2018届高三物理新课标二轮复习专题整合高频突破训练：

专题能力训练6能量转化与守恒定律
(时间:45分钟满分:100分)
一、选择题(本题共8小题,每小题7分,共56分。

在每小题给出的四个选项中,1~5题只有一个选项符合题目要求,6~8题有多个选项符合题目要求。

全部选对的得7分,选对但不全的得4分,有选错的得0分)
1.如图甲所示,倾角为θ的斜面足够长,质量为m的小物块受沿斜面向上的拉力F作用,静止在斜面中点O处,现改变拉力F的大小(方向始终沿斜面向上),物块由静止开始沿斜面向下运动,运动过程中物块的机械能E随离开O点的位移x变化关系如图乙所示,其中O~x1过程的图线为曲线,x1~x2过程的图线为直线,物块与斜面间动摩擦因数为μ。

物块从开始运动到位移为x2的过程中()
A.物块的加速度始终在减小
B.物块减少的机械能等于物块克服合力做的功
C.物块减少的机械能小于减少的重力势能
D.物块减少的机械能等于物块克服摩擦力做的功
2.
如图所示,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θ<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,小球在BD间某点静止。

在小球由C点滑到最低点的整个过程中,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()
A.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.小球的重力势能与弹簧的弹性势能之和保持不变
3.如图所示,轻质弹簧的一端与固定的竖直板P拴接,另一端与物体A相连,物体A静止于光滑水平桌面上,A右端连接一细线,细线绕过光滑的定滑轮与物体B相连。

开始时用手托住B,让细线恰好伸直,然后由静止释放B,直至B获得最大速度。

下列有关该过程的分析正确的是()
A.B物体受到细线的拉力保持不变
B.B物体机械能的减少量小于弹簧弹性势能的增加量
C.A物体动能的增加量等于B物体重力做功与弹簧对A的弹力做功之和
D.A物体与弹簧所组成的系统机械能的增加量等于细线拉力对A做的功
4.
如图所示,质量为m的小球沿光滑的斜面AB下滑,然后可以无能量损失地进入光滑的圆形轨道BCD。

小球从A点开始由静止下滑,已知A、C之间的竖直高度为h,圆轨道的半径为R,重力加速度为g,则
下列判断正确的是()
A.若h=2R,则小球刚好能到达D点
B.若小球恰好能通过D点,则小球到达D点的速率为
C.小球能通过D点,则小球在C点和D点的向心加速度大小相等
D.若小球到达D点的速率为则小球对D点的压力大小为2mg
5.
小车静止在光滑的水平导轨上,一个小球用细绳悬挂在车上由图中位置无初速释放,在小球下摆到最
低点的过程中,下列说法正确的是()
A.绳对球的拉力不做功
B.球克服绳拉力做的功等于减少的机械能
C.绳对车做的功等于球减少的重力势能
D.球减少的重力势能等于球增加的动能
6.(2017·湖南邵阳联考)2017年1月5日,我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功将一
颗通信技术试验卫星发射升空。

若该卫星在发射过程中质量保持不变,则在该卫星发射升空远离地
球的过程中,其所受地球的万有引力F及重力势能E p的变化情况分别为()
A.F变大
B.F变小
C.E p变大
D.E p变小
7.
(2017·山东青岛一模)如图所示,F-t图象表示某物体所受的合外力F随时间的变化关系,t=0时物体的
初速度为零,则下列说法正确的是()
A.前4 s内物体的速度变化量为零
B.前4 s内物体的位移为零
C.物体在0~2 s内的位移大于2~4 s 内的位移
D.0~2 s内F所做的功等于2~4 s内物体克服F所做的功
8.
如图所示,固定在水平面上的光滑斜面倾角为30°,质量分别为m0、m的两个物体通过细绳及轻弹簧连接于光滑轻滑轮两侧,斜面底端有一与斜面垂直的挡板。

开始时用手按住物体m0,此时m0距离挡
板的距离为s,滑轮两边的细绳恰好伸直,且弹簧处于原长状态。

已知m0=2m,空气阻力不计。

松开手后,关于二者的运动,下列说法正确的是()
A.m0和m组成的系统机械能守恒
B.当m0的速度最大时,m与地面间的作用力为零
C.若m0恰好能到达挡板处,则此时m的速度为零
D.若m0恰好能到达挡板处,则此过程中重力对m0做的功等于弹簧弹性势能的增加量与物体m的机
械能增加量之和
二、非选择题(本题共3小题,共44分)
9.(14分)如图所示,固定在水平面上的光滑斜面AB与水平方向的夹角θ=45°,A、B两点的高度差
h=4 m,在B点左侧的水平面上有一左端固定的轻质弹簧,自然伸长时弹簧右端到B点的距离s=3 m。

