2020版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第五章 機(jī)械能及其守恒定律 8 第四節(jié) 功能關(guān)系 能量守恒定律課后達(dá)標(biāo)能力提升.doc

第四節(jié) 功能關(guān)系 能量守恒定律(建議用時(shí)：40分鐘)一、單項(xiàng)選擇題1.(2019河南林州一中高三質(zhì)量監(jiān)測(cè))如圖所示，傾角為30的斜面上，質(zhì)量為m的物塊在恒定拉力作用下沿斜面以加速度a(g為重力加速度)向上加速運(yùn)動(dòng)距離x的過程中，下列說法正確的是()A重力勢(shì)能增加mgxB動(dòng)能增加 C機(jī)械能增加mgxD拉力做功為解析：選C.物塊上升的高度為，因而增加的重力勢(shì)能為Epmgx，A錯(cuò)誤；根據(jù)動(dòng)能定理可得增加的動(dòng)能為Ekmaxmgx，B錯(cuò)誤；根據(jù)能量守恒定律可得EEpEk，故增加的機(jī)械能為Emgx，C正確；由于斜面是否光滑未知，因而不能確定拉力的大小，不能得到拉力做的功，D錯(cuò)誤2(2019安徽合肥一模)如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為m的小鐵塊沿半徑為R的固定半圓軌道上邊緣由靜止滑下，到半圓軌道最低點(diǎn)時(shí)，軌道所受壓力為鐵塊重力的1.5倍，則此過程中鐵塊損失的機(jī)械能為(重力加速度為g)()AmgRBmgRCmgRDmgR解析：選D.鐵塊在最低點(diǎn)，支持力與重力合力等于向心力，即1.5mgmgm，即鐵塊動(dòng)能Ekmv2mgR，初動(dòng)能為零，故動(dòng)能增加mgR，鐵塊重力勢(shì)能減少mgR，所以機(jī)械能損失mgR，D項(xiàng)正確3.(2019江西重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考)如圖所示，在粗糙的水平面上，質(zhì)量相等的兩個(gè)物體A、B間用一輕質(zhì)彈簧相連組成系統(tǒng)，且該系統(tǒng)在水平拉力F作用下以相同加速度保持間距不變一起做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)它們的總動(dòng)能為2Ek時(shí)撤去水平力F，最后系統(tǒng)停止運(yùn)動(dòng)不計(jì)空氣阻力，認(rèn)為最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，從撤去拉力F到系統(tǒng)停止運(yùn)動(dòng)的過程中()A外力對(duì)物體A所做總功的絕對(duì)值等于2EkB物體A克服摩擦阻力做的功等于EkC系統(tǒng)克服摩擦阻力做的功可能等于系統(tǒng)的總動(dòng)能2EkD系統(tǒng)克服摩擦阻力做的功一定等于系統(tǒng)機(jī)械能的減少量解析：選D.當(dāng)它們的總動(dòng)能為2Ek時(shí)，物體A動(dòng)能為Ek，撤去水平力F，最后系統(tǒng)停止運(yùn)動(dòng)，外力對(duì)物體A所做總功的絕對(duì)值等于Ek，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；由于二者之間有彈簧，彈簧具有彈性勢(shì)能，根據(jù)功能關(guān)系，系統(tǒng)克服摩擦阻力做的功一定等于系統(tǒng)機(jī)械能的減少量，選項(xiàng)D正確，C錯(cuò)誤4.(2019泉州模擬)如圖所示為地鐵站用于安全檢查的裝置，主要由水平傳送帶和X光透視系統(tǒng)兩部分組成，傳送過程傳送帶速度不變假設(shè)乘客把物品輕放在傳送帶上之后，物品總會(huì)先、后經(jīng)歷兩個(gè)階段的運(yùn)動(dòng)，用v表示傳送帶速率，用表示物品與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)，則()A前階段，物品可能向傳送方向的相反方向運(yùn)動(dòng)B后階段，物品受到摩擦力的方向跟傳送方向相同Cv相同時(shí)，不同的等質(zhì)量物品與傳送帶摩擦產(chǎn)生的熱量相同D相同時(shí)，v增大為原來的2倍，前階段物品的位移也增大為原來的2倍解析：選C.