2022届高考物理一轮复习专题42几个重要的功能关系能量守恒练习含解析

这是一份2022届高考物理一轮复习专题42几个重要的功能关系能量守恒练习含解析，共9页。

1．(多选)如图所示，建筑工人通过滑轮装置将一质量是100kg的料车沿30°角的斜面由底端匀速地拉到顶端，斜面长L是4m，若不计滑轮的质量和各处的摩擦力，g取10N/kg，则对这一过程下列说法哪些正确( )
A．人拉绳子的力做功为1000J
B．人拉绳子的力做功为2000J
C．料车的重力做功为2000J
D．料车受到的合力对料车做的总功为0
2．一个人站立在商场的自动扶梯的水平踏板上，随扶梯向上加速，如图所示，则( )
A．人对踏板的压力大小等于人所受到的重力大小
B．人只受重力和踏板的支持力的作用
C．踏板对人的支持力做的功等于人的机械能增加量
D．人所受合力做的功等于人的动能的增加量
3．[2021·全国超级全能联考]一质量为m的小球，从高度为H的平台上以速度v0水平抛出，落在软基路面上出现一个深度为h的坑，如图所示．不计空气阻力，对从抛出到落至坑底的过程，以下说法正确的是( )
A．外力对小球做的总功为mg(H＋h)＋eq \f(1,2)mv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(0))
B．小球机械能的减少量为mg(H＋h)＋eq \f(1,2)mv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(0))
C．路基对小球做的功为－eq \f(1,2)mv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(0))
D．路基对小球平均阻力的大小为eq \f(mg（H＋h）,h)
4．2018年6月17日全国跳水冠军赛暨亚运会选拔赛在广东汕头进行，在女子10米台决赛中，14岁北京小将张家齐以399.80分收获本次赛事第二枚金牌．如图所示，质量为m的张家齐进入水中后受到水的阻力而做减速运动，设水对她的阻力大小恒为F，那么在她减速下降高度为h的过程中，下列说法正确的是(g为当地的重力加速度)( )
A．她的动能减少了Fh
B．她的重力势能增加了mgh
C．她的机械能减少了(F－mg)h
D．她的机械能减少了Fh
5．[2021·贵阳普通高中摸底考试]如图所示，半径为R、粗糙程度处处相同的圆弧轨道竖直固定放置，半径OA水平、OB竖直，将一个质量为m的小球(可视为质点)自A点上方高为3R处由静止释放后，恰好从A点进入轨道，小球通过最高点B时对轨道的压力大小为mg，不计空气阻力，重力加速度的大小为g，则小球从A运动到B的过程中( )
A．重力做功mgR B．合力做功mgR
C．摩擦力做功mgRD．机械能减少mgR
6.
[2021·衡中九调](多选)如图所示，一轻弹簧上、下两端各连接质量均为m的两物块A、B，开始时，系统静止在水平面上，现用一竖直向上的恒力F拉物块A，使其向上运动，直到物块B刚好要离开地面，重力加速度为g，则( )
A．A的加速度不变
B．此过程恒力F做的功一定等于物块A增加的动能
C．此过程恒力F做的功等于物块A增加的机械能
D．此过程恒力F做的功等于系统机械能的增量
7．起跳摸高是学生经常进行的一项体育活动．一质量为m的同学弯曲两腿向下蹲，然后用力蹬地起跳，从该同学用力蹬地到刚离开地面的起跳过程中，他的重心上升了h，离地时他的速度大小为v.下列说法正确的是( )
A．该同学机械能增加了mgh
B．起跳过程中该同学机械能增量为mgh＋eq \f(1,2)mv2
C．地面的支持力对该同学做功为mgh＋eq \f(1,2)mv2
D．该同学所受的合外力对其做功为eq \f(1,2)mv2＋mgh
8．(多选)从地面竖直向上抛出一物体，其机械能E总等于动能Ek与重力势能Ep之和．取地面为重力势能零点，该物体的E总和Ep随它离开地面的高度h的变化如图所示．重力加速度取10m/s2.由图中数据可得( )
A.物体的质量为2kg
B．h＝0时，物体的速率为20m/s
C．h＝2m时，物体的动能Ek＝40J
D．从地面至h＝4m，物体的动能减少100J
9．(多选)
如图所示为某探究活动小组设计的节能运输系统．斜面轨道倾角为30°，质量为M的木箱与轨道的动摩擦因数为eq \f(\r(3),6).木箱在轨道顶端时，自动装货装置将质量为m的货物装入木箱，然后木箱载着货物沿轨道无初速度滑下，当轻弹簧被压缩至最短时，自动卸货装置立刻将货物卸下，然后木箱恰好被弹回到轨道顶端，再重复上述过程．下列选项正确的是( )
A．m＝M
B．m＝2M
C．木箱不与弹簧接触时，上滑的加速度大于下滑的加速度
D．在木箱与货物从顶端滑到最低点的过程中，减少的重力势能全部转化为弹簧的弹性势能
