2020屆高三物理一輪復習 第五章 第4講 功能關系 能量守恒定律課時作業(yè)（含解析）

功能關系 能量守恒定律 基礎題組一、單項選擇題1如圖是安裝在列車車廂之間的摩擦緩沖器結構圖圖中和為楔塊，和為墊板，楔塊與彈簧盒、墊板間均有摩擦在車廂相互撞擊使彈簧壓縮的過程中()A緩沖器的機械能守恒B摩擦力做功消耗機械能C墊板的動能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D彈簧的彈性勢能全部轉(zhuǎn)化為動能解析：在車廂相互撞擊使彈簧壓縮過程中，由于要克服摩擦力做功，因此緩沖器機械能減少，選項A錯誤，選項B正確；彈簧壓縮過程中，墊板的動能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和彈簧的彈性勢能，選項C、D錯誤答案：B2起跳摸高是學生經(jīng)常進行的一項體育活動一質(zhì)量為m的同學彎曲兩腿向下蹲，然后用力蹬地起跳，從該同學用力蹬地到剛離開地面的起跳過程中，他的重心上升了h，離地時他的速度大小為v.下列說法正確的是()A起跳過程中該同學機械能增加了mghB起跳過程中該同學機械能增量為mghmv2C地面的支持力對該同學做的功為mghmv2D該同學所受的合外力對其做的功為mv2mgh解析：該同學重心升高了h，重力勢能增加了mgh，又知離地時獲得動能為mv2，則機械能增加了mghmv2，A錯誤，B正確；該同學在與地面作用過程中，在支持力方向上的位移為零，則支持力對該同學做功為零，C錯誤；該同學所受合外力做的功等于動能的增量，則W合mv2，D錯誤答案：B3(2019·江蘇啟東中學月考)如圖甲所示，質(zhì)量不計的彈簧豎直固定在水平面上，t0時刻，將一金屬小球從彈簧正上方某一高度處由靜止釋放，小球落到彈簧上壓縮彈簧到最低點，然后又被彈起離開彈簧，上升到一定高度后再下落，如此反復通過安裝在彈簧下端的壓力傳感器，測出這一過程彈簧彈力F隨時間t變化的圖象如圖乙所示，則()At1時刻小球動能最大Bt2時刻小球動能最大Ct2t3這段時間內(nèi)，小球的動能先增加后減少Dt2t3這段時間內(nèi)，小球增加的動能等于彈簧減少的彈性勢能解析：由題圖知，t1時刻小球剛與彈簧接觸，此時小球的重力大于彈簧的彈力，小球?qū)⒗^續(xù)向下做加速運動，此時小球的動能不是最大，當彈力增大到與重力平衡，即加速度減為零時，速度達到最大，動能最大，故A錯誤；t2時刻，彈力F最大，故彈簧的壓縮量最大，小球運動到最低點，動能最小，為0，故B錯誤；t2t3這段時間內(nèi)，小球處于上升過程，彈簧的彈力先大于重力，后小于重力，小球先做加速運動，后做減速運動，則小球的動能先增大后減少，故C正確；t2t3段時間內(nèi)，小球和彈簧系統(tǒng)機械能守恒，故小球增加的動能和重力勢能之和等于彈簧減少的彈性勢能，故D錯誤答案：C4(2019·安徽安慶高三質(zhì)檢)安徽首家滑雪場正式落戶國家AAAA級旅游景區(qū)安慶巨石山，現(xiàn)已正式“開滑”如圖所示，滑雪者從O點由靜止沿斜面自由滑下，接著在水平面上滑至N點停下斜面、水平面與滑雪板之間的動摩擦因數(shù)都為0.1.滑雪者(包括滑雪板)的質(zhì)量為m50 kg，g取 10 m/s2，O、N兩點間的水平距離為s100 m在滑雪者經(jīng)過ON段運動的過程中，克服摩擦力做的功為()A1 250 JB2 500 JC5 000 J D7 500 J解析：設斜面的傾角為，則滑雪者從O到N的運動過程中克服摩擦力做的功Wfmgcos ·xOMmgxMN，由題圖可知，xOMcos xMNs，兩式聯(lián)立可得Wfmgs0.1×50×10×100 J5 000 J，故選項A、B、D錯誤，C正確答案：C5如圖所示，木塊A放在木塊B的左端上方，用水平恒力F將A拉到B的右端，第一次將B固定在地面上，F(xiàn)做功W1，生熱Q1；第二次讓B在光滑水平面上可自由滑動，F(xiàn)做功W2，生熱Q2.則下列關系中正確的是()AW1<W2，Q1Q2 BW1W2，Q1Q2CW1<W2，Q1<Q2 DW1W2，Q1<Q2解析：在A、B分離過程中，第一次和第二次A相對于B的位移是相等的，而熱量等于滑動摩擦力乘以相對位移，因此Q1Q2；在A、B分離過程中，第一次A的對地位移要小于第二次A的對地位移，而功等于力乘以對地位移，因此W1W2，所以選項A正確答案：A二、多項選擇題6如圖所示，在豎直平面內(nèi)有一半徑為R的圓弧軌道，半徑OA水平、OB豎直，一個質(zhì)量為m的小球自A的正上方P點由靜止開始自由下落，小球沿軌道到達最高點B時恰好對軌道沒有壓力已知AP2R，重力加速度為g，則小球從P到B的運動過程中()A重力做功2mgR B機械能減少mgRC合外力做功mgR D克服摩擦力做功mgR解析：小球由P到B的過程重力做功WGmg(2RR)mgR，A錯誤小球經(jīng)過B點時恰好對軌道沒有壓力，由牛頓第二定律可知mgm，即小球在B點的速度v；小球由P到B的過程，由動能定理可知合外力做功W合Ekmv2mgR，C錯誤又因為W合WGWf，所以小球由P到B的過程摩擦力做功WfW合WGmgR，由功能關系知，物體的機械能將減少mgR，B、D正確答案：BD7(2019·湖北七市聯(lián)考)如圖所示，傾角為37°的光滑斜面上粘貼有一厚度不計、寬度為d0.2 m的橡膠帶，橡膠帶的上表面與斜面位于同一平面內(nèi)，其上、下邊緣與斜面的上、下邊緣平行，橡膠帶的上邊緣到斜面頂端的距離為L0.4 m現(xiàn)使質(zhì)量為m1 kg、寬度為d的薄矩形板上邊緣與斜面頂端平齊且從斜面頂端由靜止釋放已知矩形板與橡膠帶之間的動摩擦因數(shù)為0.5，重力加速度g取10 m/s2，不計空氣阻力，矩形板由斜面頂端靜止釋放到下滑到完全離開橡膠帶的過程中(此過程矩形板始終在斜面上)，下列說法正確的是()A矩形板受到的摩擦力為Ff4 NB矩形板的重力做功為WG3.6 JC產(chǎn)生的熱量為Q0.8 JD矩形板的上邊緣穿過橡膠帶下邊緣時的速度大小為 m/s解析：矩形板在滑過橡膠帶的過程中對橡膠帶的正壓力是變化的，所以矩形板受到的摩擦力是變化的，故A錯誤；重力做功WGmg(Ld)sin 3.6 J，所以B正確；產(chǎn)生的熱量等于克服摩擦力做功Q2×mgcos ·d0.8 J，所以C正確；對全過程，根據(jù)動能定理有WGQmv20，解得v m/s，所以D正確答案：BCD8(2019·湖北孝感調(diào)研)如圖甲所示，物體以一定的初速度從傾角為37°的斜面底端沿斜面向上運動，上升的最大高度為3.0 m選擇地面為參考平面，上升過程中物體的機械能E機隨高度h的變化如圖乙所示g取10 m/s2，sin 37°0.60，cos 37°0.80.則()A物體的質(zhì)量m1.0 kgB物體與斜面之間的動摩擦因數(shù)0.80C物體上升過程中的加速度大小a10 m/s2D物體回到斜面底端時的動能Ek10 J解析：物體上升到最高點時，EEpmgh30 J，得m1.0 kg，物體損失的機械能E損mgcos ·20 J，得0.50，A正確，B錯誤物體上升過程中的加速度大小agsin gcos 10 m/s2，C正確下降過程摩擦生熱也應為20 J，故物體回到斜面底端時的動能Ek50 J40 J10 J，D正確答案：ACD能力題組一、選擇題9(多選)光滑水平面上靜止一質(zhì)量為M的木塊，一顆質(zhì)量為m的子彈以水平速度v1射入木塊，并以速度v2穿出對這個過程，下列說法正確的是()A子彈克服阻力做的功等于m(v12v22)B子彈對木塊做的功等于子彈克服阻力做的功C子彈對木塊做的功等于木塊獲得的動能與子彈跟木塊摩擦生熱產(chǎn)生的內(nèi)能之和D子彈損失的動能等于木塊的動能和子彈與木塊摩擦轉(zhuǎn)化的內(nèi)能之和解析：對子彈由動能定理有Wfm(v22v12)，即子彈克服阻力做的功等于m(v12v22)，A正確；子彈對木塊做的功W木Ff·x木，子彈克服阻力做的功W子Ff·x子，由于水平面光滑，故x木x子，B項錯誤；由動能定理知，子彈對木塊做的功，等于木塊獲得的動能，C項錯誤；由能量守恒知，D項正確答案：AD10(多選)(2019·山西大學附屬中學模擬)如圖甲所示，一傾角為37°的傳送帶以恒定速度運行現(xiàn)將一質(zhì)量m1 kg的物體拋上傳送帶，物體相對地面的速度隨時間變化的關系如圖乙所示，取沿傳送帶向上為正方向，g取10 m/s2，sin 37°0.6，cos 37°0.8.