2023年高考物理预测题之能量守恒定律含答案

这是一份2023年高考物理预测题之能量守恒定律含答案，共12页。试卷主要包含了单选题，多选题，综合题等内容，欢迎下载使用。
 高考物理预测题之能量守恒定律一、单选题1．小明同学进行了以下探究实验。如图所示，将滑块从轨道A的h1高度处由静止释放，滑块冲上B轨道后达到的最大高度为h2。减小轨道B的倾斜程度至轨道C，再次从轨道A的h1高度处释放滑块，滑块冲上轨道C。已知轨道由同一种材料制成，粗糙程度处处相同，不计滑块在轨道连接处的机械能损失，则滑块在轨道C上达到的最大高度（　　）  A．等于h1 B．等于h2C．小于h2 D．介于h1与h2之间二、多选题2．如图所示，质量为m的小球甲固定在轻弹簧上，轻弹簧固定在水平面上，小球甲和轻弹簧套在一竖直固定的光滑杆上，小球甲和质量为4m的物体乙用跨过光滑定滑轮的不可伸长的轻绳连接。初始时，用手托住物体乙，使轻绳刚好伸直且绳上拉力为零，此时，连接小球甲和定滑轮之间的轻绳与水平方向的夹角为，且小球甲静止于M点，现将物体乙由静止释放，经过一段时间后小球甲运动到N点，ON水平，且小球在M、N两点时弹簧的弹力大小相等。已知重力加速度为g，，，弹簧始终处于弹性限度内。下列说法正确的是（　　） A．弹簧的劲度系数B．小球甲运动到N点时的速度大小为C．小球甲由M点运动到N点的过程中，小球甲和物体乙的机械能之和先减小后增大D．在小球甲由M点运动到N点的过程中，物体乙重力的瞬时功率先增大后减小3．如图所示，A物体套在光滑的竖直杆上，B物体放置在粗糙水平桌面上，用一细绳连接。初始时细绳经过定滑轮呈水平，A物体从P点由静止释放，下落到Q点时速度为v，此过程中绳子一直伸直，物体B始终在水平桌面上，下列说法正确的是（　　）A．A物体运动到Q点时，B物体的速度小于vB．A物体运动到Q点时，B物体的速度大于vC．A物体减少的机械能等于B物体增加的动能D．A物体减少的机械能大于B物体增加的动能4．如图所示，一根原长为l0的轻弹簧套在光滑直杆AB上，其下端固定在杆的A端，质量为m的小球也套在杆上且与弹簧的上端相连，球和杆一起绕经过杆A端的竖直轴OO′匀速转动，且杆与水平面间始终保持30°角．已知杆处于静止状态时弹簧的压缩量为，重力加速度为g，则下列说法正确的是（　　）A．弹簧为原长时，杆的角速度为B．当杆的角速度为时，弹簧处于压缩状态C．在杆的角速度增大的过程中，小球与弹簧所组成的系统机械能不守恒D．在杆的角速度由0缓慢增大到过程中，小球机械能增加了5．如图所示，质量为的物块（可视为质点）从倾角为37°的固定斜面顶端由静止开始下滑，到达点时开始压缩轻弹簧，物块第一次返回后恰能到达的中点，已知，斜面段是粗糙的，斜面上点以下是光滑的，已知，，重力加速度为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不计其他阻力，弹簧始终处于弹性限度内，下列说法正确的是（） A．在物块运动过程中，物块与弹簧组成的系统机械能一直在减小B．物块最终会保持静止状态C．物块与斜面段的动摩摞因数为0.25D．物块在斜面上段运动的总路程为6．如图所示，光滑水平面MA上有一轻质弹簧，弹簧一端固定在竖直墙壁上，弹簧原长小于MA。A点右侧有一匀速运动的水平传送带AB，传送带长度l＝2m，速度，一半径为R＝0.5m的光滑半圆轨道BCD在B点与传送带相切，轨道圆心为O，OC水平。现用一质量为m＝2kg的物块（可看做质点）压缩弹簧，使得弹簧的弹性势能为。由静止释放物块，已知物块与传送带之间的动摩擦因数为，g取，关于物块的运动，下列说法正确的是（）  A．物块能运动到半圆轨道最高点DB．物块运动到B点的速度为C．物块运动到C点时对轨道的压力为60ND．若传送带速度变为v＝2m/s，物块在B点右侧不会脱离轨道三、综合题7．一种弹射游戏装置的简化示意图如图所示，它由内壁光滑的弹射器、水平直轨道AB、半径为R的竖直圆轨道BC、倾斜轨道DE连接组成，E点高度可调，小球经过E点后将沿水平方向射出。质量为m、可视为质点的小球经弹射器弹出后，能通过C点且对轨道任一点的压力大小不超过小球所受重力的7倍视为游戏成功。