专题20 能量守恒定律及应用 2021年高考物理二轮专题解读与训练

专题20 能量守恒定律及应用 一、单选题 1．运输人员要把质量为，体积较小的木箱拉上汽车．现将长为L的木板搭在汽车尾部与地面间，构成一固定斜面，然后把木箱沿斜面拉上汽车．斜面与水平地面成30o角，拉力与斜面平行．木箱与斜面间的动摩擦因数为，重力加速度为g．则将木箱运上汽车，拉力至少做功（ ） A．mgL B． C． D． 【答案】C 【解析】根据能量守恒定律，则拉力至少做功，选项C 正确． 2．把质量为m的小球(可看做质点)放在竖直的轻质弹簧上，并把小球下按到A的位置，如图甲所示。迅速松手后，弹簧把小球弹起，球升至最高位置C点(图丙)，途中经过位置B时弹簧正好处于自由状态(图乙)。已知A、B的高度差为h1，B、C的高度差为h2，重力加速度为g，不计空气阻力。则（ ） A．小球从A上升到B位置的过程中，动能增大 B．小球从A上升到C位置的过程中，机械能一直增大 C．小球在图甲中位置时，弹簧的弹性势能为mg(h2＋h1) D．小球在图甲中位置时，弹簧的弹性势能为mgh2 【答案】C 【解析】A．小球从A上升到B位置的过程中，先加速，当弹簧的弹力为kΔx=mg时，合力为零，加速度减小到零，速度达到最大，之后小球继续上升，弹簧弹力小于重力，小球做减速运动，故小球从A上升到B的过程中，动能先增大后减小，故A不符合题意； B．小球与弹簧组成的系统机械能守恒，从A到B过程中，弹簧弹性势能减小，小球的机械能增加，离开B继续上升到C的过程小球机械能不变，故B不符合题意； CD．根据系统机械能守恒可知，小球在图甲中位置时，弹簧的弹性势能等于小球由A到C位置时增加的重力势能为mg(h2＋h1)，故C符合题意，D不符合题意。 故选C。 3．如图所示，将质量为的重物悬挂在轻绳的一端，轻绳的另一端系一质量为的环，环套在竖直固定的光滑直杆上，光滑的轻小定滑轮与直杆的距离为，杆上的点与定滑轮等高，杆上的点在点下方距离为处。现将环从处由静止释放，不计一切摩擦阻力，杆足够长，下列说法正确的是（　　） A．环到达处时，重物上升的高度 B．环到达处时，环与重物的速度大小相等 C．环能下降的最大高度为 D．环从到，环减少的机械能大于重物增加的机械能 【答案】C 【解析】A．根据几何关系有，环从A下滑至B点时，下降的高度为d，则重物上升的高度 故A错误； B．环到达B处时，对环的速度沿绳子方向和垂直于绳子方向分解，在沿绳子方向上的分速度等于重物的速度，有 得 故B错误； C．环下滑到最大高度为h时环和重物的速度均为0，此时重物上升的最大高度为，根据机械能守恒有 得 故C正确； D．环下滑过程中无摩擦力对系统做功，故系统机械能守恒，即满足环减小的机械能等于重物增加的机械能，故D错误。 故选C。 4．如图所示在一个固定的十字架上（横竖两杆连结点为O点），小球A套在竖直杆上，小球B套在水平杆上，A、B通过转轴用长度为L的刚性轻杆连接，并竖直静止。由于微小扰动，B从O点开始由静止沿水平杆向右运动。A、B的质量均为m，不计一切摩擦，小球A、B视为质点。在A下滑到O点的过程中，下列说法中正确的是（　　） A．A运动到O点时的速度为 B．小球A的机械能守恒 C．在A下滑到O点之前轻杆对B一直做正功 D．B的速度最大时，A对竖直杆的作用力为零 【答案】D 【解析】A．A运动到最低点时，B的速度为零，根据系统机械能守恒定律得 解得 故A错误； B．A、B组成的系统只有重力做功，系统机械能守恒，而B的机械能先增大，后减小，所以小球A的机械能先减小后增大，故B错误； C．当A到达底端时，B的速度为零，B的速度在整个过程中，先增大后减小，动能先增大后减小，所以轻杆对B先做正功，后做负功，故C错误； D．当A的机械能最小时，则B的机械能最大，则B的动能最大，速度最大，知B此时加速度为零，杆子对B无作用力，则A只受重力作用，所以A对竖直杆的作用力为零，故D正确。 故选D。 5．如图所示，质量为m的滑块在水平面上以速率v撞上劲度系数为k的轻质弹簧，当滑块将弹簧压缩了x0时速度减小到零，然后弹簧又将滑块向右推开。已知滑块与水平面间的动摩擦因数为μ，整个过程弹簧未超过弹性限度且二者未拴接，则下列判断正确的是（　　） A．弹簧弹性势能的最大值为 B．滑块离开弹簧时的速度大小为 C．滑块与弹簧接触过程中，产生的热能为2mgx0 D．滑块最终停在距离弹簧右端处 【答案】C 【解析】A．由题意可知，从开始运动到将弹簧压缩到最短，由动能定理 得 则弹簧弹性势能的最大值为 所以A错误； B．从开始运动到滑块被弹回，离开弹簧时，由动能定理 解得 所以B错误； C．滑块与弹簧接触过程中，产生的热量为 所以C正确； D．滑块被弹回，离开弹簧后继续减速运动，从离开弹簧到停下，由动能定理 结合B选