《2020版高考物理人教版（山东专用）一轮复习练习：第五章 第3节 功能关系 能量守恒定律 Word版含解析.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020版高考物理人教版（山东专用）一轮复习练习：第五章 第3节 功能关系 能量守恒定律 Word版含解析.pdf（12页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、第 3 节 功能关系 能量守恒定律 1.某人掷铅球,出手时铅球的动能为150 J.关于人对铅球的做功情况 和能量转化情况,下列说法正确的是( A ) A.此人对铅球做了 150 J 的功,将体内的化学能转化为铅球的动能 B.此人对铅球做的功无法计算 C.此人对铅球没有做功,因此没有能量的转化 D.此人对铅球做了 150 J 的功,将铅球的重力势能转化为铅球的动能 解析:由于人对铅球的作用力是变力,且位移未知,不能运用功的计算 公式来计算,可根据功能关系,人对铅球做功,使铅球动能增加,因此, 此人对铅球所做的功等于铅球动能的增加,即150 J,此人是将体内的 化学能转化为铅球的动能.故只有 A
2、正确. 2.(2018河南洛阳模拟)物体只在重力和一个不为零的向上的拉力 作用下,分别做了匀速上升、 加速上升和减速上升三种运动.在这三种 情况下物体机械能的变化情况是( D ) A.匀速上升机械能不变,加速上升机械能增加,减速上升机械能减小 B.匀速上升和加速上升机械能增加,减速上升机械能减小 C.由于该拉力与重力大小的关系不明确,所以不能确定物体机械能的 变化情况 D.三种情况中,物体的机械能均增加 解析:在三种情况下,外力均对物体做了正功,所以物体的机械能均增 加,选项 D 正确. 3. (2018湖南郴州模拟)某同学用如图所示的装置测量一个凹形木 块的质量 m,弹簧的左端固定,木块在水
3、平面上紧靠弹簧(不连接)将其 压缩,记下木块右端位置 A 点,释放后,木块右端恰能运动到 B1点.在 木块槽中加入一个质量 m0=800 g 的砝码,再将木块左端紧靠弹簧,木 块右端位置仍然在 A 点,释放后木块离开弹簧,右端恰能运动到 B2点, 测得AB1,AB2长分别为27.0 cm和 9.0 cm,则木块的质量m为( D ) A.100 gB.200 gC.300 gD.400 g 解析:第一次由能量守恒定律 Ep=mgAB1,第二次由能量守恒得 Ep= (m+m0)gAB2,解得 m=400 g,选项 D 正确. 4. (2018山东烟台质检)如图所示,在光滑斜面上的A点先后水平抛 出
4、和静止释放两个质量相等的小球 1 和 2,不计空气阻力,最终两小球 在斜面上的 B 点相遇,在这个过程中( C ) A.小球 1 重力做的功大于小球 2 重力做的功 B.小球 1 机械能的变化大于小球 2 机械能的变化 C.小球 1 到达 B 点的动能大于小球 2 的动能 D.两小球到达 B 点时,在竖直方向的分速度相等 解析:重力做功只与初、 末位置的高度差有关,与物体经过的路径无关, 所以重力对 1,2 两小球所做的功相等,选项 A 错误;1,2 两小球从 A 点 运动到 B 点的过程中,只有重力对其做功,所以它们的机械能均守恒, 选项B错误;由动能定理可得,对小球1有mgh=-,对小球2