10．(多选)
在倾角为30°的斜面上，某人用平行于斜面的力把原来静止于斜面上的质量为2kg的物体沿斜面向下推了2m的距离，并使物体获得1m/s的速度，已知物体与斜面间的动摩擦因数为eq \f(\r(3),3)，g取10m/s2，则在这个过程中( )
A．人对物体做功21J
B．合外力对物体做功1J
C．物体克服摩擦力做功20J
D．物体重力势能减少40J
11．(多选)如图所示，光滑水平面AB与竖直面上的半圆形固定轨道在B点衔接．轨道半径为R，BC为直径，一可看成质点、质量为m的物块在A点处压缩一轻质弹簧(物块与弹簧不拴接)，释放物块，物块被弹簧弹出后，经过半圆形轨道B点时对轨道的压力变为其重力的7倍，之后向上运动恰能通过半圆轨道的最高点C，重力加速度大小为g，不计空气阻力，AB光滑，则( )
A.物块经过B点时的速度大小为eq \r(5gR)
B．刚开始时被压缩弹簧的弹性势能为3mgR
C．物块从B点到C点克服阻力所做的功为eq \f(1,2)mgR
D．若刚开始时被压缩弹簧的弹性势能变为原来的2倍，物块到达C点的动能为eq \f(7,2)mgR
12．(多选)目前，在地球周围有许多人造地球卫星绕着它运转，其中一些卫星的轨道可近似为圆，且轨道半径逐渐变小．若卫星在轨道半径逐渐变小的过程中，只受到地球引力和稀薄气体阻力的作用，则下列判断正确的是( )
A．卫星的动能逐渐减小
B．由于地球引力做正功，引力势能一定减小
C．由于气体阻力做负功，地球引力做正功，机械能保持不变
D.卫星克服气体阻力做的功小于引力势能的减小
13．(多选)
如图所示，表面粗糙的固定斜面顶端安装一个定滑轮，小物块A、B用轻绳连接并跨过定滑轮(不计滑轮的质量和摩擦).初始时刻，手扶物块B使A、B处于静止状态．松手后A下落，B沿斜面上滑，则从松手到物块A着地前的瞬间( )
A．物块A减少的机械能等于物块B增加的机械能
B．轻绳对物块B做的功等于物块B的机械能增量
C．轻绳对物块A做的功等于物块A的机械能变化量
D．摩擦力对物块B做的功等于系统机械能的变化量
14．从地面竖直向上抛出一物体，物体在运动过程中除受到重力外，还受到一大小不变、方向始终与运动方向相反的外力作用．距地面高度h在3m以内时，物体上升、下落过程中动能Ek随h的变化如图所示．重力加速度取10m/s2.该物体的质量为( )
A.2kgB．1.5kg
C．1kgD．0.5kg
15.
[2020·全国卷Ⅰ](多选)一物块在高3.0m、长5.0m的斜面顶端从静止开始沿斜面下滑，其重力势能和动能随下滑距离s的变化如图中直线Ⅰ、Ⅱ所示，重力加速度取10m/s2.则( )
A．物块下滑过程中机械能不守恒
B．物块与斜面间的动摩擦因数为0.5
C．物块下滑时加速度的大小为6.0m/s2
D．当物块下滑2.0m时机械能损失了12J
16．[情境创新](多选)如图所示，质量M＝1kg的重物B和质量m＝0.3kg的小圆环A用细绳跨过一光滑滑轮轴连接，与A相连的绳与轮连接，与B相连的绳与轴连接，不计滑轮轴的质量，轮与轴有相同的角速度且轮和轴的直径之比为2∶1.重物B放置在倾角为30°且固定在水平面的斜面上，轻绳平行于斜面，B与斜面间的动摩擦因数μ＝eq \f(\r(3),3)，圆环A套在竖直固定的光滑直杆上，滑轮轴中心与直杆的距离为L＝4m．现将圆环A从与滑轮轴上表面等高处a静止释放，当下降H＝3m到达b位置时，圆环的速度达到最大值，已知直杆和斜面足够长，不计空气阻力，取g＝10m/s2.下列判断正确的是( )
A．圆环A速度最大时，环A与重物B的速度之比为5∶3
B．圆环A到达b位置时，A、B组成的系统机械能减少了2.5J
C．圆环A能下降的最大距离为Hm＝7.5m
D．圆环A下降的过程中，作用在重物B上的拉力始终大于10N
专题42 几个重要的功能关系 能量守恒
1．BD 工人拉绳子的力：F＝eq \f(1,2)mgsin30°＝250N，工人将料车拉到斜面顶端时，力F作用点的位移：t＝2L＝8m，人拉绳子的力做的功W＝Ft＝2000J，故A错误，B正确；重力做功：W2＝－mgh＝－mgLsin30°＝－2000J，故C错误；由于料车在斜面上匀速运动，则料车所受的合力为0，故W合＝0，D正确．
2．D 人的加速度斜向上，将加速度分解到水平和竖直方向得ax＝acsθ，方向水平向右；ay＝asinθ，方向竖直向上，水平方向上人受静摩擦力作用，有f＝max＝macsθ，方向水平向右，竖直方向上人受重力和支持力，FN－mg＝masinθ，所以FN>mg，故AB错误；除重力以外的力对物体做的功，等于物体机械能的变化量，踏板对人的力除了支持力还有摩擦力，运动过程中摩擦力也做功，所以踏板对人的支持力做的功不等于人的机械能的增加量，故C错误；由动能定理可知，人所受合力做的功等于人的动能的增加量，故D正确．
