专题10 能量及机械能守恒定律-2017年高考物理冲刺专题卷 11页

www.ks5u.com 第I卷 一、选择题（本题共8小题，在每小题给出的四个选项中，至少有一项符合题目要求）‎ ‎1．如图所示，固定的竖直光滑长杆上套有质量为m的小圆环，圆环与水平状态的轻质弹簧一端连接，弹簧的另一端连接在墙上，且处于原长状态．现让圆环由静止开始下滑，已知弹簧原长为L，圆环下滑到最大距离时弹簧的长度变为2L(未超过弹性限度)，则在圆环下滑到最大距离的过程中(　　) ‎ A．圆环的机械能守恒 B．弹簧弹性势能变化了mgL C．圆环下滑到最大距离时，所受合力为零 D．圆环重力势能与弹簧弹性势能之和保持不变 ‎【答案】B ‎【题型】选择题 ‎【难度】一般 ‎2．静止在地面上的物体在竖直向上的恒力作用下上升，在某一高度撤去恒力．不计空气阻力，在整个上升过程中，物体机械能随时间变化关系是(　　)‎ ‎【答案】C ‎【解析】设在恒力作用下的加速度为a，则机械能增量E=Fh=F•at2，知机械能随时间不是线性增加，撤去拉力后，机械能守恒，则机械能随时间不变．故C正确，A、B、D错误．‎ ‎【题型】选择题 ‎【难度】较易 ‎3. 如图所示，在竖直平面内有一半径为R的圆弧轨道，半径OA水平、OB竖直，一个质量为m的小球自A的正上方P点由静止开始自由下落，小球沿轨道到达最高点B时对轨道压力为.已知AP＝2R，重力加速度为g，则小球从P到B的运动过程中(　　)‎ A．重力做功2mgR B．合力做功mgR C．克服摩擦力做功mgR D．机械能减少2mgR ‎【答案】B ‎【题型】选择题 ‎【难度】一般 ‎4. 如图所示，竖直向上的匀强电场中，一竖直绝缘轻弹簧的下端固定在地面上，上端连接一带正电小球，小球静止时位于N点，弹簧恰好处于原长状态。保持小球的带电量不变，现将小球提高到M点由静止释放，则释放后小球从M运动到N的过程中(　　)‎ A．小球的机械能与弹簧的弹性势能之和保持不变 B．小球重力势能的减少量等于小球电势能的增加量 C．弹簧弹性势能的减少量等于小球动能的增加量 D．小球动能的增加量等于电场力和重力做功的代数和 ‎【答案】BC ‎【题型】多选题 ‎【难度】一般 ‎5. 如图所示，半径为R的光滑圆环竖直放置，N为圆环的最低点。在环上套有两个小球A和B，A、B之间用一根长为R的轻杆相连，使两小球能在环上自由滑动。已知A球质量为4m，B球质量为m，重力加速度为g。现将杆从图示的水平位置由静止释放，在A球滑到N点的过程中，轻杆对B球做的功为(　　)‎ A．mgR B．1.2mgR C．1.4mgR D．1.6mgR ‎【答案】B ‎【解析】将轻杆从题图所示水平位置由静止释放，两小球和轻杆组成系统的机械能守恒，在A球滑到N点的过程中，系统重力势能减小量为ΔEp＝4mg·－mgR＝mgR。两小球速度大小相等，设A球滑到N点时小球速度为v，由机械能守恒定律，ΔEp＝×4mv2＋mv2，解得v2＝0.4gR，由功能关系可知，在A球滑到N点的过程中，轻杆对B球做功为WB＝mv2＋mgR＝1.2mgR ‎，选项B正确。‎ ‎【题型】选择题 ‎【难度】一般 ‎6. 如图所示，长为L的长木板水平放置，在木板的A端放置一个质量为m的小物块，现缓慢地抬高A端，使木板以左端为轴转动，当木板转到与水平面的夹角为α时小物块开始滑动，此时停止转动木板，小物块滑到底端的速度为v，在整个过程中(　　)‎ A．木板对小物块做的功为mv2‎ B．支持力对小物块做的功为零 C．