2022年高考物理一轮考点跟踪练习19《功能关系 能量守恒定律》一（含详解）

2022年高考物理一轮考点跟踪练习19

《功能关系 能量守恒定律》一

一         、单选题

1.如图所示，一足够长的木板在光滑的水平面上以速度v向右匀速运动，现将质量为m的物体轻轻地放置在木板上的右端，已知物体m和木板之间的动摩擦因数为μ，为保持木板的速度不变，从物体m放到木板上到它相对木板静止的过程中，须对木板施一水平向右的作用力F，那么力F对木板做功的数值为(　　)

A.　         B.         C.mv2           D.2mv2

2.两物块A和B用一轻弹簧连接,静止在水平桌面上,如图甲所示,现用一竖直向上的力F拉动物块A,使之向上做匀加速直线运动,如图乙所示,在物块A开始运动到物块B将要离开桌面的过程中(弹簧始终处于弹性限度内),下列说法正确的是(　　)

A.力F先减小后增大

B.弹簧的弹性势能一直增大

C.物块A的动能和重力势能一直增大

D.两物块A、B和轻弹簧组成的系统机械能先增大后减小

3.一个质量为m的小铁块沿半径为R的固定半圆轨道上边缘由静止滑下，到半圆底部时，小铁块所受向心力为小铁块重力的1.5倍，则此过程中小铁块损失的机械能为(　　)

A.mgR        B.mgR        C.mgR        D.mgR

4.如图所示是具有登高平台的消防车，具有一定质量的伸缩臂能够在5 min内使承载4人的登高平台(人连同平台的总质量为400 kg)上升60 m到达灭火位置。此后，在登高平台上的消防员用水炮灭火，已知水炮的出水量为3 m3/min，水离开炮口时的速率为20 m/s，则用于(　　)

A.水炮工作的发动机输出功率约为1×104 W

B.水炮工作的发动机输出功率约为4×104 W

C.水炮工作的发动机输出功率约为2.4×106 W

D.伸缩臂抬升登高平台的发动机输出功率约为800 W

5.如图所示，一表面光滑的木板可绕固定的水平轴O转动，木板从水平位置OA转到OB位置的过程中，木板上重为5 N的物块从靠近转轴的位置由静止开始滑到图中虚线所示位置，在这一过程中，物块的重力势能减少了4 J。则以下说法正确的是(取g=10 m/s2)(　　)

A.物块的竖直高度降低了0.8 m

B.由于木板转动，物块下降的竖直高度必大于0.8 m

C.物块获得的动能为4 J

D.由于木板转动，物块的机械能必定增加

6.韩晓鹏是我国首位在冬奥会雪上项目夺冠的运动员。他在一次自由式滑雪空中技巧比赛中沿“助滑区”保持同一姿态下滑了一段距离，重力对他做功1 900 J，他克服阻力做功100 J。韩晓鹏在此过程中(　　)

A.动能增加了1 900 J

B.动能增加了2 000 J

C.重力势能减小了1 900 J

D.重力势能减小了2 000 J

7.弹弓一直是孩子们最喜爱的弹射类玩具之一,其构造如图所示,橡皮筋两端点A、B固定在把手上,橡皮筋ACB恰好处于原长状态,在C处(AB连线的中垂线上)放一固体弹丸,一手执把,另一手将弹丸拉至D点放手,弹丸就会在橡皮筋的作用下迅速发射出去,打击目标,现将弹丸竖直向上发射,已知E是CD中点,则(　　)

A.从D到C,弹丸的机械能守恒

B.从D到C,弹丸的动能一直在增大

C.从D到C,弹丸的机械能先增大后减小

D.从D到E弹丸增加的机械能大于从E到C弹丸增加的机械能

8.如图所示，下端固定在地面上的竖直轻弹簧，从它的正上方高H处有一物块自由落下，落到弹簧上后将弹簧压缩．如果分别从H1、H2(H1＞H2)高处释放物块，物块落到弹簧上将弹簧压缩的过程中获得的最大动能分别是Ek1和Ek2，在具有最大动能时刻的重力势能分别是Ep1和Ep2(以地面为参照系)，那么有(　　)

A．Ek1=Ek2，Ep1=Ep2

B．Ek1＞Ek2，Ep1＞Ep2

C．Ek1＞Ek2，Ep1=Ep2

D．Ek1＞Ek2，Ep1＜Ep2

9.如图所示，用力F拉位于粗糙固定斜面上的木箱，使它沿着斜面加速向上移动．木箱在移动过程中，下列说法正确的是(　　)

