过关卷 能量守恒定律 2022 年高考物理二轮专题训练 一、单选题 1．（2021·全国·高二专题练习）光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图所示，抛物线的方程为 y＝ x2，其下半部处在一个水平方向的匀强磁场中，磁场的上边界是 y＝a 的直线。一个质量为 m 的小金属块 从曲面上 y＝b（b>a）处以速度 v 沿曲面下滑，假设曲面足够长，则金属块在曲面上滑动的过程中产生的 焦耳热总量为（　　） 1 A．mgb 1 B． 2 mv2 C．mg（b－a） D．mg（b－a）＋ 2 mv2 2．（2021·新疆莎车·高三期中）如图所示，质量均为 m 的 A、B 两物体通过劲度系数为 k 的轻质弹簧拴接 在一起竖直放置在水平地面上，物体 A 处于静止状态。在 A 的正上方 h 高处有一质量也为 m 的小球 C。 现将小球 C 由静止释放，C 与 A 发生碰撞后立刻粘在一起，弹簧始终在弹性限度内，忽略空气阻力，重 力加速度为 g。下列说法正确的是（ ） gh A．C 与 A 碰撞后 A 最大速度的大小为 2 mgh B．C 与 A 碰撞过程中，A、C 组成的系统损失的机械能为 4 mgh C．C 与 A 碰撞后弹簧的最大弹性势能为 2 8mg D．要使碰后物体 B 被拉离地面，h 至少为 k 3．（2021·重庆市铁路中学校高一期中）如图所示，一水平传送带始终保持恒定速率 v 沿顺时针方向运行， 将一质量为 m 的物体轻放在最左端 A 处，物体先做匀加速直线运动，随后与传送带共速做匀速直线运动。 则在整个过程中，下列说法正确的是（　　） 1 2 A．传送带对物体做的功大于 mv 2 1 2 B．物体对传送带做的功为  mv 2 C．传送带与物体间因摩擦产生的热量为 mv 2 D．传送带因传送物体而多消耗的电能为 mv 2 4．（2021·安徽·东至县第二中学高一期末）2021 年 4 月 23 日，海军长征 18 号艇在海南三亚某军港集中 交接入列。若质量为 M 的长征 18 号艇在海面上正在沿直线航行，发动机的输出功率恒为 P，所受阻力大 小恒为 Ff，某时刻速度大小为 v1，加速度大小为 a1 （ �0 ），一段时间 t 后速度大小为 v2，在这段时间内 位移大小为 x。则下列关系式正确的是（　　） A． C． x P F1 v1  v2 t a1  Mv  M ； 1 2 Ff  P 1 1 2 2 v1 ； Pt  2 Mv2  2 Mv1 B． D． x P F v1  v2  f t a1  Mv1 M ； 2 Ff  P 1 1 Pt  Mv22  Mv12  Ff x v1 ； 2 2 5．（2021·河北张家口·高一期末）复兴号动车组在世界上首次实现速度 350km/h 自动驾驶功能，成为我 国高铁自主创新的又一重大标志性成果。已知运行速度在 200km/h ~ 450km/h 的高铁列车运行时受到的阻 力与速度的平方成正比。若两列相同高铁列车分别以 250km/h 和 350km/h 的速度匀速自北京运行至上海， 则两列高铁列车消耗的电能之比约为（　　） A．5：7 B．25：49 C．125：343 D．7：5 6．（2021·重庆·高三阶段练习）一半径为 r、质量为 m、电阻为 R 的金属圆环用一根长为 L 的绝缘轻细杆 悬挂于 O1 点，杆所在直线过圆环圆心，在 O1 点的正下方有一半径为 L＋2r 的圆形匀强磁场区域，其圆心 O2 与 O1 点在同一竖直线上，O1 点在圆形磁场区域边界上，如图所示。现使绝缘轻细杆从水平位置由静止 释放，下摆过程中金属圆环所在平面始终与磁场垂直，已知重力加速度为 g，不计空气阻力及其他摩擦阻 力，则下列说法正确的是（　　 ） A．金属圆环最终会静止在 O1 点的正下方 B．金属圆环最终会在磁场区域内做往复运动 C．金属圆环在整个过程中产生的焦耳热为 mgL 1 D．金属圆环在整个过程中产生的焦耳热为 mg ( L＋r ) 2 7．（2022·江苏·高三专题练习）有一固定的足够长的斜面，当斜面光滑时物块从斜面底端以初动能 Ek 0 向 上运动的最大高度为 H；若斜面是粗糙的，取斜面底端重力势能为零，以横轴为滑块与斜面之间的高度 差 x，以纵轴为物块的动能 底端时的动能为 A． Ekt ，则 Ek 或重力势能 Ek  E P   x EP ，物块从斜面底端以同样的初动能 图像可能是下列选项中的（　　） B． Ek 0 如向上运动再滑回斜面 C． D． 二、多选题 8．（2021·黑龙江·哈九中高三阶段练习）如图所示，半圆形光滑轨道竖直固定且与水平地面相切于 A 点， B 为半圆轨道的最高点，半径 R  1.6m ，其右侧一定水平距离处固定一个斜面体。E 端固定一轻弹簧，原 长为 DE，斜面 CD 段粗糙而 DE 段光滑。现给一质量为 2kg 的小物块（可看作质点）一个水平初速度 v， 使其从 A 处进入圆轨道，小物块恰能通过圆轨道最高点 B，离开 B 点后恰好沿斜面切线方向落到斜面顶端 C 处，物块沿斜面下滑压缩弹簧后又沿斜面向上返回，第一次恰能返回到最高点 C，已知物块与斜面 CD 段的动摩擦因数   0.5 ，斜面最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力，斜面倾角   37�，重力加速度 g  10m/s 2 ， cos 37� 0.8 A．