高考物理一輪復(fù)習(xí) 第五章 機(jī)械能 第4節(jié) 功能關(guān)系 能量守恒定律練習(xí) 新人教版

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1、 第五章 第四節(jié) 功能關(guān)系 能量守恒定律 [A級—基礎(chǔ)練] 1．(08786470)“2017～2018賽季自由式滑雪雪中技巧世界杯”于2017年12月22日在太舞滑雪小鎮(zhèn)圓滿落幕．假如在自由式滑雪比賽中，運(yùn)動員沿著山坡上的雪道從高處滑下，如圖所示．下列描述正確的是(　　) A．雪地對雪橇的摩擦力做正功 B．運(yùn)動員的重力勢能增大 C．運(yùn)動員的機(jī)械能增大 D．運(yùn)動員的動能增大 解析：D　[本題以自由式滑雪比賽為載體考查受力分析、摩擦力做功、機(jī)械能守恒條件、動能定理和重力勢能等知識點(diǎn)．運(yùn)動員從高處滑下，摩擦力與運(yùn)動方向相反，做負(fù)功，選項(xiàng)A錯誤；重力做正功，重力勢能減小

2、，選項(xiàng)B錯誤；摩擦力做負(fù)功，故其機(jī)械能減小，選項(xiàng)C錯誤；選項(xiàng)D正確．] 2．(2018·遼寧沈陽二中期中)質(zhì)量為m的物體，由靜止開始下落，由于阻力作用，下落的加速度為，在物體下落h的過程中，下列說法中錯誤的是(　　) A．物體的動能增加了 B．物體的機(jī)械能減少了 C．物體克服阻力所做的功為 D．物體的重力勢能減少了mgh 解析：B　[根據(jù)動能定理可知，動能增加量為ΔEk＝F合h＝mah＝，選項(xiàng)A說法正確；物體所受的阻力f＝mg－ma＝，則物體的機(jī)械能減少量等于克服阻力做的功，即，選項(xiàng)B說法錯誤，選項(xiàng)C說法正確；物體的重力勢能減少量等于重力做的功，即mgh，故選項(xiàng)D說法正確

3、．] 3．(08786471)(2018·陜西西安鐵一中模擬)如圖所示，光滑水平面OB與足夠長粗糙斜面BC交于B點(diǎn)．輕彈簧左端固定于豎直墻面，現(xiàn)用質(zhì)量為m1的滑塊壓縮彈簧至D點(diǎn)，然后由靜止釋放，滑塊脫離彈簧后經(jīng)B點(diǎn)滑上斜面，上升到最大高度，并靜止在斜面上．不計(jì)滑塊在B點(diǎn)的機(jī)械能損失，換用材料相同，質(zhì)量為m2的滑塊(m2>m1)壓縮彈簧至同一點(diǎn)D后，重復(fù)上述過程，下列說法正確的是 (　　) A．兩滑塊到達(dá)B點(diǎn)時速度相同 B．兩滑塊沿斜面上升的最大高度相同 C．兩滑塊上升到最高點(diǎn)的過程中克服重力做的功不相同 D．兩滑塊上升到最高點(diǎn)的過程中機(jī)械能損失相同 解析：

4、D　[兩滑塊到達(dá)B點(diǎn)的動能相同，但速度不同，故A錯誤；兩滑塊在斜面上運(yùn)動時加速度相同，由于初速度不同，故上升的最大高度不同，故B錯誤；兩滑塊上升到最高點(diǎn)過程克服重力做功為mgh，由能量守恒定律得Ep＝mgh＋μmgcos θ×，所以mgh＝，故兩滑塊上升到最高點(diǎn)過程克服重力做的功相同，故C錯誤；由能量守恒定律得ΔE損＝Wf＝μmgcos θ×＝μmghcot θ＝ Ep，故D正確．] 4．(2018·遼寧撫順一中一模)如圖所示，固定在地面上的半圓軌道直徑ab水平，質(zhì)點(diǎn)P從a點(diǎn)正上方高H處自由下落，經(jīng)過軌道后從b點(diǎn)沖出豎直上拋，上升的最大高度為H，空氣阻力不計(jì)，當(dāng)

