2023年高考物理二轮复习高频考点专项练习：专题六 考点18 功能关系 能量守恒（B卷）

考点18 功能关系 能量守恒（B卷）

1.高空中竖直下落的物体，若其所受阻力与自身速度成正比，则下列说法正确的是(   )
A.下落过程中，物体的机械能守恒 B.重力对物体做的功等于物体动能的增加量

C.若物体做加速运动，必是匀加速运动 D.物体落地前有可能做匀速直线运动

2.小梅同学将能量的转化及常见的例子连线如下，其中出现了错误的是(    ).

A.机械能转化为内能——用磨刀石磨刀 B.内能转化为机械能——暖水瓶瓶盖蹦起

C.电能转化为内能——电炉工作 D.势能转化为动能——向上运动的乒乓球

3.如图，质量为m的小球从粗糙曲面上滑下，当它到达高度为的位置A时，速度的大小为，滑到高度为的位置B时，速度的大小为。在小球由A滑到B的过程中，重力做的功为W，假设以B所在平面为零势能面，则下列说法正确的是(   )

A.小球在A点的机械能为 B.小球在B点的机械能为

C.若选择地面为零势能面，W会随之改变 D.

4.如图所示为某游乐场的一个娱乐设施，图中的大转盘几乎与水平方向 成90°角，假设大转盘在竖直面内做匀速圆周运动，则下列说法正确的是(   )

A.转盘上的人所受合外力恰好为零

B.转盘上的人所受合外力恰好提供向心力

C.转盘上的人的机械能守恒

D.转盘上的人的机械能如果在增加，一定是重力对人做正功

5.如图所示，一物体从高为H的斜面顶端由静止开始滑下，滑上与该斜面相连的一光滑曲面后又返回斜面，在斜面上能上升到的最大高度为.若不考虑物体经过斜面底端转折处的能量损失，则当物体再一次滑回斜面时上升的最大高度为(   )

A.0 B. C.H与之间 D.0与之间

6.跳水运动员在进行跳板项目比赛时，有一个压板动作，该动作可以增大运动员被板弹起的高度。如图所示为运动员压板时的简化图，假设板为弹性板，不计空气阻力，运动员从空中落下将板端，从水平位置A向下压到最低位置B的过程中，下列说法的是(   )

A.运动员的速度一直减小

B.运动员先超重后失重

C.运动员的动能与弹性板的弹性势能之和一直增大

D.运动员克服板的弹力做的功等于运动员动能的减少量

7.如图所示，竖直平面内放一直角杆，杆的水平部分粗糙，动摩擦因数，杆的竖直部分光滑，杆的两部分各套有质量均为1 kg的小球A和间用细绳相连。开始时均处于静止状态，已知，若A球在水平拉力的作用下向右缓慢地移动1 m（g取），那么该过程中拉力F做的功为(   )
 

A.4 J B.6 J C.10 J D.14 J

8.图1为历史上著名的襄阳炮，其实质就是一种大型抛石机。将其工作原理简化为图2，横杆的质量不计，将一质量，可视为质点的石块，装在横杆长臂与转轴O点相距的末端口袋中，在转轴短臂右端固定一重物M，发射之前先利用外力使石块静止在地面上的A点，静止时长臂与水平面的夹角，解除外力后石块被发射，当长臂转到竖直位置时立即停止运动，石块被水平抛出，落在水平地面上，石块落地位置与O点的水平距离，空气阻力不计，g取。则(   )。
 

A.石块水平抛出时的初速度为

B.石块水平抛出时的初速度为20 m/s

C.从A点到最高点的过程中，长臂对石块做的功为2050 J

D.从A点到最高点的过程中，长臂对石块做的功为2500 J

9.如图所示，在倾角为θ的固定光滑斜面上有两个用轻弹簧相连接的物块，它们的质量分别为，弹簧劲度系数为为一固定挡板，系统处于静止状态。现用一平行斜面向上的恒力F拉物块A使之向上运动，当物块B刚要离开挡板C时，物块A运动的距离为d，速度为v。则此时（   ）

A.拉力做功的瞬时功率为

B.物块B满足

C.物块A的加速度为

D.弹簧弹性势能的增加量为

10.汽车在水平路面上从静止开始做匀加速直线运动，秒末关闭发动机做匀减速直线运动，到秒末静止，动摩擦因数不变．其图象如图所示，图中，若汽车牵引力做功为W、平均功率为P，汽车加速和减速过程中克服地面摩擦力做功分别为和，平均功率大小分别为和，忽略空气阻力的影响，下面结论正确的是(   )

A. B. C. D.

11.如图所示，一根轻质弹簧的一端固定在点，另一端连接一个质量为的小球，当小球静止时，球心到点的距离为，图中的实线是以为圆心，为半径的圆弧，当用水平力拉球，使球缓慢上升，则(   )

