2018屆高三物理一輪復習高頻考點強化(四)能量綜合問題

1、高頻考點強化（四）能量綜合問題（45 分鐘 100 分）一、選擇題（本題共 10 小題,每小題 7 分,共 70 分。17 題為單選題,810 題為多選題）1.（2017 滁州模擬）如圖所示，一小孩沿粗糙的滑梯加速滑下，則該小孩（）A. 重力勢能不變，動能增加，機械能減少B. 重力勢能減少，動能不變，機械能增加C. 重力勢能減少，動能增加，機械能減少D. 重力勢能減少，動能增加，機械能不變【解析】選 Co 小孩從滑梯上加速滑下，高度下降，所以重力勢能減少；速度增大，則動能增加；除重力以外滑 動摩擦力做負功，由功能關系可知小孩的機械能減少，故 A、B、D 錯誤，C 正確。2.（2017 揭陽模擬

2、）如圖所示，一質量為 m 的重物放在水平地面上，上端用一根輕彈簧相連?，F(xiàn)用手拉彈簧 的上端 P 緩慢向上移動，當 P 點位移為 H 時，重物離開地面一段距離 h，則在此過程中（）A. 拉彈黃的力對系統(tǒng)做功為mgHB. 重物 m 的機械能守恒mgH - hC. 彈簧的勁度系數(shù)等于口HD. 彈簧和重物組成的系統(tǒng)機械能守恒-2 -【解析】選 Co 拉彈簧的力隨著彈簧的伸長慢慢變大，拉力并不等于重力，故做功不是 mgH 故 A 錯誤；由于彈力對重物做功，所以重物 m 的機械能增加，故 B 錯誤;緩慢向上移動，重物處于平衡狀態(tài)，重物離開地面一-3 -mg段距離 h,則有 k（H-h）=mg，解得 k=丨

3、丨b,故 C 正確；由于外力對彈簧和重物組成的系統(tǒng)做功,所以彈簧和重物組成的系統(tǒng)機械能增加，故 D 錯誤。3.如圖所示,有一內壁光滑的閉合橢圓形管道，置于豎直平面內，MN 是通過橢圓中心 0 點的水平線。已知一 小球從 M 點出發(fā),初速率為 vo,沿管道 MPN運動,到 N 點的速率為 vi,所需時間為 ti；若該小球仍由 M 點以初 速率 vo出發(fā)，而沿管道 MQt 運動，到 N 點的速率為V2,所需時間為 t2。則（）導學號 42722444A.Vl=V2,t1t2C.V1=V2,t1t2,故選項 A 正確。4.（2017 廈門模擬）將地面上靜止的貨物豎直向上吊起，貨物的質量為 1kg,貨

4、物在 3s 內的 v -t 圖象如圖A. 3s 內重力做功為 90JB. 3s 內合外力對貨物做功為-18JC. 3s 內拉力對貨物做功為108JD. 3s 內貨物的機械能守恒D.V1V2,t1t2所示。以下判斷正確的是（g 取 10m/s2）B.v1t2-4 -6x3【解析】選 G 由 v -t 圖象可知，物體在 3s 內上升的高度為 h=頓第二定律得 F F-mg=ma=1X 2N=2N，解得 F=12N,則重力做功 WG=-mgh=-10 x9J=-90J,A 錯誤；合外力做功W合=F合h=2X9J=18J,B 錯誤；拉力做功 W=Fh=12X9J=108J,C 正確；由于除重力以外拉力

5、做功，故機械能不守恒,D 錯誤。5.(2017 贛州模擬)一個質量為 1kg 的物塊從固定斜面上距擋板2m 高的位置無初速度滑下,撞到下面的擋2板上時，速度為 6m/s,物塊撞到擋板上后，反彈的速度為 4m/s,重力加速度 g 取 10m/s ,則下面說法正確的有( )導學號 42722445A. 物塊在斜面上運動的過程中機械能守恒B. 物塊從斜面上滑下到與擋板相碰前的過程中機械能減少了1JC. 物塊與擋板相碰過程中損失的機械能為10JD. 物塊與擋板相碰后，能返回到離擋板 0.8m 高處1 i【解析】選 Co物塊下滑過程重力勢能的減少量是 E)=mgh=1X 10 x2J=20J,動能的增加