5、質(zhì)點(diǎn)下落再經(jīng)過軌道a點(diǎn)沖出時，能上升的最大高度h為(　　) A．h＝　　　　　　 B．h＝ C．h< D.<h< 解析：D　[根據(jù)動能定理研究質(zhì)點(diǎn)第一次在半圓軌道中得mg＋(－Wf)＝0，Wf為質(zhì)點(diǎn)克服摩擦力做功大小，Wf＝mgH.質(zhì)點(diǎn)第二次在半圓軌道中運(yùn)動時，對應(yīng)位置處速度變小，因此半圓軌道對質(zhì)點(diǎn)的彈力變小，摩擦力變小，摩擦力做功小于mgH，機(jī)械能損失小于mgH，因此小球再次沖出a點(diǎn)時，能上升的高度為H<h<，故選D.] 5．如圖所示，在高度為h、傾角為30°的粗糙固定的斜面上，有一質(zhì)量為m、與一輕彈簧拴接的物塊恰好靜止于斜面底端．物塊

6、與斜面間的動摩擦因數(shù)為，且最大靜摩擦力等于滑動摩擦力．現(xiàn)用一平行于斜面的力F拉動彈簧的A點(diǎn)，使m緩慢上滑到斜面頂端．此過程中(　　) A．F做功為2mgh B．F做的功大于2mgh C．F做的功等于物塊克服重力做功與克服摩擦力做功之和 D．F做的功等于物塊的重力勢能與彈簧的彈性勢能增加量之和 解析：B　[對施加上力F開始到物塊恰好開始運(yùn)動的過程，由動能定理得W1－W彈＝0，由功能關(guān)系得W彈＝Ep，對物塊開始運(yùn)動到達(dá)頂端的過程，由動能定理得0＝W2－mgh－μmgcos 30°·2h，解以上各式得WF＝W1＋W2＝Ep＋2mgh，可見F做的功大于2 mgh，故

7、選項(xiàng)A錯誤，B正確；全過程外力F做的功等于物塊的重力勢能與彈簧的彈性勢能增加量以及摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能之和，故選項(xiàng)C、D錯誤．] 6．(08786472)(多選)(2016·新課標(biāo)Ⅱ)如圖，小球套在光滑的豎直桿上，輕彈簧一端固定于O點(diǎn)，另一端與小球相連．現(xiàn)將小球從M點(diǎn)由靜止釋放，它在下降的過程中經(jīng)過了N點(diǎn)．已知在M、N兩點(diǎn)處，彈簧對小球的彈力大小相等，且∠ONM<∠OMN<.在小球從M點(diǎn)運(yùn)動到N點(diǎn)的過程中(　　) A．彈力對小球先做正功后做負(fù)功 B．有兩個時刻小球的加速度等于重力加速度 C．彈簧長度最短時，彈力對小球做功的功率為零 D．小球到達(dá)N點(diǎn)時的動能等于其

8、在M、N兩點(diǎn)的重力勢能差 解析：BCD　[A.因M和N兩點(diǎn)處彈簧對小球的彈力大小相等，且∠ONM＜∠OMN＜知M處的彈簧處于壓縮狀態(tài)，N處的彈簧處于伸長狀態(tài)，則彈簧的彈力對小球先做負(fù)功后做正功，選項(xiàng)A錯誤．B.當(dāng)彈簧水平時，豎直方向的力只有重力，加速度為g；當(dāng)彈簧處于自然伸長狀態(tài)時豎直方向的合外力為mg，加速度也為g，則有兩個時刻的加速度大小等于g，選項(xiàng)B正確；C.彈簧長度最短時，即彈簧水平，彈力與速度垂直，則做功的功率為零，選項(xiàng)C正確；D.M→N由動能定理得WF＋WG＝ΔEk，因M和N兩點(diǎn)處彈簧對小球的彈力大小相等，則由彈力做功特點(diǎn)知WF＝0，即WG＝ΔEk，選項(xiàng)D正確，故選BCD.]

9、7．(多選)如圖所示，長木板A放在光滑的水平地面上，物體B以水平速度v0沖上A后，由于摩擦力作用，最后停止在木板A上，則從B沖到木板A上到相對木板A靜止的過程中，下述說法中正確的是 (　　) A．物體B動能的減少量等于系統(tǒng)損失的機(jī)械能 B．物體B克服摩擦力做的功等于系統(tǒng)內(nèi)能的增加量 C．物體B損失的機(jī)械能等于木板A獲得的動能與系統(tǒng)損失的機(jī)械能之和 D．摩擦力對物體B做的功和對木板A做的功的總和等于系統(tǒng)內(nèi)能的增加量 解析：CD　[物體B以水平速度沖上木板A后，由于摩擦力作用，B減速運(yùn)動，木板A加速運(yùn)動，根據(jù)能量守恒定律，物體B動能的減少量等于木板A增加的動能和產(chǎn)生的熱量之和

