能量守恒 专项训练-2025-2026学年高一下学期物理教科版必修第二册

【高一下学期培优专练】----能量守恒 一、单选题 1．浙江省沿海地区有很多海湾，可利用海湾修建堤坝形成水库，利用海水涨落所造成的水位差来推动水轮机发电。某海湾修建水坝后水面面积为1.0×105m2。一昼夜大潮、小潮各出现一次，涨潮、退潮均可发电，共发电四次。大潮时坝内、外水位皆可涨至20m，小潮时皆可涨至19m。退潮后，无论大潮还是小潮，坝外水位皆降至16m。发电过程中水面面积视为不变，机械能转化成电能的平均效率为20%，已知水的密度为1.0×103kg/m3，重力加速度g取10m/s2，则（　　） A．此电站一昼夜可发电约2.5×105J B．小潮时一次退潮可发电约4.5×106J C．大潮时一次涨潮和退潮共可发电约1.6×1011J D．大潮时一次涨潮坝内可增加水的重力势能约8.0×109J 2．如图所示是重庆长江某码头专门用于货物传送的装置示意图。工作人员将货物轻放在传送带的底端传送到顶端，随后由其他工作人员完成装车任务。图甲为倾角的传送带，在电动机的带动下以一定的速度顺时针稳定运行。某货物质量，将其从轻放在传送带底端处开始计时，10s时刚好到达顶端，其运动过程的图像如图乙，货物可视为质点，取，，则货物从运动到的过程中，下列说法正确的（　　） A．货物与传送带之间的动摩擦因数 B．传送带对货物做功为 C．若其余条件不变，逐次增大传送带的运行速率，货物运动到顶端的时间也会一直逐次变短 D．若其余条件不变，逐次增大传送带的运行速率，货物在传送带上留下的划痕为定值 3．如图所示，电动机带动的传送带与水平方向的夹角，与两皮带轮相切于两点，从到的长度为。传送带以的速率顺时针转动。两皮带轮的半径都为。长度为水平直轨道和传送带皮带轮最高点平滑无缝连接。现有一视为质点的质量的小物块在传送带下端无初速度释放。若小物块与传送带之间的动摩擦因数为，与水平直轨道之间的动摩擦因数为，若最大静摩擦力等于滑动摩擦力。本题。则（　　） A．小物块从被送到的时间为10s B．小物块从被送到的过程所受的摩擦力逐渐增大 C．将小物块由点送到点电动机多消耗的电能至少为21.02J D．若小物块刚好停在中点，则 4．如图甲所示，倾角为的传送带以恒定速率逆时针运行，现将一质量为的包裹轻轻放在最上端的点，包裹从点运动到最下端点的过程中，其加速度随位移变化的图像如图乙所示。取重力加速度大小，则下列说法正确的是（　　） A．，且包裹与传送带间的动摩擦因数为0.5 B．传送带运行的速度大小为 C．包裹与传送带间因摩擦而产生的热量为 D．包裹从点运动到最下端点所用的时间为 二、多选题 5．如图所示，光滑的固定斜面倾角。左侧放置一个木板，其上表面与斜面底端平滑相连，若干个相同的小滑块紧挨着放在斜面上，小滑块总长度为，最下端的小滑块刚好与斜面底端对齐，由静止释放所有小滑块，然后滑上木板，当木板刚滑动时，将斜面上的小滑块取走，最终冲上木板的滑块均未从木板左端滑出。已知木板的质量，滑块总质量为，滑块与木板之间的动摩擦因数，木板与地面之间的动摩擦因数，木板与地面之间的最大静摩擦力是滑动摩擦力的1.5倍。重力加速度取，则下列说法正确的是（    ） A．木板刚滑动时滑块的速度大小为 B．滑块与木板共速后之间的摩擦力为10 N C．木板至少长0.75 m D．滑块与木板之间摩擦产生的热量为13.2 J 6．如图甲所示，质量为1 kg的薄木板B放在水平地面上，O点在木板右端的正上方，高度为1.6 m，长为1.6 m的轻绳一端系于O点，另一端系一质量为2 kg、可视为质点的物块A。将轻绳拉至与竖直方向成角，由静止释放物块A，物块A到达最低点时轻绳断裂，物块A滑上木板B后恰好能到达木板B的左端。已知木板B的长度为，B运动的最大距离为，从A滑上B开始计时，A运动的速度-时间图像如乙图所示，取重力加速度大小g取，下列说法正确的是（　　） A．物块A滑上木板B时的初速度为 B．