2022高考物理一轮复习训练：第五章素养提升课（六）功能关系能量守恒定律（附解析）

(建议用时：30分钟)1．(2020·北京市第二次合格性考试)物体从高空坠落到地面，即使质量较小，也可能会造成危害。设一质量为0.2kg的苹果从距离地面20m高处由静止下落，重力加速度g取10m/s2，落地时苹果的动能约为(　　)A．10J　　　　　　B．20JC．40JD．80J解析：选C。苹果下落的过程中，重力势能转化为动能，故苹果落地时的动能Ek＝mgh＝0.2×10×20J＝40J，故C正确，A、B、D错误。2.如图所示，小明同学水平拉伸一个弹弓，放手后将弹珠射出，则橡皮筋的弹性势能(　　)A．在释放过程中增加B．在拉伸过程中减小C．在释放过程中转化为弹珠动能D．在拉伸过程中由弹珠动能转化得到解析：选C。弹珠在释放过程中弹性势能转化为弹珠的动能，则弹性势能减小，A错误，C正确；在拉伸过程中，人克服弹力做功，则弹性势能增加，B、D错误。3.自然现象中蕴藏着许多物理知识，如图所示的一个盛水袋，某人从侧面缓慢推袋壁使它变形，则水的势能(　　)A．增大B．变小C．不变D．不能确定解析：选A。人缓慢推水袋，对水袋做正功，由功能关系可知， 水的重力势能一定增加，A正确。4．(2020·河北张家口高三期末)如图所示，运动员跳伞将经历加速下降和减速下降两个过程，在这两个过程中，下列说法正确的是(　　)A．运动员先处于超重状态后处于失重状态B．空气浮力对系统始终做负功C．加速下降时，重力做的功大于系统重力势能的减小量D．任意相等的时间内系统重力势能的减小量相等解析：选B。运动员先加速向下运动，处于失重状态，后减速向下运动，处于超重状态，A错误；空气浮力与运动方向总相反，故空气浮力对系统始终做负功，B正确；加速下降时，重力做的功等于系统重力势能的减小量，C错误；因为是变速运动，所以任意相等的时间内，系统下降的高度不相等，则系统重力势能的减小量不相等，D错误。5．某活动中引入了户外风洞飞行体验装置，体验者在风力作用下飘浮在半空。若减小风力，体验者在加速下落过程中(　　)A．失重且机械能增加B．失重且机械能减少C．超重且机械能增加D．超重且机械能减少解析：选B。据题意，体验者漂浮时受到的重力和风力平衡；在加速下降过程中，风力小于重力，即重力对体验者做正功，风力做负功，体验者的机械能减少；加速下降过程中，加速度方向向下，体验者处于失重状态，B正确。6.如图所示，木块A放在木块B的左端上方，用水平恒力F将A拉到B的右端，第一次将B固定在地面上，F做功W1，生热Q1；第二次让B在光滑水平面上可自由滑动，F做功W2，生热Q2。则下列关系正确的是(　　)A．W1<W2，Q1＝Q2B．W1＝W2，Q1＝Q2 C．W1<W2，Q1<Q2D．W1＝W2，Q1<Q2解析：选A。在运动过程中，第一次和第二次A相对于B的位移是相等的，而热量等于滑动摩擦力乘以相对位移，因此Q1＝Q2；在运动过程中，第一次A的对地位移要小于第二次A的对地位移，而功等于力乘以对地位移，因此W1＜W2，A正确。7.(2020·江西重点中学联考)如图所示，在粗糙的水平面上，质量相等的两个物体A、B间用一轻质弹簧相连组成系统，且该系统在水平拉力F作用下以相同加速度保持间距不变一起做匀加速直线运动，当它们的总动能为2Ek时撤去水平力F，最后系统停止运动。不计空气阻力，认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，从撤去拉力F到系统停止运动的过程中(　　)A．外力对物体A所做总功的绝对值等于2EkB．物体A克服摩擦阻力做的功等于EkC．系统克服摩擦阻力做的功可能等于系统的总动能2EkD．系统克服摩擦阻力做的功一定等于系统机械能的减少量解析：选D。