6、量為 E=? mV*x1X62J=18J,由于 EkA&,所以物塊在斜面上運動的過程中機械能不守恒，故 A 錯誤；物塊從斜面上滑下到與擋板相碰前的過程中機械能減少量為AE=A & AEk=20J-18J=2J,故 B 錯誤;物塊與擋板相碰過程中損失1 1 1的機械能為AE損mf- mv2=18J-厶x1x42J=10J,故 C 正確；設斜面的傾角為0,物塊與斜面間的動摩擦 因數(shù)為卩,根據(jù)動能定理得，下滑過程 mgh-li 1hr1mgcosB”口 = mf-0,上滑過程-mgh-卩 mgcos0 “口 =0，mv2,聯(lián)立解得物塊與擋板相碰后上滑的高度 h 0.73m,故 D 錯誤。6.(201

7、7 泉州模擬)如圖所示，長木板 A 靜止放在光滑的水平地面上，物體 B 以水平速度沖上 A 后,由于摩 擦力作用，最后停止在木板 A 上，則從 B 沖到木板 A 上到相對板 A 靜止的過程中，下述說法中正確的是( )22 2m=9m 加速度為 a= m/s =2m/s ,由牛-5 -BAA.物體 B 動能的減少量等于系統(tǒng)增加的內能B.物體 B 克服摩擦力做的功等于系統(tǒng)內能的增加量-6 -C.物體 B 損失的機械能等于木板A 獲得的機械能D.物體 B 克服摩擦力做的功等于木板 A 增加的機械能與系統(tǒng)增加的內能之和【解析】選。艮據(jù)能量轉化和守恒定律知，物體 B 動能的減少量等于 A 獲得的動能和系

8、統(tǒng)產生的內能之和，故 A 錯誤;根據(jù)功能關系知，系統(tǒng)克服摩擦力做功等于系統(tǒng)內能的增加量，由動能定理可知，物體 B 克服摩擦力做的功等于物體 B 動能的減少量，故 B 錯誤；物體 B 損失的機械能等于木板 A 獲得的動能與系統(tǒng)產生的內 能之和，故 C 錯誤；由動能定理知，物體 B 克服摩擦力做的功等于 B 動能的減少量，由能量守恒定律知，即等 于木板 A 增加的機械能與系統(tǒng)增加的內能之和，故 D 正確。【加固訓練】如圖所示，木塊 A 放在木塊 B 的左端上方，用水平恒力 F 將 A 拉到 B 的右端，第一次將 B 固定在地面上，F(xiàn) 做 功 W,生熱 Q;第二次讓 B 可在光滑水平面自由滑動，F(xiàn)

9、做功W2,生熱Q2,則下列關系中正確的是（）A. WVWQi=QB.W=WQi=QC.WWQiQD.W=W,QiQ【解析】選 A。木塊 A 從木塊 B 左端滑到右端克服摩擦力所做的功 W=Fx,因為木塊 B 不固定時木塊 A 的位 移要比固定時長，所以 WW,摩擦產生的熱量 Q=Fx相對,兩次都從木塊 B 左端滑到右端，相對位移相等，所以 Q=Q,故 A 正確。7.（20 17 太原模擬）如圖所示，甲、乙兩種粗糙面不同但高度相同的傳送帶，傾斜于水平地面放置。以同樣恒定速率 v 向上運動?，F(xiàn)將一質量為 m 的小物體（視為質點）輕輕放在 A 處，小物體 在甲傳送帶上到達 B 處 時恰好達到傳送帶的