3．B 对小球从抛出到落至坑底的过程中，外力做的总功等于小球的动能变化量，即W总＝－eq \f(1,2)mv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(0)) ，AC项错误；以最低点为零势能面，开始时，小球机械能为mg(H＋h)＋eq \f(1,2)mv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(0)) ，落至坑底后机械能为零，B项正确；由动能定理mg(H＋h)－fh＝0－eq \f(1,2)mv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(0)) 得，f＝eq \f(mg（H＋h）＋\f(1,2)mv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(0)) ,h)，D项错误．
4．D 运动员下降高度h的过程中，重力势能减少了mgh，B错误；除重力做功以外，只有水对她的阻力F做负功为Fh，因此机械能减少了Fh，C错误，D正确；由动能定理可知(－F＋mg)h＝ΔEk，所以动能减少了(F－mg)h，故A错误．
5．D 6.CD 7.B 8.AD 9.BC 10.BC 11.BC 12.BD 13.CD
14．C 本题考查动能定理，体现了模型建构素养．
设外力大小为f，在距地面高度3m内的上升过程中，由动能定理知－(mg＋f)h＝eq \f(1,2)mv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(2)) －eq \f(1,2)mv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1)) ，由图像可知，eq \f(1,2)mv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1)) ＝72J，eq \f(1,2)mv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(2)) ＝36J，得mg＋f＝12N.同理结合物体在下落过程中的Ek－h图像有mg－f＝8N，联立解得mg＝10N，则m＝1kg，选项C正确．
15．AB 由题图可得Fp0＝mgh＝30J，其中h＝3m，则m＝1kg，动能和重力势能之和减小，机械能不守恒，故A正确；由题图可知，物块到达底端时动能为10J，由Ek＝eq \f(1,2)mv2，可得v＝2eq \r(5)m/s，由v2－v eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(0)) ＝2as得，a＝eq \f(v2－v eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(0)) ,2s)＝2m/s2，故C错误；设斜面倾角为θ，有sinθ＝0.6，csθ＝0.8，由牛顿第二定律有mgsinθ－μmgcsθ＝ma，解得μ＝0.5，故B正确；下滑2.0m时，动能、重力势能之和为22J，故机械能损失8J，故D错误．故选A、B.
16．BC 由轮与轴有相同的角速度且轮和轴的直径之比为2∶1可知，轮与轴的线速度大小之比为2∶1，由图像可知，小圆环A速度最大时，与之相连的绳拉长了1m，那么重物B移动了0.5m，由能量守恒可知，损失的机械能等于摩擦力所做的功，即ΔE＝Wf＝μMgcs30°×0.5m＝2.5J，故B正确；当圆环A到达b位置时，设圆环A的速度为v，与A相连的绳与竖直杆的夹角为θ，那么此时轮上的线速度v轮＝vcsθ，轴上的线速度v轴＝eq \f(v轮,2)＝eq \f(1,2)vcsθ＝vB，可得A与重物B的速度之比为v∶vB＝10∶3，故A错误；假设圆环A能下降的最大距离为Hm，则重物B能上升的距离为h＝eq \f(1,2)(eq \r(H eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(m)) ＋L2)－L)sin30°，重物B与斜面摩擦产生的热量为Q＝μMgcs30°×eq \f(1,2)(eq \r(H eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(m)) ＋L2)－L)，由能量守恒可知：mgHm＝Mgh＋Q，代入计算可得Hm＝7.5m，故C正确；圆环A下降的过程中，先加速后减速，由运动的关联性可知，重物B在斜面上的运动也是先加速后减速，对重物B在沿斜面方向受力分析可知，若作用在重物B上的拉力始终大于10N，则B始终做加速运动，故D错误．