课时跟踪检测(33) 功能关系、能量守恒定律的理解及应用(Word练习)-【新高考方案】2027年高考物理一轮总复习

**基本信息** 以能量守恒为主线，通过分级题型构建“概念辨析-过程分析-综合应用”的解题体系，强化物理观念与科学推理能力。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |概念理解|2选择|守恒条件判断、功能关系辨析|从能量转化本质到机械能守恒条件的递进| |单一过程|3选择|受力分析结合动能定理、图像信息提取|力-运动-能量的关联性推导| |多过程综合|3计算|分段能量守恒、相对运动路程计算|复杂场景中能量转化链条的构建与守恒量选取|

课时跟踪检测(三十三)　功能关系、能量守恒定律的理解及应用 1.(2025·四川广安模拟)水上蹦床是一种水上娱乐项目,游客站在上面可以自由蹦跳(如图)。对于游客运动的分析,下列说法错误的是 (　　) A.游客每次蹦跳一定到达同一最高点,因为能量是守恒的 B.游客接触蹦床向下运动到最低点时,蹦床的弹性势能最大 C.游客离开蹦床向上运动过程中,游客的动能减小,重力势能增大 D.游客想弹得更高,就要在蹦床上发力,此过程将消耗游客体能 2.(2025·河南驻马店模拟)(多选)篮球比赛时,运动员将篮球从A点传到B点,A、B两点在同一高度,C是轨迹的最高点,空气阻力不可忽略,则下列判断正确的是 (　　) A.从A到C,篮球的合外力一直做负功 B.从A到B,篮球的机械能一直减少 C.从A到C,篮球减少的机械能大于篮球减少的动能 D.从A到B,篮球减少的机械能大于篮球减少的动能 3.(2025·江苏扬州模拟)如图所示,一条轻绳绕过定滑轮,绳的两端各系质量为m和2m的物体A和B,用手压住物体A(A物体放置于光滑水平台上),使A、B均处于静止状态,不考虑一切阻力,重力加速度为g。由静止释放物体A,在其向右运动s的过程中(A未与滑轮碰撞且B未落地),下列说法正确的是 (　　) A.A、B间轻绳拉力大小为2mg B.A、B及地球组成的系统机械能不守恒 C.物体B减少的重力势能等于物体A增加的动能 D.物体B减少的机械能为mgs 4.(2025·河北邯郸期末)如图甲所示,倾角为θ的斜面固定在水平地面上,一小滑块以一定的初速度v0从斜面底端沿斜面上滑,运动到最高点后返回,若以出发点为坐标原点,沿斜面向上为位移x的正方向,且出发点为势能零点,小滑块运动过程中的机械能E随位移x变化的关系图像如图乙所示,已知E1=E2,则小滑块与斜面间的动摩擦因数为 (　　) A. B. C. D. 5.(2025·山西太原模拟)如图所示,固定的斜面体倾角可调节, 可视为质点的质量m=1 kg的物块由斜面体的底端以v0=6 m/s的速度冲上斜面体,当斜面体的倾角为30°时,物块沿斜面上滑的最大距离为1.8 m;当斜面体的倾角为θ时,物块上滑的最大距离最小,且最小值为xmin,重力加速度g取10 m/s2。下列说法正确的是 (　　) A.物块与斜面体间的动摩擦因数为 B.θ=45° C.xmin= m D.斜面体的倾角为θ时,物块与斜面体因摩擦产生的热量为18 J 6.(多选)如图所示为某探究活动小组设计的节能运动系统。固定斜面轨道倾角为θ,与斜面轨道平滑连接的水平轨道上装有缓冲保护装置,由劲度系数为k的轻质弹簧与轻杆相连,轻杆可在固定的槽内移动,与槽间的滑动摩擦力大小恒为f。质量为M的木箱与斜面轨道间的动摩擦因数为0.5,水平轨道光滑。木箱在轨道顶端时,自动装货装置将质量为m的货物装入木箱,然后木箱载着货物沿轨道无初速滑下,进入水平轨道后挤压轻弹簧,当轻弹簧被压缩至最短时(轻杆未滑动),自动卸货装置立刻将货物卸下,然后木箱恰好被弹回到轨道顶端。取地面为零势能面,不计物体大小和形状对问题的影响。sin θ=0.6,cos θ=0.8,g=10 m/s2。下列说法正确的是 (　　) A.木箱和货物在斜面上下滑过程中的加速度大小为2 m/s2 B.m=3M C.木箱返回过程中,动能与重力势能相等的点在斜面的中点 D.若某次操作失误导致木箱挤压弹簧时轻杆发生滑动,则在轻杆滑动过程中弹簧的压缩量保持不变 7.(12分)(2026·河北高三月考)如图所示,水平面上固定一轻质弹簧,左端与墙壁相连,右端与质量为m=1 kg的小物块(可看成质点)接触(不连接)。弹簧处于原长时物块位于O点,O点左侧的水平面光滑,O点右侧的水平面OB粗糙,长度为L=5 m,与物块间的动摩擦因数为μ=0.2。OB右端与竖直面内的半圆形轨道在B点平滑连接,轨道半径为R=1 m。已知弹簧被压缩至A位置时的弹性势能为Ep=50 J,现将物块由静止释放,物块离开弹簧后沿水平面运动,经过B点沿半圆形轨道运动,恰好能通过最高点C。重力加速度g=10 m/s2,求: (1)物块运动到半圆形轨道的B点时,对轨道的压力大小;(6分) (2)物块沿半圆形轨道从B点运动到C点的过程中,摩擦力所做的功。(6分) 8.