5、有mgh= -0,显然,选项 C 正确;由上面的分析可知,两小球到达 B 点时, 小球 1 的速度大于小球 2 的速度,且小球 1 的速度方向与竖直方向的 夹角小于小球2速度方向与竖直方向的夹角,因此,小球1在竖直方向 上的速度大于小球 2 在竖直方向上的速度,选项 D 错误. 5.如图,两根相同的轻质弹簧,沿足够长的光滑斜面放置,下端固定在 斜面底部挡板上,斜面固定不动.质量不同、 形状相同的两物块分别置 于两弹簧上端.现用外力作用在物块上,使两弹簧具有相同的压缩量; 若撤去外力后,两物块由静止沿斜面向上弹出并离开弹簧,则从撤去 外力到物块速度第一次减为零的过程,两物块( C ) A.最大速
6、度相同 B.最大加速度相同 C.上升的最大高度不同 D.重力势能的变化量不同 解析:如图为物块能向上弹出且离开弹簧,则物块在刚撤去外力时加 速度最大,由牛顿第二定律得:kx-mgsin =ma,即 a=-gsin ,由于 两物块 k,x,均相同,m 不同,则 a 不同,B 错误;当 mgsin =kx0即 x0=时,速度最大,设两物块质量 m1x2,W1W2,由动能定理可知 Ek1Ek2,即 v1v2,而此时 m2 的速度v2已达最大,此后,m1的速度将继续增大直至最大,而m2的速度 将减小,故一定是质量小的最大速度大,A 错误;从开始运动至最高点, 由 Ep=mgh 及题意知重力势能的变化量
7、Ep=mgh 相同,m 不同,h 也不同, 故 C 正确,D 错误. 6.“弹弓”一直是孩子们最喜爱的弹射类玩具之一,其构造如图所示, 橡皮筋两端点A,B固定在把手上,橡皮筋ACB恰好处于原长状态,在C 处(AB 连线的中垂线上)放一固体弹丸,一手执把,另一手将弹丸拉至 D 点放手,弹丸就会在橡皮筋的作用下迅速发射出去,打击目标,现将 弹丸竖直向上发射,已知 E 是 CD 中点,不计空气阻力则( D ) A.从 D 到 C,弹丸的机械能守恒 B.从 D 到 C,弹丸的动能一直在增大 C.从 D 到 C,弹丸的机械能先增大后减小 D.从 D 到 E 弹丸增加的机械能大于从 E 到 C 弹丸增加的
8、机械能 解析:从D到C,橡皮筋对弹丸做正功,弹丸机械能一直在增加,A,C错; 从 D 到 E 橡皮筋作用在弹丸上的合力大于从 E 到 C 橡皮筋作用在弹丸 上的合力,两段高度相等,所以 DE 段橡皮筋对弹丸做功较多,即机械 能增加的较多,D正确;在CD连线中的某一处,弹丸受力平衡,所以从D 到 C,弹丸的速度先增大后减小,B 错. 7.(2018河北保定模拟)如图所示,固定斜面 AB 和 CB 与水平面均由 一小段光滑圆弧连接,倾角分别为,OB=h.细线一端固定在竖直 挡板上,另一端系一质量为 m 的小物块,在小物块和挡板之间压缩一 轻质弹簧(小物块与弹簧不连接),烧断细线,小物块被弹出,滑上
9、斜面 AB 后,恰好能运动到斜面的最高点,已知 AD=l,小物块与水平面、 斜面 间的动摩擦因数均为,重力加速度为 g,则( C ) A.弹簧对小物块做功为mgl B.斜面摩擦力对小物块做功为 C.细线烧断前,弹簧具有的弹性势能为 mgh+mg(+l) D.撤去 斜面 AB,小物 块还从 D 点弹出,将沿斜面 CB 上滑并从 B 点飞 出去 解析:由功能关系可知,弹簧对小物块做功为 W=mgl+mgcos +mgh=mgh+mg(l+),细线烧断前,弹簧具有的弹性势能为 Ep=mgh+mg(l+),选项 A 错误,C 正确;斜面摩擦力对小物块做功 为Wf=mgcos =mg,选项B错误;撤去斜
10、面AB,小物块还 从D点弹出,则弹簧的弹性势能不变,此时由能量关系可知:Ep=mgh+ mg(l+)=mgh+mgOD,物块也恰能到达 B 点,选项 D 错误. 8.如图所示,A,B,C 三个一样的滑块从粗糙斜面上的同一高度同时开 始运动.A 由静止释放;B 的初速度方向沿斜面向下,大小为 v0;C 的初 速度方向沿水平方向,大小也为 v0.斜面足够大,A,B,C 运动过程中不 会相碰.下列说法正确的是( B ) A.A 和 C 将同时滑到斜面底端 B.滑到斜面底端时,B 的动能最大 C.滑到斜面底端时,C 的重力势能减少最多 D.滑到斜面底端时,B 的机械能减少最多 解析:A,C 两个滑块所
