第第頁(yè)高考物理總復(fù)習(xí)《功能關(guān)系、能量守恒定律》專項(xiàng)檢測(cè)卷及答案學(xué)校:___________姓名：___________班級(jí)：___________考號(hào)：___________A級(jí)基礎(chǔ)對(duì)點(diǎn)練對(duì)點(diǎn)練1功能關(guān)系的理解與應(yīng)用1.(2023·1月浙江選考)一位游客正在體驗(yàn)蹦極，綁上蹦極專用的橡皮繩后從跳臺(tái)縱身而下。游客從跳臺(tái)下落直到最低點(diǎn)過(guò)程中()A.彈性勢(shì)能減小 B.重力勢(shì)能減小C.機(jī)械能保持不變 D.繩一繃緊動(dòng)能就開(kāi)始減小2.(多選)(2024·廣東廣州統(tǒng)考)航天員在地面模擬失重訓(xùn)練的一種方式是在水下進(jìn)行(如圖1)。航天員需要穿水槽訓(xùn)練航天服浸沒(méi)在水中，通過(guò)配重使其在水中受到的浮力和重力大相等，假設(shè)其總質(zhì)量為m，訓(xùn)練空間的重力加速度為g且不變，在某次出艙作業(yè)過(guò)程中，給自己一個(gè)初速度后豎直向上勻速漂浮的距離為h，以下說(shuō)法正確的是()圖1A.航天員所受的合力為零，合力不做功，其機(jī)械能守恒B.上升h的過(guò)程中，動(dòng)能不變C.上升h的過(guò)程中，重力勢(shì)能減小了mghD.上升h的過(guò)程中，機(jī)械能增加了mgh3.(多選)(2024·湖南長(zhǎng)郡中學(xué)模擬)如圖2，廣州地鐵3號(hào)線北延段使用了節(jié)能坡。某次列車以64.8km/h(18m/s)的速度沖上高度為4m的坡頂車站時(shí)，速度減為7.2km/h(2m/s)，設(shè)該過(guò)程節(jié)能坡的轉(zhuǎn)化率為η(列車重力勢(shì)能的增加量與其動(dòng)能減小量之比)，g取9.8N/kg，則()圖2A.該過(guò)程列車的機(jī)械能守恒B.該過(guò)程列車的機(jī)械能減少C.η約為10%D.η約為25%4.(多選)(2024·北京四中期中)一質(zhì)量為m的滑塊在拉力F作用下從固定斜面的頂端下滑至底端的過(guò)程中，拉力F做功為W1，重力做功為W2，克服摩擦力做功為W3，則下列說(shuō)法正確的是()A.因摩擦而產(chǎn)生的熱量為Q＝W2＋W3B.動(dòng)能的變化量為ΔEk＝W1＋W2－W3C.重力勢(shì)能的變化量為ΔEp＝W2D.機(jī)械能的變化量為ΔE＝W1－W35.(多選)如圖3甲所示，用豎直向上的力F拉靜止在水平地面上的物體，物體在向上運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，其機(jī)械能E與位移s的關(guān)系如圖乙，其中AB為曲線，其余部分為直線，下列說(shuō)法正確的是()圖3A.0～s2過(guò)程中，物體所受拉力不變B.s1～s2過(guò)程中，物體的加速度先減小后增大C.0～s3過(guò)程中，物體的動(dòng)能先增大后減小D.0～s3過(guò)程中，物體的機(jī)械能一直增大對(duì)點(diǎn)練2能量守恒定律的理解和應(yīng)用6.某同學(xué)用如圖4所示的裝置測(cè)量一個(gè)凹形木塊的質(zhì)量m，彈簧的左端固定，木塊在水平面上緊靠彈簧(不連接)并將其壓縮，記下木塊右端位置A點(diǎn)，靜止釋放后，木塊右端恰能運(yùn)動(dòng)到B1點(diǎn)。在木塊槽中加入一個(gè)質(zhì)量m0＝800g的砝碼，再將木塊左端緊靠彈簧，木塊右端位置仍然在A點(diǎn)，靜止釋放后木塊離開(kāi)彈簧，右端恰能運(yùn)動(dòng)到B2點(diǎn)，測(cè)得AB1、AB2長(zhǎng)分別為27.0cm和9.0cm，則木塊的質(zhì)量m為()圖4A.100g B.200gC.300g D.400g7.輕質(zhì)彈簧的勁度系數(shù)k＝30N/m，右端固定在墻上，左端與一質(zhì)量m＝0.5kg的物塊相連，如圖5(a)所示彈簧處于原長(zhǎng)狀態(tài)，物塊靜止且與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.2，彈簧的彈性勢(shì)能與形變量的關(guān)系為Ep＝eq\f(1,2)kx2。