2022届高考物理一轮复习知识点全方位练习：能量守恒定律.docx

1、2022届高考物理一轮复习知识点全方位练习：能量守恒定律􀳊 基础达标􀳊1.一物体从地面由静止开始运动,取地面为零重力势能面,运动过程中重力对物体做功为W1,阻力对物体做功为W2,其他力对物体做功为W3,则该过程终态时()A.物体的动能为W1 +W2B.物体的重力势能为W1C.物体的机械能的改变量为W2 +W3D.物体的机械能的改变量为W1 +W2 +W32. 跳伞是一项危险又刺激的运动,起跳后并不是马上自动打开降落伞,而是由跳伞者自己控制开降落伞时间.降落伞打开前可看成是自由落体运动,打开降落伞后减速下降,最后匀速下落.用h表示人下落的高度,t表示下落的时间

2、,Ep表示人的重力势能,Ek表示人的动能,E表示人的机械能,v表示人下落的速度,如果打开伞后空气阻力与速度的二次方成正比,则如图所示的图像可能正确的是()3.(多选) 如图所示,轻质弹簧左端固定在竖直墙壁上,右端与一个质量为m的滑块接触,弹簧处于原长.现施加水平力F缓慢地将滑块向左压至某位置静止,此过程中力F做功为W1,滑块克服摩擦力做功为W2.撤去力F后,滑块向右运动最终和弹簧分离.若不计空气阻力,滑块所受摩擦力大小恒定,则()A.撤去力F时,弹簧的弹性势能为W1-W2B.撤去力F后,滑块和弹簧组成的系统机械能守恒C.滑块与弹簧分离时的加速度为零D.滑块与弹簧分离时的动能为W1-2W24.(

3、多选) 如图所示,可视为质点的物块以初速度v0从A点滑上粗糙程度相同的固定斜面,并恰能到达斜面上的B点.不计空气阻力,下列说法正确的是()A.物块一定能返回到斜面底端A点B.从A到B的过程中,物块动能的减少量一定大于物块重力势能的增加量C.从A到B的过程中,物块克服摩擦力做功一定等于物块机械能的减少量D.若减小斜面倾角,物块仍从A点以相同的初速度v0滑上斜面,则一定能到达与B等高的位置􀳊 技能提升􀳊5.(多选) 倾角为且足够长的光滑固定斜面上有一质量为m的物体,初始位置如图甲所示.在平行于斜面向上的力F的作用下,从初始位置由静止开始沿斜面运动,运动过程中物体

4、的机械能E随位置x的变化关系如图乙所示.其中0x1过程的图线是曲线,x1x2过程的图线是平行于x轴的直线,x2x3过程的图线是倾斜的直线.下列说法正确的是()A.在0x1的过程中,力F在减小B.在0x1的过程中,物体的动能一直在增大C.在x1x2的过程中,物体的速度大小不变D.在x2x3的过程中,物体一定做匀速运动6. 如图所示,让一小球分别从竖直墙壁上的A点和B点沿不同的粗糙斜面AC和BC到达水平面上同一点C,小球释放的初速度均等于0,两个斜面的粗糙程度相同.关于小球的运动,下列说法正确的是()A.下滑到C点时合外力的冲量可能相同B.下滑到C点时的动能可能相同C.下滑到C点过程中损失的机械能

5、一定相同D.若小球质量增大,则沿同一斜面到达斜面底端的速度增大7.(多选) 滑沙是人们喜爱的游乐活动.如图所示是滑沙场地的一段斜面,其倾角为30,设参加活动的人和滑车总质量为m,人和滑车从距底端高为h处的顶端A沿滑道由静止开始匀加速下滑,加速度为0.4g(g为重力加速度),人和滑车可视为质点,则从顶端向下滑到底端B的过程中,下列说法正确的是()A.人和滑车减少的重力势能全部转化为动能B.人和滑车获得的动能为0.8mghC.人和滑车减少的机械能为0.2mghD.人和滑车克服摩擦力做功为0.6mgh8.高速公路部分路段旁建有如图所示的避险车道,车辆可驶入避险.若质量为m的货车刹车后以初速度v0经A

6、点冲上避险车道,前进距离l到B点时减速为0,货车所受阻力恒定,A、B两点高度差为h,C为A、B中点,已知重力加速度为g,则下列关于该货车从A运动到B过程的说法正确的是()A.克服阻力做的功为12mv02B.该过程产生的热量为12mv02-mghC.在AC段克服阻力做的功小于在CB段克服阻力做的功D.在AC段的运动时间等于在CB段的运动时间9.如图所示,在地面上竖直固定了刻度尺和轻质弹簧,弹簧处于原长时上端与刻度尺上的A点等高,质量m=0.5 kg的篮球静止在弹簧正上方,底端距A点的高度h1=1.10 m.篮球由静止释放,测得第一次撞击弹簧时弹簧的最大形变量x1=0.15 m,第一次反弹至最高点

