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1、（浙江选考）2017版高考物理二轮复习专题三功和能第12课时动力学和能量守恒的综合应用第12课时动力学和能量守恒的综合应用一、选择题(在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的)1.一轻质弹簧，固定于天花板上的O点处，原长为L，如图1所示，一个质量为m的物块从A点竖直向上抛出，以速度v与弹簧在B点相接触，然后向上压缩弹簧，到C点时物块速度为零，在此过程中无机械能损失，则下列说法正确的是()图1A由A到C的过程中，动能和重力势能之和保持不变B由B到C的过程中，弹性势能和动能之和逐渐增大C由A到C的过程中，物块m的机械能守恒D由B到C的过程中，物块与弹簧组成的系统机械能守恒解析对物块由A到
2、C的过程中，除重力做功外还有弹簧弹力做功，物块机械能不守恒，A、C错误；对物块和弹簧组成的系统机械能守恒，即重力势能、弹性势能和动能之和不变，上升过程中，重力势能增加，故弹性势能和动能之和逐渐减小，B错误，D正确。答案D22013年2月15日中午12时30分左右，俄罗斯车里雅宾斯克州发生天体坠落事件。根据俄紧急情况部的说法，坠落的是一颗陨石。这颗陨石重量接近1万吨，进入地球大气层的速度约为4万英里每小时，随后与空气摩擦而发生剧烈燃烧，并在距离地面上空12至15英里处发生爆炸，产生大量碎片，假定某一碎片自爆炸后落至地面并陷入地下一定深度过程中，其质量不变，则()A该碎片在空中下落过程中重力做的功
3、等于动能的增加量B该碎片在空中下落过程中重力做的功小于动能的增加量C该碎片在陷入地下的过程中重力做的功等于动能的改变量D该碎片在整个过程中克服阻力做的功等于机械能的减少量解析陨石在空中下落过程中，陨石与空气之间的摩擦力对陨石做负功，由动能定理有：WGWfEk，故WGEk，A、B错误；陨石碎片在陷入地下的过程中，阻力同样做负功，WGEk，C错误；对全过程，由能量守恒定律可知机械能转化为内能，机械能减少，内能增大，由功能原理可知该碎片在整个过程中克服阻力做的功等于机械能的减少量，D正确。答案D3运动员跳伞将经历加速下降和减速下降两个过程，将人和伞看成一个系统，在这两个过程中，下列说法正确的是()A
4、阻力对系统始终做负功B系统受到的合外力始终向下 C重力做功使系统的重力势能增加D任意相等的时间内重力做的功相等解析 运动员无论是加速下降还是减速下降，阻力始终阻碍系统的运动，所以阻力对系统始终做负功，故选项A正确；运动员加速下降时系统所受的合外力向下，减速下降时系统所受的合外力向上，故选项B错误；由WGEp知，运动员下落过程中重力始终做正功，系统重力势能减少，故选项C错误；运动员在加速下降和减速下降的过程中，任意相等时间内所通过的位移不一定相等，所以任意相等时间内重力做的功不一定相等，故选项D错误。答案A4(20168月温州选考模拟)抽水蓄能电站的工作原理是：在用电低谷时，电站利用电网多余电能
5、把水抽到高处蓄水池中，到用电高峰时，再利用蓄水池中的水发电。渐江天荒坪抽水蓄能电站是亚洲第一大高山蓄能水电站，堪称世纪之作。山顶水库面积达2.8105 m2(水库近似为长方体)，已知上、下水库落差H600 m，如图2所示。蓄水后一昼夜连续发电，山顶水库水位降低30 m，若水的重力势能80%转化为电能，水的密度为1.0103 kg/m3。则一个昼夜连续发电所产生的电能约为()图2A41010 J B41011 JC41012 J D41013 J解析山顶水库水位降30 m的水的体积VSh2.810530 m38.4106 m3，其质量mV8.4109 kg，水减少的重力势能EpmgH8.4109