(12分)如图所示,一轻绳吊着粗细均匀的棒,棒下端离地面的高度为H,上端套着一个细环。棒和环的质量分别为M和m,且M=5m,相互间最大静摩擦力等于滑动摩擦力,其大小为5mg。断开轻绳,棒和环自由下落。假设棒足够长,与地面发生碰撞时,触地时间极短,无动能损失。棒在整个运动过程中始终保持竖直,重力加速度为g,空气阻力不计。 (1)棒第一次与地面碰撞弹起后瞬间,求棒和环的加速度大小a1、a2;(4分) (2)求棒第一次与地面碰撞后弹起的最大高度H1;(5分) (3)从断开轻绳到棒和环都静止,求环相对棒运动的路程s。(3分) 答案 课时跟踪检测(三十三) 1.选A　游客在运动的过程中会受到空气阻力的作用,一部分机械能会转化为内能,机械能不守恒,而游客每次蹦跳都要消耗人的体能,人的化学能转化为机械能,虽然能量是守恒的,但游客不一定每次蹦跳都到达同一最高点,故A错误,符合题意;游客接触蹦床向下运动到最低点时,蹦床弹性形变的程度最大,所以弹性势能最大,故B正确,不符合题意;游客离开蹦床向上运动过程中,质量不变,速度变小,动能变小,高度变大,重力势能增大,故C正确,不符合题意;游客想弹得更高,就要在蹦床上发力,使蹦床的形变程度变大,弹性势能变大,此过程将消耗游客体能,游客的体能转化为弹性势能,故D正确,不符合题意。 2.选AB　从A到C,篮球受重力与空气阻力,重力始终做负功,空气阻力始终做负功,则合外力一直做负功,故A正确;从A到B,空气阻力始终做负功,篮球的机械能一直减小,故B正确;从A到C,篮球减少的机械能等于克服空气阻力做的功,篮球减少的动能等于克服空气阻力做的功与克服重力做的功的代数和,因此篮球减少的机械能小于篮球减少的动能,故C错误;从A到B,篮球减少的机械能等于克服空气阻力做的功,篮球减少的动能也等于克服空气阻力做的功,因此篮球减少的机械能等于篮球减少的动能,故D错误。 3.选D　对A、B分别根据牛顿第二定律有FT=ma,2mg-FT=2ma,联立解得FT=mg,故A错误;对于A、B及地球组成的系统只有重力做功,故机械能守恒,物体B减少的重力势能等于物体A、B增加的动能,故B、C错误;物体B减少的机械能等于物体B克服绳的拉力做的功,即EB减=FTs=mgs,故D正确。 4.选B　小滑块向上运动时,根据能量守恒定律有E1=μmgLcos θ+mgLsin θ,小滑块运动全程,根据能量守恒定律有E1-E2=μmgcos θ×2L,解得μ=,故选B。 5.选C　当斜面体的倾角为30°时,由动能定理有0-m=-μmgx1cos 30°-mgx1sin 30°,解得μ=,故A错误;当斜面体的倾角为θ时,由动能定理有0-m=-μmgxcos θ-mgxsin θ,整理得x==,其中tan α=μ=,可知α=30°,可知要使x最小,则sin(θ+α)最大,即θ=60°,故B错误;由上述分析可知,最小距离xmin== m,故C正确;因为μ<tan θ,可知物块不能静止在斜面上,故物块与斜面体因摩擦产生的热量为Q=μmgcos θ×2xmin=9 J,故D错误。 6.选AD　木箱和货物在斜面上下滑过程中,根据牛顿第二定律有(M+m)gsin θ-μ(M+m)gcos θ=(M+m)a,解得a=2 m/s2,故A正确;设斜面轨道长为l,根据功能关系有mglsin θ-μ(M+m)glcos θ=μMglcos θ,解得m=4M,故B错误;木箱被弹回到轨道顶端的过程中,根据功能关系有Mglsin θ+μMglcos θ=Ek0,木箱返回到斜面中点时有Mg×lsin θ+μMg×lcos θ=Ek0-Ek',可知Ek'=Ek0>Mg×lsin θ,故C错误;若某次操作失误导致木箱挤压弹簧时轻杆发生滑动,则在轻杆滑动过程中,由平衡条件可知f=kx,解得x=,则弹簧的压缩量保持不变,故D正确。 7.解析:(1)物块从A点运动到B点,根据能量守恒定律得Ep-μmgL=m 在B点,轨道支持力FN与重力的合力提供向心力,得FN-mg=m 解得FN=90 N 由牛顿第三定律得物块对轨道的压力大小 FN'=FN=90 N。 (2)物块恰好通过最高点C,重力提供向心力 mg=m 解得vC= m/s 从B到C过程,根据动能定理可得 -mg·2R+Wf=m-m 解得摩擦力所做的功Wf=-15 J。 答案:(1)90 N　(2)-15 J 8.解析:(1)对棒由牛顿第二定律有Mg+5mg=Ma1,解得a1=2g 对环由牛顿第二定律有5mg-mg=ma2 解得a2=4g。 (2)设棒第一次落地的速度大小为v,则v2=2gH 设棒弹起后经时间t棒与环速度相同,大小为v1,则v1=v-a1t,v1=-v+a2t 共速后,棒与环共同做匀减速运动,则棒上升的总高度为H1=+,解得H1=。 (3)环始终相对棒向下运动,则由能量守恒定律有MgH+mg=5mgs 解得s=H。 答案:(1)2g　4g　(2)　(3)H 3 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $