2022年高考物理一輪復習方案 第17講 能量轉化和守恒定律（含解析）

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1、 2022年高考物理一輪復習方案 第17講 能量轉化和守恒定律（含解析） 1．xx·豫東六校聯(lián)考(雙選)在傾角為30°的斜面上，某人用平行于斜面的力把原來靜止于斜面上的質量為2 kg的物體沿斜面向下推了2 m的距離，并使物體獲得1 m/s的速度，已知物體與斜面間的動摩擦因數為，g取10 m/s2，則在這個過程中(　　) 圖K17－1 A．人對物體做功21 J B．合外力對物體做功1 J C．物體克服摩擦力做功20 J D．物體重力勢能減少40 J 2．xx·瓊海一模質量為m、初速度為零的物體，在方向不變、大小按如圖K17－2規(guī)律變化的合外力作用下都通

2、過位移s0.則下列各種情況中物體速度最大的是(　　) A　　　　　　B　　　　　　C　　　　　　D 圖K17－2 3．xx·東北三校聯(lián)考兩木塊A、B用一輕彈簧拴接，靜置于水平地面上，如圖K17－3甲所示．現(xiàn)用一豎直向上的恒力F拉動木板A，使木塊A由靜止向上做直線運動，如圖乙所示，當木塊A運動到最高點時，木塊B恰好要離開地面．在這一過程中，下列說法中正確的是(設此過程彈簧始終處于彈性限度內)(　　) 圖K17－3 A．木塊A的加速度先增大后減小 B．彈簧的彈性勢能先減小后增大 C．木塊A的動能先增大后減小 D．兩木塊A、B和輕彈簧組成的系統(tǒng)機械能先增大后減小

3、 圖K17－4 4．xx·鄭州模擬(雙選)一個人站在商店自動扶梯的水平踏板上，隨扶梯向上加速運動，如圖K17－4所示．則(　　) A．踏板對人做的功等于人的機械能的增加量 B．踏板對人的支持力做的功等于人的機械能的增加量 C．克服人的重力做的功等于人的機械能增加量 D．對人做功的只有重力和踏板對人的支持力 5．xx·鄭州預測跳水運動是我國的一個體育強項，此項運動大體上可以簡化為三個階段：運動員從跳板上起跳做豎直上拋運動，再做自由落體運動，入水后做勻減速直線運動．某質量為m的運動員(可視為質點)，入水后的加速度大小為a＝1.5g，在水中下沉深度h時速度減為零．在運動員

4、從入水到停止下沉的過程中，下列說法正確的是(　　) A．運動員的動能減少了1.5mgh B．運動員的機械能減少了1.5mgh C．運動員克服阻力所做的功為1.5mgh D．運動員的重力勢能減少了1.5mgh 6．xx·湖北八市聯(lián)考如圖K17－5所示，等腰直角三角體OCD由不同材料A、B拼接而成，P為兩種材料在CD邊上的交點，且DP>CP.現(xiàn)OD邊水平放置，讓小物塊無初速從C滑到D；然后將OC邊水平放置，再讓小物塊無初速從D滑到C，小物塊兩次滑動到達P點的時間相同．下列說法正確的是(　　) 圖K17－5 A．A、B材料的動摩擦因數相同 B．兩次滑動中物塊到達P點的速度大小相等

5、 C．兩次滑動中物塊到達底端速度大小相等 D．兩次滑動中物塊到達底端的過程中機械能損失不相等 7．xx·黃岡七市聯(lián)考(雙選)如圖K17－6所示，光滑水平面上放著足夠長的木板B，木板B上放著木塊A，A、B接觸面粗糙．現(xiàn)用一水平拉力F作用在B上，使其由靜止開始運動，用f1代表B對A的摩擦力，f2代表A對B的摩擦力，下列說法正確的有(　　) 圖K17－6 A．F做的功一定等于A、B系統(tǒng)動能的增加量 B．F做的功一定小于A、B系統(tǒng)動能的增加量 C．f1對A做的功等于A動能的增加量 D．F、f2對B做的功之和等于B動能的增加量 8．xx·福州一模如圖K17－7所示，足夠長的傳送帶以