則下列說法正確的是()A08 s內(nèi)物體位移的大小是18 mB08 s內(nèi)物體機械能增量是90 JC08 s內(nèi)物體機械能增量是84 JD08 s內(nèi)物體與傳送帶因摩擦產(chǎn)生的熱量是126 J解析：從題圖乙求出08 s內(nèi)物體位移的大小s14 m，A錯誤；08 s內(nèi)，物體上升的高度hssin 8.4 m，物體機械能增量EEpEk90 J，B正確，C錯誤；06 s內(nèi)物體的加速度agcos gsin 1 m/s2，得，傳送帶速度大小為4 m/s，s18 m,08 s內(nèi)物體與傳送帶摩擦產(chǎn)生的熱量Qmgcos ·s126 J，D正確答案：BD11(2019·四川成都診斷)如圖甲所示，在傾角30°的足夠長固定光滑斜面上，用平行于斜面的輕彈簧拉著質(zhì)量m1 kg的物體沿斜面向上運動已知物體在t1 s到t3 s這段時間的v­t圖象如圖乙所示，彈簧的勁度系數(shù)k200 N/m，重力加速度g 取10 m/s2.則在該段時間內(nèi)()A物體的加速度大小為2 m/s2B彈簧的伸長量為3 cmC彈簧的彈力做功為30 JD物體的重力勢能增加36 J解析：根據(jù)v­t圖象的斜率表示加速度可知，物體的加速度大小為a1 m/s2，選項A錯誤；對斜面上的物體受力分析，受到豎直向下的重力mg、斜面的支持力和輕彈簧的彈力F，由牛頓第二定律，F(xiàn)mgsin 30°ma，解得F6 N，由胡克定律Fkx可得彈簧的伸長量x3 cm，選項B正確；在t1 s到t3 s這段時間內(nèi)，物體動能增大Ekmv22mv126 J，根據(jù)v ­t圖線與時間軸所圍面積等于位移，可知物體向上運動的位移x6 m，物體重力勢能增加Epmgxsin 30°30 J，根據(jù)功能關系可知，彈簧彈力做功WEkEp36 J，選項C、D錯誤答案：B二、非選擇題12如圖所示，光滑水平面AB與豎直面內(nèi)的半圓形導軌在B點相切，半圓形導軌的半徑為R.一個質(zhì)量為m的物體將彈簧壓縮至A點后由靜止釋放，在彈力作用下物體獲得某一向右的速度后脫離彈簧，當它經(jīng)過B點進入導軌的瞬間對軌道的壓力為其重力的8倍，之后向上運動恰能到達最高點C，C、O、B三點在同一豎直線上(不計空氣阻力)試求：(1)物體在A點時彈簧的彈性勢能；(2)物體從B點運動至C點的過程中產(chǎn)生的內(nèi)能解析：(1)設物體在B點的速度為vB，受到的彈力為FNB，則有FNBmgm又FNB8mg由能量守恒定律可知彈性勢能EpmvB2mgR.(2)設物體在C點的速度為vC，由題意可知mgm物體由B點運動到C點的過程中，由能量守恒定律得QmvB2(mvC2mg·2R)mgR.答案：(1)mgR(2)mgR13如圖所示，傳送帶A、B之間的距離為L3.2 m，與水平面間的夾角為37°，傳送帶沿順時針方向轉(zhuǎn)動，速度恒為v2 m/s，在上端A點無初速度地放置一個質(zhì)量為m1 kg、大小可視為質(zhì)點的金屬塊，它與傳送帶的動摩擦因數(shù)為0.5，金屬塊滑離傳送帶后，經(jīng)過彎道，沿半徑R0.4 m的光滑圓軌道做圓周運動，剛好能通過最高點E，已知B、D兩點的豎直高度差為h0.5 m(g取10 m/s2)求：(1)金屬塊經(jīng)過D點時的速度大??；(2)金屬塊在BCD彎道上克服摩擦力做的功解析：(1)金屬塊在E點時，mg，解得vE2 m/s，在從D到E的過程中由動能定理得mg·2RmvE2mvD2，解得vD2 m/s.(2)金屬塊剛剛放上傳送帶時，mgsin mgcos ma1解得a110 m/s2設經(jīng)位移s1達到相同速度，則v22a1s1，解得s10.2 m3.2 m繼續(xù)加速的過程中，mgsin mgcos ma2，解得a22 m/s2由s2Ls13 m，vB2v22a2s2，解得vB4 m/s在從B到D的過程中由動能定理得mghWmvD2mvB2，解得W3 J.答案：(1)2 m/s(2)3 J8