析 物体加速度为零的时候，速度最大，所以在A上滑的过程中当弹力等于重力沿斜面向下分力与摩擦力之和时速度最大，A错误；设压缩最短时，弹性势能为Ep，根据题意下滑过程：Ep4mgLsin 4mgLcos ，上滑

15、过程：EpmgLsin mgLcos ，联立解得：Ep0.8mgL，B正确；根据题意可知，摩擦生热等于克服摩擦力做功：Q4mgLcos mgLcos 1.5mgL，C正确；B没有拿出，上滑根据能量守恒：Ep4mgLsin 4mgLcos ，解得：L，所以最高点距a点LL，D错误答案 BC10(多选)如图所示，水平桌面上的轻质弹簧一端固定，另一端与小物块相连弹簧处于自然长度时物块位于O点(图中未标出)物块的质量为m，ABa，物块与桌面间的动摩擦因数为.现用水平向右的力将物块从O点拉至A点，拉力做的功为W.撤去拉力后物块由静止向左运动，经O点到达B点时速度为零重力加速度为g.则上述过程中()A物块

16、在A点时，弹簧的弹性势能等于WmgaB物块在B点时，弹簧的弹性势能小于WmgaC经O点时，物块的动能小于WmgaD物块动能最大时弹簧的弹性势能小于物块在B点时弹簧的弹性势能解析 如果没有摩擦力，则O点应该在AB中间，由于有摩擦力，物体从A到B过程中机械能损失，故无法到达没有摩擦力情况下的B点，也即O点靠近B点故OA，此过程物体克服摩擦力做功大于mga，所以物块在A点时，弹簧的弹性势能小于Wmga，故A错误；由A分析得物块从开始运动到最终停在B点，路程大于a，故整个过程物体克服阻力做功大于mga，故物块在B点时，弹簧的弹性势能小于Wmga，故B正确；从O点开始到再次到达O点，物体路程大于a，故由

17、动能定理得，物块的动能小于Wmga，故C正确；物块动能最大时，弹力等于摩擦力，而在B点弹力与摩擦力的大小关系未知，故物块动能最大时弹簧伸长量与物块在B点时弹簧伸长量大小未知，故此两位置弹性势能大小关系无法确定，故D错误答案 BC11如图所示，竖直平面内有一光滑的直角细杆MON，其中ON水平，OM竖直，两个小物块A和B分别套在OM和ON杆上，连接AB的轻绳长为L0.5 m，现将直角杆MON绕过OM的轴O1O2缓慢地转动起来已知A的质量为m12 kg，重力加速度g取10 m/s2.(1)当轻绳与OM的夹角37时，求轻绳上张力F；(2)当轻绳与OM的夹角37时，求物块B的动能EkB；(3)若缓慢增大

18、直角杆转速，使轻绳与OM的夹角由37缓慢增加到53，求这个过程中直角杆对A和B做的功WA、WB.解析 (1)因A始终处于平衡状态，所以对A有Fcos m1g，得F25 N.(2)设B质量为m2、速度为v、做圆周运动的半径为r，对B有Fsin m2，rLsin ，EkBm2v2，得EkB，EkB2.25 J.(3)因杆对A的作用力垂直于A的位移，所以WA0，由(2)中的EkB知，当53时，B的动能为EkB J杆对B做的功等于A、B组成的系统机械能的增量，故WBEkBEkBm1gh其中hLcos 37Lcos 53得WB J12如图为某生产流水线工作原理示意图足够长的工作平台上有一小孔A，一定长度

19、的操作板(厚度可忽略不计)静止于小孔的左侧，某时刻开始，零件(可视为质点)无初速度地放上操作板的中点，同时操作板在电动机带动下向右做匀加速直线运动，直至运动到A孔的右侧(忽略小孔对操作板运动的影响)，最终零件运动到A孔时速度恰好为零，并由A孔下落进入下一道工序已知零件与操作板间的动摩擦因数10.05，零件与工作台间的动摩擦因数20.025，不计操作板与工作台间的摩擦重力加速度g10 ms2.求：(1)操作板做匀加速直线运动的加速度大小；(2)若操作板长L2 m，质量M3 kg，零件的质量m0.5 kg，则操作板从A孔左侧完全运动到右侧的过程中，电动机至少做多少功？解析 (1)设零件向右运动距离

20、x时与操作板分离，此过程历经时间为t，此后零件在工作台上做匀减速运动直到A孔处速度减为零，设零件质量为m，操作板长为L，取水平向右为正方向，对零件，有：分离前：1mgma1分离后：2mgma2且xa1t2以后做匀减速运动的位移为：x对操作板，有：xat2联立以上各式解得：a2 m/s2.(2)将a2 m/s2，L2 m代入a1t2at2解得：t s操作板从A孔左侧完全运动到右侧的过程中，动能的增加量Ek1M()212 J零件在时间t内动能的增加量Ek2m(1gt)2 J零件在时间t内与操作板因摩擦产生的内能Q11mg0.25 J根据能量守恒定律，电动机做功至少为WEk1Ek2Q12 J12.33 J.