10、速率v;在乙傳送帶上到達離 B 豎直高度為 h 的 C 處時達到傳送帶的速率 v。已知 B 處離地面高度為 H,則在物體從 A 到 B 的運動過程中（）導學號 42722446A. 兩種傳送帶對小物體做功相等B. 將小物體傳送到 B 處，兩種傳送帶消耗的電能相等C兩種傳送帶與小物體之間的動摩擦因數(shù)甲的大-7 -D.將小物體傳送到 B 處，兩種系統(tǒng)產生的熱量相等-8 -【解析】選 A 傳送帶對小物體做功等于小物體機械能的增加量勢能的增加量也相同，即機械能的增加量相等，根據(jù)功能關系知，兩種傳送帶對小物體做功相等，故 A 正確；2根據(jù)公式 v =2ax,可知物體加速度關系 a甲a乙,由牛頓第二定律得

11、 卩 mgcosB-mgsin0=ma，解得卩甲Q乙,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 B、C、D 錯誤。【加固訓練】(多選)如圖,在勻速轉動的電動機帶動下，足夠長的水平傳送帶以恒定速率V1勻速向右運動。一質量為m 的滑塊從傳送帶右端以水平向左的速率V2(v2w)滑上傳送帶，最終滑塊又返回至傳送帶的右端。就上述過程，下列判斷正確的有A.滑塊返回傳送帶右端的速率為V11 1 2 2B此過程中傳送帶對滑塊做功為2ViC此過程中電動機對傳送帶做功為2m1D.此過程中滑塊與傳送帶間摩擦產生的熱量為m(V1+V2)2【解析】選 A、D。由于傳送帶足夠長,滑塊減速向左滑行，直到速

12、度減為零，然后滑塊會在滑動摩擦力的作用下向右加速，由于 V1V2,滑塊會先在滑動摩擦力的作用下加速，當速度增大到等于傳送帶速度時，滑塊還在傳送帶上，之后不受摩擦力，故滑塊與傳送帶一起向右勻速運動，有 v2=V1,故 A 正確；此過程中只有傳送,兩種情況下物H-h-9 -帶對滑塊做功，根據(jù)動能定理 W=X Ek得 W=AEk=，m -，m：,故 B 錯誤；設滑塊向左運動的時間為 t1,位移為12xi,則:xi= V2ti,摩擦力對滑塊做功：Wi=FfXi=Ff已V2ti,又摩擦力做功等于滑塊動能的減小量,即m ,2衍Vi該過程中傳送帶的位移:x2=viti,摩擦力對傳送帶做功 W2=FfX2=F

13、fViti=FfVi= =2FfX?=2WJ =mwv2o設滑11 2塊向右運動的時間為 t2,位移為 X3,則 X3=；Vlt2,摩擦力對滑塊做功 W=FfX3=：m，該過程中傳送帶的位移X4=vit2=2X3,滑塊相對傳送帶的總位移X相=Xl+X2+X4-X3=X1+X2+X3,滑動摩擦力對系統(tǒng)做功 W總= FfX相1=MW+W=m(vi+V2)2,滑塊與傳送帶間摩擦產生的熱量大小等于滑動摩擦力對系統(tǒng)做功，Q=W總=Ff X相1=m(Vi+V2)2,故 D 正確；根據(jù)能量守恒定律可知，全過程中，電動機對皮帶做的功與滑塊動能的減小量等于滑1 1 1 1 22 22 2塊與傳送帶間摩擦產生的熱

