2019年高考物理一輪總復(fù)習(xí) 第五章 第4講 功能關(guān)系 能量守恒定律課時(shí)提能演練 新人教版.doc

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2019年高考物理一輪總復(fù)習(xí) 第五章 第4講 功能關(guān)系 能量守恒定律課時(shí)提能演練 新人教版 一、選擇題(本大題共7小題,每小題8分,共56分。每小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確) 1.(xx廈門(mén)模擬)用恒力F向上拉一物體,使其由地面處開(kāi)始加速上升到某一高度。若該過(guò)程空氣阻力不能忽略,則下列說(shuō)法中正確的是　(　　) A.力F做的功和阻力做的功之和等于物體動(dòng)能的增量 B.重力所做的功等于物體重力勢(shì)能的增量 C.力F做的功和阻力做的功之和等于物體機(jī)械能的增量 D.力F、重力、阻力三者的合力所做的功等于物體機(jī)械能的增量 【解析】選C。由動(dòng)能定理可知,F和阻力還有重力所做的總功等于物體動(dòng)能的增量,故選項(xiàng)A錯(cuò);克服重力所做的功等于物體重力勢(shì)能的增量,選項(xiàng)B錯(cuò);力F做的功和阻力做的功之和等于物體機(jī)械能的增量,選項(xiàng)C對(duì),D錯(cuò)。 2.(xx海南高考改編)下列關(guān)于功和機(jī)械能的說(shuō)法,正確的是　(　　) A.在有阻力作用的情況下,物體重力勢(shì)能的減少不等于重力對(duì)物體所做的功 B.合力對(duì)物體所做的功等于物體機(jī)械能的改變量 C.物體的重力勢(shì)能是物體與地球之間的相互作用能,其大小與勢(shì)能零點(diǎn)的選取有關(guān) D.運(yùn)動(dòng)物體動(dòng)能的減少量一定等于其重力勢(shì)能的增加量 【解析】選C。物體重力勢(shì)能的減少量一定等于重力做的功,與有無(wú)其他力、其他力是否做功都無(wú)關(guān),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;根據(jù)動(dòng)能定理,合力對(duì)物體所做的功一定等于物體動(dòng)能的改變量,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;物體的重力勢(shì)能是系統(tǒng)共同具有的,也是相對(duì)的,選項(xiàng)C正確;在只有重力做功的情況下,物體動(dòng)能的減少量一定等于其重力勢(shì)能的增加量,即機(jī)械能守恒,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 3.如圖所示,ABCD是一個(gè)盆式容器,盆內(nèi)側(cè)壁與盆底BC的連接處都是一段與BC相切的圓弧,B、C在水平線上,其距離d=0.5m。盆邊緣的高度為h=0.30m。在A處放一個(gè)質(zhì)量為m的小物塊并讓其由靜止下滑。已知盆內(nèi)側(cè)壁是光滑的,而盆底BC面與小物塊間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.10。小物塊在盆內(nèi)來(lái)回滑動(dòng),最后停下來(lái),則停下的位置到B的距離為　(　　) A.0.50 m　　 B.0.25 m　 　　C.0.10 m　　 　D.0 【解析】選D。設(shè)小物塊在BC段來(lái)回滑行的總路程為s,由能量守恒定律可知,mgh=μmgs,解得s=3.0m,由s=6d可知,小物塊最終停在B點(diǎn),D正確。 4.如圖所示,質(zhì)量為m的跳高運(yùn)動(dòng)員先后用背越式和跨越式兩種跳高方式跳過(guò)某一高度,該高度比他起跳時(shí)的重心高出h,則他從起跳后至越過(guò)橫桿的過(guò)程中克服重力所做的功　(　　) A.都必須大于mgh B.都不一定大于mgh C.用背越式不一定大于mgh,用跨越式必須大于mgh D.用背越式必須大于mgh,用跨越式不一定大于mgh 【解析】選C。采用背越式跳高方式時(shí),運(yùn)動(dòng)員的重心升高的高度可以低于橫桿,而采用跨越式跳高方式時(shí),運(yùn)動(dòng)員的重心升高的高度一定高于橫桿,故用背越式時(shí)克服重力做的功不一定大于mgh,而采用跨越式時(shí)克服重力做的功一定大于mgh,C正確。 5.(xx沈陽(yáng)模擬)如圖所示,質(zhì)量為m的物體在水平傳送帶上由靜止釋放,傳送帶由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng),始終保持以速度v勻速運(yùn)動(dòng),物體與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,物體過(guò)一會(huì)兒能保持與傳送帶相對(duì)靜止,對(duì)于物體從靜止釋放到相對(duì)靜止這一過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是　(　　) A.電動(dòng)機(jī)做的功為mv2 B.摩擦力對(duì)物體做的功為mv2 C.傳送帶克服摩擦力做的功為mv2 D.電動(dòng)機(jī)增加的功率為μmgv 【解析】選D。