10、，選項(xiàng)A錯誤；根據(jù)動能定理，物體B克服摩擦力做的功等于物體B損失的動能，選項(xiàng)B錯誤；由能量守恒定律可知，物體B損失的機(jī)械能等于木板A獲得的動能與系統(tǒng)損失的機(jī)械能之和，選項(xiàng)C正確；摩擦力對物體B做的功等于物體B動能的減少量，摩擦力對木板A做的功等于木板A動能的增加量，由能量守恒定律，摩擦力對物體B做的功和對木板A做的功的總和等于系統(tǒng)內(nèi)能的增加量，選項(xiàng)D正確．] 8．(08786473)(多選)(2018·湖南長沙雅禮中學(xué)月考)如圖甲所示，靜止在地面上的一個物體在豎直向上的拉力作用下開始運(yùn)動，在向上運(yùn)動的過程中，物體的動能Ek與位移x的關(guān)系圖象如圖乙所示，其中在0～h過程中的圖線為平滑

11、曲線，h～2h過程中的圖線為平行于橫軸的直線，2h～3h過程中的圖線為一傾斜的直線，不計(jì)空氣阻力，下列說法正確的是 (　　) A．物體上升到h高處時，拉力的功率為零 B．在0～h過程中拉力大小為2mg C．在h～2h過程中物體機(jī)械能增加 D．在2h～3h過程中物體的機(jī)械能不變 解析：CD　[由動能定理得Ek＝(F－mg)x,圖象的斜率表示合外力，在0～h過程中，斜率逐漸減小到零，則拉力逐漸減小到等于mg,合力減小為零，則在上升到高度h時，由圖象可知，F(xiàn)＝mg，速度為v，則功率為P＝mgv,拉力的功率不為零，故A、B錯誤．在h～2h過程中，物體勻速上升，拉力做正功，物體的機(jī)械

12、能增加，故C正確．在2h～3h過程中，圖線斜率恒定，為－mg,則物體受到的合力為－mg，物體只受重力，機(jī)械能守恒，故D正確．] [B級—能力練] 9．(08786474)(2018·江蘇泰州中學(xué)期中)如圖所示，傳送帶AB總長為l＝10 m，與一個半徑為R＝0.4 m的光滑四分之一圓軌道BC相切于B點(diǎn)，傳送帶速度恒為v＝6 m/s，方向向右，現(xiàn)有一個滑塊以一定初速度從A點(diǎn)水平滑上傳送帶，滑塊質(zhì)量為m＝10 kg，滑塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為μ＝0.1，已知滑塊運(yùn)動到B端時，剛好與傳送帶同速，求： (1)滑塊的初速度； (2)滑塊能上升的最大高度； (3)求滑塊第二次在傳送

13、帶上滑行時，滑塊和傳送帶系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能． 解析：(1)以滑塊為研究對象，滑塊在傳送帶上運(yùn)動過程中，當(dāng)滑塊初速度大于傳送帶速度時，有 －μmgl＝mv2－mv， 解得v0＝2 m/s； 當(dāng)滑塊初速度小于傳送帶速度時， 有μmgl＝mv2－mv， 解得v0＝4 m/s. (2)由動能定理可得－mgh＝0－mv2， 解得h＝1.8 m. (3)以滑塊為研究對象，由牛頓第二定律得μmg＝ma，滑塊的加速度a＝1 m/s2，滑塊減速到零的位移s＝＝18 m>10 m，則滑塊第二次在傳送帶上滑行時，速度沒有減小到零就離開傳送帶，由勻變速運(yùn)動的位移公式可得l＝vt－at2，解得t＝2

14、 s(t＝10 s舍去)，在此時間內(nèi)傳送帶的位移x＝vt＝6×2 m＝12 m，滑塊第二次在傳送帶上滑行時，滑塊和傳送帶系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能Q＝μmg(l＋x)＝0.1×10×10×(10＋12) J＝220 J. 答案：(1)2 m/s或4 m/s　(2)1.8 m　(3)220 J 10．(08786475)(2017·新課標(biāo)Ⅰ)一質(zhì)量為8.00×104 kg的太空飛船從其飛行軌道返回地面．飛船在離地面高度1.60×105 m處以7.50×103 m/s 的速度進(jìn)入大氣層，逐漸減慢至速度為100 m/s時下落到地