物块A与木板B间的动摩擦因数为0.2 C．木板B与地面间因摩擦产生的热量为8 J D．物块A与木板B间因摩擦产生的热量为 7．如图甲所示，水平传送带以速度v顺时针匀速转动，现将一质量为m的小滑块从传送带的左端P点由静止释放，运动到右端Q点所用的时间为t。改变传送带的速度v，小滑块的运动时间t也随之改变，现测得t与v之间的关系如图乙所示，图中段为曲线，段为水平直线，均为已知量，g为重力加速度。下列说法正确的是（　　） A．间的距离为 B．滑块与传送带间的动摩擦因数为 C．当传送带速度为时，滑块在传送带上的运动时间等于 D．当传送带速度为时，摩擦力对小滑块做功为 8．如图所示，光滑斜面固定在桌面上，斜面倾角，在斜面底端固定一个与斜面垂直的挡板，在斜面顶端安装一个定滑轮，物块和用劲度系数为的轻弹簧连接，将放置在挡板上，物块在斜面上处于静止状态。与斜面平行的轻绳一端连接物块，跨过定滑轮后另一端连接物块，轻绳恰好伸直且无拉力时，由静止释放物块。已知物块的质量为，的质量为，的质量为，斜面足够长，重力加速度为，，下列说法正确的是（    ） A．释放物块的瞬间，物块的加速度大小为 B．释放物块的瞬间，物块的加速度大小为 C．物块刚离开挡板时，物块的速度大小为 D．物块刚离开挡板时，物块的速度大小为 9．如图所示，倾角的传送带以的速度沿顺时针方向匀速转动，将质量为的物块轻放在传送带下端，同时质量也为的物块从传送带上端以的初速度沿传送带下滑，结果两物块恰好没有在传送带上相碰，物块与传送带间的动摩擦因数均为0.8，不计物块大小，重力加速度取，，。则（　　） A．、两物块刚在传送带上运动时加速度相同 B．两物块在传送带上运动到刚好相遇所用时间为 C．传送带上下端间的距离为 D．在运动过程中、两物块与传送带因摩擦产生的总热量为 三、解答题 10．如图所示，某生产车间有两个相互垂直且等高的水平传送带甲和乙，甲的速度为v1=1.2m/s，乙的速度v2=1.6m/s，货物与甲、乙两传送带之间的动摩擦因数均为μ=0.2，甲传送带长L=7.56m，乙传送带宽度足够大。在甲传送带左端每隔t0=1.0s轻放上一件质量为m=1.0kg的货物（不计货物本身大小），重力加速度g=10m/s2。求： (1)每件货物在甲传送带上运动的时间； (2)除货物与传送带之间摩擦外，其他能量损耗均不计，驱动乙的电动机的平均输出功率； (3)以货物离开甲传送带的位置为坐标原点O，以v1方向为x轴、v2方向为y轴建立直角坐标系，货物离开甲传送带后运动的轨迹方程。 11．如图所示，竖直平面内固定的四分之一光滑圆弧轨道AB和水平传送带BC相切于B点，圆弧轨道的半径，传送带以速度沿逆时针方向运行，水平地面上固定一倾角的直角斜面体DEF，直角边EF的高度，C点位于D点的正上方，并与E点等高。一个可视为质点、质量的滑块从圆弧轨道顶端A点由静止开始自由下滑，滑块刚好不从传送带右端C点滑落。已知滑块与传送带间的动摩擦因数，重力加速度，不计空气阻力。求： (1)滑块第一次滑到B点时对圆弧轨道的压力； (2)滑块从滑上传送带至第一次返回到B点的过程中，与传送带因摩擦产生的热量； (3)若圆弧轨道半径可调，滑块从C点飞出后，落到斜面DE上的最小动能及对应圆弧轨道的半径。 12．图甲为某矿石加工厂的传输装置简化图，该装置由水平放置的倾斜传输带ABCD及固定挡板CDEF组成，固定挡板与传输带上表面垂直，传输带上表面ABCD与水平台面的夹角，工作人员将质量的正方体矿石从D点静止释放，传输带以匀速运行，传输带长度，其底部与传输带间的动摩擦因数，侧面与挡板间的动摩擦因数（重力加速度，，）求: (1)矿石刚放上传输带时传输带对矿石底部的摩擦力和挡板对矿石侧面的摩擦力的大小； (2)矿石在传输带上运输时由于摩擦产生的总热量； (3)若矿石释放3s后传输带突发故障，先以的加速度匀减速至停止；停止1s后紧急重以匀加速至原速度后匀速运行，矿石因为故障在到达C端耽误的时间（结果保留2位小数）. 