2022年高三物理一輪復(fù)習(xí) 第5章 第4講 功能關(guān)系 能量守恒定律練習(xí)

2022年高三物理一輪復(fù)習(xí) 第5章 第4講 功能關(guān)系 能量守恒定律練習(xí) 選擇題(每題5分,共25分) 1.(xx浙江溫州十校月考,8)如圖所示,在輕彈簧的下端懸掛一個(gè)質(zhì)量為m的小球A,若將小球A從彈簧原長位置由靜止釋放,小球A能夠下降的最大高度為h,若將小球A換為質(zhì)量為3m的小球B,仍從彈簧原長位置由靜止釋放,重力加速度為g,不計(jì)空氣阻力,則小球B下降h時(shí)的速度為(　　) A. B. C. D. 2.(模擬改編題)北京時(shí)間2013年6月26日8時(shí)7分,搭乘3名中國航天員的“神舟十號(hào)”載人飛船返回艙,在位于內(nèi)蒙古中部草原上的“神十”任務(wù)主著陸場預(yù)定區(qū)域順利著陸。如圖是“神舟十號(hào)”航天飛船返回艙返回地面的示意圖,假定其過程可簡化為:打開降落傘一段時(shí)間后,整個(gè)裝置勻速下降,為確保安全著陸,需點(diǎn)燃返回艙的緩沖火箭,在火箭噴氣過程中返回艙做減速直線運(yùn)動(dòng),則(　　) A.返回艙在噴氣過程中機(jī)械能減少 B.返回艙在噴氣過程中減速的原因是空氣阻力 C.返回艙在噴氣過程中所受合外力可能做正功 D.返回艙在噴氣過程中處于失重狀態(tài) 3.(xx浙江重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考,10)如圖所示為跳傘愛好者從高樓跳傘表演的情形,他們從345 m的高處跳下,在距地面150 m高處打開傘包。假設(shè)打開傘包前后兩段時(shí)間都可看做勻變速直線運(yùn)動(dòng),且整個(gè)過程始末速度均為零。一個(gè)質(zhì)量為60 kg的跳傘愛好者,若在30 s內(nèi)完成此跳傘表演(當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭取10 m/s2),則跳傘愛好者在跳傘的整個(gè)過程中(　　) A.機(jī)械能先不變后減小 B.機(jī)械能一直變小 C.克服阻力做功207 kJ D.最大速度為23 m/s 4.(xx浙江溫州八校一聯(lián),12)如圖所示,楔形木塊abc固定在水平面上,粗糙斜面ab和光滑斜面bc與水平面的夾角相同,頂角b處安裝一定滑輪。質(zhì)量分別為M、m(M>m)的滑塊,通過不可伸長的輕繩跨過定滑輪連接,輕繩與斜面平行。兩滑塊由靜止釋放后,沿斜面做勻加速運(yùn)動(dòng)。若不計(jì)滑輪的質(zhì)量和摩擦,在兩滑塊沿斜面運(yùn)動(dòng)的過程中(　　) A.兩滑塊組成系統(tǒng)的機(jī)械能守恒 B.重力對(duì)M做的功等于M動(dòng)能的增加 C.輕繩對(duì)m做的功等于m機(jī)械能的增加 D.兩滑塊組成系統(tǒng)的機(jī)械能損失等于M克服摩擦力做的功 5.(xx浙江湖州八校二聯(lián),8)如圖所示,物體A、B通過細(xì)繩及輕質(zhì)彈簧連接在輕滑輪兩側(cè),物體A、B的質(zhì)量分別為2m、m,開始時(shí)細(xì)繩伸直,用手托著物體A使彈簧處于原長且A與地面的距離為h,物體B靜止在地面上。放手后物體A下落,與地面即將接觸時(shí)速度為v,此時(shí)物體B仍靜止于地面但對(duì)地面恰好無壓力,則下列說法中正確的是(　　) A.物體A下落過程中的任意時(shí)刻,加速度不會(huì)為零 B.此時(shí)彈簧的彈性勢能等于mgh+mv2 C.此時(shí)物體B處于超重狀態(tài) D.此過程中物體A的機(jī)械能變化量為mgh-mv2 B組　xx模擬·提升題組 時(shí)間:30分鐘　　分值:40分 一、選擇題(5分) 1.(xx浙江六校聯(lián)考,18)某家用桶裝純凈水手壓式飲水器如圖所示,在手連續(xù)穩(wěn)定的按壓下,出水速度為v,供水系統(tǒng)的效率為η,現(xiàn)測量出桶底到出水管之間的高度差H,出水口傾斜,其離出水管的高度差可忽略,出水口的橫截面積為S,水的密度為ρ,重力加速度為g,則下列說法正確的是(　　) A.