7、时篮球底端距A点的高度h2=0.873 m,篮球多次反弹后静止在弹簧的上端,此时弹簧的形变量x2=0.01 m,弹性势能为Ep=0.025 J.若篮球运动时受到的空气阻力大小恒定,忽略篮球与弹簧碰撞时的能量损失和篮球的形变,弹簧形变在弹性限度内,重力加速度g取10 m/s2,求:(1)弹簧的劲度系数;(2)篮球在运动过程中受到的空气阻力;(3)篮球在整个运动过程中通过的路程;(4)篮球在整个运动过程中速度最大的位置.􀳊 挑战自我􀳊10.(多选)如图所示,传送带与水平面的夹角为=30,传送带两端A、B间的距离为L=5 m,传送带在电动机的带动下以v=1 m/s

8、的速度沿顺时针方向匀速运动.现将一质量为m=10 kg的小物体(可视为质点)轻放在传送带上的A点,已知小物体与传送带间的动摩擦因数=32,在传送带将小物体从A点输送到B点的过程中,下列说法正确的是(g取10 m/s2)()A.小物体在传送带上运动的时间为5 sB.传送带对小物体做的功为255 JC.电动机因传送小物体而多做的功为255 JD.小物体与传送带间因摩擦产生的热量为15 J11. 如图所示,ABCD是光滑轨道,其中竖直圆轨道的半径为R=0.2 m,最低点B处入、出口不重合,C点是最高点,BD部分水平,D点与其右侧的水平传送带平滑连接,传送带以速率v=1 m/s逆时针匀速转动,水平部分

9、长度L=1 m.质量为m=1 kg的小物块从轨道上高H=0.6 m处的P位置由静止释放,在竖直圆轨道内通过最高点C后经B点进入水平轨道,小物块与传送带间的动摩擦因数=0.4,重力加速度g取10 m/s2.求:(1)小物块经过最高点C处时受到轨道的压力FN的大小;(2)小物块在传送带上运动的时间t及小物块与传送带之间摩擦产生的热量Q.参考答案1.C【解析】 合外力做功等于动能的增加量,初动能为零,所以末动能为W1+W2+W3,选项A错误;重力做功等于重力势能的减少量,因为重力做功W1,所以重力势能减少W1,原来为零,终态时为-W1,选项B错误;机械能是动能、重力势能、弹性势能之和,因为此题不涉及

10、弹性势能,所以机械能的改变量就取决于动能和势能的改变量,则机械能的改变量为(W1+W2+W3)-W1=W2+W3,选项C正确,D错误.2.B【解析】 重力势能与人下落的高度成线性关系,故A错误.人先做自由落体运动,机械能守恒,可得Ek=|Ep|=mgh,动能与下落的高度成正比,打开降落伞后,人做减速运动,随速度的减小,阻力减小,由牛顿第二定律可知,人做加速度减小的减速运动,最后当阻力与重力大小相等后,人做匀速直线运动,所以动能先减小得快,后减小得慢,当阻力与重力大小相等后,动能不再发生变化,而机械能继续减小,故B正确,C、D错误.3.AD【解析】 在水平力F向左压缩弹簧的过程中,滑块机械能的变

11、化量为零,根据功能关系知,滑块和弹簧组成的系统机械能增加量为W1-W2,所以撤去力F时,弹簧的弹性势能为W1-W2,故A正确;撤去力F后,摩擦力对滑块要做功,所以滑块和弹簧组成的系统机械能不守恒,故B错误;弹簧恢复原长时滑块与弹簧分离,此时滑块受到的合力等于滑动摩擦力,所以加速度不等于零,故C错误;从开始到滑块与弹簧分离的过程,由动能定理得W1-2W2=Ek-0,所以滑块与弹簧分离时的动能为Ek=W1-2W2,故D正确.4.BC【解析】 若物块重力沿斜面的分力小于最大静摩擦力,则物块静止于斜面上,物块无法返回到A点,A错误;从A到B的过程中,根据能量守恒定律可知,物块动能的减少量等于重力势能的

12、增加量和摩擦产生的热量,所以从A到B的过程中,物块动能的减少量一定大于物块重力势能的增加量,B正确;摩擦力做功改变物块的机械能,所以从A到B的过程中,物块克服摩擦力做的功一定等于物块机械能的减少量,C正确;减小斜面倾角,斜面倾斜程度较小,若斜面倾角为0,则永远不可能到达与B等高的位置,D错误.5.AB【解析】 在0x1过程中,物体机械能在减小,可知拉力在做负功,拉力方向沿斜面向上, 所以物体的位移方向向下,即物体在沿斜面向下运动,根据功能关系得E=Fx,可得F=Ex,则图线的斜率表示拉力,在0x1过程中,图线的斜率的绝对值逐渐减小到零,所以物体的拉力F逐渐减小到零,故A正确;在0x1过程中,由