15、面．取地面為重力勢能零點(diǎn)，在飛船下落過程中，重力加速度可視為常量，大小取為9.8 m/s2.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) (1)分別求出該飛船著地前瞬間的機(jī)械能和它進(jìn)入大氣層時的機(jī)械能； (2)求飛船從離地面高度600 m處至著地前瞬間的過程中克服阻力所做的功，已知飛船在該處的速度大小是其進(jìn)入大氣層時速度大小的2.0%. 解析：(1)飛船著地前瞬間的機(jī)械能為 Ek0＝mv① 式中，m和v0分別是飛船的質(zhì)量和著地前瞬間的速率，由①式和題給數(shù)據(jù)得 Ek0＝4.0×108 J② 設(shè)地面附近的重力加速度大小為g.飛船進(jìn)入大氣層時的機(jī)械能為 Eh＝mv＋mgh③ 式中，vh是飛船

16、在高度1.6×105 m處的速度大?。散凼胶皖}給數(shù)據(jù)得 Eh＝2.4×1012 J④ (2)飛船在高度h′＝600 m處的機(jī)械能為 Eh′＝m2＋mgh′⑤ 由功能原理得 W＝Eh′－Ek0⑥ 式中，W是飛船從高度600 m處至著地前瞬間的過程中克服阻力所做的功．由②⑤⑥式和題給數(shù)據(jù)得 W＝9.7×108 J 答案：(1)4.0×108 J　2.4×1012 J　(2)9.7×108 J 11.(08786476)如圖所示，傳送帶與地面的夾角θ＝37°，A、B兩端間距L＝16 m，傳送帶以速度v＝10

17、m/s沿順時針方向運(yùn)動，物體m＝1 kg，無初速度地放置于A端，它與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ＝0.5，試求： (1)物體由A端運(yùn)動到B端的時間． (2)系統(tǒng)因摩擦產(chǎn)生的熱量． 解析：(1)物體剛放上傳送帶時受到沿斜面向下的滑動摩擦力，由牛頓第二定律得： mgsin θ＋μmgcos θ＝ma1， 設(shè)物體經(jīng)時間t，加速到與傳送帶同速， 則v＝a1t1，x1＝a1t 可解得：a1＝10 m/s2　t1＝1 s　x1＝5 m 因mgsin θ＞μmgcos θ，故當(dāng)物體與傳送帶同速后， 物體將繼續(xù)加速由mgsin θ－μmgcos θ＝ma2 L－x1＝vt2＋a2t 解得：

18、t2＝1 s 故物體由A端運(yùn)動到B端的時間t＝t1＋t2＝2 s (2)物體與傳送帶間的相對位移 x相＝(vt1－x1)＋(L－x1－vt2)＝6 m 故Q＝μmgcos θ·x相＝24 J 答案：(1)2 s　(2)24 J 12.(08786477)(2018·合肥模擬)如圖所示，一輕彈簧一端與豎直墻壁相連，另一端與放在光滑水平面上的長木板左端接觸，輕彈簧處于原長，長木板的質(zhì)量為M，一物塊以初速度v0從長木板的右端向左滑上長木板，在長木板向左運(yùn)動的過程中，物塊一直相對于木板向左滑動，物塊的質(zhì)量為m，物塊與長木板間的動摩擦因數(shù)為μ，輕彈簧的勁度系數(shù)為k，當(dāng)彈簧

19、的壓縮量達(dá)到最大時，物塊剛好滑到長木板的中點(diǎn)，且相對于木板的速度剛好為零，此時彈簧獲得的最大彈性勢能為Ep.(已知彈簧形變量為x，彈力做功W＝kx2)求： (1)物塊滑上長木板的一瞬間，長木板的加速度大?。? (2)長木板向左運(yùn)動的最大速度． (3)長木板的長度． 解析：(1)物塊滑上長木板時，長木板受到的合外力等于滑塊對長木板的摩擦力，由牛頓第二定律得：μmg＝Ma 解得：a＝ (2)當(dāng)長木板向左運(yùn)動到最大速度時，彈簧的彈力等于物塊對長木板的摩擦力，則： kx＝μmg解得：x＝ 長木板從開始運(yùn)動到速度最大的過程，設(shè)最大速度為v，由動能定理得： μmgx－kx2＝Mv2解得：v＝ (3)當(dāng)彈簧的壓縮量達(dá)到最大時，木板的速度為零，物塊的速度也為零，設(shè)長木板的長度為L，根據(jù)能量守恒定律得：mv＝μmg·＋Ep解得：L＝ 答案：(1)　(2)　(3) 6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375