第22講 功能關(guān)系 能量守恒定律（練習(xí)）（原卷版）-2025年高考物理一輪復(fù)習(xí)講練測（新教材新高考）

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【題型一】常見的功能關(guān)系
1．翼裝飛行是一項極具刺激的娛樂項目，亞洲翼裝飛行第一人張樹鵬的飛行夢始于張家界天門山。如圖所示為張樹鵬完成比賽時的情景，張樹鵬由高空靜止跳下，在空中滑行一段距離后安全地著陸在山腳下。則張樹鵬在空中下落的過程中（ ）。
A．機(jī)械能守恒B．重力勢能的減少大于動能的增加
C．合力做的功等于重力勢能的減少量D．重力做的功等于機(jī)械能的減少量
2．如圖所示，水平粗糙桿和光滑豎直桿均固定。質(zhì)量均為的帶孔小球和穿在兩桿上，兩小球和用輕質(zhì)細(xì)線相連，與橫桿間的動摩擦因數(shù)為。在水平拉力作用下向右運(yùn)動，上升的速度恒為，在向右運(yùn)動位移為的過程中，的重力勢能增加，與橫桿間由于摩擦而產(chǎn)生的熱量為，拉力做功為，不計空氣阻力，重力加速度為，下列判斷正確的是（ ）
A．B．
C．D．小球做加速運(yùn)動
3.一傾斜傳送帶順時針勻速轉(zhuǎn)動，一物塊從底端沖上傳送帶，如圖甲所示。物塊在傳送帶上運(yùn)動時，物體的速度與時間的關(guān)系如圖乙。設(shè)沿斜面向上為正方向，傳送帶底端為零勢能面，則物體的機(jī)械能與物塊沿傳送帶運(yùn)動位移的圖象最有可能的是（ ）
A．B．
C．D．
4.工人為了提升貨物搬運(yùn)效率，在工廠樓層窗臺和卡車之間緊綁一布匹，將貨箱從布匹頂端由靜止滑至底端，該過程中說法正確的是（ ）
A．貨箱的重力勢能全部轉(zhuǎn)化為動能
B．貨箱重力做的功等于貨箱動能的增加量
C．貨箱重力做的功等于貨箱重力勢能的減少量
D．貨箱所受合力做的功等于貨箱機(jī)械能的減少量
【題型二】能量守恒定律的應(yīng)用
1.電梯的鋼索發(fā)生斷裂后向下墜落，為了盡量保證內(nèi)部人員安全，會啟動電梯安全鉗加大阻力，同時在井底安裝有緩沖彈簧，如圖所示.已知電梯總質(zhì)量為2400kg，下落過程安全鉗提供給電梯的滑動摩擦力大小為，彈簧的勁度系數(shù).整個過程的摩擦力僅考慮安全鉗提供的，安全鉗提供的滑動摩擦力等于最大靜摩擦力，不考慮彈簧自重及其他阻力，彈簧始終處在彈性限度內(nèi)，重力加速度。則下列說法正確的是（ ）
A．電梯從開始墜落至壓縮彈簧到最低點的過程，重力勢能與動能的減少量之和與彈簧的彈性勢能增加量大小相等
B．電梯從開始墜落至壓縮彈簧到最低點的過程，重力勢能與動能減少量之和的大小大于彈簧的彈性勢能增加量
C．電梯與彈簧剛接觸時的動能最大
D．電梯下落過程速度最大時，彈簧的壓縮量為40cm
2．如圖所示，一半徑為，粗糙程度處處相同的半圓形軌道豎直固定旋轉(zhuǎn)，直徑水平.軌道上的點離的距離為，一質(zhì)量為的質(zhì)點自點上方某處由靜止開始下落，從點進(jìn)入軌道后剛好能到達(dá)點并能再次返回經(jīng)過點。已知質(zhì)點第一次滑到軌道最低點時速率為，第一次到達(dá)點時速率為，選定點所在的水平面為重力勢能的零勢能面，則（ ）

A．
B．
C．從到的過程中，動能與勢能相等的點在點上方，從到的過程中，動能與勢能相等的點在點下方
D．從到的過程中，動能與勢能相等的點在點下方，從到的過程中，動能與勢能相等的點在點上方
3．如圖所示，輕質(zhì)彈簧一端固定在水平面上的光滑轉(zhuǎn)軸O上，另一端與套在粗糙固定直桿A處質(zhì)量為m的小球（可視為質(zhì)點）相連。 A點距水平面的高度為h，直桿與水平面的夾角為30°，OA=OC，B為AC的中點， OB等于彈簧原長。 小球從A處由靜止開始下滑，經(jīng)過 B處的速度為v，并恰能停在C處。已知重力加速度為g，則下列說法正確的是（ ）