13、于机械能减小,则拉力做负功,且拉力在减小,所以物体从静止开始向下做加速运动,物体的动能一直在增大,故B正确;E-x图线的斜率表示拉力,在x1x2过程中,拉力F=0,机械能守恒,向下运动,重力势能减小,动能增大,物体的速度在增大,故C错误;x2x3过程,机械能继续减小,拉力做负功,拉力方向沿斜面向上,E-x图像的斜率恒定,故拉力F为恒力,由于不知道拉力F与重力分力mgsin 的大小关系,故物体有可能做匀速直线运动,也有可能做匀减速直线运动,还有可能做匀加速直线运动,故D错误.6.C【解析】 由动能定理得mgh-mghcot =12mv2,则下滑到C点时的动能不相同,而沿两个路径运动到达底端时,合

14、力的冲量等于动量的增量,方向和大小都不同,选项A、B错误;下滑到C点过程中摩擦力做功相同,都为Wf=-mghcot =-mgx,所以机械能损失相同,选项C正确;根据mgh-mghcot =12mv2可知,两边消去了小球的质量m,即与质量无关,若小球质量增大,则沿同一斜面到达斜面底端的速度不变,选项D错误.7.BC【解析】 沿斜面的方向有ma=mgsin 30-Ff,所以Ff=0.1mg,人和滑车减少的重力势能转化为动能和内能,故A错误;人和滑车下滑的过程中,重力和摩擦力做功,获得的动能为Ek=(mgsin 30-Ff)hsin30=0.8mgh,故B正确;整个下滑过程中,人和滑车减少的机械能为

15、E=mgh-Ek=mgh-0.8mgh=0.2mgh,故C正确;整个下滑过程中,克服摩擦力做功等于人和滑车减少的机械能,所以人和滑车克服摩擦力做功为0.2mgh,故D错误.8.B【解析】 设货车所受阻力为F阻,根据动能定理得-mgh-F阻l=0-12mv02,克服阻力做的功为W阻=F阻l=12mv02-mgh,故A错误;克服阻力做的功等于系统产生的内能,则该过程产生的热量为12mv02-mgh,故B正确;阻力做的功与路程成正比,所以在AC段克服阻力做的功等于在CB段克服阻力做的功,故C错误;从A到B做匀减速运动,AC段的平均速度大于CB段的平均速度,故在AC段的运动时间小于在CB段的运动时间,

16、故D错误.9.(1)500 N/m(2)0.5 N(3)11.05 m(4)在A点下方0.009 m处 【解析】 (1)篮球静止在弹簧上时,有mg-kx2=0解得k=500 N/m.(2)篮球从开始运动到第一次反弹到最高点,由动能定理得mg(h1-h2)-F阻(h1+h2+2x1)=0解得F阻=0.5 N.(3)设篮球在整个运动过程中总路程为s,由能量守恒定律得mg(h1+x2)=F阻s+Ep解得s=11.05 m.(4)篮球首次下落过程中,合力为零处速度最大,设速度最大时弹簧形变量为x3,有mg-F阻-kx3=0解得x3=0.009 m即在A点下方0.009 m处.10.BD【解析】 小物体

17、刚被放到A点时,做匀加速直线运动,加速度a1=mgcos-mgsinm=g(cos -sin )=2.5 m/s2,若小物体能与传送带达到相同的速度,则上滑位移为x1=v22a1=0.2 mmgsin =50 N,故之后小物体将向上做匀速运动,运动的时间为t2=L-x1v=4.8 s,所以小物体在传送带上运动的总时间为t=t1+t2=5.2 s,选项A错误;小物体运动到B点时的速度为1 m/s,从A到B过程,由动能定理得W传-mgLsin =12mv2-0,解得W传=255 J,选项B正确;在相对滑动时,x相=vt1-x1=0.2 m,则小物体与传送带间因摩擦产生的热量为Q=mgcos x相=

18、15 J,选项D正确;由功能关系可知,电动机多做的功等于小物体增加的机械能和因摩擦产生的热量之和,则W电=W传+Q=270 J,选项C错误.11.(1)10 N(2)0.37 s5.48 J【解析】 (1)设小物块经过C处时的速度为vC,从A到C过程,由机械能守恒定律得mgH=mg2R+12mvC2小物块在C处时,由牛顿第二定律得mg+FN=mvC2R联立解得FN=2HR-5mg=10 N (2)设小物块刚滑上传送带的速度为v0,加速度大小为a,在传送带上运动的时间为t,到达传送带右端速度为vt.从P到B过程,由机械能守恒定律得mgH=12mv02从P到E过程,由动能定理得mgH-mgL=12mvt2-0由牛顿第二定律得mg =ma解得a=g=4 m/s2由运动学公式得t=vt-v0-a=3-12 s0.37 s这段时间内,传送带向左运动的位移s=vt=0.37 m摩擦产生的热量Q =mg(L+s)=5.48 J