A．重力对木箱做的功等于木箱增加的重力势能

B．F对木箱做的功等于木箱增加的机械能

C．合外力对木箱做的功等于木箱增加的动能

D．F对木箱做的功等于木箱增加的动能与木箱克服摩擦力所做功之和

10.一物体仅受重力和竖直向上的拉力作用，沿竖直方向向上做减速运动。此过程中物体速度的平方和上升高度的关系如图所示。若取h=0处为重力势能等于零的参考平面，则此过程中物体的机械能随高度变化的图像可能正确的是(　　)

二         、多选题

11. (多选)如图所示,倾角为37°的光滑斜面上粘贴有一厚度不计、宽度为d=0.2 m的橡胶带,橡胶带的上、下边缘与斜面的上、下边缘平行,橡胶带的上边缘到斜面的顶端距离为l=0.4 m,现将质量为m=1 kg、宽度为d的薄矩形板上边缘与斜面顶端平齐且从斜面顶端静止释放。已知矩形板与橡胶带之间的动摩擦因数为0.5,重力加速度g取10 m/s2,不计空气阻力,矩形板由斜面顶端静止释放下滑到完全离开橡胶带的过程中(此过程矩形板始终在斜面上),下列说法正确的是(　　)

A.矩形板受到的摩擦力为Ff=4 N

B.矩形板的重力做功为WG=3.6 J

C.产生的热量为Q=0.8 J

D.矩形板的上边缘穿过橡胶带下边缘时速度大小为 m/s

12. (多选)如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端与一质量为m、套在粗糙竖直固定杆A处的圆环相连，弹簧水平且处于原长．圆环从A处由静止开始下滑，经过B处的速度最大．到达C处的速度为零，AC=h.圆环在C处获得一竖直向上的速度v，恰好能回到A.弹簧始终在弹性限度内，重力加速度为g.则圆环(　　)

A．下滑过程中，加速度一直减小

B．下滑过程中，克服摩擦力做的功为mv2

C．在C处，弹簧的弹性势能为mv2－mgh

D．上滑经过B的速度大于下滑经过B的速度

三         、计算题

13.如图所示，传送带与地面的夹角θ=37°，A、B两端间距L=16 m，传送带以速度v=10 m/s，沿顺时针方向运动，物体m=1 kg，无初速度地放置于A端，它与传送带间的动摩擦因数μ=0.5，试求：(sin 37°=0.6，cos 37°=0.8)

(1)物体由A端运动到B端的时间；

(2)系统因摩擦产生的热量。

0.2022年高考物理一轮考点跟踪练习19《功能关系 能量守恒定律》一（含详解）答案解析

一         、单选题

1.答案为：C；

解析：由能量转化和守恒定律可知，力F对木板所做的功W一部分转化为物体m的动能，一部分转化为系统内能，故W=mv2＋μmg·x相，x相=vt－t，a=μg，v=at即v=μgt，

联立以上各式可得：W=mv2，故选项C正确。斜的直线，故C错误，D正确。

2.答案为：C；

解析：对A物块由牛顿第二定律得F-mg+kx=ma,解得F=m(g+a)-kx,由于x先减小后反向增大,故拉力一直增大,A错误;在A上升过程中,弹簧从压缩到伸长,所以弹簧的弹性势能先减小后增大,B错误;在上升过程中,由于物块A做匀加速运动,所以物块A的速度增大,高度升高,则物块A的动能和重力势能增大,C正确;在上升过程中,除重力与弹力做功外,还有拉力做正功,所以两物块A、B和轻弹簧组成的系统的机械能一直增大,D错误。

3.答案为：B；

解析：已知小铁块滑到半圆底部时，小铁块所受向心力为小铁块重力的1.5倍，由牛顿第二定律得：1.5mg=m.对铁块的下滑过程运用动能定理得：mgR－W=mv2，联立解得：W=mgR，B正确．]

4.答案为：B；

解析：在1 s内，水炮喷出去的水质量为m=ρV=103× kg=50 kg，这些水的重力势能为WG=mgh=50×10×60 J=3×104 J，动能为mv2=1×104 J，所以1 s内水增加的能量为4×104 J，即水炮工作的发动机输出功率为4×104 W，选项B正确，A、C错误。伸缩臂克服承载4人的登高平台做功的功率为P== W=800 W，但伸缩臂也有一定的质量，所以该过程发动机的输出功率大于800 W，选项D错误。

