2023年全国乙卷物理试题T21-能量守恒定律和板块问题结合-选择题

【原题-21】 1．如图，一质量为M、长为l的木板静止在光滑水平桌面上，另一质量为m的小物块（可视为质点）从木板上的左端以速度v0开始运动。已知物块与木板间的滑动摩擦力大小为f，当物块从木板右端离开时（   ）    A．木板的动能一定等于fl B．木板的动能一定小于fl C．物块的动能一定大于 D．物块的动能一定小于 【变式题-基础1】 2．质量为m的子弹，以速度v水平射入放在光滑水平面上质量为M的木块中而不穿出，则下列说法正确的是（　　） A．系统内能的增加量等于子弹克服阻力做的功 B．子弹动能的减少量等于子弹克服阻力做的功 C．子弹对木块做的功等于子弹克服阻力做的功 D．子弹损失的机械能等于木块获得的动能与系统损失的动能之和 【变式题-基础2】 3．如图所示，木块静止在光滑的水平面上，一子弹沿水平方向射入木块并留在其中。在此过程中，子弹钻入木块的深度为d，木块的位移为l，木块对子弹的阻力大小为F。则下列说法正确的是（　　）    A．木块动能的增加量为fL B．子弹动能的减少量为f（L+d） C．系统机械能的减少量为fd D．系统机械能的减少量为f（L+d） 【变式题-基础3】 4．质量为、长度为的小车静止在光滑的水平面上，质量为的小物块放在小车的最左端。现用一水平力作用在小物块上，小物块与小车之间的摩擦力为，经过一段时间小车运动的位移为，小物块刚好滑到小车的右端，则下列说法中正确的是（　　） A．此时物块的动能为 B．此时小车的动能为 C．这一过程中，物块和小车增加的机械能为 D．这一过程中，系统因摩擦而损失的机械能为 【变式题-巩固1】 5．如图所示，质量为M、长为L=14m的木板Q放在光滑的水平面上，可视为质点的质量为m的物块P放在木板的最左端。T=0时刻给物块水平向右的初速度，当物块P滑到木板Q的最右端时木板Q的位移为x=7m。则下列说法正确的是（　　） A．P、Q所受的摩擦力之比为 B．摩擦力对P、Q所做的功的绝对值之比为 C．P减小的动能与P、Q间因摩擦而产生的热量之比为 D．Q增加的动能与系统损失的机械能之比为 【变式题-巩固2】 6．如图甲所示，长木板A放在光滑的水平面上，质量为m=2 kg可视为质点的物体B以水平速度v0=2 m/s滑上原来静止的长木板A的上表面，并一直不脱离A的上表面；由于A、B间存在摩擦力，之后A、B速度随时间变化情况如图乙所示，取g=10 m/s2，下列说法正确的是（　　） A．木板A的质量为1 kg B．A、B之间的摩擦因数为0.5 C．木板A的最小长度为1 m D．物体B减小的动能为3 J 【变式题-巩固3】 7．如图所示，一个长为L，质量为M的木板，静止在光滑水平面上，一个质量为m的物块（可视为质点），以水平初速度，从木板的左端滑向另一端，设物块与木板间的动摩擦因数为，当物块与木板相对静止时，物块仍在长木板上物块相对木板的位移为d，木板相对地面的位移为s。则在此过程中（　　） A．摩擦力对物块做功为 B．摩擦力对木板做功为 C．木板动能的增量为 D．由于摩擦而产生的热量为 【变式题-提升1】 8．如图1所示，木板静止放在光滑的水平面上，可视为质点的小物块静置于木板左端，用的恒力拉动小物块，使小物块运动到木板右端，此过程小物块的机械能随位移变化的图像如图2所示，木板和小物块的速度随时间变化的图像如图3所示，已知木板和物块间存在摩擦，g取，下列说法正确的是（　　） A．木板长度为 B．木板和小物块间的动摩擦因数为0.3 C．木板的质量为 D．系统因摩擦产生的热量为 【变式题-提升2】 9．如图所示，倾角为的粗糙斜面固定在水平地面上，斜面底端固定一与斜面垂直的弹性挡板C。长度为、质量为的长木板A置于斜面上，质量为的物块B（可视为质点）置于长木板上端，物块B与长木板A之间的动摩擦因数为，长木板A与斜面之间的动摩擦因数为，长木板A下端与挡板C的距离为。同时由静止释放长木板A和物块B，长木板A与挡板C碰撞后原速率返回。，重力加速度取。下列说法正确的是（　　） A．长木板A刚开始沿斜面向下运动的加速度大小为 B．物块B在长木板A上运动的时间为 C．物块B在长木板A上运动的过程中，系统产生的内能为 D．物块B从长木板A上滑下后，A将不再沿斜面下滑 【变式题-提升3】 10．如图所示，AB为固定水平长木板，长为，C为长木板的中点，AC段光滑，CB段粗糙，一原长为的轻弹簧一端连在长木板左端的挡板上，另一端连一物块，开始时将物块拉至长木板的右端B点，由静止释放物块，物块在弹簧弹力的作用下向左滑动，已知物块与长木板CB段间的动摩擦因数为，物块的质量为，弹簧的劲度系数为，且，物块第一次到达C点时，物块的速度大小为，这时弹簧的弹性势能为，不计物块的大小，则下列说法正确的是（  ） A．物块可能会停在CB面上某处 B．物块最终会做往复运动 C．弹簧开始具有的最大弹性势能为 D．