6、恒定速率順時針運行，將一個物體輕輕放在傳送帶底端，第一階段物體被加速到與傳送帶具有相同的速度，第二階段與傳送帶相對靜止，勻速運動到達傳送帶頂端．下列說法正確的是(　　) 圖K17－7 A．第一階段摩擦力對物體做正功，第二階段摩擦力對物體不做功 B．第一階段摩擦力對物體做的功等于第一階段物體動能的增加 C．第一階段物體和傳送帶間的摩擦生熱等于第一階段物體機械能的增加 D．物體從底端到頂端全過程機械能的增加等于全過程物體與傳送帶間的摩擦生熱 9．如圖K17－8所示，滑雪者由靜止開始沿斜坡從A點自由滑下， 圖K17－8 然后在水平面上前進至B點停下．已知斜坡、水平面與滑雪板之

7、間的動摩擦因數都為μ，滑雪者(包括滑雪板)的質量為m，A、B兩點間的水平距離為L.在滑雪者經過AB段運動的過程中，克服摩擦力產生的熱量為(　　) A．大于μmgL　　　　B．等于μmgL C．小于μmgL D．以上三種情況都有可能 10．xx·陜西師大附中五校聯(lián)考如圖K17－9甲所示，一條輕質彈簧左端固定在豎直墻面上，右端放一個可視為質點的小物塊，小物塊的質量為m＝1.0 kg，當彈簧處于原長時，小物塊靜止于O點．現(xiàn)對小物塊施加一個外力F，使它緩慢移動，將彈簧壓縮至A點，壓縮量為x＝0.1 m，在這一過程中，所用外力F與壓縮量的關系如圖乙所示．然后撤去F釋放小物塊，讓小物塊沿桌面運動，

8、已知O點與桌邊B點的距離為L＝0.2 m，水平桌面的高度為h＝5.0 m，計算時，可認為滑動摩擦力等于最大靜摩擦力．(g取10 m/s2) 求： (1)在壓縮彈簧過程中，彈簧存儲的最大彈性勢能； (2)小物塊落地點與桌邊B的水平距離． 圖K17－9 11．如圖K17－10為某種魚餌自動投放器中的投餌管裝置示意圖，其下半部AB是一長為2R的豎直細管，上半部BC是半徑為R的四分之一圓弧彎管，管口沿水平方向，AB管內有一原長為R、下端固定的輕質彈簧．投餌時，每次總將彈簧長度壓縮到0.5R后鎖定，在彈簧上端放置一粒魚餌，解除鎖定，彈簧可將魚餌彈射出去．設質量為m的魚

9、餌到達管口C時，對管壁的作用力恰好為零．不計魚餌在運動過程中的機械能損失，且鎖定和解除鎖定時，均不改變彈簧的彈性勢能．已知重力加速度為g.求： (1) 質量為m的魚餌到達管口C時的速度大小v1； (2) 彈簧壓縮到0.5R時的彈性勢能Ep； (3) 已知地面與水面相距1.5R，若使該投餌管繞AB管的中軸線OO′在90°角的范圍內來回緩慢轉動，每次彈射時只放置一粒魚餌，魚餌的質量在m到m之間變化，且均能落到水面．持續(xù)投放足夠長時間后，魚餌能夠落到水面的最大面積S是多少？ 圖K17－10 課時作業(yè)(十七) 1．BC　[解析] 物體下落的高度h＝ssinθ＝1 m，根據動能定

10、理，有W合＝mv2－0＝1 J，選項B正確；摩擦力對物體做功Wf＝－fs＝－μmgcosθ·s＝－20 J，物體克服摩擦力做功20 J，選項C正確；重力做功WG＝mgh＝20 J，物體重力勢能減少20 J，選項D錯誤；根據動能定理，有WF＋Wf＋WG＝mv2－0，解得人對物體做功WF＝1 J，選項A錯誤． 2．C　[解析] 圖線與橫軸所圍面積表示合力做的功，故圖C情況下合力做功最大，根據動能定理知，選項C正確． 3. BC　[解析] 木塊A在拉力F作用下由靜止開始運動，到達最高點時速度為零，木塊A向上先加速后減速，選項A錯誤，選項C正確；木塊A向上運動的過程中，彈簧壓縮量先逐漸減小，后被逐

11、漸拉伸，其彈性勢能先減小后增大，選項B正確；拉力F始終對兩木塊A、B和輕彈簧組成的系統(tǒng)做正功，故系統(tǒng)機械能增加，選項D錯誤． 4．A　[解析] 人隨扶梯向上加速運動過程中，受支持力、重力和靜摩擦力作用，支持力和靜摩擦力對人均做正功，根據機械能的增加量等于重力以外其他力做的功知，支持力和靜摩擦力對人做的功等于人的機械能的增加量．只有選項A正確． 5. A　[解析] 根據牛頓第二定律，有f－mg＝ma，運動員受到的阻力f＝mg＋ma＝2.5mg，根據動能定理得mgh－fh＝ΔEk，解得ΔEk＝－1.5 mgh，即動能減少了1.5 mgh，選項A正確；阻力對運動員做功Wf＝－fh＝－2.5 mg