出水口單位時(shí)間內(nèi)的出水體積Q=vS B.出水口所出水落地時(shí)的速度為 C.出水后,手連續(xù)穩(wěn)定按壓的功率為 + D.手按壓輸入的功率等于單位時(shí)間內(nèi)所出水的動(dòng)能和重力勢能之和 二、非選擇題(2題17分,3題18分,共35分) 2.(xx浙江學(xué)易大聯(lián)考期中,19)滑板運(yùn)動(dòng)是極限運(yùn)動(dòng)的鼻祖,許多極限運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目均由滑板項(xiàng)目延伸而來。如圖所示是滑板運(yùn)動(dòng)的軌道,BC和DE是兩段光滑圓弧形軌道,BC段的圓心為O點(diǎn),圓心角為60°,半徑OC與水平軌道CD垂直,水平軌道CD段粗糙且長為8 m。一運(yùn)動(dòng)員從軌道上的A點(diǎn)以3 m/s的速度水平滑出,在B點(diǎn)剛好沿軌道的切線方向滑入圓弧軌道BC,經(jīng)CD軌道后沖上DE軌道,到達(dá)E點(diǎn)時(shí)速度減為零,然后返回。已知運(yùn)動(dòng)員和滑板的總質(zhì)量為60 kg,B、E兩點(diǎn)與水平面CD的豎直高度分別為h和H,且h=2 m,H=2.8 m,g取10 m/s2。求: (1)運(yùn)動(dòng)員從A運(yùn)動(dòng)到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度大小vB; (2)滑塊與軌道CD段間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ; (3)通過計(jì)算說明,第一次返回時(shí),運(yùn)動(dòng)員能否回到B點(diǎn)?如能,請(qǐng)求出回到B點(diǎn)時(shí)速度的大小;如不能,則最后停在何處? 3.(xx浙江富陽中學(xué)三模,24)某山谷建有小水電站并被開發(fā)成了旅游景點(diǎn),如圖。谷中山澗可以看成一個(gè)傾角θ=11.5°的斜面,山頂、山腳各建有一水庫A、B,在B水庫上方B、C間還建有一小型水電站和一水泵房,電站入口處為C,出口處與B水庫水面相平,A、C間沿山澗鋪設(shè)有水管。平時(shí)水量大,除維持山澗中(水管外)的水流外,還可用水管中流動(dòng)的水來發(fā)電。發(fā)電時(shí)水由A水庫沿水管從C處進(jìn)入電站,經(jīng)過發(fā)電機(jī)從出口處流入B水庫。旱季無自然水源,電站停止發(fā)電,另外,由于景觀需要,還要把B水庫的水抽到A水庫,然后沿山澗自由流動(dòng)回到B水庫。 已知:A、C和C、B間的落差分別為h1=150 m,h2=3.2 m,電站入口處水的流量Q1=0.05 m3/s,水速v1=30 m/s,發(fā)電機(jī)正常工作時(shí)輸出的電功率P=18 kW,發(fā)電機(jī)的發(fā)電效率為η1=75%;旱季不發(fā)電但因景觀需要山澗中(水管外)仍需維持每天10小時(shí)、流量Q2=0.01 m3/s的水流,抽水機(jī)的機(jī)械效率為η2=80%。發(fā)電時(shí)和抽水時(shí)水在水管中受到的阻力與其本身重力的比值k相同,水的密度ρ=1×103 kg/m3,重力加速度g=10 m/s2,sin 11.5°=0.2。求: (1)比值k的大小; (2)發(fā)電時(shí)電站出口處水的流速大小v2; (3)估算旱季抽水每天的耗電量(度)。 A組　xx模擬·基礎(chǔ)題組 選擇題 1.A　小球A下降h過程,設(shè)彈簧的彈力做功為W,根據(jù)動(dòng)能定理,有:mgh-W=0,小球B下降h過程,根據(jù)動(dòng)能定理,有3mgh-W=·3mv2-0,聯(lián)立解得,v=,故選A。 2.A　火箭噴氣過程中返回艙做減速直線運(yùn)動(dòng),加速度方向向上,返回艙處于超重狀態(tài),動(dòng)能減少,返回艙所受合外力做負(fù)功,高度降低,勢能減少,所以機(jī)械能減少,A正確,C、D錯(cuò)誤;返回艙在噴氣過程中減速的主要原因是緩沖火箭向下噴氣而獲得向上的反沖力,不是空氣阻力,所以B錯(cuò)誤。 