专题突破练(8) 机械能守恒 能量守恒(Word练习)-【优化指导】2025年高考物理二轮复习高中总复习·第2轮

专题突破练(八)　机械能守恒　能量守恒 1．(2023·浙江1月选考)一名游客正在体验蹦极，绑上蹦极专用的橡皮绳后从跳台纵身而下。游客从跳台下落直到最低点过程中(　　) A．弹性势能减小 B．重力势能减小 C．机械能保持不变 D．绳一绷紧动能就开始减小 B　解析：游客从跳台下落，开始阶段橡皮绳未拉直，只受重力作用做匀加速运动，下落到一定高度时橡皮绳开始绷紧，游客受重力和向上的弹力作用，弹力从零逐渐增大，游客所受合力先向下减小后向上增大，速度先增大后减小，到最低点时速度减小到零，弹力达到最大值。橡皮绳绷紧后弹性势能一直增大，A错误；游客高度一直降低，重力一直做正功，重力势能一直减小，B正确；下落阶段橡皮绳对游客做负功，游客机械能减少，转化为橡皮绳的弹性势能，C错误；绳刚绷紧开始一段时间内，弹力小于重力，合力向下做正功，游客动能在增加；当弹力大于重力后，合力向上对游客做负功，游客动能逐渐减小，D错误。 2．(2024·上海嘉定区模拟)网上热卖的一款“钢球永动机”如图所示。小球从平台中心小孔P由静止下落，经小孔下方快速旋转的传动轮加速后，由Q点抛出并落回平台，每次轨迹如图中虚线所示。则(　　) A．该“钢球永动机”不违背能量守恒定律 B．小球在空中上升过程中，处于超重状态 C．小球在空中上升过程中，速度变化的方向竖直向上 D．小球在空中上升过程中，克服重力做功的功率恒定 A　解析：钢球运动中摩擦力、空气阻力造成的机械能损失，由小孔下方快速旋转的传动轮补充，该“钢球永动机”不违背能量守恒定律，A正确；小球在空中上升过程中，加速度向下，处于失重状态，B错误；小球在空中上升过程中，由Δv＝at，可知速度变化的方向与加速度方向相同，加速度方向向下，C错误；小球在空中上升过程中，重力做功的功率P＝mgvy，由于竖直方向上速度大小变化，所以克服重力做功的功率不恒定，D错误。 3．(2023·山东卷)《天工开物》中记载了古人借助水力使用高转筒车往稻田里引水的场景。引水过程简化如下：两个半径约为R的水轮，以角速度ω匀速转动。水筒在筒车上均匀排布，单位长度上有n个，与水轮间无相对滑动，每个水筒离开水面时装有质量为m的水，其中的60%被输送到高出水面H处灌入稻田，当地的重力加速度为g，则筒车对灌入稻田的水做功的功率为(　　) A． B． C． D．nmgωRH B　解析：水轮转一圈灌入稻田的水的总质量为m总＝2πRnm×60%＝1.2πRnm，则水轮转一圈灌入稻田的水克服重力做的功W＝1.2πRnmgH，筒车对灌入稻田的水做功的功率为P＝，又T＝，联立解得P＝，B正确。 4．(2024·辽宁大连测试)我国风洞技术世界领先。图为某风洞实验的简化模型，风洞管中的均流区斜面光滑，一物块在恒定风力的作用下由静止沿斜面向上运动，从物块接触弹簧至到达最高点的过程中(弹簧在弹性限度内)，下列说法正确的是(　　) A．物块的速度一直减小到零 B．物块加速度先不变后减小 C．弹簧弹性势能先不变后增大 D．物块和弹簧组成的系统的机械能一直增大 D　解析：从物块接触弹簧开始至到达最高点的过程中，对物块受力分析，沿斜面方向有F风－mg sin θ－kx＝ma，弹簧的压缩量x从0开始增大，物块先沿斜面加速，加速度向上且逐渐减小，当a减小到0时，速度达到最大；然后加速度反向且逐渐增大，物块减速，直至减速到速度为0，A、B错误；由于弹簧的压缩量不断增大，所以弹性势能不断增大，C错误；由于风力对物块一直做正功，所以物块与弹簧组成的系统机械能一直增大，D正确。 5．(2022·湖北卷)如图所示，质量分别为m和2m的小物块P和Q，用轻质弹簧连接后放在水平地面上，P通过一根水平轻绳连接到墙上。P的下表面光滑，Q与地面间的动摩擦因数为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。用水平拉力将Q向右缓慢拉开一段距离，撤去拉力后，Q恰好能保持静止。弹簧形变始终在弹性限度内，弹簧的劲度系数为k，重力加速度大小为g。若剪断轻绳，P在随后的运动过程中相对于其初始位置的最大位移大小为(　　) A．