小物块的机械能的增量为mv2－mgLsinα D．滑动摩擦力对小物块做的功为mv2－mgLsinα ‎【答案】AD ‎【题型】多选题 ‎【难度】一般 ‎7．如图所示，甲、乙传送带倾斜于水平地面放置，并以相同的恒定速率v逆时针运动，两传送带粗糙程度不同，但长度、倾角均相同．将一小物体分别从两传送带顶端的A点无初速度释放，甲传送带上物体到达底端B点时恰好达到速度v；乙传送带上物体到达传送带中部的C点时恰好达到速度v，接着以速度v运动到底端B点．则物体从A运动到B的过程中(　　)‎ A．物体在甲传送带上运动的时间比乙大 B．物体与甲传送带之间的动摩擦因数比乙大 C．两传送带对物体做功相等 D．两传送带因与物体摩擦产生的热量相等 ‎【答案】AC ‎【题型】多选题 ‎【难度】较难 ‎8．半圆形光滑金属导轨MN、PQ平行放置在竖直平面内，导轨左端通过单刀双掷开关S接在电路中，如图甲所示，电源内阻不计，导轨所在空间有如图乙所示的磁场，金属棒电阻为R、质量为m，其他电阻不计。整个操作过程经历两个阶段：①开始时开关接位置1，金属棒ab从导轨上M、P位置由静止释放，当金属棒从N、Q竖直向上飞出时，开关S改接位置2，金属棒恰能上升到离N、Q为h的高度处；②之后金属棒又从N、Q落回导轨内并恰好能回到M、P位置。重力加速度为g。下列关于金属棒运动过程的描述正确的是(　　)‎ A．阶段①消耗的电能等于阶段②产生的电能 B．阶段①安培力做的功等于阶段②金属棒克服安培力做的功 C．阶段②克服安培力做的功小于mgh D．阶段②回路中产生的热量小于mgh ‎【答案】B ‎【解析】阶段①，开关接位置1，电源提供电能，由能量守恒可知E电1＝Q＋WA1＝Q＋mgh；阶段②克服安培力做的功等于产生的电能，由能量守恒得E电2＝mgh，E电1>E电2，A错；阶段①，安培力做的功等于金属棒机械能的增加量，即WA1＝mgh；阶段②克服安培力做的功等于金属棒减少的机械能，即WA2＝mgh，B对，C错；而阶段②克服安培力做的功又等于产生的电能，等于回路产生的热量，D错。‎ ‎【题型】选择题 ‎【难度】一般 第Ⅱ卷 二、非选择题（本题共4个小题。写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）‎ ‎9. 如图所示，在竖直平面内，粗糙的斜面轨道AB的下端与光滑的圆弧轨道BCD相切于B，C是最低点，圆心角∠BOC＝37°，D与圆心O等高，圆弧轨道半径R＝1.0 m，现有一个质量为m＝0.2 kg可视为质点的小物体，从D点的正上方E点处自由下落，DE距离h＝1.6 m，小物体与斜面AB之间的动摩擦因数μ＝0.5，取sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g＝10 m/s2，求：‎ ‎(1)小物体第一次通过C点时轨道对小物体的支持力FN的大小；‎ ‎(2)要使小物体不从斜面顶端飞出，斜面的长度LAB至少要多长；‎ ‎(3)若斜面已经满足(2)要求，小物体从E点开始下落，直至最后沿光滑圆弧轨道做周期性运动，在此过程中系统因摩擦所产生的热量Q的大小．‎ ‎【答案】(1)12.4 N　(2)2.4 m　(3)4.8 J ‎ ‎ ‎(3)因为mgsin37°>μmgcos37°(或μμMg·4l⑩‎ 要使P仍能沿圆轨道滑回，P在圆轨道的上升高度不能超过半圆轨道的中点C。由机械能守恒定律有 ‎≤Mgl⑪‎ 联立①②⑩⑪式得 m≤M