已知AB=3R，小球在AB段运动时所受阻力大小等于小球所受重力的，其余轨道均光滑，不计空气阻力，重力加速度大小为g。在游戏成功的前提下，求：（1）小球在圆轨道BC上的最小速度；  （2）弹簧储存的弹性势能需要满足的条件；  （3）改变E点的高度，小球的最大水平射程。8．一游乐设施简化模型如图所示，挡板1、2分别固定在光滑斜面的顶端和底端，相距为L，A为一小滑块，B为不计质量的板（在外力的作用下可以瞬间获得或失去速度），长度，AB间的滑动摩擦力大小恒等于A的重力，A、B与挡板的碰撞都是弹性碰撞，已知斜面的倾角，重力加速度为g。  （1）若将置于板上端的滑块A以初速度为零释放，求滑块A到达挡板2时的速度大小。（2）在挡板1处有发射装置，可以将置于板上端的滑块A沿平行于斜面的方向发向发射，要使滑块A恰能回到挡板1处，求滑块A需要的发射速度大小。（3）在（2）中，若使滑块A以初速度发射，求滑块A做周期性运动时的周期。  9．如图所示，倾角为的斜面固定在水平地面上，一轻绳绕过两个光滑的轻质滑轮连接着固定点P和物体B，两滑轮之间的轻绳始终与斜面平行，物体A与动滑轮连接，B受到竖直方向的恒力F（图中未画出），整个系统处于静止状态。已知A、B的质量均为，A与斜面间的动摩擦因数为，重力加速度g取10m/s2。  （1）求恒力F的最小值；（2）现撤去恒力F，A、B由静止释放。求：①A、B释放瞬间，B的加速度大小aB；②当B下降（B未落地）时，B的大小vB。10．如图所示，质量为2kg的物体A上表面为半径0.15m的光滑圆弧，在圆心O的正下方有一质量也为2kg的小球B（半径可忽略），在A的右侧有一质量为4kg，且与A等高的物块C处于静止状态，若开始时，A与B以相同速度3m/s向右运动，并与物块C发生弹性碰撞（碰撞时间极短），不计一切摩擦及阻力，求：  （1）碰撞后，物块C速度的大小；（2）小球B与物块A分离时，物块A速度的大小；（3）小球B到达最高点时，B与A的圆心O之间的高度差。11．如图所示，倾角为的光滑斜面末端B与水平传送带平滑衔接。一质重为的滑块（可视为质点）从斜面上的A点由静止释放，A点与B端的竖直高度差为。已知传送带匀速运行的速度为，滑块与传送带间的动摩擦因数，传送带足够长，重力加速度。自滑块由A点释放开始，求：（1）滑块第一次到达B端时的速度大小；（2）滑块第二次到达B端的时间；（3） 时间内，电动机消耗的电能。12．如图所示，传送带与水平方向成角，顺时针匀速转动的速度大小为，传送带长，光滑水平面上有一块木板，其上表面粗糙，且与传送带底端B以及右侧固定半圆形光滑轨道槽的最低点C等高，槽的半径。质量的物块（可视为质点）从A端由静止释放沿传送带下滑，在底端B滑上紧靠传送带上表面的静止木板，木板质量为，木板长度，不考虑物块滑上木板时的机械能损失，物块滑到木板最右端时，木板恰好撞上半圆槽，木板瞬间停止运动，物块进入半圆形光滑轨道槽运动。已知物块与传送带间的动摩擦因数，物块与木板间的动摩擦因数。取重力加速度。求：  （1）物块从A运动到B经历的时间t；（2）物块从A运动到B与传送带摩擦产生的热量Q；（3）判断物块能否通过半圆槽的最高点D，若能，求出物块经过D点的速度；若不能，求出物块离开半圆槽的位置。13．如图所示，水平地面上有一两端开口的圆形管道，管道内部最上端有一活塞，已知管道质量为，活塞质量为m，两者间的最大静摩擦力为（最大静摩擦力等于滑动摩擦力），不计空气阻力，重力加速度为g。  （1）当管道受到竖直向上的拉力作用时，活塞与管道间没有相对滑动，求拉力的最大值F。（2）当管道突然获得竖直向上的初速度时，要使活塞不脱离管道，求管道的最小长度L。  （3）在上问活塞不脱离管道的条件下，求管道落地时的速度。 