最终系统损失的机械能为 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案： 1．BD 【详解】设物块离开木板时的速度为，此时木板的速度为，由题意可知 设物块的对地位移为，木板的对地位移为 CD．根据能量守恒定律可得 整理可得 D正确，C错误； AB．因摩擦产生的摩擦热 根据运动学公式 因为 可得 则 所以 B正确，A错误。 故选BD。 2．BD 【详解】A．根据能量转化和守恒定律得知：系统机械能的减少量等于系统内能的增加量，而系统机械能的减少量等于系统克服阻力做的总功，不等于子弹克服阻力做的功，故A错误； B．对子弹，只有阻力做负功，根据动能定理得知，子弹动能的减少量等于子弹克服阻力做的功等，故B正确； C．子弹在射入木块的过程中，由于子弹与木块对地位移不等，子弹对地的位移大于木块对地的位移，而两者相互作用力大小相等，根据功的公式 W=Fs 可知，子弹克服阻力做的功大于子弹对木块所做的功，故C错误； D．子弹在射入木块的过程中，子弹的动能减小，木块的动能增加，系统的内能也增加，系统损失的动能之和等于系统内能的增加，由能量转化和守恒定律得知：子弹损失的机械能等于木块获得的动能与系统损失的动能之和，故D正确。 故选BD。 3．ABC 【详解】A．子弹对木块的作用力大小为f，木块相对于地的位移为L，则子弹对木块做功为fL，根据动能定理得知，木块动能的增加量等于子弹对木块做的功，即为fL，A正确； B．木块对子弹的阻力做功为-f（L+d），根据动能定理得知：子弹动能的减少量等于子弹克服阻力做功，大小为f（L+d），B正确； CD．子弹相对于木块的位移大小为d，则系统克服阻力做功为fd，根据功能关系可知，系统机械能的减少量为fd，C正确，D错误。 故选ABC。 4．BD 【详解】A．根据动能定理，物块的动能为 A错误； B．小车的动能为 B正确； C．物块和小车增加的机械能等于外力做功与摩擦生热之差 C错误； D．系统因摩擦而损失的机械能为 D正确。 故选BD。 5．BC 【详解】A．P对Q的摩擦与Q对P的摩擦是作用力、反作用力，即P、Q所受的摩擦力之比为，A错误； B．摩擦力对物体P所做的功为 摩擦力对物体Q所做的功为 摩擦力对P与摩擦力对Q所做的功的绝对值之比为，B正确； C．对P由动能定理得 对Q由动能定理得 P、Q组成的系统因摩擦而产生的热量为 即系统损失的机械能为fL，则 C正确，D错误。 故选BC。 6．CD 【详解】AB．设A、B之间的摩擦因数为，长木板A的质量为M，对A由牛顿第二定律有 由v-t图像可知 对B由牛顿第二定律有 由v-t图像可知 由上几式解得 ， 所以AB错误； C．木板A的最小长度为A、B的相对滑动位移由运动学规律有 所以C正确； D．物体B减小的动能为 所以D正确； 故选CD。 7．AB 【详解】AB．根据功的定义 其中s指物体对地的位移，而指力与位移之间的夹角，可知摩擦力对物块做功 摩擦力对木板做功 AB正确； C．根据动能定理可知木板动能的增量 C错误； D．由于摩擦而产生的热量 D错误。 故选AB。 8．BCD 【详解】A．由图2得小物块对地位移 由于此过程木板也向前运动滑动，所以木板长度不等于，选项A错误； B．由图3可知小物块t时间内获得的速度为 小物块做匀加速直线运动，有 解得 由图3可知小物块的加速度 再由图2可知 解得小物块的质量 由牛顿第二定律得 解得 选项B正确； C．由图3可知木板加速度为 由牛顿第二定律得 解得 选项C正确； D．木板匀加速直线运动，有 所以 系统因摩擦产生的热量 解得 选项D正确。 故选BCD。 9．AC 【详解】A．对物块B由牛顿第二定律得 解得 对长木板A由牛顿第二定律得 解得 A正确； B．由匀变速直线运动规律得长木板A运动到挡板所用的时间满足 解得 此时物块B运动的位移为 长木板A沿斜面向上运动，由牛顿第二定律得 解得 由匀变速直线运动规律得 解得 物块B在长木板A上运动的时间为 B错误； C．物块B在长木板A上运动产生的内能为 长木板A在斜面上运动产生的内能为 系统产生的内能为 C正确； D．物块B从长木板A上滑下时，长木板A的速度为 由于 长木板A会沿斜面下滑，D错误。 故选AC。 10．BC 【详解】A．由于 k> 由此 >μmg 由此，物块不可能停在CB面上某处，故A错误； B．只要物块滑上BC段，就要克服摩擦力做功，物块的机械能就减小，所以物块最终会在AC段做往复运动，故B正确； C．物块从开始运动到第一次运动到C点的过程中，根据能量守恒定律得 Epm=E0＋＋μmg 故C正确； D．物块第一次到达C点时，物块的速度大小为v0，物块最终会在AC段做往返运动，到达C点的速度为0，可知物块克服摩擦做的功最大为 Wfm=Epm－E0=＋μmgL 故D错误。 故选BC。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$