由能量守恒,電動(dòng)機(jī)做的功等于物體獲得的動(dòng)能和由于摩擦而產(chǎn)生的內(nèi)能,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;對(duì)物體受力分析知,僅有摩擦力對(duì)物體做功,由動(dòng)能定理知,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;傳送帶克服摩擦力做功等于摩擦力與傳送帶對(duì)地位移的乘積,可知這個(gè)位移是物體對(duì)地位移的兩倍,即W=mv2,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;由功率公式知傳送帶增加的功率為μmgv,選項(xiàng)D正確。 【總結(jié)提升】解決傳送帶問(wèn)題的兩個(gè)角度 (1)動(dòng)力學(xué)角度,如求物體在傳送帶上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間、物體在傳送帶上能達(dá)到的速度、物體相對(duì)傳送帶滑過(guò)的位移,依據(jù)牛頓第二定律結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律求解。 (2)能量的角度:求傳送帶對(duì)物體所做的功、物體和傳送帶由于相對(duì)滑動(dòng)而產(chǎn)生的熱量、因放上物體而使電動(dòng)機(jī)多消耗的電能等,常依據(jù)功能關(guān)系或能量守恒定律求解。若利用公式Q=Ffl相對(duì)求摩擦熱,式中l(wèi)相對(duì)為兩接觸物體間的相對(duì)路程。 6.如圖所示,A、B、C三個(gè)一樣的滑塊從粗糙斜面上的同一高度同時(shí)開(kāi)始運(yùn)動(dòng),A由靜止釋放,B的初速度方向沿斜面向下,大小為v0,C的初速度方向沿斜面水平向左,大小也為v0。下列說(shuō)法中正確的是　(　　) A.A和C將同時(shí)滑到斜面底端 B.滑到斜面底端時(shí),B的機(jī)械能減少最多 C.滑到斜面底端時(shí),B的動(dòng)能最大 D.C的重力勢(shì)能減少最多 【解題指南】解答本題時(shí)要明確以下兩點(diǎn): (1)由于斜面粗糙,所以A和C不能同時(shí)到達(dá)底端; (2)滑塊C通過(guò)的路程最大,克服摩擦力做的功最多。 【解析】選C?；瑝KA和C通過(guò)的路程不同,在沿斜面方向的加速度大小也不相同,故A錯(cuò),三個(gè)滑塊滑到底端時(shí)重力勢(shì)能減少量相同,故D錯(cuò)?；瑝KA和B滑到底端時(shí)經(jīng)過(guò)的位移相等,克服摩擦力做功相等,而滑塊C的路程較大,機(jī)械能減少得較多,故B錯(cuò)C對(duì)。 7.構(gòu)建和諧型、節(jié)約型社會(huì)深得民心,節(jié)能器材遍布于生活的方方面面,自動(dòng)充電式電動(dòng)車(chē)就是很好的一例,電動(dòng)車(chē)的前輪裝有發(fā)電機(jī),發(fā)電機(jī)與蓄電池連接。當(dāng)騎車(chē)者用力蹬車(chē)或電動(dòng)自行車(chē)自動(dòng)滑行時(shí),自行車(chē)就可以連通發(fā)電機(jī)向蓄電池充電,將其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能儲(chǔ)存起來(lái),現(xiàn)有某人騎車(chē)以5kJ的初動(dòng)能在粗糙的水平路面上滑行,第一次關(guān)閉自動(dòng)充電裝置,讓車(chē)自由滑行,其動(dòng)能隨位移變化關(guān)系如圖線a所示;第二次啟動(dòng)自動(dòng)充電裝置,其動(dòng)能隨位移變化關(guān)系如圖線b所示,則第二次向蓄電池所充的電能可接近　(　　) A.5 kJ　　　 B.4 kJ　　　 C.3 kJ　　　 D.2 kJ 【解析】選D。由圖線a可知,電動(dòng)車(chē)的動(dòng)能Ek與滑行位移x成線性關(guān)系,第一次自由滑行10m停止,第二次自動(dòng)充電時(shí)只滑行了6m,所以第二次充電的電能相當(dāng)于滑行4m所需要的能量,即ΔE=5kJ=2 kJ,故本題選D。 二、非選擇題(本大題共3小題,共44分。要有必要的文字說(shuō)明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要注明單位) 8.(12分)如圖所示,光滑水平面AB與豎直面內(nèi)的半圓形導(dǎo)軌在B點(diǎn)相接,導(dǎo)軌半徑為R。一個(gè)質(zhì)量為m的物體將彈簧壓縮至A點(diǎn)后由靜止釋放,在彈力作用下物體獲得某一向右速度后脫離彈簧,脫離彈簧后當(dāng)它經(jīng)過(guò)B點(diǎn)進(jìn)入導(dǎo)軌瞬間對(duì)導(dǎo)軌的壓力為其重力的7倍,之后向上運(yùn)動(dòng)完成半個(gè)圓周運(yùn)動(dòng),恰好到達(dá)C點(diǎn)。試求: (1)彈簧開(kāi)始時(shí)的彈性勢(shì)能; (2)物體從B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至C點(diǎn)克服阻力做的功。 【解析】(1)物體在B點(diǎn)時(shí)由牛頓第二定律得 FN-mg=m　 (2分) v=　 (2分) Ep=mv2=3mgR 　 (3分) (2)物體在C點(diǎn)的速度vC=　 (2分) 根據(jù)動(dòng)能定理得: =mgR+2mgR-3mgR=-mgR　 (2分) 即克服摩擦阻力做功mgR　 (1分) 答案:(1)3mgR　(2)mgR 9.