以物塊所在處為原點(diǎn)，水平向右為正方向建立x軸，現(xiàn)對(duì)物塊施加水平向右的外力F，F(xiàn)隨x軸坐標(biāo)變化的情況如圖(b)所示，g＝10m/s2，則物塊向右運(yùn)動(dòng)至x＝0.4m處的動(dòng)能為()圖5A.0.7J B.1.1JC.3.1J D.3.5JB級(jí)綜合提升練8.(多選)(2024·四川成都石室中學(xué)期中)圖6如圖6所示，滑塊以一定的初速度沖上足夠長(zhǎng)的粗糙固定斜面，取斜面底端O點(diǎn)為運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)和零勢(shì)能點(diǎn)，并以滑塊由O點(diǎn)出發(fā)時(shí)為t＝0時(shí)刻，在滑塊運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)的過(guò)程中，下列描述滑塊的動(dòng)能Ek、重力勢(shì)能Ep、機(jī)械能E隨位移s、時(shí)間t變化的圖像中，正確的是()9.如圖7所示，質(zhì)量為M、長(zhǎng)度為L(zhǎng)的小車靜止在光滑的水平面上，質(zhì)量為m的小物塊放在小車的最左端，現(xiàn)用一水平力F作用在小物塊上，小物塊與小車之間的摩擦力為f，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間小車運(yùn)動(dòng)的位移為s，小物塊剛好滑到小車的右端，則下列說(shuō)法正確的是()圖7A.此時(shí)小物塊的動(dòng)能為F(s＋L)B.此時(shí)小車的動(dòng)能為fsC.這一過(guò)程中，小物塊和小車增加的機(jī)械能為Fs－fLD.這一過(guò)程中，因摩擦而產(chǎn)生的熱量為f(L＋s)10.如圖8所示，在某豎直平面內(nèi)，光滑曲面AB與粗糙水平面BC平滑連接于B點(diǎn)，BC右端連接內(nèi)壁光滑、半徑r＝0.2m的eq\f(1,4)細(xì)圓管CD，管口D端正下方直立一根勁度系數(shù)為k＝100N/m的輕彈簧，彈簧一端固定于地面上，另一端恰好與管口D端平齊。一個(gè)質(zhì)量為1.0kg的物塊放在曲面AB上，現(xiàn)從距BC高度為h＝0.6m處由靜止釋放物塊，它與BC間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.5，物塊進(jìn)入管口C端時(shí)，它對(duì)上管壁有FN＝2.5mg的作用力，通過(guò)CD后，在壓縮彈簧過(guò)程中物塊速度最大時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能Ep＝0.5J。重力加速度g取10m/s2。求：圖8(1)在壓縮彈簧過(guò)程中物塊的最大動(dòng)能Ekm；(2)物塊最終停止的位置。C級(jí)培優(yōu)加強(qiáng)練11.如圖9所示，在光滑水平臺(tái)面上，一個(gè)質(zhì)量m＝1kg的小物塊壓縮彈簧后被鎖扣K鎖住。現(xiàn)打開(kāi)鎖扣K，物塊與彈簧分離后將以一定的水平速度向右滑離平臺(tái)，并恰好從B點(diǎn)沿切線方向進(jìn)入光滑豎直的圓弧軌道BC。已知A、B的高度差h＝0.8m，水平距離s＝1.2m，圓弧軌道的半徑R＝1m，C點(diǎn)在圓弧軌道BC的圓心O的正下方，并與水平地面上長(zhǎng)為L(zhǎng)＝2m的粗糙直軌道CD平滑連接，小物塊沿軌道BCD運(yùn)動(dòng)并與右邊的豎直墻壁會(huì)發(fā)生碰撞，重力加速度g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，空氣阻力忽略不計(jì)。試求：圖9(1)小物塊運(yùn)動(dòng)到平臺(tái)末端A的速度大小v0；(2)彈簧被鎖扣鎖住時(shí)所儲(chǔ)存的彈性勢(shì)能Ep；(3)圓弧BC所對(duì)的圓心角θ；(4)若小物塊與墻壁碰撞后以原速率反彈，且只會(huì)與墻壁發(fā)生一次碰撞并最終停在軌道CD間，那么小物塊與軌道CD之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ應(yīng)滿足什么條件。