物品輕放在傳送帶上，前階段，物品受到向前的滑動(dòng)摩擦力，所以物品的運(yùn)動(dòng)方向一定與傳送帶的運(yùn)動(dòng)方向相同，故A錯(cuò)誤；后階段，物品與傳送帶一起做勻速運(yùn)動(dòng)，不受摩擦力，故B錯(cuò)誤；設(shè)物品勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度為a，由牛頓第二定律得Ffmgma，物品的加速度大小為ag，勻加速的時(shí)間為t，位移為xt，傳送帶勻速的位移為xvt，物品相對(duì)傳送帶滑行的距離為xxx，物品與傳送帶摩擦產(chǎn)生的熱量為Qmgxmv2，則知v相同時(shí)，不同的等質(zhì)量物品與傳送帶摩擦產(chǎn)生的熱量相同，故C正確；前階段物品的位移為x，則知相同時(shí)，v增大為原來的2倍，前階段物品的位移增大為原來的4倍，故D錯(cuò)誤5.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(gè)質(zhì)量為m的小球自A的正上方P點(diǎn)由靜止開始自由下落，小球沿軌道到達(dá)最高點(diǎn)B時(shí)恰好對(duì)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(yùn)動(dòng)過程中()A重力做功2mgRB機(jī)械能減少mgRC合外力做功mgRD克服摩擦力做功mgR解析：選D.小球到達(dá)B點(diǎn)時(shí)，恰好對(duì)軌道沒有壓力，只受重力作用，根據(jù)mg得，小球在B點(diǎn)的速度v.小球從P到B的運(yùn)動(dòng)過程中，重力做功WmgR，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；減少的機(jī)械能E減mgRmv2mgR，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；合外力做功W合mv2mgR，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；根據(jù)動(dòng)能定理得，mgRWfmv20，所以WfmgRmv2mgR，故選項(xiàng)D正確6.如圖所示，一張薄紙板放在光滑水平面上，其右端放有小木塊，小木塊與薄紙板的接觸面粗糙，原來系統(tǒng)靜止現(xiàn)用水平恒力F向右拉薄紙板，小木塊在薄紙板上發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，直到從薄紙板上掉下來上述過程中有關(guān)功和能的說法正確的是()A拉力F做的功等于薄紙板和小木塊動(dòng)能的增加量B摩擦力對(duì)小木塊做的功一定等于系統(tǒng)中由摩擦產(chǎn)生的熱量C離開薄紙板前小木塊可能先做加速運(yùn)動(dòng)，后做勻速運(yùn)動(dòng)D小木塊動(dòng)能的增加量可能小于系統(tǒng)中由摩擦產(chǎn)生的熱量解析：選D.由功能關(guān)系，拉力F做的功等于薄紙板和小木塊動(dòng)能的增加量與系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能之和，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；摩擦力對(duì)小木塊做的功等于小木塊動(dòng)能的增加量，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；離開薄紙板前小木塊一直在做勻加速運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；對(duì)于系統(tǒng)，由摩擦產(chǎn)生的熱量QfL，其中L為小木塊相對(duì)薄紙板運(yùn)動(dòng)的路程，若薄紙板的位移為L(zhǎng)1，小木塊相對(duì)地面的位移為L(zhǎng)2，則LL1L2，且L存在大于、等于或小于L2三種可能，對(duì)小木塊，fL2Ek，即Q存在大于、等于或小于Ek三種可能，選項(xiàng)D正確7.(2019江西十校模擬)將三個(gè)木板1、2、3固定在墻角，木板與墻壁和地面構(gòu)成了三個(gè)不同的三角形，如圖所示，其中1與2底邊相同，2和3高度相同現(xiàn)將一個(gè)可以視為質(zhì)點(diǎn)的物塊分別從三個(gè)木板的頂端由靜止釋放，并沿斜面下滑到底端，物塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均相同在這三個(gè)過程中，下列說法不正確的是()A沿著1和2下滑到底端時(shí)，物塊的速率不同，沿著2和3下滑到底端時(shí)，物塊的速率相同B沿著1下滑到底端時(shí)，物塊的速度最大C物塊沿著3下滑到底端的過程中，產(chǎn)生的熱量是最多的D物塊沿著1和2下滑到底端的過程中，產(chǎn)生的熱量是一樣多的解析：選A.