A．小球通過B點時的加速度為B．小球通過 AB段比 BC段摩擦力做功少
C．彈簧具有的最大彈性勢能為D．A到C過程中，產(chǎn)生的內(nèi)能為mgh
4．如圖所示，粗糙的水平面上有一根右端固定的輕彈簧，其左端自由伸長到b點，質(zhì)量為2kg的滑塊從a點以初速度v0＝6m/s開始向右運(yùn)動，與此同時，在滑塊上施加一個大小為20N，與水平方向夾角為的恒力F，滑塊將彈簧壓縮至c點時，速度減小為零，然后滑塊被反彈至d點時，速度再次為零，已知ab間的距離是2m，d是ab的中點，bc間的距離為0.5m，g取10m/s，sin53°＝0.8，cs53°＝0.6，則下列說法中正確的是（ ）
A．滑塊運(yùn)動至b點時，一接觸彈簧就開始減速
B．滑塊從c點被反彈至d點的過程中因摩擦產(chǎn)生的熱量為36J
C．滑塊與水平面間的摩擦因數(shù)為0.5
D．彈簧的最大彈性勢能為36J
【題型三】功能關(guān)系的綜合應(yīng)用
1．如圖所示，傾角為的固定粗糙斜面上有一A點，長度為的木板質(zhì)量分布均勻，其質(zhì)量為，開始用外力使木板下端與A點對齊，如圖。木塊質(zhì)量為，兩者用一輕質(zhì)細(xì)繩繞過光滑定滑輪連接在一起，木板與斜面的動摩擦因數(shù)為。現(xiàn)撤去外力讓木板由靜止開始運(yùn)動到上端剛好過A點，此過程中，下列說法正確的是（ ）（）
A．木板M和木塊m組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒
B．木板上端剛過A點時速度大小為
C．木板減少的機(jī)械能等于木塊增加的機(jī)械能與系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量之和
D．系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量為
2．某同學(xué)用如圖1所示裝置研究帶電小球在重力場和電場中具有的勢能（重力勢能、電勢能之和）情況。兩個帶同種電荷的小球1、2放在豎直放置的絕緣圓筒中，1固定在圓筒底部，2從靠近1位置處釋放，測出的位置和速度，利用能量守恒可以得到勢能圖像。圖2中Ⅰ圖是小球圖像，Ⅱ圖是計算機(jī)擬合的圖線Ⅰ的漸近線，實驗中一切摩擦可忽略，小球的電荷量不會發(fā)生變化，，則2小球（ ）
A．上升過程速度一直變大
B．上升過程速度先變大后變小
C．質(zhì)量為
D．從處運(yùn)動至處電勢能減少
3.如圖所示，木塊放在光滑水平面上，一顆子彈水平射入木塊。若子彈受到的平均阻力為f，射入深度為d，在此過程中木塊的位移為s，則（ ）
A．子彈的動能減少了B．木塊的動能增加了
C．系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量為D．子彈克服阻力做功為
4．如圖，傾角為37°的光滑斜面固定放置，一輕繩跨過兩定滑輪，兩端分別與質(zhì)量為M的物塊和質(zhì)量為m的沙袋連接（二者均視為質(zhì)點）。物塊從斜面上由靜止下滑至A點時速度大小為，此時細(xì)繩恰好與斜面垂直。當(dāng)物塊滑至B點時，輕繩與斜面的夾角為37°。已知M＝40 kg，m＝20 kg，A、B兩點之間的距離為L＝3.3 m，重力加速度，sin37°＝0.6，cs37°＝0.8，物塊下滑過程中始終未離開斜面，與沙袋總在同一豎直面內(nèi)運(yùn)動。不計一切摩擦，輕繩一直處于伸直狀態(tài)，則（ ）
A．從A點運(yùn)動到B點，物塊的機(jī)械能增加