11、受的滑动摩擦力大小相等,A 所受滑动摩擦力沿 斜面向上,C 受到的沿斜面向上的力是滑动摩擦力的分力,所以 C 沿斜 面向下的加速度大于 A 沿斜面向下的加速度,C 先到达斜面底端,A 项 错误;重力做功相同,摩擦力对 A,B 做功相同,C 克服摩擦力做功最多, 而 B 有初速度,则滑到斜面底端时,B 滑块的动能最大,B 项正确;三个 滑块下降的高度相同,重力势能减小相同,C 项错误;滑动摩擦力做功 与路程有关,C 运动的路程最大,C 克服摩擦力做功最大,机械能减少 最多,D 项错误. 9.如图所示,某工厂用传送带向高处运送物体,将一物体轻轻放在传 送带底端,第一阶段物体被加速到与传送带具有相同
12、的速度,第二阶 段与传送带相对静止,匀速运动到传送带顶端.下列说法正确的是( C ) A.第一阶段摩擦力对物体做正功,第二阶段摩擦力对物体不做功 B.第一阶段摩擦力对物体做的功等于第一阶段物体动能的增加量 C.第一阶段物体和传送带间摩擦产生的热量等于第一阶段物体机械 能的增加量 D.物体从底端到顶端全过程机械能的增加量大于全过程摩擦力对物 体所做的功 解析:对物体受力分析知,其在两个阶段所受摩擦力方向都沿传送带 向上,与其运动方向相同,摩擦力对物体都做正功,选项A错误;由动能 定理知,外力做的总功等于物体动能的增加量,选项 B 错误;物体机械 能的增加量等于摩擦力对物体所做的功,选项D错误;设
13、第一阶段运动 时间为t,传送带速度为v,对物体:x1= t,对传送带:x1=vt,摩擦产生 的热量 Q=Ffx相对=Ff(x1-x1)=Ff t,机械能增加量E=Ffx1= Ff t,所以 Q=E,选项 C 正确. 10.(2018河南洛阳一模)(多选)如图所示,一个小物体在足够长的斜 面上以一定初速度滑行,斜面各处粗糙程度相同,初速度方向沿斜面 向上,则物体在斜面上运动的过程中下列说法正确的是( BCD ) A.动能一定是先减小后增大 B.机械能一直减小 C.如果某段时间内摩擦力做功与物体动能的改变量相同,则此后物体 动能将不断增大 D.如果某段时间内摩擦力做功为W,再经过相同的时间,两段时
14、间内摩 擦力做功可能相等 解析:物体向上运动过程加速度方向向下,做匀减速运动,动能不断减 小,当速度减到 0 时,受力分析可知不能确定 mgsin 与mgcos 的 大小关系,如果 mgsin mgcos 物体会静止在斜面上,所以 A 错 误;由于物体运动过程中摩擦力对物体始终做负功,根据功能关系可 知物体的机械能一定减小,所以 B 正确;根据动能定理,本题中 W总 =Wf+WG=Ek可知,如果某段时间内摩擦力做功与物体动能的改变量相 同,说明此过程重力没有做功,即说明此时物体刚好返回到开始的位 置,物体正向下做加速运动,所以此后动能应不断增加,故C正确;上升 过程物体做匀减速运动,若t 内路
15、程为x1,紧接着的t 内,当物体 先沿斜面向上,后返回,其路程x2可能等于x1,则摩擦力做的功相 同,所以 D 正确. 11.质量为m的人造地球卫星与地心的距离为r时,引力势能可表示为 Ep=-,其中 G 为引力常量,M 为地球质量.该卫星原来在半径为 R1 的轨道上绕地球做匀速圆周运动,由于受到极稀薄空气的摩擦作用, 飞 行一段时间后其做匀速圆周运动的半径变为 R2,此过程中因摩擦而产 生的热量为( C ) A.GMm(-) B.GMm(-) C.(-)D.(-) 解析:卫星绕地球做匀速圆周运动满足 G=m ,动能 Ek= mv2=, 机械能E=Ek+Ep,则E=-=-.卫星由半径为R1的轨