 1．C2．A,B,D3．A,D4．C,D5．C,D6．A,C,D7．（1）解：当小球刚好能通过 点时，小球存在最小速度，此时重力提供向心力，有 解得 （2）解：当小球刚好能通过 点时，弹簧储存的弹性势能具有最小值，小球经弹射器弹出到 点过程，根据能量守恒定律可得 解得 小球经过 点时对轨道的压力最大，且最大压力为 ，此时弹簧储存的弹性势能具有最大值，根据题意有解得 小球经弹射器弹出到 点过程，根据能量守恒定律可得 联立解得 故为了游戏成功，弹簧储存的弹性势能需要满足 （3）解：当小球经过 点对轨道的压力最大时，小球经过 点速度最大，小球到达 点速度最大，小球从E点射出后的水平射程最大，则小球从 点到 点过程，根据机械能守恒定律可得 小球从E点射出后做平抛运动，则有联立解得 可知 8．（1）解：A与B相对静止一起沿斜面运动，则 加速度方向沿斜面向下，A在B板上上滑时，加速度为 加速度方向沿斜面向下，A在B板上下滑时，加速度为 加速度方向沿斜面向上，AB整体先向下做匀加速运动，加速度为 位移为 ，当b下端碰到2时，由于b板质量不计，碰撞瞬间保持静止，A沿B向下做匀加速直线运动，位移为 ，加速度为 设A到达挡板2时的速度为 ，则 解得 （2）解：滑块从挡板1滑下到再回来的过程中，由能量守恒定律可得 解得 （3）解：A开始运动时，AB一起向下运动，做加速运动，由运动学公式可知 解得 B碰撞挡板2后A继续运动，直到A与挡板2碰撞，A做减速运动可知 解得 A与挡板2碰撞后原速度返回，AB一起向上运动直到沿B与挡板1碰撞，由运动学公式可知 解得 A继续上升直到速度为0，则 解得 此后AB一起向下加速，B碰撞挡板2后，A继续向下运动直到碰撞挡板2时速度为 ，由动能定理可知 解得 反弹后B不会在碰到挡板1，之后就以 的初速度上升到最高点在下降，循环做周期性运动，设周期为 ，则 代入数据可得 9．（1）解：由题可知，对A受力分析 对B受力分析可知 解得 （2）解：①撤去F，对A受力分析，由牛顿第二定律可得 对B受力分析，由牛顿第二定律可得 由题图可得 解得 ②由题图可得，A的速度为 由能量守恒可知 由于 解得 10．（1）解：A、C碰撞时根据动量守恒、能量守恒有 ， 解得 ， （2）解：A、B水平方向动量守恒，分离时A、B水平方向共速，该速度即为分离时A的速度 解得 （3）解：由于 表明B存在竖直方向的分速度，令B的速度为 则有 由速度分解可知 可得 B与A分离后做斜抛运动，最大高度时竖直速度为0，则 解得 11．（1）解：A到B过程，根据动能定理有 解得 所用时间为 （2）解：对滑块滑上传送带到达最右端过程中有 滑块从最右端到与传送带共速过程中有 此后滑块随传送带达到B端时间为 所以滑块第二次到达B端的时间 此过程中滑块和传送带之间的相对位移总和为 （3）解：滑块第二次到达B端后再从斜面下滑到底端时间为 ，从底端到达最右端过程中 此时段皮带与滑块的相对位移为 再从最右端到与皮带共速过程中有与减速时间和位移相同，共速时刚好达到B端，此时段滑块与皮带的相对位移为 所以从滑块第二次到达B端再从斜面下滑到传送带上后到再回到B端的时间为 因此 时间内从滑块A点释放到第二次到达B端以外，需经历10个相同的过程。 末滑块到达底端，速度为 整个过程根据能量守恒有 解得 12．（1）解：设物块从A刚滑上传送带的加速度为 ，此时摩擦力方向沿斜面向下，由牛顿第二定律可得 解得 物块滑上传送带至速度与传送带相同所需的时间为 此过程物块的位移大小为 由于 ，且 所以此后物块继续做匀加速直线运动，摩擦力方向变为沿斜面向上，由牛顿第二定律可得 解得 由运动学公式 解得 则总时间为 （2）解：从物块滑上传送带至速度与传送带相同的过程中皮带位移 此过程物块相对皮带位移 此后过程中皮带位移 此过程物块相对皮带位移 故物块从A运动到B与传送带摩擦产生的热量为 （3）解：物块滑上木板时的速度大小为 设物块离开木板时的速度为 ，木板的速度为 ，由动量守恒得 由能量守恒得 解得 对物块沿槽上滑过程应用动能定理，有 解得物块到达D点的速度为 物体过最高点的最小速度为 由于 因此物块能够到达D点。13．（1）解：根据题意，设最大拉力时，整体的加速度为 ，由牛顿第二定律，对整体有 对活塞有 联立解得 （2）解：根据题意，设管道的加速度大小为 ，活塞的加速度大小为 ，经时间 后两者达共同速度 ，向上的位移分别为 和 ，对管道，由牛顿第二定律得 由运动学公式可得 ， 对活塞，由牛顿第二定律得 由运动学公式可得 ， 则管道的最小长度为 联立解得 （3）解：根据题意可知，由于管道与活塞间的最大静摩擦力大于活塞的重力，则管道与活塞共速后保持相对静止，由能量守恒定律有 解得