參考答案1.B[橡皮繩繃緊后彈性勢(shì)能一直增大，A錯(cuò)誤；游客高度一直降低，重力一直做正功，重力勢(shì)能一直減小，B正確；下落階段橡皮繩對(duì)游客做負(fù)功，游客機(jī)械能減少，轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能，C錯(cuò)誤；橡皮繩剛繃緊的一段時(shí)間內(nèi)，彈力小于重力，合力向下，游客的速度繼續(xù)增加，游客動(dòng)能繼續(xù)增加；當(dāng)彈力大于重力后，合力向上，游客動(dòng)能逐漸減小，D錯(cuò)誤。]2.BD[航天員在上升過(guò)程中，根據(jù)題意，由平衡條件可得F?。絤g，浮力向上，位移向上，浮力對(duì)其做正功，所做功為W浮＝mgh，因此機(jī)械能增加了mgh，故A錯(cuò)誤，D正確；勻速上升過(guò)程動(dòng)能不變，故B正確；上升h的過(guò)程，重力勢(shì)能增加了mgh，故C錯(cuò)誤。]3.BD[列車在沖上坡頂車站時(shí)，需要克服阻力做功，減小的動(dòng)能一部分轉(zhuǎn)化成了列車的重力勢(shì)能，一部分克服了阻力做功，該過(guò)程中列車增加的重力勢(shì)能與減小的動(dòng)能之間的關(guān)系為ΔEp＝mgh<ΔEk＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,初)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,末)，因此該過(guò)程列車的機(jī)械能減少，故A錯(cuò)誤，B正確；則該過(guò)程節(jié)能坡的轉(zhuǎn)化率為η＝eq\f(ΔEp,ΔEk)＝eq\f(mgh,\f(1,2)m（veq\o\al(2,初)－veq\o\al(2,末)）)×100%≈25%，故C錯(cuò)誤，D正確。]4.BD[摩擦產(chǎn)生的熱量等于滑塊克服摩擦力做的功，則Q＝W3，故A錯(cuò)誤；根據(jù)動(dòng)能定理，合力做的功等于動(dòng)能的變化量，即ΔEk＝W1＋W2－W3，故B正確；根據(jù)重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系ΔEp＝－W2，故C錯(cuò)誤；除重力外其他力做的功等于機(jī)械能的變化量，即ΔE＝W1－W3，故D正確。]5.BC[物體的機(jī)械能變化等于力F做的功，即E＝Fs，故圖線的斜率表示F，又0～s1過(guò)程中斜率不變，而s1～s2過(guò)程中斜率減小，故0～s2過(guò)程中物體所受拉力先不變后減小，故A錯(cuò)誤；s1～s2過(guò)程中，斜率變小，故拉力逐漸減小，則加速度先減小后反向增大，故B正確；由前面分析知，物體先向上勻加速，然后做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng)，再做加速度逐漸增大的減速運(yùn)動(dòng)，最終F＝0，物體做減速運(yùn)動(dòng)，則在0～s3過(guò)程中，物體的速度先增大后減小，即動(dòng)能先增大后減小，故C正確；由于題圖為物體的機(jī)械能E與位移s的關(guān)系，則根據(jù)題圖0～s2過(guò)程中物體的機(jī)械能一直增大，s2～s3過(guò)程中物體機(jī)械能保持不變，故D錯(cuò)誤。]6.D[根據(jù)能量守恒定律，有μmg·AB1＝Ep，μ(m0＋m)g·AB2＝Ep，聯(lián)立解得m＝400g，D正確。]7.A[全過(guò)程根據(jù)能量守恒定律有WF＝μmg·x＋Ep＋Ek，其中根據(jù)圖像可得外力F做的功為圖線與橫軸圍成的面積，所以有WF＝(5＋10)×0.2×eq\f(1,2)J＋10×0.2J＝3.5J，彈性勢(shì)能Ep＝eq\f(1,2)kx2＝2.4J，代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得Ek＝0.7J，故A正確。]