2021版高考物理一轮复习课时提升作业十七功能关系能量守恒定律含解析

2021版高考物理一轮复习课时提升作业十七功能关系能量守恒定律含解析

功能关系　能量守恒定律 ‎(建议用时60分钟)‎ ‎1.北京时间2017年10月4日晚20时7分,一颗小行星以14.6 km/s的速度冲向地球,在云南省香格里拉县城西北40公里处与空气摩擦产生高温从而发生爆炸,爆炸当量相当于540吨TNT,有部分陨石掉入地面。在陨石冲向地面的过程中(假设质量不变) (　　)‎ A.陨石机械能守恒 B.陨石动能的减小量等于陨石克服阻力所做的功 C.陨石重力势能减小量等于动能的增加量 D.陨石重力势能减小量等于重力对陨石做的功 ‎【解析】选D。在陨石冲向地面的过程中空气阻力对陨石做功,所以陨石机械能不守恒,故A错误;根据动能定理,陨石动能的增加量等于空气阻力对陨石做的功与重力对陨石做的功的代数和,故B、C错误;根据功能关系可知,陨石重力势能减小量等于重力对陨石做的功,故D正确;故选D。‎ ‎2.如图所示为阿拉斯加当地人的一种娱乐方式。他们用一块弹性毯子将小孩竖直抛起,再保持弹性毯子水平,接住小孩。不计空气阻力,下列说法中正确的是 (　　)‎ A.用毯子将小孩上抛,毯子对小孩做正功,小孩机械能增加 B.小孩在空中上升时处于超重状态,下落过程处于失重状态 C.小孩由最高点下落,一接触到弹性毯子就立刻做减速运动 D.小孩由最高点下落至速度为零的过程中,小孩机械能守恒 ‎【解析】选A。用毯子将小孩上抛,毯子对小孩做正功,小孩机械能增加,故A符合题意;小孩在空中上升时和下落过程加速度都向下,都处于失重状态,故B不符合题意;小孩由最高点下落,接触到弹性毯子后,在弹力小于重力之前,加速度向下,还是加速运动,故C不符合题意;小孩由最高点下落至速度为零的过程中,除重力外,毯子的弹力对小孩做负功,小孩机械能减小,故D不符合题意。‎ ‎3.弹弓是孩子们喜爱的弹射类玩具,其构造原理如图所示,橡皮筋两端点A、B固定在把手上,‎ 15‎ 橡皮筋处于ACB时恰好为原长状态,在C处(AB连线的中垂线上)放一固体弹丸,一手执把,另一手将弹丸拉至D点放手,弹丸就会在橡皮筋的作用下发射出去,打击目标。现将弹丸竖直向上发射,已知E是CD中点,则 (　　)‎ A.从D到C过程中,弹丸的机械能守恒 B.从D到C过程中,弹丸的动能一直在增大 C.从D到C过程中,橡皮筋的弹性势能先增大后减小 D.从D到E过程橡皮筋对弹丸做功大于从E到C过程 ‎【解析】选D。从D到C,橡皮筋的弹力对弹丸做功,所以弹丸的机械能增大,故A错误。橡皮筋ACB恰好处于原长状态,在C处橡皮筋的拉力为0,在CD连线中的某一处,弹丸受力平衡,所以从D到C,弹丸的合力先向上后向下,速度先增大后减小,弹丸的动能先增大后减小,故B错误。从D到C,橡皮筋对弹丸一直做正功,橡皮筋的弹性势能一直减小,故C错误。从D到E橡皮筋作用在弹丸上的合力大于从E到C橡皮筋作用在弹丸上的合力,两段位移相等,所以DE段橡皮筋对弹丸做功较多,机械能增加也多,故D正确。故选D。‎ ‎4.如图所示,游乐场有高为H倾角为α的滑梯,表面粗糙,一个质量为m的小孩从顶端静止开始出发往下跑,跑到底端时速度为v,不计空气阻力,则下列说法正确的是 (　　)‎ A.小孩的机械能减少 B.滑梯对人做功为mv2-mgH C.滑梯对人不做功 D.