当它们的总动能为2Ek时，物体A动能为Ek，撤去水平力F，最后系统停止运动，外力对物体A所做总功的绝对值等于Ek，A、B错误；由于二者之间有弹簧，弹簧具有弹性势能，根据功能关系，系统克服摩擦阻力做的功一定等于系统机械能的减少量，D正确，C错误。8．(2020·安徽合肥一模)如图所示，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，到半圆轨道最低点时，轨道所受压力为铁块重力的1.5倍，则此过程中铁块损失的机械能为(重力加速度为g)(　　)A．mgRB．mgR C．mgRD．mgR解析：选D。铁块在最低点，支持力与重力的合力提供向心力，即1.5mg－mg＝m，即铁块动能Ek＝mv2＝mgR，初动能为零，故动能增加mgR，铁块重力势能减少mgR，所以机械能损失mgR，D正确。9．如图甲所示，长木板A放在光滑的水平面上，质量m＝2kg的另一物体B(可看成质点)以水平速度v0＝2m/s滑上原来静止的长木板A的上表面。由于A、B间存在摩擦，之后A、B速度随时间变化的情况如图乙所示，则下列说法正确的是(g取10m/s2)(　　)A．木板获得的动能为2JB．系统损失的机械能为4JC．木板A的最小长度为2mD．A、B间的动摩擦因数为0.1解析：选D。由图象可知，A、B的加速度大小都为1m/s2，根据牛顿第二定律知二者质量相等，木板获得的动能为1J，A错误；系统损失的机械能ΔE＝mv－·2m·v2＝2J，B错误；由v－t图象可求出二者相对位移即木板A的最小长度为1m，C错误；分析B的受力，根据牛顿第二定律，可求出μ＝0.1，D正确。10.(多选)用轻杆通过铰链相连的小球A、B、C处于竖直平面内，质量均为m，两段轻杆等长。现将C球置于距地面高h处，由静止释放，假设三个小球只在同一竖直面内运动，不计一切摩擦，则在小球C下落过程中(　　) A．小球A、B、C组成的系统机械能守恒B．小球C的机械能先减小后增大C．小球C落地前瞬间的速度大小为D．当小球C的机械能最小时，地面对小球B的支持力大于mg解析：选ABC。由于小球A、B、C组成的系统只有重力做功，故系统的机械能守恒，故A正确；小球B的初速度为零，C落地面瞬间，B的速度为零，故B的动能先增大后减小，而B的重力势能不变，则B的机械能先增大后减小，同理可得A的机械能先增大后减小，而系统机械能守恒，故C的机械能先减小后增大，故B正确；根据以上分析可知，小球C落地前瞬间的速度大小根据动能定理可知mv2＝mgh，解得v＝，故C正确；当小球C的机械能最小时，小球B速度最大，此时小球B的加速度为零，水平方向所受的合力为零，杆CB对小球B恰好没有力的作用，所以地面对小球B的支持力大小为mg，故D错误。11．(2020·攀枝花市第二次统考)2019环攀枝花国际公路自行车赛11月24日迎来收官之战，18支国内外车队经过攀枝花中国三线建设博物馆至米易县文化广场114.7公里的争夺后，最终乌克兰基辅首都洲际队的维塔利亚·布茨收获2019环攀枝花个人总冠军，夺得“英雄衫”橙衫。若布茨在比赛的某段下坡过程中保持同一姿态滑行了一段距离，重力对他做功4000J，他克服阻力做功200J。则布茨在该段下坡过程(　　)A．动能增加了4000JB．机械能减小了200JC．机械能减小了3800JD．重力势能减小了3800J解析：选B。外力对若布茨所做的总功W总＝WG＋Wf＝4000J＋(－200)J＝3800J，根据动能定理得动能增加了3800J，故A错误；阻力做功Wf＝－200J，所以机械能减小了200J，故B正确，C错误；重力对他做功为4000J， 则他的重力势能减小了4000J，故D错误。12．(多选)(2020·江西省教学质量监测)一物体从倾角为θ的斜坡底端向上滑，初动能为E0。当物体向上滑到某一位置时，其动能减少了E1，机械能减少了E2，不计空气阻力，重力加速度为g，则可以求出(　　)A．物体的质量B．物体与斜面间的动摩擦因数C．