設(shè)1、2、3木板與地面的夾角分別為1、2、3，木板長(zhǎng)分別為l1、l2、l3，當(dāng)物塊沿木板1下滑時(shí)，由動(dòng)能定理有mgh1mgl1cos 1mv0，當(dāng)物塊沿木板2下滑時(shí)，由動(dòng)能定理有mgh2mgl2cos 2mv0，又h1h2，l1cos 1l2cos 2，可得v1v2；當(dāng)物塊沿木板3下滑時(shí)，由動(dòng)能定理有mgh3mgl3cos 3mv0，又h2h3，l2cos 2l3cos 3，可得v2v3，故A錯(cuò)、B對(duì)；三個(gè)過程中產(chǎn)生的熱量分別為Q1mgl1cos 1，Q2mgl2cos 2，Q3mgl3cos 3，則Q1Q2Q3，故C、D對(duì)二、多項(xiàng)選擇題8.(2019嘉興一中模擬)在兒童樂園的蹦床項(xiàng)目中，小孩在兩根彈性繩和彈性床的協(xié)助下實(shí)現(xiàn)上下彈跳，如圖所示某次蹦床活動(dòng)中小孩靜止時(shí)處于O點(diǎn)，當(dāng)其彈跳到最高點(diǎn)A后下落可將蹦床壓到最低點(diǎn)B，小孩可看成質(zhì)點(diǎn)不計(jì)空氣阻力，下列說法正確的是()A從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)，小孩重力勢(shì)能的減少量大于動(dòng)能的增加量B從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，小孩動(dòng)能的減少量等于蹦床彈性勢(shì)能的增加量C從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，小孩機(jī)械能的減少量小于蹦床彈性勢(shì)能的增加量D從B點(diǎn)返回到A點(diǎn)，小孩機(jī)械能的增加量大于蹦床彈性勢(shì)能的減少量解析：選AD.小孩從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)，由動(dòng)能定理可得mghAOW彈1Ek1，選項(xiàng)A正確；小孩從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，由動(dòng)能定理可得mghOBW彈2Ek2，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；小孩從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，由功能關(guān)系可得W彈E機(jī)1，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；小孩從B點(diǎn)返回到A點(diǎn)，彈性繩和蹦床的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為小孩的機(jī)械能，則知小孩機(jī)械能的增加量大于蹦床彈性勢(shì)能的減少量，選項(xiàng)D正確9.將一質(zhì)量為1 kg的滑塊輕輕放置于傳送帶的左端，已知傳送帶正以4 m/s的速度順時(shí)針運(yùn)行，滑塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2，傳送帶左右距離無限長(zhǎng)，當(dāng)滑塊放上去2 s時(shí)，突然斷電，傳送帶以1 m/s2的加速度做勻減速運(yùn)動(dòng)至停止，則滑塊從放上去到最后停下的過程中，下列說法正確的是()A前2 s傳送帶與滑塊之間因摩擦力所產(chǎn)生的熱量為8 JB前2 s傳送帶與滑塊之間因摩擦力所產(chǎn)生的熱量為16 JC2 s后傳送帶與滑塊之間因摩擦力所產(chǎn)生的熱量為8 JD2 s后傳送帶與滑塊之間因摩擦力所產(chǎn)生的熱量為0解析：選AD.前2 s，滑塊的位移x1gt24 m，傳送帶的位移x2vt8 m，相對(duì)位移xx2x14 m，2 s后滑塊隨傳送帶一起做勻減速運(yùn)動(dòng)，無相對(duì)位移，整個(gè)過程中傳送帶與滑塊之間因摩擦力而產(chǎn)生的熱量為Qmgx8 J，2 s后滑塊與傳送帶相對(duì)靜止，產(chǎn)生熱量為0，故選項(xiàng)A、D正確10.如圖所示，輕質(zhì)彈簧一端固定，另一端與一質(zhì)量為m、套在粗糙豎直固定桿A處的圓環(huán)相連，彈簧水平且處于原長(zhǎng)圓環(huán)從A處由靜止開始下滑，經(jīng)過B處的速度最大，到達(dá)C處的速度為零，ACh.圓環(huán)在C處獲得一豎直向上的速度v，恰好能回到A.彈簧始終在彈性限度內(nèi)，重力加速度為g.則圓環(huán)()A下滑過程中，加速度一直減小B下滑過程中，克服摩擦力做的功為mv2C在C處，彈簧的彈性勢(shì)能為mv2mghD上滑經(jīng)過B的速度大于下滑經(jīng)過B的速度解析：選BD.