合外力做功为mv2+mgH ‎【解析】选C。跑步时人体内的化学能一部分转化为机械能,所以小孩的机械能增加,故A错误;小孩在下滑过程中,小孩受重力、支持力和静摩擦力,支持力和静摩擦力都不做功,‎ 15‎ 所以滑梯对小孩做的功为零,故B错误,C正确;根据动能定理可得:W合=mv2,故D错误。所以C正确,A、B、D错误。‎ ‎5.(2019·舟山模拟)原来静止在光滑水平桌面上的木块,被水平飞来的子弹击中,当子弹深入木块d深度时,木块相对桌面移动了s,然后子弹和木块以共同速度运动,设阻力大小恒为f,对这一过程,下列说法正确的是 (　　)‎ A.子弹与木块组成的系统机械能守恒 B.系统损失的机械能等于f(d+s)‎ C.子弹动能的减少量等于fd D.系统机械能转变为内能的量等于fd ‎【解析】选D。根据能量转化和守恒定律分析可知:子弹原有的动能转化为子弹和木块的内能与后来木块和子弹的动能之和,机械能有损失,故A不符合题意。木块和子弹所组成的系统损失的机械能与产生的热能相等,为摩擦力与相对位移的乘积,即:Q=fd,故B不符合题意,D符合题意。只有阻力对子弹做功,由动能定理知:子弹损失的动能等于子弹克服阻力所做的功,大小为f(d+s)。故C不符合题意。‎ ‎6.中国已成为世界上高铁系统技术最全、集成能力最强、运营里程最长、运行速度最高、在建规模最大的国家。报道称新一代高速列车牵引功率达9 000 kW,持续运行速度为350 km/h,新一代高速列车从北京开到杭州全长约为1 300 km,则列车在动力上耗电约为 (　　)‎ A.3.3×103 kW·h 　　　 B.3.3×104 kW·h C.3.3×105 kW·h D.3.3×106 kW·h ‎【解析】选B。列车从北京开到杭州所用时间为t===3.71 h。列车在动力上耗电约为E=Pt=3.3×104 kW·h,故B正确。‎ ‎【加固训练】‎ ‎　　‎ 15‎ 太阳能汽车是利用太阳能电池板将太阳能转化为电能工作的一种新型汽车。已知太阳辐射的总功率约为4×1026 W,太阳到地球的距离约为1.5×1011 m,假设太阳光传播到达地面的过程中约有40%的能量损耗,某太阳能汽车所用太阳能电池板接收到的太阳能转化为机械能的转化效率约为15%。如果驱动该太阳能汽车正常行驶所需的机械功率为5 kW,且其中的来自太阳能电池,则所需的太阳能电池板的面积至少约为(已知半径为r的球体积为V=πr3,球表面积为S=‎ ‎4πr2) (　　)‎ A.2 m2　　B.6 m2　　C.8 m2　　D.12 m2‎ ‎【解析】选C。先建立如图球体均匀辐射模型。根据能量分配关系得:×‎ S×15%=P′×,求得S=7.85 m2,故只有选项C正确。‎ ‎7.滑块以某一初速度v0沿固定粗糙的斜面底端向上运动,当它回到出发点时速率为v1,若滑块向上运动的时间中点为A,取斜面底端重力势能为零,则下列说法正确的是 (　　)‎ A.上升时机械能减小,下降时机械能增大 B.v0=v1‎ C.上升过程中势能是动能3倍的位置在A点上方 D.上升过程中势能是动能3倍的位置在A点下方 ‎【解析】选C。斜面与滑块间有摩擦,滑块无论上升还是下降时,都有机械能损失,v0>v1,故A、B错误;可知A点的速度vA=,点A的动能Ek和势能Ep分别是Ek=‎ mv2=m,物体沿斜面向上运动时,加速度a=gsin θ+μgcos θ,Ep=mgLsin θ=‎ 15‎ mgsin θ=<,所以在点A有Ep<3Ek,在上升过程中,势能增加,动能减小,所以上升过程中势能是动能3倍的位置在A点上方,故C正确,D错误。