5.答案为：A；

解析：由重力势能的表达式Ep=mgh，重力势能减少了4 J，而mg=5 N，故h=0.8 m，A项正确、B项错误；木板转动，木板的支持力对物块做负功，则物块机械能必定减少，故C、D项均错误。

6.答案为：C；

解析：根据动能定理得韩晓鹏动能的变化ΔE=WG＋Wf=1 900 J－100 J=1 800 J＞0，故其动能增加了1 800 J，选项A、B错误；根据重力做功与重力势能变化的关系WG=－ΔEp，所以ΔEp=－WG=－1 900 J＜0，故韩晓鹏的重力势能减小了1 900 J，选项C正确，选项D错误。

7.答案为：D；

解析：从D到C,橡皮筋对弹丸做正功,弹丸机械能一直在增加,A、C错误;从D到E橡皮筋作用在弹丸上的合力大于从E到C橡皮筋作用在弹丸上的合力,两段高度相等,所以DE段橡皮筋对弹丸做功较多,即机械能增加的较多,D正确;在CD连线中的某一处,弹丸受力平衡,所以从D到C,弹丸的速度先增大后减小,B错误。

8.答案为：C；

解析：动能最大的位置即重力和弹力相等的位置，两种情况此位置相同，物体第一次下落时减少的重力势能大，两次增加的弹性势能相等，根据能量守恒定律可知第一次增加的动能大，故C正确．]

9.答案为：C；

解析：木箱在向上移动过程中，重力对木箱做负功，根据重力做功与重力势能变化的关系可知，木箱克服重力做的功等于木箱增加的重力势能，故A错误；根据功能关系可知，拉力F和摩擦力做功之和等于木箱增加的机械能，摩擦力做负功，所以F对木箱做的功大于木箱增加的机械能，故B错误；根据动能定理可知，合外力对木箱做的功等于木箱增加的动能，故C正确；根据功和能量转化的关系可知，F对木箱做的功应等于木箱增加的动能、木箱克服摩擦力做的功以及木箱增加的重力势能的总和，故D错误．]

10.答案为：D；

解析：拉力竖直向上，与物体的位移方向相同，则拉力对物体做正功，由功能关系知物体的机械能增加，故A、B错误。由匀变速运动的速度位移关系公式v2－v02=2ah得：v2=v02＋2ah，由数学知识可知，v2 ­h图像的斜率等于2a，直线的斜率一定，则知物体的加速度a一定，因此物体向上做匀减速直线运动，由牛顿第二定律知拉力恒定。由功能关系知：FΔh=ΔE，即得=F，所以E­h图像的斜率等于拉力F，F一定，因此E­h图像应是向上倾斜的直线，故C错误，D正确。

二         、多选题

11.答案为：BCD；

解析：矩形板在滑上橡胶带的过程中对橡胶带的正压力是变化的,所以矩形板受摩擦力是变化的,

故A错误;重力做功WG=mg(l+d)sinθ=3.6J,所以B正确;

产生的热量等于克服摩擦力做功Q=2×μmgcosθ·d=0.8J,所以C正确;

根据动能定理有WG-Q=mv2-0,解得v=m/s,所以D正确。

12.答案为：BD；

解析：圆环受到重力、弹力、阻力、支持力，圆环的运动是先做加速度减小的加速运动，再做加速度增大的减速运动，最后静止，A项错误；A到C过程，根据能量守恒定律有mgh－Wf=Ep(Wf为阻力做功，Ep为弹性势能)，C到A过程，mv2＋Ep=mgh＋Wf，联立解得Wf=mv2，B项正确；在C处，弹簧的弹性势能为mgh－mv2，C项错误；A到B过程，mgh1－Wf1=mv＋ΔEp1，C到B过程，mv2＋ΔEp2=mv＋mgh2＋Wf2，比较得vB2＞vB1，D项正确．]

三         、计算题

13.解：(1)物体刚放上传送带时受到沿斜面向下的滑动摩擦力，由牛顿第二定律得

mgsin θ＋μmgcos θ=ma1

设物体经时间t1加速到与传送带同速，则v=a1t1，x1=a1t12

解得a1=10 m/s2，t1=1 s，x1=5 m

设物体与传送带同速后再经过时间t2到达B端，因mgsin θ>μmgcos θ，

故当物体与传送带同速后，物体将继续加速，即mgsin θ－μmgcos θ=ma2

L－x1=vt2＋a2t22解得t2=1 s

故物体由A端运动到B端的时间t=t1＋t2=2 s。

(2)物体与传送带间的相对位移x相=(vt1－x1)＋(L－x1－vt2)=6 m

故Q=μmgcos θ·x相=24 J。