適用于新高考新教材浙江專版2025屆高考物理一輪總復(fù)習(xí)第5單元機械能素養(yǎng)練9能量守恒與功能關(guān)系STSE問題科學(xué)態(tài)度與責(zé)任新人教版

素養(yǎng)練9能量守恒與功能關(guān)系STSE問題(科學(xué)看法與責(zé)任)1.(2024浙江杭州二模)神舟十四號飛船夜間返回的紅外照片如圖所示,打開著陸傘后,飛船先減速后勻速下降,最終平安著陸。若不計空氣對飛船的作用力,則()A.打開著陸傘之后,飛船仍處于失重狀態(tài)B.勻速下降階段,飛船的機械能守恒C.減速下降階段,飛船的機械能的削減量等于合力對飛船做的功D.勻速下降階段,飛船的機械能的削減量等于重力對飛船做的功2.混凝土泵車是利用壓力將混凝土沿管道連續(xù)輸送的機械。由泵體和輸送管組成。泵體裝在汽車底盤上,再裝備可伸縮或屈折的布料桿,就組成泵車。中國制造的某一型號泵車如圖所示,表中列出了其部分技術(shù)參數(shù)。已知混凝土密度為2.4×103kg/m3,假設(shè)泵車的泵送系統(tǒng)以150m3/h的輸送量給30m高處輸送混凝土,則每小時泵送系統(tǒng)對混凝土做的功至少為(g取10m/s2)()發(fā)動機最大輸出功率/kW332最大輸送高度/m63整車滿載質(zhì)量/kg5.4×104最大輸送量/(m3·h-1)180A.1.08×107J B.5.04×107JC.1.08×108J D.2.72×108J3.(多選)在探討某種筆的彈跳問題時,可以把筆簡化為輕質(zhì)彈簧、外殼和內(nèi)芯三部分進行探討,如圖所示。圖甲把筆豎直倒立于水平硬桌面上,下壓外殼使其下端接觸桌面;圖乙由靜止釋放,外殼豎直上升,內(nèi)芯與外殼碰撞;圖丙碰撞后內(nèi)芯與外殼以共同的速度一起上升到最大高度處。不計摩擦與空氣阻力,下列說法正確的是()A.僅削減筆芯中的油,則筆彈起的最大高度將變大B.僅增大彈簧的勁度系數(shù),則筆彈起的最大高度將變大C.筆彈起的過程中,外殼和內(nèi)芯組成的系統(tǒng)機械能守恒D.筆彈起的過程中,彈簧釋放的彈性勢能等于筆增加的重力勢能4.(多選)(2024浙江杭州期中)受自動雨傘開傘過程的啟發(fā),某同學(xué)設(shè)計了如圖所示的彈射模型。豎直放置在水平桌面上的滑桿上套有一個滑塊,初始時靜止在A處。某時刻,滑塊以初速度v0被向上彈出,滑到B處與滑桿發(fā)生碰撞(碰撞過程有部分機械能損失),并帶動滑桿一起向上運動。若滑塊的質(zhì)量為m,滑桿的質(zhì)量為m',滑桿A、B間的距離為L,滑塊運動過程中受到的摩擦力為Ff,重力加速度為g,不計空氣阻力。下列推斷正確的是()A.無論滑塊靜止還是向上滑動,桌面對滑桿的支持力始終等于(m'+m)gB.滑塊沿滑桿向上滑動的過程中的加速度為mgC.滑塊碰撞前瞬間的動能為12mvD.滑桿能上升的最大高度為m5.(2024浙江紹興二模)質(zhì)量為2000kg的電梯的纜繩發(fā)生斷裂后向下墜落,電梯剛接觸井底緩沖彈簧時的速度為4m/s,緩沖彈簧被壓縮2m時電梯停止了運動,下落過程中平安鉗總共供應(yīng)應(yīng)電梯17000N的滑動摩擦力,如圖所示。已知彈簧的彈性勢能為Ep=12kx2(k為彈簧的勁度系數(shù),x為彈簧的形變量),平安鉗供應(yīng)的滑動摩擦力等于最大靜摩擦力,g取10m/s2,不計空氣阻力,下列說法正確的是(A.彈簧的勁度系數(shù)為3000N/mB.整個過程中電梯的加速度始終在減小C.電梯停止在井底時受到的摩擦力大小為17000ND.電梯接觸彈簧到速度最大的過程中電梯和彈簧組成的系統(tǒng)損失的機械能約為4600J6.在傾角為θ=30°的光滑斜面MN底端固定一個被壓縮且鎖定的輕彈簧,輕彈簧的上端靜止放一質(zhì)量m=2kg的可看作質(zhì)點的滑塊,滑塊與斜面頂端N點相距x=0.3m,如圖所示?，F(xiàn)將彈簧解除鎖定,滑塊離開彈簧后經(jīng)N點離開斜面,恰好水平飛上由電動機帶動、速度為v=73m/s順時針勻速轉(zhuǎn)動的傳送帶,足夠長的傳送帶水平放置,其上表面距N點所在水平面高度為h=0.2m,滑塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ=32,g取10m/s2,不計空氣阻力。求(1)滑塊從離開N點至飛上傳送帶的時間;(2)彈簧鎖定時儲存的彈性勢能;(3)滑塊在傳送帶上運動時由于摩擦產(chǎn)生的熱量。7.雜技演員進行摩托車表演的軌道如圖所示,它由傾斜直線軌道AB、圓弧形軌道BCD、半圓形軌道DE、水平軌道EF組成,已知軌道AB的傾角θ=37°,A、B間高度差H=12m,軌道BCD的半徑R=4.8m,軌道DE的半徑r=2.4m,軌道最低點C距水平地面高度差h=0.2m,在軌道AB上運動時摩托車(含人)受到的阻力為正壓力的0.2倍,其余阻力均不計。