圓環(huán)下落時(shí)，先加速，在B位置時(shí)速度最大，加速度減小至0，從B到C圓環(huán)減速，加速度增大，方向向上，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；圓環(huán)下滑時(shí)，設(shè)克服摩擦力做功為Wf，彈簧的最大彈性勢(shì)能為Ep，由A到C的過程中，根據(jù)功能關(guān)系有mghEpWf，由C到A的過程中，有mv2EpWfmgh，聯(lián)立解得Wfmv2，Epmghmv2，選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；設(shè)圓環(huán)在B位置時(shí)，彈簧彈性勢(shì)能為Ep，根據(jù)能量守恒，A到B的過程有mvEpWfmgh，B到A的過程有mvEpmghWf，比較兩式得vB>vB，選項(xiàng)D正確三、非選擇題11如圖所示，彈簧的一端固定，另一端連接一個(gè)物塊，彈簧質(zhì)量不計(jì)物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))的質(zhì)量為m，在水平桌面上沿x軸運(yùn)動(dòng)，與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為.以彈簧原長(zhǎng)時(shí)物塊的位置為坐標(biāo)原點(diǎn)O，當(dāng)彈簧的伸長(zhǎng)量為x時(shí)，物塊所受彈簧彈力大小為Fkx，k為常量(1)請(qǐng)畫出F隨x變化的示意圖；并根據(jù)Fx圖象求物塊沿x軸從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到位置x的過程中彈力所做的功(2)物塊由x1向右運(yùn)動(dòng)到x3，然后由x3返回到x2，在這個(gè)過程中，求彈力所做的功，并據(jù)此求彈性勢(shì)能的變化量；求滑動(dòng)摩擦力所做的功；并與彈力做功比較，說明為什么不存在與摩擦力對(duì)應(yīng)的“摩擦力勢(shì)能”的概念解析：(1)Fx圖象如圖所示物塊沿x軸從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到位置x的過程中，彈力做負(fù)功；Fx圖線下的面積等于彈力做功大小彈力做功WFkxxkx2.(2)物塊由x1向右運(yùn)動(dòng)到x3的過程中，彈力做功WF1(kx1kx3)(x3x1)kxkx物塊由x3向左運(yùn)動(dòng)到x2的過程中，彈力做功WF2(kx2kx3)(x3x2)kxkx整個(gè)過程中，彈力做功WFWF1WF2kxkx彈性勢(shì)能的變化量EpWFkxkx.整個(gè)過程中，摩擦力做功Wfmg(2x3x1x2)與彈力做功比較，彈力做功與x3無關(guān)，即與實(shí)際路徑無關(guān)，只與始末位置有關(guān)，所以，我們可以定義一個(gè)由物體之間的相互作用力(彈力)和相對(duì)位置決定的能量彈性勢(shì)能而摩擦力做功與x3有關(guān)，即與實(shí)際路徑有關(guān)，所以，不可以定義與摩擦力對(duì)應(yīng)的“摩擦力勢(shì)能”答案：見解析12.(2019湖南石門一中高三檢測(cè))如圖所示，光滑的水平面AB與半徑R0.4 m的光滑豎直半圓軌道BCD在B點(diǎn)相切，D點(diǎn)為半圓軌道最高點(diǎn)， A右側(cè)連接一粗糙水平面用細(xì)線連接甲、乙兩物體，中間夾一輕質(zhì)壓縮彈簧，彈簧與甲、乙兩物體不拴接，甲質(zhì)量為m14 kg，乙質(zhì)量m25 kg，甲、乙均靜止若固定乙，燒斷細(xì)線，甲離開彈簧后經(jīng)過B點(diǎn)進(jìn)入半圓軌道，過D點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道壓力恰好為零取g10 m/s2，甲、乙兩物體均可看做質(zhì)點(diǎn)，求：(1)甲離開彈簧后經(jīng)過B時(shí)速度大小vB；(2)彈簧壓縮量相同情況下，若固定甲，燒斷細(xì)線，乙物體離開彈簧后從A進(jìn)入動(dòng)摩擦因數(shù)0.4的粗糙水平面，則乙物體在粗糙水平面上運(yùn)動(dòng)的位移s.解析：(1)甲在最高點(diǎn)D，由牛頓第二定律得：m1gm1，甲離開彈簧運(yùn)動(dòng)至D點(diǎn)的過程中由機(jī)械能守恒得：m1vm1g2Rm1v.代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得：vB2 m/s.(2)甲固定，燒斷細(xì)線后乙的速度大小為v2，由能量守恒得：Epm1vm2v，得：v24 m/s.乙在粗糙水平面做勻減速運(yùn)動(dòng)：m2gm2a，解得：a4 m/s2，則有：s m2 m.答案：(1)2 m/s(2)2 m