14、量，即 Q=W+ m m ,整理得 W=Q- m + m =m +mvv2,故 C 錯誤。8.(2017 上饒模擬)如圖所示,在固定傾斜光滑桿上套有一個質量為 m 的圓環(huán)，桿與水平方向的夾角a=30 圓環(huán)與豎直放置的輕質彈簧上端相連，彈簧的另一端固定在地面上的 A 點,彈簧處于原長 h,讓圓環(huán)沿桿由靜 止滑下，滑到桿的底端時速度恰為零。則在圓環(huán)下滑過程中()A. 圓環(huán)和地球組成的系統(tǒng)機械能守恒B. 當彈簧垂直于光滑桿時圓環(huán)的動能最大C. 彈簧的最大彈性勢能為 mgh1D. 彈簧轉過 60角時，圓環(huán)的動能為 mgh【解析】選 C D。圓環(huán)沿桿滑下，滑到桿的底端的過程中有兩個力對圓環(huán)做功，即環(huán)的重

15、力和彈簧的拉力，所以圓環(huán)和地球組成的系統(tǒng)的機械能不守恒，故 A 錯誤;當圓環(huán)沿桿的加速度為零時，其速度最大，動能最大,此時彈簧處于伸長狀態(tài)，給圓環(huán)一個斜向下的拉力，故 B 錯誤;根據(jù)機械能守恒可知，當圓環(huán)滑到最底端時其-10 -速度為零，重力勢能全部轉化為彈性勢能，此時彈性勢能最大，等于重力勢能的減小量即為mgh,故 C 正確；h 1彈簧轉過 60角時,此時彈簧仍為原長,以圓環(huán)為研究對象,由動能定理得 mg丿 Jm故 D 正確。9.（2017 大同模擬）如圖所示，細繩的上端固定在天花板上靠近墻壁的O 點，下端拴一小球 丄點為小球下垂時的平衡位置，在 OL 直線上固定一個釘子 Q 若將小球從豎直

16、位置拉開（保持繩繃緊）到某位置 P,釋放后任其向 L 點擺動，不計空氣阻力，小球到達 L 點后，因繩被釘子擋住，將開始沿以 Q 為中心的圓弧繼續(xù)運動。下 列說法正確的是（）導學號 42722447A. 若 Q 與 P 等高，則小球向右擺到與 P 等高的點然后擺回來B. 若 Q 的位置比 P 低,則小球向右擺到與 P 等高的位置，然后豎直下落C. 若 Q 的位置比 P 低，則小球將繞 Q 點旋轉，直到繩子完全繞在釘子上為止D. 若 Q 的位置比 P 高，則小球向右能擺到與 P 等高的位置【解題指導】解答本題應注意以下兩點：（1）小球運動過程機械能守恒。若 Q 的位置比 P 低，小球繞 Q 點做圓

17、周運動，可能小球能夠到達圓周 的最高點，也可能不能到達圓周的最 咼點。【解析】選AD。若 Q 與 P 等高，則小球向右擺到與 P 等高的點時的速度恰好為 0,然后擺回來，故 A 正確；若 Q 的位置比 P 低，則小球向右擺到與 Q 等高的位置后速度仍然大于0,小球在繩子的拉力作用下繼續(xù)做圓周運動，以后的運動可能有兩種情況，一種情況是當 Q 點的位置比較低時，小球能經過最高點；另一種情況是 當 Q點的位置相對比較高時，小球不能沿圓周的軌跡到達Q 點正上方的 N 點，將在 MN 之間的某一點處離開圓周，做斜上拋運動，不能豎直下落，故 B C 錯誤；若 Q 的位置比 P 高，根據(jù)機械能守恒可知，小球

18、向右能擺 到與P 等高的位置，故 D 正確。10.如圖所示，將輕彈簧一端系于天花板上，另一端與質量為 m 的圓環(huán)相連，并將圓環(huán)套在粗糙的固定直桿上，直桿與水平面之間的夾角為a,將環(huán)沿桿移動到 A 點，此時彈簧恰好處于原長狀態(tài)且豎直?，F(xiàn)將圓環(huán)由靜止釋放，其沿桿下滑，到達 C 點時的速度為零；再在 C 點給圓環(huán)沿桿向上的速度-11 -v,圓環(huán)又恰能回到 A 點,此過程中彈簧始終在彈性限度之內，AC=L,B 為 AC 中點,重力加速度為 g,下列說法正確的是()A. 環(huán)下滑過程中，其速度先增大后減小1B. 環(huán)下滑過程中,其與桿摩擦產生的熱量為m21C. 環(huán)從 C 點運動到 A 點的過程中,彈簧對環(huán)做