A．小球可能沿弧线向上运动

B．小球可能沿弧线向上运动

C．水平拉力做的功等于小球重力势能的增加

D．水平拉力做的功一定大于小球重力势能的增加

12.用轻杆通过铰链相连的小球处于竖直平面上，各段轻杆等长，其中小球的质量均为，小球的质量均为。现将两小球置于距地面高处，由静止释放，假设所有球只在同一竖直平面内运动，不计一切摩擦，则在下落过程中(   )

A．小球组成的系统机械能和动量均守恒

B．小球的机械能一直减小

C．小球落地的速度大小为

D．当小球的机械能最小时，地面对小球的支持力大小为

13.一颗子弹以某一水平速度击中了静止在光滑水平面上的木块，并从中穿出。对于这一过程，下列说法正确的是(　　)

A.子弹减少的机械能等于木块增加的机械能

B.子弹减少的动能等于木块增加的动能和子弹增加的内能

C.子弹减少的机械能等于木块增加的动能与木块增加的内能之和

D.子弹减少的动能等于木块增加的动能与子弹和木块增加的内能之和

14.如图甲所示，滑块沿倾角为α的光滑固定斜面运动，某段时间内，与斜面平行的恒力作用在滑块上，滑块的机械能随时间t变化的图线如图乙所示，其中时刻以后的图线均平行于t轴，的图线是一条倾斜线段，则下列说法正确的是(   )

A.时刻，滑块运动方向一定沿斜面向下

B.时刻，滑块运动方向一定沿斜面向上

C.时间内，滑块的动能减小

D.时间内，滑块的加速度为

15.如图所示，传送带与水平面间的夹角为30°，其中两点间的距离为4 m，传送带在电动机的带动下以的速度顺时针匀速转动.现将一质量为的小物体(可视为质点)轻放在传送带的B点，已知小物体与传送带间的动摩擦因数为取，则在传送带将小物体从B点传送到A点的过程中(   )

A.小物体的动能增加量为22 J B.小物体的重力势能增加量为100 J

C.因摩擦产生的热量为60 J D.电动机多消耗的电能为280 J

16.如图所示，横截面为等腰三角形的光滑斜面，倾角，斜面足够长，物块B和C用劲度系数为k的轻弹簧连接，它们的质量均为为一固定挡板，B与质量为的物块A通过不可伸长的轻绳绕过光滑定滑轮相连。现固定A，此时绳子伸直无弹力且与斜面平行，系统处于静止状态，然后由静止释放物块A，则(   )

A.物块A释放瞬间，其加速度大小为

B.物块C即将离开D时，物块A的加速度大小为

C.物块A运动过程中的最大速度为

D.物块A从释放到第一次获得最大速度的过程，其位移大小为

答案以及解析

1.答案：D

解析：本题考查直线运动中的能量变化分析。物体下落过程中，由于有阻力做功，则物体的机械能减小，A错误；根据动能定理可知，重力和阻力对物体做的功等于物体动能的增量，B错误；根据牛顿第二定律可得，可知随速度的增加，物体的加速度减小，则物体做加速度减小的加速运动，一定不是匀加速运动，C错误；物体落地前，若满足，则物体可能开始做匀速直线运动，D正确。

2.答案：D

解析：A.用磨刀石磨刀，是利用做功的方法改变物体的内能，使机械能转化为内能，故A正确不符合题意；

B. 暖水瓶瓶盖蹦起是由于瓶内的水蒸气对瓶盖做功，水蒸气的内能转化为瓶盖的机械能，故B正确不符合题意；

C. 电炉是利用电流的热效应来工作的，将电能转化为内能，故C正确不符合题意；

D. 乒乓球球向上运动时，速度减小，高度增加，是动能转化为重力势能，故B错误符合题意；

3.答案：B

解析：由于B所在平面为零势能面，所以小球在A点的机械能为，A错误;小球在B点的机械能为，B正确;重力做的功与零势能面的选取无关，所以不管选取哪个面为零势能面，W都为，且由功能关系知，CD错误。

4.答案：B

解析：大转盘在竖直面内做匀速圆周运动，则转盘上的人所受的合外力提供向心力，不为零，A错，B对;转盘在竖直面内做匀速圆周运动，转盘上的人的动能不变.但重力势能在变化，机械能不守恒，C错;由功能关系知重力以外的力对人做的正功等于人机械能的增加量，D错。

5.答案：B

解析：设斜面与地面夹角为θ，则物体第一次滑回斜面的过程有：①

设当物体再一次滑回斜面时上升的最大高度为，根据功能关系有：

②

由①②两式可得：，故B正确．

6.答案：C

解析：板端从水平位置A到最低位置B的过程中，运动员的速度先增大后减小，A错误;运动员先向下做加速运动后向下做减速运动，因此运动员先失重后超重，B错误;由于运动员与板组成的系统机械能守恒，因此板端从A位置到B位置的过程中，运动员重力势能一直减少，则运动员的动能与弹性板的弹性势能之和一直增大，C正确;根据功能关系，运动员克服板的弹力做的功等于运动员机械能的减少量，D错误。

