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1、考点35 功能关系 能量守恒定律 提能力1.2023广东普宁模拟如图所示，在名为“勇敢者”的课堂演示实验中，用不可伸长的轻长绳将一铁球悬挂在天花板上一同学靠墙站立，双手拉球使其与鼻尖恰好接触，然后由静止释放铁球若该同学保持图示姿势不变，则下列说法中正确的是()A铁球可能会撞击该静止不动的同学B铁球运动到最低点时处于失重状态C释放瞬间铁球的加速度水平向右D释放瞬间长绳拉力小于铁球重力2.2023湖北武汉汉阳区4月模拟(多选)如图所示，一个粗糙的水平转台以角速度匀速转动，转台上有一个质量为m的物体，物体与转台间用长L的绳连接着，此时物体与转台处于相对静止，设物体与转台间的动摩擦因数为，现突然制动转
2、台，则 ()A由于惯性和摩擦力，物体将以O为圆心、L为半径做变速圆周运动，直到停止B若物体在转台上运动一周，物体克服摩擦力做的功为2mgLC若物体在转台上运动一周，摩擦力对物体不做功D物体在转台上运动圈后，停止运动3.2023山东潍坊一模图中的路灯为太阳能路灯，每只路灯的光伏电池板有效采光面积约0.3 m2.晴天时电池板上每平方米每小时接收到的太阳辐射能约为3106J如果每天等效日照时间约为6 h，光电池一天产生的电能可供30 W的路灯工作8 h，则光电池的光电转换效率约为()A4.8% B9.6%C16% D44%42023山东日照一模一小球从地面上以某一初速度竖直向上抛出，运动过程中受到的
3、阻力大小与速率成正比，在上升过程中，下列能正确反映小球的机械能E随上升高度h的变化规律(选地面为零势能参考平面)的是()5.2023浙江嘉兴模拟宁波天一广场音乐喷泉被称为“擎天柱”，其中一个喷水管单位时间竖直喷出体积Q0.04 m3/s的水，喷高可达13层楼的高度，已知水的密度1.0103kg/m3，不计空气阻力，电动机用于该喷水管的功率约为()A1.6104WB8.0104WC1.0105WD2.0105W6.2023天津滨海模拟(多选)如图所示，重10 N的滑块轻放在倾角为30的斜面上，从a点由静止开始下滑，到b点接触到一个轻质弹簧，滑块压缩弹簧到c点开始弹回，返回b点离开弹簧，最后又回到
4、a点已知ab1 m，bc0.2 m，则以下结论正确的是()A整个过程中弹簧弹性势能的最大值为6 JB整个过程中滑块动能的最大值为6 JC从c到b弹簧的弹力对滑块做功为5 JD整个过程中弹簧、滑块与地球组成的系统机械能守恒7.2023福建厦门一模(多选)如图所示，竖直平面内有一半径为R的固定圆弧轨道与水平轨道相切于最低点B，一质量为m的小物块P(可视为质点)从A处由静止下滑，经过最低点B后沿水平轨道运动，到C处停下，B、C两点间的距离为R，物块P与圆轨道、水平轨道之间的动摩擦因数均为，现用力F将物块P沿下滑的路径从C处缓慢拉回圆弧轨道的顶端A，拉力F的方向始终与物块P的运动方向一致，物块P从B处
5、经圆弧轨道到达A处过程中，克服摩擦力做的功为mgR，下列说法正确的是()A物块P在下滑过程中，运动到B处时速度最大B物块P从A滑到C的过程中，克服摩擦力做的功等于2mgRC拉力F做的功小于2mgRD拉力F做的功为mgR(12)82023江苏扬州一模(多选)第一次将一长木板静止放在光滑水平面上，如图甲所示，一小铅块(可视为质点)以水平初速度v0由木板左端向右滑动，到达右端时恰能与木板保持相对静止第二次将长木板分成A、B两块，使B的长度和质量均为A的2倍，并紧挨着放在原水平面上，让小铅块仍以初速度v0由A的左端开始向右滑动，如图乙所示若小铅块相对滑动过程中所受的摩擦力始终不变，则下列说法正确的是(