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 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 答案 D B C D AD AD BD BC AD 1．D 【详解】A．潮汐发电时，单次涨潮或退潮的水位差为时，流动的水的质量 这部分水的重心变化高度为，重力势能变化量 单次发电量 大潮水位差 ，小潮水位差 一昼夜共发电4次：大潮涨潮、大潮退潮、小潮涨潮、小潮退潮。单次大潮发电量 单次小潮发电量 总发电量 ，故A错误； B．小潮一次退潮发电量为 ，故B错误； C．大潮一次涨潮加退潮总发电量为 ，故C错误； D．大潮一次涨潮坝内增加的重力势能为 ，故D正确。 故选D。 2．B 【详解】A．前5s，货物加速运动，加速度为 根据牛顿第二定律有 解得，故A错误； B．由图像与坐标轴围成的面积代表位移可知 根据动能定理有 解得，故B正确； C．若传送带速度不断增大，当传送带速度大到一定程度，货物从A到B全程做匀加速运动，此时有 时间不会再随传送带速度增大而变短，故C错误； D．设传送带速度，若，相对位移 越大，也越大。因此划痕长度不是定值，故D错误。 故选B。 3．C 【详解】A．小物块在传送带下端A无初速度释放后，受到的滑动摩擦力沿传送带向上，做匀加速直线运动由牛顿第二定律可得 解得 假设小物块能与传送带达到相同速度，则匀加速直线运动小物块上滑的位移为 则假设成立，小物块匀加速运动的时间为 速度相同后，由于 小物块与传送带一起匀速，小物块匀速运动的时间为 则小物块从A运动到B所用的时间为，故A错误； B．设小物块从B被送到C的过程中，小物块所在切面与水平方向的夹角为，小物块所受摩擦力为静摩擦力，则 小物块从B被送到C的过程中，减小，则减小，故B错误； C．小物块与传送带的相对位移为 小物块与传送带摩擦产生的热量为 B、C的高度 小物块从A点运动到C点，根据能量守恒可得电动机比空载时多消耗的电能为，故C正确； D．若小物块刚好停在CD中点，根据动能定理有 解得，故D错误。 故选C。 4．D 【详解】A．包裹放上传送带后瞬间，包裹相对传送带向上滑动，则包裹所受摩擦力沿传送带向下。 在0到内，根据牛顿第二定律得 包裹运动到与传送带共速后，根据牛顿第二定律得 其中，，联立解得，，故A错误； B．由题图乙可知，包裹的位移为时包裹与传送带共速，则传送带速度，故B错误； C．包裹在0到内，有 包裹在到过程中，有 解得 则有 故，故C错误； D．包裹从点运动到最下端点所用的时间，故D正确。 故选D。 5．AD 【详解】A．设木板上滑块的质量为，当木板刚要滑动时，则有 解得 由于滑块质量分布均，匀这部分长 则滑块重力所做的功 摩擦力所做的功 根据动能定理可得 联立解得，故A正确； B．由题可知，共速后整体的加速度 则滑块和木板之间的摩擦力为，故B错误； C．当木板开始运动后，滑块的加速度 木板的加速度为 共速时则有 联立解得， 滑块相对于木板的位移 木板的长度至少为，故C错误； D．滑块与木板因摩擦产生的热量，故D正确。 故选AD。 6．AD 【详解】A．设轻绳的长度为L，轻绳断裂之前根据动能定理有 解得轻绳断裂时物块的速度大小为，A正确； B．轻绳断裂后，二者的v-t图像如图所示 设木板的长度为L，木板沿地面运动的最小距离为Lm，物块与木板间动摩擦因数为，木板与地面间动摩擦因数为，根据牛顿第二定律，对物块有 解得 对薄木板有 解得 时刻二者共速，有 根据v-t图像面积的意义，可得 则 物块和木板看成整体，根据动能定理得 联立解得，B错误； C．木板B与地面间因摩擦产生的热量，C错误； D．物块A与木板B间因摩擦产生的热量，D正确。 故选AD 。 7．BD 【详解】A．由图可知：传送带速度超过时，小滑块的运动时间始终为，说明小滑块全程匀加速跑到右端速度正好为。则有P、Q间的距离为，故A错误； B．