2年模拟浙江专用2022届高三物理一轮复习第5章第4讲功能关系能量守恒定律练习

第4讲　功能关系　能量守恒定律A组　2022—2022年模拟·基础题组时间:20分钟　　分值:25分选择题(每题5分,共25分)1.(2022浙江温州十校月考,8)如图所示,在轻弹簧的下端悬挂一个质量为m的小球A,若将小球A从弹簧原长位置由静止释放,小球A能够下降的最大高度为h,若将小球A换为质量为3m的小球B,仍从弹簧原长位置由静止释放,重力加速度为g,不计空气阻力,则小球B下降h时的速度为(　　)A.B.C.D.2.(模拟改编题)北京时间2022年6月26日8时7分,搭乘3名中国航天员的“神舟十号”载人飞船返回舱,在位于内蒙古中部草原上的“神十”任务主着陆场预定区域顺利着陆。如图是“神舟十号”航天飞船返回舱返回地面的示意图,假定其过程可简化为:打开降落伞一段时间后,整个装置匀速下降,为确保安全着陆,需点燃返回舱的缓冲火箭,在火箭喷气过程中返回舱做减速直线运动,则(　　)A.返回舱在喷气过程中机械能减少B.返回舱在喷气过程中减速的原因是空气阻力C.返回舱在喷气过程中所受合外力可能做正功D.返回舱在喷气过程中处于失重状态3.(2022浙江重点中学联考,10)如图所示为跳伞爱好者从高楼跳伞表演的情形,他们从345m的高处跳下,在距地面150m高处打开伞包。假设打开伞包前后两段时间都可看做匀变速直线运动,且整个过程始末速度均为零。一个质量为60kg的跳伞爱好者,若在30s内完成此跳伞表演(当地重力加速度g取10m/s2),则跳伞爱好者在跳伞的整个过程中(　　)6\nA.机械能先不变后减小B.机械能一直变小C.克服阻力做功207kJD.最大速度为23m/s4.(2022浙江温州八校一联,12)如图所示,楔形木块abc固定在水平面上,粗糙斜面ab和光滑斜面bc与水平面的夹角相同,顶角b处安装一定滑轮。质量分别为M、m(M>m)的滑块,通过不可伸长的轻绳跨过定滑轮连接,轻绳与斜面平行。两滑块由静止释放后,沿斜面做匀加速运动。若不计滑轮的质量和摩擦,在两滑块沿斜面运动的过程中(　　)A.两滑块组成系统的机械能守恒B.重力对M做的功等于M动能的增加C.轻绳对m做的功等于m机械能的增加D.两滑块组成系统的机械能损失等于M克服摩擦力做的功5.(2022浙江湖州八校二联,8)如图所示,物体A、B通过细绳及轻质弹簧连接在轻滑轮两侧,物体A、B的质量分别为2m、m,开始时细绳伸直,用手托着物体A使弹簧处于原长且A与地面的距离为h,物体B静止在地面上。放手后物体A下落,与地面即将接触时速度为v,此时物体B仍静止于地面但对地面恰好无压力,则下列说法中正确的是(　　)A.物体A下落过程中的任意时刻,加速度不会为零B.此时弹簧的弹性势能等于mgh+mv2C.此时物体B处于超重状态D.此过程中物体A的机械能变化量为mgh-mv2B组　2022—2022年模拟·提升题组时间:30分钟　　分值:40分一、选择题(5分)1.(2022浙江六校联考,18)某家用桶装纯净水手压式饮水器如图所示,在手连续稳定的按压下,出水速度为v,供水系统的效率为η,现测量出桶底到出水管之间的高度差H,出水口倾斜,其离出水管的高度差可忽略,出水口的横截面积为S,水的密度为ρ,重力加速度为g,则下列说法正确的是(　　)6\nA.出水口单位时间内的出水体积Q=vSB.出水口所出水落地时的速度为C.出水后,手连续稳定按压的功率为+D.手按压输入的功率等于单位时间内所出水的动能和重力势能之和二、非选择题(2题17分,3题18分,共35分)2.(2022浙江学易大联考期中,19)滑板运动是极限运动的鼻祖,许多极限运动项目均由滑板项目延伸而来。如图所示是滑板运动的轨道,BC和DE是两段光滑圆弧形轨道,BC段的圆心为O点,圆心角为60°,半径OC与水平轨道CD垂直,水平轨道CD段粗糙且长为8m。一运动员从轨道上的A点以3m/s的速度水平滑出,在B点刚好沿轨道的切线方向滑入圆弧轨道BC,经CD轨道后冲上DE轨道,到达E点时速度减为零,然后返回。已知运动员和滑板的总质量为60kg,B、E两点与水平面CD的竖直高度分别为h和H,且h=2m,H=2.8m,g取10m/s2。求:(1)运动员从A运动到达B点时的速度大小vB;(2)滑块与轨道CD段间的动摩擦因数μ;(3)通过计算说明,第一次返回时,运动员能否回到B点?如能,请求出回到B点时速度的大小;如不能,则最后停在何处?3.(2022浙江富阳中学三模,24)某山谷建有小水电站并被开发成了旅游景点,如图。