6、)A小铅块将从B的右端飞离木板B小铅块滑不到B的右端C第一次和第二次过程中产生的热量相等D第一次过程中产生的热量大于第二次过程中产生的热量9.风力发电已成为我国实现“双碳”目标的重要途径之一如图所示，风力发电机是一种将风能转化为电能的装置某风力发电机在风速为9 m/s时，输出电功率为405 kW，风速在510 m/s范围内，转化效率可视为不变该风机叶片旋转一周扫过的面积为A，空气密度为，风场风速为v，并保持风正面吹向叶片下列说法正确的是()A该风力发电机的输出电功率与风速成正比B单位时间流过面积A的流动空气动能为Av2C若每天平均有1.0108kW的风能资源，则每天发电量为2.4109kWhD
7、若风场每年有5 000 h风速在610 m/s范围内，则该发电机年发电量至少为6.0105kWh10.2023广东佛山模拟如图所示，粗糙水平面AB与竖直面内的光滑半圆形轨道在B点平滑相接，一质量m的小滑块(可视为质点)将弹簧压缩至A点后由静止释放，经过B点后恰好能通过最高点C作平抛运动已知：导轨半径R0.4 m，小滑块的质量m0.1 kg，小滑块与轨道AB间的动摩擦因数0.2，AB的长度L20 m，重力加速度取10 m/s2.求：(1)小滑块对圆轨道最低处B点的压力大小；(2)弹簧压缩至A点时弹簧的弹性势能；(3)若仅改变AB的长度L，其他不变，小滑块在半圆轨道运动时不脱离轨道，求出L的可能值
8、考点35功能关系能量守恒定律 提能力1答案：D解析：铁球释放后，由于空气阻力做负功，在空中摆动过程中机械能损失，所以再次摆到左边最高点的高度低于释放点的高度，所以肯定不会撞击到该同学，A错误；铁球运动到最低点时，合力向上，加速度向上，处于超重状态，B错误；释放瞬间，铁球在长绳拉力和重力的共同作用下沿轨迹切线方向加速，加速度方向沿轨迹切线斜向下，C错误；释放瞬间，铁球在沿长绳方向合力为零，长绳的拉力等于重力沿长绳方向的分力，所以长绳拉力小于铁球重力，D正确2答案：ABD解析：由于物体与转台处于相对静止，所以物体与转台运动情况相同，物体做变速圆周运动，直到停止，A正确；摩擦力是克服相对运动的，所以
9、物体克服摩擦力做的功等于摩擦力与运动路径的乘积即2mgL，C错误，B正确；根据能量守恒有m2L22nmgL，所以n，D正确3答案：C解析：路灯一天的耗电量W有Pt3083 600 J8.64105 J，光电池接收到的太阳辐射总能量WW0St31060.36 J5.4106 J，故光电池的光电转换效率100%16%，故C正确4答案：C解析： 设小球运动的速率为v时所受的阻力大小为f，根据题意可知fkv，根据功能关系得EWffh，则EE0EE0fh，因为速度逐渐减小，所以f逐渐减小，图像的斜率逐渐减小5答案：A解析：每层楼高约为h3 m，所以喷水的高度H13h39 m，则水离开管口的速度为v m/
10、s27.9 m/s；设给喷管喷水的电动机输出功率为P，在接近管口很短一段时间t内水柱的质量为mvtSQt，根据动能定理可得Ptmv2，解得P1.58104W1.6104W，故A正确6答案：AD解析： 滑块从a到c，运用动能定理得mghacW弹0，haclacsin 30，解得W弹6 J弹簧弹力做的功等于弹性势能的变化，所以整个过程中弹簧弹性势能的最大值为6 J，故A正确；当滑块的合力为0时，滑块速度最大，设滑块在d点合力为0，则d点在b和c之间滑块从a到d，运用动能定理得mghadW弹Ekd0，mghad6 J，W弹0，所以Ekd6 J，故B错误；从c点到b点弹簧的弹力对滑块做功与从b点到c点