(16分)如圖所示,靜止放在水平桌面上的紙帶,其上有一質(zhì)量為m=1.0kg的鐵塊,它與紙帶右端的距離為L(zhǎng)=0.5m,所有接觸面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同。現(xiàn)用水平向左的恒力,經(jīng)2s時(shí)間將紙帶從鐵塊下抽出,當(dāng)紙帶全部抽出時(shí)鐵塊恰好到達(dá)桌面邊緣且速度為v=2m/s。已知桌面高度為H=0.8m,不計(jì)紙帶重力,鐵塊可視為質(zhì)點(diǎn)。重力加速度g取10 m/s2,求: (1)鐵塊拋出后落地點(diǎn)離拋出點(diǎn)的水平距離; (2)紙帶抽出過(guò)程中系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能。 【解析】(1)鐵塊離開(kāi)桌面后做平拋運(yùn)動(dòng) 水平方向:x=vt　 (2分) 豎直方向:H=gt2　 (2分) 聯(lián)立解得:x=0.8m (1分) (2)設(shè)鐵塊的加速度為a1, 由牛頓第二定律得:μmg=ma1　 (1分) 紙帶抽出時(shí),鐵塊的速度:v=a1t1　 (1分) 聯(lián)立解得:μ=0.1　 (1分) 鐵塊的位移:x1=a1　 (2分) 設(shè)紙帶的位移為x2,由題意知:x2-x1=L　 (2分) 由功能關(guān)系可得系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能 E=μmgx2+μmg(x2-x1)　 (3分) 聯(lián)立解得E=3J?！? (1分) 答案:(1)0.8m　(2)3J 10.(能力挑戰(zhàn)題)(xx汕頭模擬)(16分)如圖所示,遙控電動(dòng)賽車(chē)(可視為質(zhì)點(diǎn))從A點(diǎn)由靜止出發(fā),經(jīng)過(guò)時(shí)間t后關(guān)閉電動(dòng)機(jī),賽車(chē)?yán)^續(xù)前進(jìn)至B點(diǎn)后進(jìn)入固定在豎直平面內(nèi)的圓形光滑軌道,通過(guò)軌道最高點(diǎn)P后又進(jìn)入水平軌道CD上。已知賽車(chē)在水平軌道AB部分和CD部分運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力恒為車(chē)重的0.5倍,即k==0.5,賽車(chē)的質(zhì)量m=0.4kg,通電后賽車(chē)的電動(dòng)機(jī)以額定功率P=2W工作,軌道AB的長(zhǎng)度L=2m,圓形軌道的半徑R=0.5m,空氣阻力可以忽略,取重力加速度g=10m/s2。某次比賽,要求賽車(chē)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中既不能脫離軌道,又要在CD軌道上運(yùn)動(dòng)的路程最短。在此條件下,求: (1)賽車(chē)在CD軌道上運(yùn)動(dòng)的最短路程; (2)賽車(chē)電動(dòng)機(jī)工作的時(shí)間。 【解析】(1)要求賽車(chē)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中既不能脫離軌道,又要在CD軌道上運(yùn)動(dòng)的路程最短,則賽車(chē)經(jīng)過(guò)圓軌道P點(diǎn)時(shí)速度最小,此時(shí)賽車(chē)對(duì)軌道的壓力為零,重力提供向心力: mg=m　 (2分) 賽車(chē)在C點(diǎn)的速度為vC,由機(jī)械能守恒定律可得: mg2R+m=m　 (2分) 由上述兩式聯(lián)立, 代入數(shù)據(jù)可得:vC=5m/s (2分) 設(shè)賽車(chē)在CD軌道上運(yùn)動(dòng)的最短路程為x,由動(dòng)能定理可得: -kmgx=0-m　 (2分) 代入數(shù)據(jù)可得:x=2.5m (2分) (2)由于豎直圓軌道光滑,由機(jī)械能守恒定律可知: vB=vC=5m/s (2分) 從A點(diǎn)到B點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,由能量守恒定律可得: Pt=kmgL+m　 (2分) 代入數(shù)據(jù)可得:t=4.5s (2分) 答案:(1)2.5m　(2)4.5 s 【總結(jié)提升】與功能關(guān)系相結(jié)合的圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的分析方法 (1)確定研究對(duì)象,對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析和做功情況分析,對(duì)于多個(gè)過(guò)程的情形,要分析出在每一個(gè)過(guò)程中的受力和做功情況。 (2)注意不同過(guò)程的銜接,前一個(gè)過(guò)程的末狀態(tài),就是后一個(gè)過(guò)程的初狀態(tài)。 (3)分析每一個(gè)過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)化情況,機(jī)械能是否守恒,列出每一個(gè)過(guò)程的對(duì)應(yīng)方程。 (4)確定臨界狀態(tài)及特點(diǎn),并列出相應(yīng)的方程。 (5)求解方程并進(jìn)行驗(yàn)證。