‎ ‎8.(2019·杭州模拟)如图为工人师傅施工的一个场景,塔吊设备以恒定功率P将质量为M的建材从静止开始竖直吊起,建材上升H时刚好达到最大速度,已知吊绳对建材的拉力为F,建材受到的阻力恒为f,则建材在上升H的过程中 (　　)‎ A.做加速度不断增大的加速运动 B.最大速度 C.机械能增加FH D.动能增加了 ‎【解析】选D。由P=Fv知,建材在上升H的过程中,速度逐渐增大,拉力F逐渐减小,建材做加速度不断减小的加速运动,当F=Mg+f时,达到最大速度,最大速度为,故A、B错误;建材增加的机械能为拉力F做的功与克服阻力f做功之差,即WF-fH,故C错误;建材在上升H的过程中,动能的增加量为,故D正确。‎ ‎9.如图所示,置于足够长斜面上的盒子A内放有光滑球B,B恰与A前、后壁接触,斜面光滑且固定于水平地面上。一轻质弹簧的一端与固定在斜面上的木板P拴接,另一端与A相连,整个装置处于静止状态。今用外力沿斜面向下推A使弹簧处于压缩状态,然后由静止释放,‎ 15‎ 则从释放盒子直至其获得最大速度的过程中 (　　)‎ A.弹簧弹性势能的减少量大于A和B的机械能的增加量 B.弹簧的弹性势能一直减小直至为零 C.A所受重力和弹簧弹力做功的代数和小于A的动能的增加量 D.A对B做的功等于B的机械能的增加量 ‎【解析】选D。弹簧、盒子A、光滑球B和地球组成的系统机械能守恒,从释放盒子直至其获得最大速度的过程中,弹簧弹性势能的减少量等于A和B的机械能的增加量,弹簧的弹性势能一直减小,但速度最大时弹簧弹性势能不等于零,故选项A、B均错误;由动能定理可知,A所受重力、B对A的弹力和弹簧弹力做功的代数和等于A的动能增加量,又由于B对A的弹力做负功,所以A所受重力和弹簧弹力做功的代数和大于A的动能的增加量,故选项C错误;A对B做的功等于B的机械能的增加量,故选项D正确。‎ ‎10.(2019·湖州模拟)如图所示,小球从A点以初速度v0沿粗糙斜面向上运动,到达最高点B后返回A,C为AB的中点。下列说法中正确的是 (　　)‎ A.小球从A出发到返回A的过程中,位移为零,外力做功为零 B.小球从A到C与从C到B的过程,减少的动能不相等 C.小球从A到C与从C到B的过程,速度的变化相等 D.小球从A到C与从C到B的过程,损失的机械能相等 ‎【解析】选D。位移是从初位置指向末位置的有向线段。故小球从A出发到返回A,位移为0,但整个过程中摩擦力的方向与小球运动的方向始终相反,故整个过程中摩擦力对小球做负功,即外力做功不为零,故A错误。设A到C的高度和从C到B的高度都为h,AC的距离为s,斜面的倾角为θ,则有s·sinθ=h;根据-mgh-‎ μmgcos θ·s=ΔEk,可知小球从A到C过程中与从C到B过程中合外力对小球做的功相同,故小球减少的动能相等,故B错误。从A到C与从C到B的过程,小球做匀减速运动,则AC段的平均速度=;CB段的平均速度=,因为vA>vC>vB,故>‎ 15‎ ‎,又因为sAC=sCB,由s=t,可知tACμmgcos37°(或μ

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