12、h，即克服阻力做功2.5 mgh，運動員的機械能減少了2.5 mgh，選項B、C錯誤；運動員的重力勢能減少了mgh，選項D錯誤． 6．C　[解析] 根據牛頓第二定律，有mgsinθ－μmgcosθ＝ma，解得a＝gsinθ－μgcosθ，小物塊兩次滑動到達P點的時間相同，說明兩種情況下物塊的加速度不同，即A、B材料與物塊的動摩擦因數不同，由v＝at知兩次滑動中物塊到達P點的速度大小不相等，選項A、B錯誤；兩次滑動中物塊到達底端過程摩擦力做的功相同，重力做的功相同，由動能定理知物塊到達底端的動能相等，由能量守恒定律知物塊到達底端過程損失的機械能相等，選項C正確，選項D錯誤． 7．CD　[解析

13、] 運動過程中A、B受到的摩擦力等大反向，如果兩者發(fā)生相對運動，則滑動摩擦力對A、B做的總功為負功，根據功能關系知，F(xiàn)做的功大于A、B系統(tǒng)動能的增加量；如果兩者不發(fā)生相對運動，則靜摩擦力對A、B做的總功為零，根據動能定理知，F(xiàn)做的功等于A、B系統(tǒng)動能的增加量，選項A、B錯誤；同理，可確定選項C、D正確． 8．C　[解析] 第一階段為滑動摩擦力做功，第二階段為靜摩擦力做功，兩個階段摩擦力方向都跟物體運動方向相同，所以摩擦力都做正功，選項A錯誤；由功能關系可知，在第一階段摩擦力對物體做的功(除重力之外的力所做的功)等于物體機械能的增加，即ΔE＝Wf＝fl物，摩擦生熱為Q＝fl相對，又由于l傳送帶

14、＝vt，l物＝t，所以l物＝l相對＝l傳送帶，即Q＝ΔE，選項B錯誤，選項C正確．在第二階段沒有摩擦生熱，但物體的機械能繼續(xù)增加，結合選項C可以判斷選項D錯誤． 9．B　[解析] 設斜坡傾角為θ，全過程中滑雪者克服摩擦力做功為Wf＝μmgcosθ·sAC＋μmgsCB＝μmg(sACcosθ＋sCB)，由圖中幾何關系得sACcosθ＋sCB＝L，所以Wf＝μmgL，根據功能關系知克服摩擦力產生的熱量Q＝μmgL，選項B正確． 10．(1)2.3 J　(2)2 m [解析] (1)從F－x圖中可以看出，小物塊與桌面間的滑動摩擦力大小為f＝1.0 N. 在壓縮過程中，摩擦力做功為Wf＝－

15、fx＝－0.1 J 由圖線與x軸所夾面積可得F做的功為WF＝×(1.0＋47.0)×0.1 J＝2.4 J 所以彈簧的彈性勢能為Ep＝WF＋Wf＝2.3 J. (2)從A點開始到B點的過程中，摩擦力做功為Wf′＝－f(x＋L)＝－0.3 J 根據功能關系有 Ep＋Wf′＝mv 解得vB＝2 m/s 物塊從B點開始做平拋運動，有 h＝gt2, x＝v0t 解得t＝1 s，x＝2 m. 11．(1)　(2)3mgR　(3)πR2 [解析] (1)質量為m的魚餌在管口C時做圓周運動的向心力完全由重力提供，則 mg＝m 解得v1＝. (2)彈簧的彈性勢能全部轉化為魚餌的機械

16、能，由機械能守恒定律有 Ep＝mg(1.5R＋R)＋mv 解得Ep＝3mgR. (3)不考慮因緩慢轉動裝置對魚餌速度大小的影響，質量為m的魚餌離開管口后做平拋運動，設經過t時間落到水面上，離OO′的水平距離為x1，由平拋運動規(guī)律有 4．5R＝gt2 x1＝v1t＋R 解得x1＝4R 當魚餌的質量為m時，設其到達管口C時速度大小為v2，由機械能守恒定律有 Ep＝mg(1.5R＋R)＋v 解得v2＝2 質量為m的魚餌落到水面上時，設離OO′的水平距離為x2，則 x2＝v2t＋R 解得x2＝7R. 魚餌能夠落到水面的最大面積 S＝(πx－πx)＝πR2(或8.25πR2)．