B．從A點運(yùn)動到B點，物塊重力勢能的減少量大于沙袋重力勢能的增加量
C．從A點運(yùn)動到B點，物塊重力勢能的減少量等于沙袋重力勢能的增加量
D．在B點時，物塊的動能為370 J
1．機(jī)械臂廣泛應(yīng)用于機(jī)械裝配。如圖所示，某質(zhì)量為m的工件（視為質(zhì)點）被機(jī)械臂抓取后，在豎直平面內(nèi)由靜止開始斜向上做加速度為a的勻加速直線運(yùn)動，運(yùn)動方向與豎直方向間夾角為。在將工件提升豎直高度為h的過程中（ ）
A．所用時間為
B．工件重力的瞬時功率保持不變
C．工件的機(jī)械能不變
D．機(jī)械臂對工件做的功大于工件動能的增加量
2．如圖所示為低空跳傘極限運(yùn)動表演，運(yùn)動員從離地350m高的橋面一躍而下，實現(xiàn)了自然奇觀與極限運(yùn)動的完美結(jié)合。假設(shè)質(zhì)量為m的跳傘運(yùn)動員，由靜止開始下落，在打開傘之前受恒定阻力作用，下落的加速度，在運(yùn)動員下落h的過程中，下列說法正確的是（ ）
A．運(yùn)動員重力做功為B．運(yùn)動員克服阻力做功為
C．運(yùn)動員的動能增加了D．運(yùn)動員的機(jī)械能減少了
3．從地面豎直向上拋出一物體，其機(jī)械能等于動能與重力勢能之和。取地面為重力勢能零點，該物體的和隨它離開地面的高度h的變化如圖所示。重力加速度取。由圖中數(shù)據(jù)可得（ ）
A．物體的質(zhì)量為1kg
B．h＝0時，物體的速率為20m/s
C．物體上升4m過程中，物體的動能減少了80J
D．物體上升2m過程中，克服阻力做功10J
4．（多選）如圖所示，AB為固定水平長木板，長為，C為長木板的中點，AC段光滑，CB段粗糙，一原長為的輕彈簧一端連在長木板左端的擋板上，另一端連一物塊，開始時將物塊拉至長木板的右端B點，由靜止釋放物塊，物塊在彈簧彈力的作用下向左滑動，已知物塊與長木板CB段間的動摩擦因數(shù)為，物塊的質(zhì)量為，彈簧的勁度系數(shù)為，且，物塊第一次到達(dá)C點時，物塊的速度大小為，此時彈簧的彈性勢能為，不計物塊的大小，彈簧始終在彈性限度內(nèi)，假設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，則下列說法正確的是（ ）
A．物塊可能會停在CB面上某處
B．物塊最終會做往復(fù)運(yùn)動
C．彈簧開始具有的最大彈性勢能為
D．最終物塊和彈簧系統(tǒng)損失的總機(jī)械能為
5．（多選）如圖甲所示，一物塊（可視為質(zhì)點）沿傾角為足夠長的粗糙斜面從斜面底端以某一初速度開始上滑。以斜面底端為零勢能面，該物塊動能隨上滑位移變化的圖像如圖乙中圖線所示，該物塊的機(jī)械能隨上滑位移變化的圖像如圖乙中圖線所示。取重力加速度，。下列說法正確的是（ ）
A．物塊的質(zhì)量
B．物塊上滑到最高點時重力勢能為
C．物塊與斜面之間的動摩擦因數(shù)為0.5
D．物塊上滑到最高點后能靜止在斜面上
6．如圖所示，材質(zhì)相同的雙斜面軌道在最低點平滑連接，與水平方向傾角均為，將質(zhì)量為m的物體從右側(cè)斜面上的A點靜止釋放，A點與最低點間距離為L，之后沖上左側(cè)軌道，在左側(cè)軌道上距離最低點處的B點速度減到為零，釋放后的運(yùn)動過程中，，重力加速度為g，以下分析正確的是（ ）
A．A點運(yùn)動到B點的過程機(jī)械能減少了
B．物體與斜面動摩擦因數(shù)為0.5
C．物體在兩斜面上滑行的總路程為
D．第三次沖上左側(cè)斜面時，能在左側(cè)斜面上滑