物体沿斜面向上运动的加速度D．物体重新滑到斜面底端的动能解析：选BCD。设物体沿斜面上滑发生位移x，则有E1＝mgxsinθ＋μmgxcosθ，E2＝μmgxcosθ，解得μ＝·tanθ；也可求物体沿斜面向上运动的加速度a＝gsinθ＋μgcosθ＝gsinθ；设物体沿斜面上滑的最大位移为L，则＝，物体上滑和下滑损失的机械能ΔE＝2Lμmgcosθ＝E0，滑到斜面底端的动能E＝E0－ΔE＝E0。13.(2020·泰州市5月第二次模拟)如图所示，光滑竖直杆固定，杆上套一质量为m的环，环与轻弹簧一端相连，弹簧的另一端固定在O点，O点与B点在同一水平线上，BC>AB，AB＝h，环从A处由静止释放运动到B点时弹簧仍处于伸长状态，整个运动过程中弹簧始终处于弹性限度内，重力加速度为g，环从A处开始运动时的加速度大小为2g，则在环向下运动的过程中(　　)A．环在B处的加速度大小为0B．环在C处的速度大小为C．环从B到C一直做加速运动 D．环的速度最大的位置在B、C两点之间解析：选D。环在B处水平方向合外力为0，竖直方向上只受重力，所以加速度为g，A错误；环在运动过程中，OC的长度大于OA的长度，因此弹簧从A点到C点伸长量变大，弹性势能增加，如果物体的重力势能全部转化为动能则有mgh＝mv2，可得物体的速度为，但是物体的重力势能转化为动能和弹性势能，因此速度小于，B错误；环在A处，根据牛顿第二定律F＋mg＝m·2g，得弹力在竖直方向的分力F＝mg，环经过B点向下做加速度减小的加速运动，滑动至距离B点h处时，弹簧的伸长量与在A处大小相等，所以弹簧弹力在竖直方向的分力F与重力等大反向，加速度为0，此时速度最大，之后环做减速运动，因为BC＞AB＝h，所以环的速度最大的位置在B、C两点之间，环从B到C先加速后减速，C错误，D正确。14.(2020·张家口市5月模拟)如图所示，足够长光滑斜面固定在水平面上，斜面底端有一固定挡板，轻质弹簧下端与挡板相连，上端与物体A相连。用不可伸长的轻质细线跨过斜面顶端的定滑轮把A与另一物体B连接起来，A与滑轮间的细线与斜面平行。初始时用手托住B，细线刚好伸直，此时物体A处于静止状态。若不计滑轮质量与摩擦，弹簧始终在弹性限度内，现由静止释放物体B，在B第一次向下运动过程中(　　)A．轻绳对物体B做的功等于物体B重力势能的变化量B．物体B的重力做功等于物体B机械能的变化量C．轻绳对物体A做的功等于物体A的动能与弹簧弹性势能的变化量之和D．两物体与轻绳组成系统机械能变化量的绝对值等于弹簧弹性势能变化量的绝对值解析：选D。轻绳对物体B做的功等于物体B机械能的变化，故A 错误；重力做功等于物体重力势能的变化，故B错误；依题得，轻绳对物体A做的功等于物体A的机械能与弹簧的弹性势能的变化量之和，故C错误；由机械能守恒定律可知D正确。15．(多选)(2020·烟台市高考诊断一模)如图所示，一长木板B放在粗糙的水平地面上，在B的左端放一物体A，现以恒定的外力F拉A，经一段时间物块A从长木板B的右端拉出，且在此过程中以地面为参考系，长木板B也向右移动一段距离。则在此过程中(　　)A．外力F对A做的功等于A和B动能的增量B．A对B摩擦力做的功与B对A摩擦力做的功的绝对值相等C．外力F做的功等于A、B动能的增量与系统由于摩擦而产生的热量之和D．A对B摩擦力做的功等于B动能的增量和B与地面之间摩擦产生的热量之和解析：选CD。根据功能关系可知，外力F做的功等于A和B动能的增量与系统由于摩擦而产生的热量之和，故C正确，A错误；A对B的摩擦力与B对A的摩擦力是一对作用力与反作用力，大小相等、方向相反，但是由于A在B上滑动，A、B对地的位移不等，故二者做功不相等，故B错误；对B分析，由动能定理知WAB－WB地＝ΔEkB，A对B摩擦力做的功WAB＝ΔEkB＋WB地，所以A对B摩擦力做的功等于B动能的增量和B与地面之间摩擦产生的热量之和，故D正确。