质量为m=1 kg 的物块从斜面顶点A由静止释放,物块进入水平面后向左运动压缩弹簧的最大压缩量
x=0.2 m。

已知物块与水平面间的动摩擦因数μ=0.5,g取10 m/s2,不计物块在B点的机械能损失。

求:
(1)弹簧的最大弹性势能;
(2)物块最终停止位置到B点的距离;
(3)物块在斜面上滑行的总时间(结果可用根式表示)。

10.
(15分)如图所示,倾角为37°的粗糙斜面AB的底端与半径R=0.4 m的光滑半圆轨道BC平滑相连,O
点为圆心,BC为直径且处于竖直方向,A、C两点等高。

质量m=1 kg的滑块从A点由静止开始下滑,
恰能滑到与O点等高的D点,g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8。

(1)求滑块与斜面间的动摩擦因数μ。

(2)若使滑块能到达C点,求滑块从A点沿斜面滑下时的初速度v0的最小值。

(3)若滑块离开C处的速度大小为4 m/s,求滑块从C点飞出至落到斜面上所经历的时间t。

11.(15分)(2017·全国Ⅰ卷)一质量为8.00×104 kg的太空飞船从其飞行轨道返回地面。

飞船在离地面
高度1.60×105 m 处以7.5×103m/s的速度进入大气层,逐渐减慢至速度为100 m/s时下落到地面。

取
地面为重力势能零点,在飞船下落过程中,重力加速度可视为常量,大小取为9.8 m/s2。

(结果保留2位
有效数字)
(1)分别求出该飞船着地前瞬间的机械能和它进入大气层时的机械能。

(2)求飞船从离地面高度600 m处至着地前瞬间的过程中克服阻力所做的功,已知飞船在该处的速度
大小是其进入大气层时速度大小的2.0%。

专题能力训练6
能量转化与守恒定律
1.C
2.B
3.D
4.B
5.B
6.BC
7.ACD
8.BD
9.答案(1)24 J(2)1.6 m
(3)s
解析(1)物块从开始位置到压缩弹簧至速度为0的过程,由功能关系可得mgh-μmg(s+x)=E p
解得E p=24J。

(2)物块从开始位置到最终静止在水平面上的过程,由功能关系有
mgh-μmgl=0
解得l=8m
所以物块停止位置到B点距离为
Δl=l-2(s+x)=1.6m<3m
即物块最终停止位置距B点1.6m。

(3)物块在光滑斜面上运动时,由牛顿第二定律有
mg sinθ=ma
解得a=g sinθ
设物块第一次在斜面上运动的时间为t1,则
解得t1=s
设物块从水平面返回斜面时的速度为v,由动能定理可得mgh-2μmg(s+x)=mv2
解得v=4m/s
所以,物块第二次在斜面上滑行的时间为
t2=2s
物块在斜面上滑行总时间为
t=t1+t2=s。

10.答案(1)0.375(2)2 m/s(3)0.2 s
解析(1)滑块从A点到D点的过程中,根据动能定理有mg(2R-R)-μmg cos37°·=0-0 解得μ=tan37°=0.375。

(2)若滑块能到达C点,根据牛顿第二定律有
mg+F N=
v C≥=2m/s
滑块从A点到C点的过程中,根据动能定理有-μmg cos37°·
°
v0=≥2m/s。

(3)滑块离开C点做平抛运动,有
x=v C't,y=gt2
tan37°=-
5t2+3t-0.8=0
解得t=0.2s。

11.答案(1)4.0×108 J2.4×1012 J
(2)9.7×108 J
解析(1)飞船着地前瞬间的机械能为
E k0=①
式中,m和v0分别是飞船的质量和着地前瞬间的速率。

由①式和题给数据得
E k0=4.0×108J②
设地面附近的重力加速度大小为g。

飞船进入大气层时的机械能为
E h=+mgh③
式中,v h是飞船在高度1.6×105m处的速度大小。

由③式和题给数据得
E h=2.4×1012J④
(2)飞船在高度h'=600m处的机械能为
E h'=m v A2+mgh'⑤
由功能原理得
W=E h'-E k0⑥
式中,W是飞船从高度600m处至着地前瞬间的过程中克服阻力所做的功。

由②⑤⑥式和题给数据得
W=9.7×108J⑦。