11、弹簧的弹力对滑块做功大小相等，即为6 J，故C错误；整个过程中弹簧、滑块与地球组成的系统机械能守恒，没有与系统外发生能量转化，故D正确7答案：CD解析：当重力沿圆轨道切线方向的分力等于滑动摩擦力时，速度最大，此位置在A、B两点之间，故A错误；将物块P缓慢地从B拉到A，克服摩擦力做的功为mgR，而物块P从A滑到B的过程中，物块P做圆周运动，根据向心力知识可知物块P所受的支持力比缓慢运动时要大，则滑动摩擦力增大，所以克服摩擦力做的功Wf大于mgR，因此物块P从A滑到C的过程中克服摩擦力做的功大于2mgR，故B错误；由动能定理得，物块从C运动到A的过程中有WFmgRmgRmgR00，则拉力F做的功为
12、WFmgR(12)，故D正确；物块从A滑到C的过程中，根据动能定理得mgRWfmgR0，因为WfmgR，则mgRmgRmgR2mgR，因此WF2mgR，故C正确8答案：BD解析：在第一次小铅块运动过程中，小铅块与木板之间的摩擦力使整个木板一直加速，第二次小铅块先使整个木板加速，当小铅块运动到B上后A停止加速，只有B加速，加速度大于第一次的对应过程，故第二次小铅块与B将更早共速，所以小铅块还没有运动到B的右端，二者就已共速，A错误，B正确；由于第一次的相对路程大于第二次的相对路程，则第一次过程中产生的热量大于第二次过程中产生的热量，C错误，D正确9答案：D解析：单位时间流过面积A的流动空气体积为
13、V0Av单位时间流过面积A的流动空气质量为m0V0Av单位时间流过面积A的流动空气动能为m0v2Av3风速在510 m/s范围内，转化效率可视为不变，可知该风力发电机的输出电功率与风速的三次方成正比，A、B错误；由于风力发电存在转化效率，若每天平均有1.0108 kW的风能资源，则每天发电量应满足E1.010824 kWh2.4109 kWh，C错误；若风场每年有5 000 h风速在610 m/s的风能资源，当风速取最小值6 m/s时，该发电机年发电量具有最小值，根据题意，风速为9 m/s时，输出电功率为405 kW，风速在510 m/s范围内，转化效率可视为不变，可知风速为6 m/s时，输出
14、电功率为P63 kW120 kW则该发电机年发电量至少为EPt1205 000 kWh6.0105 kWh，D正确10答案：(1)6 N(2)5 J(3)L20 m或23 mL25 m解析：(1)小滑块恰好能通过最高点C，有mgm解得vC2 m/s从B到C根据动能定理有mg2Rmvmv解得vB2 m/s在B点，对小滑块有FNmgm解得FN6 N.故根据牛顿第三定律可得小滑块对圆轨道最低处B点的压力大小为6 N.(2)设弹簧压缩至A点时弹簧的弹性势能为EP，根据功能关系有EpmgLmv0解得Ep5 J.故弹簧压缩至A点时弹簧的弹性势能为5 J.(3)当小滑块恰好能通过最高点C作平抛运动时，AB的长度为20 m，当滑块运动到与圆心O等高时速度为零，设此时AB之间的距离为L1，从A到与圆心等高位置，根据功能关系有EpmgL1mgR解得L123 m物块恰好达到B点，根据能量守恒定律可得EpmgL2解得L225 m.故要使滑块在半圆轨道运动时不脱离轨道，则L20 m或23 mL25 m