当传送带的速度为时，滑块从传送带左端到右端始终做匀加速直线运动，运动时间为，故 滑块与传送带间的动摩擦因数为 故B正确； C．当传送带速度为时，滑块一直做匀加速直线运动，最终速度仍然为，故在传送带上的运动时间为，故C错误； D．根据动能定理可知摩擦力对小滑块做功为，D正确。 故选BD。 8．BC 【详解】AB．释放瞬间，对、整体由牛二律： 解得，故A错误，B正确； CD．未释放时，物体有；物体刚要离开挡板时，有，所以物体B沿斜面位移 ，此过程弹性势能变化为0，由能量守恒： 解得，故C正确，D错误。 故选BC。 9．AD 【详解】A．物块A向下减速运动 解得物块A加速度大小 物块B向上加速运动 解得物块B加速度大小 所以A、B两物块刚在传送带上运动时加速度相同，A正确； B．物块B在传送带上加速的时间 物块B在以后相对于传送带静止，以的速度向上匀速运动。 物块A向下减速的时间 物块A向上加速到与传送带速度相同所用时间 两个物块在与传送带共速时恰好相遇，所用时间，B错误； C．在7.5s内物块B的位移大小为 在7.5s内物块A的位移大小为 传送带上下端间的距离，C错误； D．物块A与传送带的相对位移大小 物块B与传送带的相对位移大小 因摩擦产生的总热量 解得，D正确。 故选AD。 10．(1)6.6s (2)2.56W (3)当时，，当时， 【详解】（1）货物在传送带上的加速度 加速时间 加速位移 每件货物在甲上运动的总时间。 （2）取传送带乙为参考系，则货物相对传送带乙的速度方向和摩擦力方向如图所示 货物相对传送带乙做匀减速直线运动直到与乙共速。 相对速度 相对位移 摩擦生热 驱动乙的电动机做的功 货物与乙发生相对滑动的时间 所以前一件货物相对乙传送带停止相对滑动时，后一件物体恰好进入乙传送带，驱动传送带乙的电机的平均功率 （3）设摩擦力f与x轴的夹角为，货物在乙传送带上沿x轴、y轴方向的加速度大小分别为、，则 离开甲传送带后，货物沿x轴方向做匀减速运动，对地位移为x，则， 沿y轴方向做初速度为零的匀加速运动，对地位移为y，则， 货物与乙保持相对静止前沿x、y方向的位移分别为， 所以，当时， 当时，。 11．(1) (2) (3)， 【详解】（1）滑块第一次滑到B点时的速度为 解得 轨道的支持力为 解得 根据牛顿第三定律，滑块对轨道的压力为 （2）滑块在传送带上的加速度为 解得 滑块在传送带上做匀减速运动的时间 传送带的长度为 滑块的位移为 传送带的位移为 痕迹的长度为 滑块向左加速运动的时间 滑块向左运动的位移 传送带的位移为 痕迹的长度为 传送带因摩擦产生的热量 （3）设滑块下落高度为x5。则滑块的水平位移为h-x5 竖直方向 水平方向 滑块落在斜面上的动能为 解得 当，即时动能最小 动能的最小值为 将代入，得， 根据动能定理得 解得 12．(1)N ，N (2)336J (3) 【详解】（1）矿石放上传输带后，由剖面图对矿石受力分析可得，传输带对货物支持力为，矿石底面所受滑动摩擦力为，挡板对矿石支持力为，矿石侧面所受滑动摩擦力为。 由滑动摩擦力得N 得N （2）因为与运动方向相同，与运动方向相反，矿石将由静止开始沿传输带做匀加速直线运动，若能与传输带共速，则此后做匀速运动。 由牛顿第二定律可得解得m/s² 设矿石匀加速至与传输带共速所用时间，对地位移为，由运动学公式得解得s 矿石匀加速阶段的位移为，解得m 因，故能够共速，共速后，矿石做匀速直线运动，不发生相对滑动。 矿石与传输带之间由于摩擦产生的内能有J 矿石与挡板之间由于摩擦产生的内能有J 摩擦产生的总热量J （3）3s时矿物与传输带已经共速，由于N>N 故矿石和传输带相对静止一起匀减速，矿石减速的时间，解得s， 矿石匀减速阶段的位移为，解得m， 由于再次启动时，故矿石以加速度加速，由（2）可得加速的时间s和位移m 减速、停止、加速三个阶段的总时间为 此过程矿石位移 耽误的时间 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 $