μmgk B． C． D． C　解析：Q恰好能保持静止时，设弹簧的伸长量为x，满足kx＝2μmg，若剪断轻绳后，物块P与弹簧组成的系统机械能守恒，弹簧的最大压缩量也为x，因此P相对于其初始位置的最大位移大小为s＝2x＝，C正确。 6．(2024·湖南怀化测试)位于浙江安吉的长龙山抽水蓄能电站全部机组正式投产发电。该项目是华东地区最大的抽水蓄能电站，主要承担整个华东电网调峰、填谷的双倍调峰功能。电站在电网用电低谷时将水抽到高处，在电网用电高峰时再利用水能发电，平均用4 kW·h谷电能换3 kW·h峰电。电站每年可生产清洁电能2.435×109 kW·h。已知峰电价格0.50元/(kW·h)，谷电价格0.30元/(kW·h)。下列说法正确的是(　　) A．水能是不可再生能源 B．该电站产生的电能小于消耗的电能，从经济的角度没有实际意义 C．电站实现电能转化为势能储存，需要时再转化为电能，说明能量不仅数量上守恒，在可利用的品质上也不变 D．电站每年发电直接产生的经济效益约为2.435×104万元 D　解析：水能是可再生能源，A错误；虽然该电站产生的电能小于消耗的电能，消耗4 kW·h谷电能换3 kW·h峰电，但峰电价格0.50元/(kW·h)，谷电价格0.30元/(kW·h)，产生的直接经济效益为3×0.5元－4×0.3元＝0.3元，因此从经济的角度是有意义的，B错误；电站实现电能转化为势能储存，在转化的过程中，虽然能量是守恒的，但有一部分能量耗散，不能实现百分之百的转化，耗散的能量的品质降低了，很难再被重新利用起来，C错误；电站每年可生产清洁电能E1＝2.435×109 kW·h，则需要消耗的电能为E0＝E1，直接产生的经济效益为E1×0.5－E0×0.3＝2.435×109×0.5元－×2.435×109×0.3元＝2.435×104万元，D正确。 7．(2024·山东济南模拟)现在，电动车已经走进千家万户，逐渐被人们接受，其续航里程是人们关注的焦点。某纯电动车研究团队在平直的公路上用同一辆纯电动车(总质量不同)作研究，改变电池电能从而改变整车质量。让电动车以某一速度做匀速直线运动，得到电池电能与续航里程的关系如图甲所示。设该纯电动车电机把电能转化为机械能的效率η＝80%，电动车受到的阻力恒为总重力的0.05，电池电能与对应的质量关系如图乙所示。重力加速度g取10 m/s2。根据以上信息，可以得出(　　) A．电池的电能越大，电动车的续航里程一定越大 B．电池的电能分别为50 kW·h和1 000 kW·h时，电动车的总质量之比为3∶35 C.电池的电能为1 000 kW·h时，电动车的总质量为4 800 kg D．图乙中E0＝1.2 kW·h C　解析：当电池的容量为1 000 kW·h时，续航里程为1 200 km，再增大电池的电能，续航里程不再增大，A错误；由题意知确定续航里程的条件是电动车做匀速直线运动，设除电池外电动车的质量为M，根据能量守恒定律得电池的电能为50 kW·h时，有k(M＋m1)gx1＝ηE1，电池的电能为1 000 kW·h时，有k(M＋m2)gx2＝ηE2，联立解得M＋m1＝576 kg，M＋m2＝4 800 kg，(M＋m1)∶(M＋m2)＝3∶25，B错误，C正确；由题图乙有m2＝20m1，＝，结合前面的分析可得m1＝ kg，E0＝ kW·h≈1.08 kW·h，D错误。 8．(2023·全国甲卷)如图所示，光滑水平桌面上有一轻质弹簧，其一端固定在墙上。用质量为m的小球压弹簧的另一端，使弹簧的弹性势能为Ep。释放后，小球在弹簧作用下从静止开始在桌面上运动，与弹簧分离后，从桌面水平飞出。小球与水平地面碰撞后瞬间，其平行于地面的速度分量与碰撞前瞬间相等；垂直于地面的速度分量大小变为碰撞前瞬间的。小球与地面碰撞后，弹起的最大高度为h。重力加速度大小为g，忽略空气阻力。求： (1)小球离开桌面时的速度大小； (2)小球第一次落地点距桌面上其飞出点的水平距离。 答案：(1)　(2) 解析：(1)由小球和弹簧组成的系统机械能守恒可知Ep＝mv2，解得小球离开桌面时的速度大小为v＝。 (2)小球与地面碰撞弹起后在竖直方向上做竖直上抛运动，弹起时小球的竖直速度为vy′，则h＝，第一次碰撞前速度的竖直分量为vy，由题可知vy′＝vy，离开桌面后由平抛运动规律得x＝vt，vy＝gt，解得小球第一次落地点距桌面上其飞出点的水平距离为x＝。 学科网（北京）股份有限公司 $$