物块运动的初速度 ，不计物块碰撞弹簧时的机械能损失。下列说法正确的是（　　） v  4 5m/s C．粗糙斜面 CD 段的长度 L  25 m 16 B．物块从 B 运动到 C 的时间 t  0.4s D．物块在粗糙斜面 CD 段滑行的总路程为 s  175 m 32 9．（2022·浙江·高三专题练习）一足够长的传送带与水平面的夹角为  ，以恒定速度运行。某时刻在传送 带适当的位置滑入一定初速度的物块，如图甲所示，从该时刻起小物块速度随时间的变化关系如图乙所 示， v1  v2 ，以沿传送带向下为正方向，最大静摩擦力可视为等于滑动摩擦力。则（　　） A． 0 ~ t1 内，物块受到摩擦力方向沿传送带向上 B．物块与传送带间的动摩擦因数   tan  C． D． 0 ~ t2 0 ~ t2 内，传送带对物块的摩擦力为恒力 内，摩擦产生的热量一定大于物块减小的机械能 10．（2021·全国·高三专题练习）如图所示，电梯的质量为 M，其天花板上通过一轻质弹簧悬挂一质量为 m 的物体。电梯在钢索的拉力作用下由静止开始竖直向上加速运动，上升高度为 H 时，电梯的速度为 v 电 ，物体的速度达到 v，物体上升的高度为 H 物，弹簧的弹性势能为 Ep 弹，重力加速度为 g，则在这段运动 梯 过程中，下列说法中正确的是（　　） 1 A．轻质弹簧对物体的拉力所做的功等于 2 mv2 1 B．钢索的拉力所做的功等于 2 mv2＋MgH 1 C．轻质弹簧对物体的拉力所做的功大于 2 mv2 1 1 2 D．钢索的拉力所做的功等于 2 mv2＋MgH＋ 2 Mv 点梯 ＋mgH 物＋Ep 弹 11．（2021·山东·安丘市普通教育教学研究室高三阶段练习）如图所示，三个质量均为 1kg 的小物块甲、 乙、丙，放置在水平地面上，甲紧靠竖直墙壁，一劲度系数为 k  100N / m 的轻弹簧将甲、乙连接，丙紧 靠乙，开始时弹簧处于原长，甲、乙、丙均静止。现给丙施加一水平向左、大小为 24N 的恒力，使乙、 丙一起向左运动，当速度为零时，立即撤去恒力，一段时间后甲离开墙壁，最终三物块都停止运动。已 知甲、乙、丙与地面间的动摩擦因数均为 内。弹簧的弹性势能可表示为： E p    0.2 ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，弹簧始终在弹性限度 1 kΔx 2 ，k 为弹簧的劲度系数， 为相对弹簧原长的形变量，则下 Δx 2 列说法正确的是（　　） A．乙向左移动的最大距离是 0.4m B．乙和丙分离时乙的动能为 3.2J C．丙的最大动能为 3.2J D．甲刚要离开竖直墙壁时，乙的动能为 3.24J 三、实验题 12．（2021·安徽华星学校高一开学考试）“探究物体动能大小与哪些因素有关”实验中，小华让质量不同 的小球从同一斜面同一高度由静止释放，撞击同一木块，木块被撞出一段距离，如图甲所示（忽略小球 与接触面的摩擦以及撞击过程中的能量损失，图乙中球离开弹簧前的接触面光滑，离开后接触面粗糙）。 （1）将质量不同的小球从同一高度由静止释放的目的是___________； （2）该实验是通过观察___________来反映小球的动能大小； （3）小明同学将实验装置改进成图乙所示，用同一小球将同一弹簧压缩不同程度后静止释放，撞击同一 木块，将木块撞出一段距离进行比较，可以研究小球的动能大小与___________（质量/速度）的关系； （4）小明觉得利用图乙的装置，也能探究小球的动能大小与质量的关系。只需利用质量不同的小球将同 一弹簧压缩相同程度后由静止释放，撞击同一木块；小华觉得将质量不同的小球从同一高度静止释放 （图丙）撞击同一木块，也能探究小球的动能大小与质量的关系，___________（小明/小华）的设计方案 不可行。 13．（2020·北京·清华附中高一期末）某同学自己设计了一个实验装置来测定弹簧弹性势能的大小：将一 弹簧（劲度系数未知）固定在一个带光滑凹槽的直轨道的一端，并将轨道固定在水平桌面的边缘，如图 所示。用钢球将弹簧压缩，然后突然释放，钢球将沿轨道飞出桌面做平抛运动，最终落到水平地面上。 （1）该同学想利用平抛运动的规律反向推出弹簧弹性势能的大小，则他在实验时需要直接测定的物理量 有____ A．弹簧的原长 L0 B．弹簧的压缩量 ΔL C．小球做平抛运动的水平位移 x D．小球做平抛运动的竖直位移 y E.小球的质量 m （2）该弹簧在被压缩时的弹性势能的表达式 EP=_____（利用上题直接测出的物理量和重力加速度 g 表 示）。 四、解答题 14．（2021·山西运城·高三阶段练习）如图所示，轻质细线把质量 m  0.5 kg 的物体连接在墙上，物体与 墙之间夹有被压缩的轻质弹簧（物体与弹簧不拴接）静止在水平面上。水平面 P 点的右侧光滑、左侧粗 糙，某时刻烧断细线，物体被弹开后从 P 点向左减速到达 B 点接着沿着斜面向上运动，达到 A 点速度恰 好为 0，接着物体从 A 点恰好可以返回到 P 点，物体与 PB 之间、BA 之间的动摩擦因数均为  ，斜面 AB 与水