6、10600 J5.041013 J，转化的电能E电80%Ep4.031013 J，所以应选D。答案D5如图3所示，两物块A、B通过一轻质弹簧相连，置于光滑的水平面上，开始时A和B均静止。现同时对A、B施加等大反向的水平恒力F1和F2，使两物块开始运动，运动过程中弹簧形变不超过其弹性限度。在两物块开始运动以后的整个过程中，对A、B和弹簧组成的系统，下列说法正确的是()图3A由于F1、F2等大反向，系统机械能守恒B当弹簧弹力与F1、F2大小相等时，A、B两物块的动能最大C当弹簧伸长量达到最大后，A、B两物块将保持静止状态D在整个过程中系统机械能不断增加解析 在弹簧一直拉伸的时间内，由于F1与A的速
7、度方向均向左而做正功，F2与B的速度方向均向右而做正功，即F1、F2做的总功大于零，系统机械能不守恒，选项A错误；当弹簧对A的弹力与F1平衡时A的动能最大，此时弹簧对B的弹力也与F2平衡，B的动能也最大，选项B正确；弹簧伸长量达到最大时，两物块速度为零，弹簧弹力大于F1、F2，之后两物块将反向运动而不会保持静止状态，F1、F2对系统做负功，系统机械能减少，选项C、D均错误。答案B6某工地上，一架起重机将放在地面上的一个箱子吊起。箱子在起重机钢绳的拉力作用下由静止开始竖直向上运动，运动过程中箱子的机械能E与其位移x的关系图象如图4所示，其中0x1过程的图线为曲线，x1x2过程的图线为直线。根据图
8、象可知()图4A0x1过程中钢绳的拉力逐渐增大B0x1过程中箱子的动能一直增加Cx1x2过程中钢绳的拉力一直不变Dx1x2过程中起重机的输出功率一直增大解析由功能关系可知，EFx，故Ex图象的斜率表示拉力F，0x1过程中图象斜率逐渐减小，钢绳的拉力逐渐减小，x1x2过程中图象斜率恒定，钢绳的拉力不变，选项A错误，C正确；0x1过程中箱子刚开始做加速运动，拉力大于重力，随着拉力减小，箱子做加速度减小的加速运动，当加速度减为0后，可能做加速度增大的减速运动，选项B错误；若x1x2过程中箱子做匀速运动，则起重机的输出功率PFv保持不变，选项D错误。答案C二、选择题(在每小题给出的四个选项中，至少有一
9、个选项是符合题目要求的)7如图5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点，C为AB的中点。下列说法中正确的是()图5A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，减少的动能相等C小球从A到C与从C到B的过程，速度的变化率相等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小球从A出发到返回A的过程中，位移为零，重力做功为零，但有摩擦力做负功，选项A错误；因为C为AB的中点，小球从A到C与从C到B的过程合外力恒定、加速度恒定、速度的变化率相等，选项C正确；又因为重力做功相等，摩擦力做功相等，合外力做功相等，故减少的动能相等
10、，损失的机械能相等，选项B、D正确。答案BCD8如图6所示，固定的倾斜光滑杆上套有一个质量为m的小球，小球与一轻质弹簧一端相连，弹簧的另一端固定在地面上的A点，已知杆与水平面之间的夹角45，当小球位于B点时，弹簧与杆垂直，此时弹簧处于原长。现让小球自C点由静止释放，在小球滑到杆底端的整个过程中，关于小球的动能、重力势能和弹簧的弹性势能，下列说法正确的是()图6A小球的动能与重力势能之和保持不变B小球的动能与重力势能之和先增大后减小C小球的动能与弹簧的弹性势能之和保持不变D小球的机械能与弹簧的弹性势能之和保持不变解析由题意知，小球、弹簧和地球组成的系统机械能守恒，D项正确；弹簧的形变量越大，弹性
11、势能越大，小球到B点时，弹簧为原长，故小球由C滑到杆底端过程中，弹簧的弹性势能先减小后增大，因此小球的机械能先增大后减小，A项错，B项正确；整个过程中，小球的重力势能不断减小，故动能与弹性势能之和不断增大，C项错。答案BD9一个质量为m的物体以某一速度从固定斜面底端冲上倾角30的斜面，其加速度为g，如果此物体在斜面上上升的最大高度为h，则此过程中正确的是()A物体动能增加了mghB物体克服重力做功mghC物体机械能损失了mghD物体克服摩擦力做功mgh解析假设物体受到的摩擦力为Ff，根据牛顿第二定律可得Ffmgsin 30ma，将ag代入求得Ffmg。当物体在斜面上上升的最大高度为h时，根据动
12、能定理可得，物体动能增加为负值，选项A错误；物体竖直上升高度h时，重力做负功mgh，选项B正确；机械能的损失等于物体克服摩擦力做的功，为mgh，选项C错误，选项D正确。答案BD三、非选择题10如图7为某生产流水线工作原理示意图。足够长的工作平台上有一小孔A，一定长度的操作板(厚度可忽略不计)静止于小孔的左侧，某时刻开始，零件(可视为质点)无初速度地放上操作板的中点，同时操作板在电动机带动下向右做匀加速直线运动，直至运动到A孔的右侧(忽略小孔对操作板运动的影响)，最终零件运动到A孔时速度恰好为零，并由A孔下落进入下一道工序。已知零件与操作板间的动摩擦因数10.05，零件与工作台间的动摩擦因数20
13、.025，不计操作板与工作台间的摩擦。重力加速度g10 m/s2。求：图7(1)操作板做匀加速直线运动的加速度大小；(2)若操作板长L2 m，质量M3 kg，零件的质量m0.5 kg，则操作板从A孔左侧完全运动到右侧的过程中，电动机至少做多少功？ 解析 (1)设零件向右运动距离x时与操作板分离，此过程历经时间为t，此后零件在工作台上做匀减速运动直到A孔处速度减为零，设零件质量为m，操作板长为L，取水平向右为正方向，对零件，分离前：1mgma1分离后：2mgma2且xa1t2以后做匀减速运动的位移为：x对操作板，有：xat2联立以上各式解得：a，代入数据得：a2 m/s2。(2)将a2 m/s2
14、，L2 m代入a1t2at2解得：t s操作板从A孔左侧完全运动到右侧的过程中，动能的增加量Ek1M()212 J零件在时间t内动能的增加量Ek2m(1gt)2 J零件在时间t内与操作板因摩擦产生的内能Q11mg0.25 J根据能量守恒定律，电动机做功至少为WEk1Ek2Q12 J J J12.33 J答案(1)2 m/s2(2)12.33 J11某校兴趣小组制作了一个游戏装置，其简化模型如图8所示，在A点用一弹射装置将小滑块以某一水平速度弹射出去，沿水平直线轨道运动到B点后，进入半径R0.1 m的光滑竖直圆形轨道，运行一周后自B点向C点运动，C点右侧有一陷阱，C、D两点的竖直高度差h0.2 m，水平距离s0.6 m，水平轨道AB长为L10.5 m，BC长为L21.5 m，小滑块与水平轨道间的动摩擦因数0.4，重力加速度g10 m/s2。图8(1)若小滑块恰能通过圆形轨道的最高点，求小滑块在A点弹射出的速度大小；(2)若游戏规则为小滑块沿着圆形轨道运行一周离开圆形轨道后只要不掉进陷阱即为胜出。求小滑块在A点弹射出的速度vA的大小范围。解析(1)从A到B由动能定理：mgL1mvmv从B到最高点，小滑块机械能守恒：mv2mgRmv2小滑块恰能通过圆轨道最高点的速度为v，由牛顿第二定律：mgm由以上三式解得A点的速度为：v13 m