3.BCD　跳傘愛好者在整個(gè)過程中的平均速度為== m/s=11.5 m/s,則在距地面150 m高處打開傘包時(shí)的瞬時(shí)速度為v=2=23 m/s,此速度為跳傘愛好者下落過程中的最大速度,D正確。跳傘愛好者在打開傘包以前的加速度為a== m/s2=1.36 m/s2,所以跳傘愛好者下落過程中一直受到阻力作用,機(jī)械能一直變小,A錯(cuò)誤,B正確;克服阻力做功為W=mgH=60×10×345 J=207 kJ,選項(xiàng)C正確。 4.CD　因?yàn)镸克服摩擦力做功,所以系統(tǒng)機(jī)械能不守恒,A錯(cuò)誤。由功能關(guān)系知系統(tǒng)減少的機(jī)械能等于M克服摩擦力做的功,D正確。對(duì)M,除重力外還有摩擦力和輕繩拉力對(duì)其做功,由動(dòng)能定理知B錯(cuò)誤。對(duì)m,有拉力和重力對(duì)其做功,由功能關(guān)系知C正確。 5.A　因?yàn)楫?dāng)A即將落地時(shí)物體B仍靜止于地面但對(duì)地面恰好無壓力,故物體A下落過程中彈簧的彈力始終不大于mg,根據(jù)2mg-F彈=2ma,可知物體A下落過程中的任意時(shí)刻,加速度不會(huì)為零,A正確;A落地時(shí)彈簧的彈性勢能等于2mgh-×2mv2,B錯(cuò)誤;因?yàn)榇藭r(shí)物體B對(duì)地面恰好無壓力,拉力等于重力,因此物體B處于平衡狀態(tài),C錯(cuò)誤;此過程中物體A的機(jī)械能變化量為2mgh-×2mv2,D錯(cuò)誤。 B組　xx模擬·提升題組 一、選擇題 1.AC　Q===vS,A對(duì);根據(jù)機(jī)械能守恒m=mgH+mv2,B錯(cuò);根據(jù)能量守恒在t時(shí)間內(nèi)有ηPt=mv2+mgH=ρSvt·v2+ρSvtgH,C對(duì),D錯(cuò)。 二、非選擇題 2.答案　(1)6 m/s　(2)0.125　(3)見解析 解析　(1)根據(jù)題述,運(yùn)動(dòng)員到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度方向垂直于直線OB,可知: vB==6 m/s (2)由B點(diǎn)到E點(diǎn),由動(dòng)能定理可知: mgh-μmgsCD-mgH=0-m 代入數(shù)據(jù)可得:μ=0.125 (3)設(shè)運(yùn)動(dòng)員第一次返回能到達(dá)左側(cè)的最大高度為h',從B到第一次返回左側(cè)最高處,根據(jù)動(dòng)能定理得 mg(h-h')-μmg·2sCD=0-m 解得h'=1.8 m<h=2 m 所以,第一次返回時(shí),運(yùn)動(dòng)員不能回到B點(diǎn) 設(shè)運(yùn)動(dòng)員從B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到停止,在CD段的總路程為s,由動(dòng)能定理可得: mgh-μmgs=0-m 解得:s=30.4 m 因?yàn)閟=3sCD+6.4 m,所以運(yùn)動(dòng)員最后停在D點(diǎn)左側(cè)6.4 m處(或C點(diǎn)右側(cè)1.6 m處)。 3.答案　(1)0.14　(2)2 m/s　(3)323度 解析　(1)AC長s= 所受阻力f=kmg 時(shí)間t內(nèi),水從A水庫到電站入口,由動(dòng)能定理得: mgh1-fs=m-0 可求得:k=0.14 (2)正常發(fā)電時(shí),時(shí)間t內(nèi)用來發(fā)電的水的質(zhì)量 m=ρV=ρQ1t 發(fā)電過程能量守恒(m+mgh2-m)η1=Pt 可求得v2=2 m/s (3)旱季每天抽水的質(zhì)量m'=ρV'=ρQ2t' 設(shè)耗電量為W,則Wη2-km'gs-m'g(h1+h2)=0 可求得W=323度