16、道降到半 径为 R2的轨道过程中损失的机械能E=E1-E2=(-),即为下降 过程中因摩擦而产生的热量,所以选项 C 正确. 12.如图所示,一质量 m=0.4 kg 的滑块(可视为质点)静止于水平轨道 上的A点,滑块与轨道间的动摩擦因数=0.1.现对滑块施加一水平外 力,使其向右运动,外力的功率恒为P=10 W.经过一段时间后撤去外力, 滑块继续滑行至 B 点后水平飞出,恰好在 C 点沿切线方向进入固定在 竖直平面内的光滑圆弧形轨道,轨道的最低点 D 处装有压力传感器, 当 滑块到达传感器上方时,传感器的示数为 25.6 N.已知轨道 AB 的长度 L=2 m,圆弧形轨道的半径 R=0.5
17、m,半径 OC 和竖直方向的夹角 =37.(空气阻 力可 忽略, 重 力加速度 g=10 m/s2,sin 37=0.6, cos 37=0.8)求: (1)滑块运动到 C 点时速度的大小 vC; (2)B、C 两点的高度差 h 及水平距离 x; (3)水平外力作用在滑块上的时间 t. 解析:(1)滑块运动到 D 点时,由牛顿第二定律得 FN-mg=m, 滑块由 C 点运动到 D 点的过程,由机械能守恒定律得 mgR(1-cos )+ m= m, 代入数据,联立解得 vC=5 m/s. (2)滑块从B到C做平抛运动,在C点速度的竖直分量为vy=vCsin =3 m/s, 所以 B,C 两点的高
18、度差为 h= m=0.45 m, 滑块由 B 运动到 C 所用的时间为 t1= = s=0.3 s, 滑块运动到 B 点的速度即平抛运动的初速度 vB=vCcos =4 m/s, 所以 B,C 间的水平距离 x=vBt1=40.3 m=1.2 m. (3)滑块由 A 点运动到 B 点的过程,由动能定理得 Pt-mgL= m 代入数据解得 t=0.4 s. 答案:(1)5 m/s (2)0.45 m 1.2 m (3)0.4 s 13.如图(甲)所示,倾角为=37的传送带以恒定速率逆时针运行, 现 将一质量m=2 kg的小物体轻轻放在传送带的A端,物体相对地面的速 度随时间变化的关系如图(乙)所
19、示,2 s 末物体到达 B 端,取沿传送带 向下为正方向,g=10 m/s2,sin 37=0.6,求: (1)小物体在传送带 A,B 两端间运动的平均速度 v; (2)物体与传送带间的动摩擦因数; (3)2 s 内物体机械能的减少量E 及因与传送带摩擦产生的内能 Q. 解析:(1)传送带 A,B 两端间的距离 L 等于 v t 图线与 t 轴所围的面积 大小,所以 L=1 m+1 m=16 m 小物体在 A,B 间运动的时间 t=2 s 由平均速度的定义得 v= =8 m/s. (2)由 v-t 图像可知传送带运行速度为 v1=10 m/s,物体从 A 到 B 先做 加速度为a1= m/s2
20、=10 m/s2的匀加速运动,经过时间t1=1 s后再 做加速度为 a2= m/s2=2 m/s2的匀加速运动,然后经过时间 t2=1 s,物体以大小为 v2=12 m/s 的速度到达传送带 B 端. 由物体在传送带上的受力情况知 a1= a2= 解得=0.5. (3)小物体到达传送带 B 端时的速度大小 v2=12 m/s 物体的动能增加了Ek= m= 2122 J=144 J 物体的重力势能减少了 Ep=mgLsin =20160.6 J=192 J 所以物体的机械能的减少量E=48 J 由功能关系可知 Q=mgcos (v1t1- t1)+mgcos (t2-v1t2) 代入数值得 Q=48 J. 答案:(1)8 m/s (2)0.5 (3)48 J 48 J