7.答案：D

解析：本题考查能量守恒定律在连接体运动中的应用。由几何关系可知，A球向右缓慢移动1 m的过程中，B球上移1 m，分析两球组成的系统，A球与水平杆之间的压力为球与水平杆之间的滑动摩擦力为球与杆因摩擦产生的热量为球重力势能增加量为，根据能量守恒定律得水平拉力做的功，选项D正确。

8.答案：C

解析：转轴O距离地面的高度为，长臂转到竖直位置时抛出点距离水平地面高度，由平抛运动规律，联立解得，A、B两项错误；由功能关系，从A点到最高点的过程中，长臂对石块做的功，C项正确，D项错误。

9.答案：C

解析：拉力的瞬时功率，故A错误；开始时系统处于静止状态，弹簧的弹力等于A的重力沿斜面向下的分力，当B刚离开C时，弹簧的弹力等于B的重力沿斜面向下的分力，则，由手开始时弹簧是压缩的，所以，因此，故B错误；当B刚离开C时，对A根据牛顿第二定律得，开始时对A由平衡条件得，而，解得物块A加速度为，故C正确；根据功能关系，弹簧弹性势能的增加量等于拉力的功减去系统动能和重力势能的增加量，即，故D错误。

10.答案：AB

解析：由动能定理可知，故，故A正确；由题图可知，加速过程的位移要大于减速过程的位移，因摩擦力不变，故汽车加速时克服摩擦力所做的功大于减速时克服摩擦力所做的功，则有，故B正确；因加速和减速运动中，平均速度相等，故由可知，摩擦力的功率相等，故；由功能关系可知而；故，故C、D错误．

11.答案：BD

解析：小球在缓慢上升过程中，受重力、水平拉力F和弹簧的拉力T作用，显然三力作用下小球处于平衡状态，在逐渐上升过程中，弹簧偏离竖直方向夹角增大，对小球的拉力T逐渐增大，根据胡克定律可知，弹簧的形变量逐渐增大，总长逐渐变长，故选项A错误，选项B正确；上升过程中水平拉力做正功，系统机械能逐渐增大，根据功能关系可知，水平拉力做的功等于小球重力势能的增加量与系统弹性势能的增加量之和，由于弹簧形变量逐渐变大，即系统弹性势能逐渐增加，故选项C错误，选项D正确。

12.答案：CD

解析：小球组成的系统机械能守恒但动量不守恒，故A错误；由于球受力平衡，所以球在整个过程中不会动，所以轻杆对不做功，而轻杆对先做负功后做正功，所以小球的机械能先减小后增加，故B错误；当落地时小球E的速度等于零，根据功能关系可知小球B的速度为，故C正确；当小球A的机械能最小时，轻杆AC没有力，小球C竖直方向上的力平衡，所以支持力等于重力，故D正确，故选CD

13.答案：D

解析：子弹射穿木块的过程中，由于相互间摩擦力的作用使得子弹的动能减少，木块获得动能，同时产生内能，且系统产生的内能在数值上等于系统机械能的损失。

AC.子弹减少的机械能等于木块增加的机械能与系统产生的内能之和，故A错误，C错误；

BD.整个过程中子弹和木块重力势能不变，故子弹减少的动能等于木块增加的动能与子弹和木块增加的内能之和，故B错误，D正确。

故选D。

14.答案：AD

解析：B.根据图象知，在时间内，机械能不随时间变化，滑块沿光滑斜面运动，受到重力和支持力作用，支持力不做功，只有重力做功，机械能守恒，滑块的运动方向无法判断，故B错误。

AC、在内，取极短的时间，根据功能关系，则图象的斜率，因为F为恒力，斜率恒定，所以滑块做匀速运动，动能不变，由于机械能减小，所以重力势能减小，所以在时刻，滑块的运动方向一定沿斜面向下，故A正确，C错误。

D.在时间内，滑块的机械能不随时间变化，滑块只受到重力和斜面的支持力，根据牛顿第二定律有，得，故D正确。

故选：BD。

15.答案：CD

解析：物体刚放在B点时，受到的滑动摩擦力沿传送带向上，由于，物体做匀加速直线运动，此时，假设物体能与传送带达到相同速度，则物体加速上滑的位移为，假设成立，物体与传送带达到相同速度后，将向上匀速运动，到达A点时速度仍为，所以物体的动能增加量为，物体的重力势能增加量为，故A、B错误.设物体经过时间t与传送带共速，则，则物体与传送带的相对位移为，则因摩擦产生的热量为，故C正确.电动机多消耗的电能为，故D正确.

16.答案：AC

解析：本题考查含弹簧的功能关系问题。开始系统静止时，对于物块B有，物块A释放瞬间，物块具有大小相等的加速度，由牛顿第二定律得，解得，选项A正确；当物块C即将离开D时，有，对整体有，解得，选项B错误；物块A加速度为零时，其速度最大，则物块A从释放到第一次获得最大速度的过程，其位移大小为，联立解得，选项D错误；从物块A释放到物块C刚要离开D的过程，初、末态弹簧的弹性势能相等，系统由能量守恒定律得，联立解得，选项C正确。