8.AB[根據(jù)動(dòng)能定理可得Ek－Ek0＝－mgssinθ－μmgscosθ，可得Ek＝Ek0－(mgsinθ＋μmgcosθ)s，可知Ek與位移s成線性關(guān)系，故A正確；滑塊的重力勢(shì)能為Ep＝mgs·sinθ，可知Ep與位移成正比，故B正確；滑塊以速度v0沖上粗糙的斜面，加速度大小為a＝gsinθ＋μgcosθ，則有v＝v0－(gsinθ＋μgcosθ)t，滑塊動(dòng)能與時(shí)間的關(guān)系為Ek＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(1,2)m[v0－(gsinθ＋μgcosθ)t]2，故C錯(cuò)誤；上滑過(guò)程中，摩擦力對(duì)滑塊做負(fù)功，滑塊的機(jī)械能不斷減小，故D錯(cuò)誤。]9.B[對(duì)小物塊由動(dòng)能定理得F(s＋L)－f(s＋L)＝Ek物－0，整理有Ek物＝F(s＋L)－f(s＋L)，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；對(duì)小車由動(dòng)能定理有fs＝Ek車－0，整理有Ek車＝fs，故B項(xiàng)正確；設(shè)水平面為零勢(shì)能面，初始時(shí)物塊和小車均靜止，其機(jī)械能為0，經(jīng)過(guò)水平外力作用后，小車和小物塊的動(dòng)能之和為Ek＝Ek車＋Ek物＝F(s＋L)－f(s＋L)＋fs＝F(s＋L)－fL，此時(shí)物塊和小車的機(jī)械能等于其兩者的動(dòng)能之和，所以該過(guò)程機(jī)械能增加了F(s＋L)－fL，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)功能關(guān)系可知，摩擦產(chǎn)生的熱量等于摩擦力與相對(duì)位移的乘積，即Q＝fL，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。]10.(1)6J(2)停在BC上距離C端0.3m處(或距離B端0.2m處)解析(1)在壓縮彈簧過(guò)程中，物塊速度最大時(shí)所受合力為零。設(shè)此時(shí)物塊離D端的距離為x0，則有kx0＝mg解得x0＝0.1m在C點(diǎn)，由牛頓第三定律知，物塊受到上管壁向下的作用力FN′＝2.5mg，有FN′＋mg＝meq\f(veq\o\al(2,C),r)解得vC＝eq\r(7)m/s物塊從C點(diǎn)到速度最大時(shí)，由能量守恒定律有mg(r＋x0)＝Ep＋Ekm－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,C)解得Ekm＝6J。(2)物塊從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的過(guò)程中，由動(dòng)能定理得mgh－μmgs＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,C)－0解得B、C間距離s＝0.5m物塊與彈簧作用后返回C處時(shí)動(dòng)能不變，物塊的動(dòng)能最終消耗在與BC水平面相互作用的過(guò)程中。設(shè)物塊第一次與彈簧作用返回C處后，物塊在BC上運(yùn)動(dòng)的總路程為s′，由能量守恒定律有μmgs′＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,C)解得s′＝0.7m故最終物塊在BC上與C點(diǎn)的距離為s1＝0.5m－(0.7m－0.5m)＝0.3m或距離B端為s2＝0.7m－0.5m＝0.2m處停下。11.(1)3m/s(2)4.5J(3)53°(4)eq\f(5,16)<μ<eq\f(33,40)解析(1)根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，可得h＝eq\f(1,2)gt2，s＝v0t解得v0＝3m/s。(2)根據(jù)能量守恒定律有Ep＝Ek＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝4.5J。(3)物塊運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)，豎直方向速度為vy，則有