19、的功為 mgLsina-mvD. 環(huán)上滑經過 B 點的速度小于下滑經過B 點的速度【解題指導】 解答本題應注意以下四點：(1) 環(huán)由靜止到運動再到速度為零，應先加速再減速。(2) 環(huán)由 A 到 C,再由 C 到 A 的過程彈簧彈力做的功和摩擦力做的功大小相等。(3) 環(huán)上滑和下滑過程可分別列動能定理方程。(4) 環(huán)克服摩擦力做的功等于摩擦產生的熱量?！窘馕觥窟x A、Co環(huán)從 A 處由靜止開始下滑，初速度為零，到達 C 處的速度為零，所以環(huán)先做加速運動，再做減速運動，故 A 正確;環(huán)從 A 下滑到 C 由動能定理得 mgh+WW彈=0-0。在 C 處獲得一沿桿向上的速度 v,恰好1 1 1能回到

20、 A,由動能定理得-mgh+W單+仲 0- m解得 W=- m由功能關系得產生的熱量為4m2,故 B 錯誤；由I2一幾何關系得 h=Lsina,解得 W單=mgLsina- mv,故 C 正確；環(huán)從 A 下滑到 B 由動能定理得 mgh +Wf-W彈1 12 -0,環(huán)從 B 上滑到 A 過程，由動能定理得-mgh +Wf+W彈=0-二 mB2,由于 Wf0,所以1 1 2 m mB 2,則環(huán)經過 B 時，上滑的速度大于下滑的速度，故 D 錯誤。-12 -二、計算題(本題共 2 小題，共 30 分。需寫出規(guī)范的解題步驟)-13 -11.(14 分)(2016 浙江高考)在真空環(huán)境內探測微粒在重力

21、場中能量的簡化裝置如圖所示。源,能持續(xù)水平向右發(fā)射質量相同、初速度不同的微粒。高度為h 的探測屏 AB 豎直放置,離 P 點的水平距離為 L,上端 A 與 P 點的高度差也為 h。(1) 若微粒打在探測屏 AB 的中點,求微粒在空中飛行的時間。(2) 求能被屏探測到的微粒的初速度范圍。(3) 若打在探測屏A B兩點的微粒的動能相等,求 L 與 h 的關系?！窘忸}指導】解答本題應注意以下三點：(1) 微粒在空中做平拋運動。(2) 微粒打在 A 點初速度最大，打在 B 點初速度最小。(3) 微粒運動過程機械能守恒。【解析】(1)打在中點的微粒3h 1 =gt2It=同理打在 A 點的微粒初速度為P

22、 是一個微粒導學號 42722448探測屏打在 B 點的微粒h L - q;一-14 -微粒初速度范圍-15 -代入式 L=2 h 3h12.(16 分)同學們參照伽利略時期演示平拋運動的方法制作了如圖所示的實驗裝置。圖中水平放置的底板上豎直地固定有 M 板和 N 板。M 板上部有一半徑為R 的兒圓弧形的粗糙軌道,P 為最高點,Q 為最低點,Q 點處的切線水平，距底板高為 H。N 板上固定有三個圓環(huán)。將質量為出后無阻礙地通過各圓環(huán)中心，落到底板上距 Q 水平距離為 L 處。不考慮空氣阻力，重力加速度為(1)距 Q 水平距離為丄的圓環(huán)中心到底板的高度。小球運動到 Q 點時速度的大小以及對軌道壓力的大小和方向。摩擦力對小球做的功。AmAm1 1一2 2h h