谷中山涧可以看成一个倾角θ=11.5°的斜面,山顶、山脚各建有一水库A、B,在B水库上方B、C间还建有一小型水电站和一水泵房,电站入口处为C,出口处与B水库水面相平,A、C间沿山涧铺设有水管。平时水量大,除维持山涧中(水管外)的水流外,还可用水管中流动的水来发电。发电时水由A水库沿水管从C处进入电站,经过发电机从出口处流入B水库。旱季无自然水源,电站停止发电,另外,由于景观需要,还要把B水库的水抽到A水库,然后沿山涧自由流动回到B水库。6\n已知:A、C和C、B间的落差分别为h1=150m,h2=3.2m,电站入口处水的流量Q1=0.05m3/s,水速v1=30m/s,发电机正常工作时输出的电功率P=18kW,发电机的发电效率为η1=75%;旱季不发电但因景观需要山涧中(水管外)仍需维持每天10小时、流量Q2=0.01m3/s的水流,抽水机的机械效率为η2=80%。发电时和抽水时水在水管中受到的阻力与其本身重力的比值k相同,水的密度ρ=1×103kg/m3,重力加速度g=10m/s2,sin11.5°=0.2。求:(1)比值k的大小;(2)发电时电站出口处水的流速大小v2;(3)估算旱季抽水每天的耗电量(度)。A组　2022—2022年模拟·基础题组选择题1.A　小球A下降h过程,设弹簧的弹力做功为W,根据动能定理,有:mgh-W=0,小球B下降h过程,根据动能定理,有3mgh-W=·3mv2-0,联立解得,v=,故选A。6\n2.A　火箭喷气过程中返回舱做减速直线运动,加速度方向向上,返回舱处于超重状态,动能减少,返回舱所受合外力做负功,高度降低,势能减少,所以机械能减少,A正确,C、D错误;返回舱在喷气过程中减速的主要原因是缓冲火箭向下喷气而获得向上的反冲力,不是空气阻力,所以B错误。3.BCD　跳伞爱好者在整个过程中的平均速度为==m/s=11.5m/s,则在距地面150m高处打开伞包时的瞬时速度为v=2=23m/s,此速度为跳伞爱好者下落过程中的最大速度,D正确。跳伞爱好者在打开伞包以前的加速度为a==m/s2=1.36m/s2,所以跳伞爱好者下落过程中一直受到阻力作用,机械能一直变小,A错误,B正确;克服阻力做功为W=mgH=60×10×345J=207kJ,选项C正确。4.CD　因为M克服摩擦力做功,所以系统机械能不守恒,A错误。由功能关系知系统减少的机械能等于M克服摩擦力做的功,D正确。对M,除重力外还有摩擦力和轻绳拉力对其做功,由动能定理知B错误。对m,有拉力和重力对其做功,由功能关系知C正确。5.A　因为当A即将落地时物体B仍静止于地面但对地面恰好无压力,故物体A下落过程中弹簧的弹力始终不大于mg,根据2mg-F弹=2ma,可知物体A下落过程中的任意时刻,加速度不会为零,A正确;A落地时弹簧的弹性势能等于2mgh-×2mv2,B错误;因为此时物体B对地面恰好无压力,拉力等于重力,因此物体B处于平衡状态,C错误;此过程中物体A的机械能变化量为2mgh-×2mv2,D错误。B组　2022—2022年模拟·提升题组一、选择题1.AC　Q===vS,A对;根据机械能守恒m=mgH+mv2,B错;根据能量守恒在t时间内有ηPt=mv2+mgH=ρSvt·v2+ρSvtgH,C对,D错。二、非选择题2.答案　(1)6m/s　(2)0.125　(3)见解析解析　(1)根据题述,运动员到达B点时的速度方向垂直于直线OB,可知:vB==6m/s(2)由B点到E点,由动能定理可知:mgh-μmgsCD-mgH=0-m代入数据可得:μ=0.125(3)设运动员第一次返回能到达左侧的最大高度为h',从B到第一次返回左侧最高处,根据动能定理得mg(h-h')-μmg·2sCD=0-m解得h'=1.8m<h=2m所以,第一次返回时,运动员不能回到B点设运动员从B点运动到停止,在CD段的总路程为s,由动能定理可得:mgh-μmgs=0-m解得:s=30.4m因为s=3sCD+6.4m,所以运动员最后停在D点左侧6.4m处(或C点右侧1.6m处)。3.答案　(1)0.14　(2)2m/s　(3)323度解析　(1)AC长s=所受阻力f=kmg时间t内,水从A水库到电站入口,由动能定理得:mgh1-fs=m-0可求得:k=0.14(2)正常发电时,时间t内用来发电的水的质量m=ρV=ρQ1t发电过程能量守恒(m+mgh2-m)η1=Pt可求得v2=2m/s6\n(3)旱季每天抽水的质量m'=ρV'=ρQ2t'设耗电量为W,则Wη2-km'gs-m'g(h1+h2)=0可求得W=323度6