7．（多選）如圖甲所示，傾角為的足夠長斜面固定在水平地面上，一小物塊以一定的初速度從底端沖上斜面，以斜面底端為起點，小物塊沿斜面上滑0~10m過程中，小物塊的機(jī)械能和動能隨位移變化的關(guān)系圖線如圖乙所示，已知重力加速度大小，sin37°＝0．.6，cs37°＝0.8，則下列說法正確的是（ ）
A．小物塊上滑過程中，重力勢能增加了300J
B．小物塊受到的摩擦力大小為40N
C．小物塊的重力大小為60N
D．小物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為0.25
8．（多選）如圖所示，質(zhì)量為長度為的小車靜止在光滑水平面上，質(zhì)量為的小物塊（可視為質(zhì)點）放在小車的最左端?，F(xiàn)用一水平恒力作用在小物塊上，使小物塊從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動。小物塊和小車之間的滑動摩擦力為，小物塊滑到小車的最右端時，小車運(yùn)動的距離為。此過程中，以下結(jié)論正確的是（ ）
A．小物塊到達(dá)小車最右端時具有的動能為
B．小物塊到達(dá)小車最右端時，小車具有的動能為
C．小物塊和小車組成的系統(tǒng)因摩擦產(chǎn)生的熱量為
D．小物塊和小車增加的機(jī)械能為
9．（多選）如圖所示，長木板A放在光滑的水平地面上，物體B以水平速度沖上A后，由于摩擦力作用，最后停止在木板A上，則從B沖到木板A上到相對木板A靜止的過程中，下述說法中正確的是（ ）
A．物體B動能的減少量等于系統(tǒng)損失的機(jī)械能
B．物體B克服摩擦力做的功等于系統(tǒng)內(nèi)能的增加量
C．物體B損失的機(jī)械能等于木板A獲得的動能與系統(tǒng)損失的機(jī)械能之和
D．摩擦力對物體B做的功和對木板A做的功的總和的絕對值等于系統(tǒng)內(nèi)能的增加量
10．如圖所示，固定在豎直面內(nèi)的粗糙圓弧軌道BC與水平地面相切于C點，半徑OB與水平方向的夾角。質(zhì)量的物塊（視為質(zhì)點）從O點正上方的A點以大小的速度水平向左拋出，恰好沿B點的切線方向進(jìn)入并沿圓弧軌道運(yùn)動，到達(dá)C點后沿地面滑行距離停下。物塊與地面間的動摩擦因數(shù)，取重力加速度大小，，，不計空氣阻力。求：
（1）A、B兩點的高度差h以及圓弧軌道的半徑R；
（2）物塊通過C點時對圓弧軌道的壓力大?。?br>（3）物塊通過B點時的速度大小以及在物塊從B點運(yùn)動到C點的過程中，物塊與圓弧軌道之間因摩擦產(chǎn)生的熱量Q。
11．如圖所示，半徑為R的半圓弧軌道ABCD豎直放置，D點在圓心O點的正上方，是圓弧的最高點，固定圓管軌道NA與半圓弧軌道在最低點A平滑對接，管口N點的切線水平且N、O、B三點等高，勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧放置在光滑的水平面PN上，一端固定在P點，當(dāng)彈簧處于原長時，另一端正好處在N點。一質(zhì)量為m、可視為質(zhì)點的小球置于N點（與彈簧不粘連），現(xiàn)移動小球壓縮彈簧至Q，然后由靜止釋放小球，小球到達(dá)圓弧的C點時剛好脫離軌道。已知QN=s，彈性勢能的表達(dá)式為（k為彈簧的勁度系數(shù)，x為彈簧的形變量），不計所有摩擦，重力加速度為g。
（1）求C點與B點的高度差h；
（2）求小球在A點時對半圓軌道的壓力；
（3）若只改變小球的質(zhì)量，使小球能夠到達(dá)半圓軌道最高點，求小球質(zhì)量的取值范圍。
目錄
01 模擬基礎(chǔ)練
【題型一】常見的功能關(guān)系
【題型二】能量守恒定律的應(yīng)用
【題型三】功能關(guān)系的綜合應(yīng)用
02 重難創(chuàng)新練