表演者從A點駕駛摩托車由靜止起先沿軌道AB運動,接著沿軌道BCDEF運動,然后從F點離開軌道,最終落到地面上的G點。已知摩托車功率P恒為2×103W,發(fā)動機工作時間由表演者限制,表演者與摩托車總質(zhì)量m=100kg,表演者與摩托車可視為質(zhì)點,g取10m/s2,cos37°=0.8,不計空氣阻力。(1)某次表演中,通過C點時摩托車對軌道的壓力為6000N,求經(jīng)過C點的速度。(2)滿意(1)中的條件下,求摩托車發(fā)動機的工作時間。(3)已知“受力因子k”等于表演者與摩托車整體承受的壓力除以整體的重力,在k≤8條件下表演者是平安的,求能在平安完成完整表演的狀況下,表演者落點G點與F點的水平距離的可能值。參考答案素養(yǎng)練9能量守恒與功能關(guān)系STSE問題(科學(xué)看法與責(zé)任)1.D解析打開著陸傘后,飛船減速運動時,加速度方向向上,處于超重狀態(tài),故A錯誤;勻速下降階段,飛船動能不變,重力勢能減小,機械能減小,故B錯誤;減速下降階段,飛船的機械能的削減量等于阻力對飛船做的功,故C錯誤;勻速下降階段,飛船的機械能的削減量等于阻力對飛船做的功,而重力等于阻力,所以飛船的機械能的削減量等于重力對飛船做的功,故D正確。2.C解析每小時泵送系統(tǒng)對混凝土做的功至少為W=mgh=ρVgh=2.4×103×150×10×30J=1.08×108J,故選C。3.AB解析設(shè)殼下移h1時下端與桌面接觸,外力做功為W,彈性勢能為Ep,令外殼和內(nèi)芯的質(zhì)量分別為m1和m2,由靜止釋放后外殼獲得的初速度為v1,上上升度為h1,外殼與內(nèi)芯碰撞后彈起時的共同速度為v2,上升的最大高度為h2,依據(jù)功能關(guān)系可得,W+m1gh1=Ep,依據(jù)機械能守恒定律得,Ep=m1gh1+12m2v12,外殼與內(nèi)芯碰撞過程中,由動量守恒定律得,m1v1=(m1+m2)v2,碰撞過程中,(m1+m2)gh2=12(m1+m2)v22,可知僅削減筆芯中的油,m減小,v1不變,v2增大,則筆彈起的最大高度將變大,A正確;由上可知,僅增大彈簧的勁度系數(shù),彈簧儲存的彈性勢能增大,外殼獲得的動能增大,筆彈起的最大高度將變大,4.BC解析滑塊向上加速滑動時,整體加速度方向向下,處于失重狀態(tài),桌面對滑桿的支持力小于(m'+m)g,故A錯誤;依據(jù)牛頓其次定律,滑塊沿滑桿向上滑動的過程中的加速度a=mg+Ffm,故B正確;依據(jù)動能定理有,-mgL-FfL=Ek-12mv02,得Ek=12mv02-mgL-Ff5.D解析電梯剛接觸井底緩沖彈簧時的速度為4m/s,緩沖彈簧被壓縮2m時電梯停止了運動,依據(jù)能量守恒,得12mv2+mg·Δx=12kΔx2+Ff動·Δx,代入數(shù)據(jù)解得k=11000N/m,故A錯誤;與彈簧接觸前,電梯做勻加速直線運動,接觸彈簧后,先做加速度漸漸減小的加速運動,后做加速度漸漸增大的減速運動,故B錯誤;電梯停止在井底時,由受力平衡得,kΔx=mg+Ff靜,代入數(shù)據(jù)解得Ff靜=kΔx-mg=22000N-20000N=2000N,故C錯誤;當(dāng)電梯速度最大時,此時加速度為零,則kΔx'+Ff動=mg,解得Δx'=mg-Ff動k=20000-1700011000m=311m,電梯接觸彈簧到速度最大的過程中,電梯和彈簧組成的系統(tǒng)損失的機械能等于摩擦力做的負(fù)功,則ΔE=F6.答案(1)0.2s(2)19J(3)75J解析(1)滑塊從N點離開飛上傳送帶,在豎直方向上做垂直上拋運動h=1解得t1=0.2s。(2)滑塊離開N點的豎直分速度vy=gt1在N點由速度分解可得vN=v彈簧解除鎖定至滑塊到達(dá)N點過程,系統(tǒng)的機械能守恒Ep=mgxsinθ+1解得Ep=19J。(3)滑塊剛飛上傳送帶時的速度v0=vNcosθ=23m/s滑塊在傳送帶上加速時,由牛頓其次定律得μmg=ma相對傳送帶滑動的時間t2滿意v=v0+at2所以滑塊滑動過程對地的位移x1=(v滑塊滑動過程傳送帶對地的位移x2=vt2=73m所以摩擦產(chǎn)生的熱量Q=μmg(x2-x1)=75J。7.答案(1)415m/s(2)1.12s(3)12m≤x≤242m解析(1)由牛頓其次定律知F-mg=mv得vC=415m/s。(2)從A到C運動過程中,由動能定理W牽引+WG+W阻=12其中W牽引=Pt,WG=mg[H+R(1-cos37°)],W阻=-0.2mg·H代入得t=1.12s。(3)要使表演者能完整的運動,臨界條件是能恰好經(jīng)過D點經(jīng)過D點的最小速度vD1滿意mg=mv即vD1=gR由機械能守恒得通過E點的最小速度vE1=3gR小圓半徑小于大圓半徑,故最小速度由大圓半徑確定要保證表演者平安,其受到的最大壓力FN=8mg可推斷得經(jīng)過