（全國通用）高考物理一輪復(fù)習(xí) 第六章 機(jī)械能及其守恒定律 第4講 功能關(guān)系、能量守恒定律練習(xí).doc

第4講功能關(guān)系、能量守恒定律 一、選擇題(每小題6分,共60分)1.升降機(jī)底板上放一質(zhì)量為100 kg的物體,物體隨升降機(jī)由靜止開始豎直向上移動(dòng)5 m時(shí)速度達(dá)到4 m/s,則此過程中(g取10 m/s2)(a)a.升降機(jī)對(duì)物體做功5800 jb.合外力對(duì)物體做功5800 jc.物體的重力勢(shì)能增加500 jd.物體的機(jī)械能增加800 j【解析】根據(jù)動(dòng)能定理得w升-mgh=2210042 j=800 j,b項(xiàng)錯(cuò)誤;物體重力勢(shì)能增加mgh=100105 j=5000 j,c項(xiàng)錯(cuò)誤;物體機(jī)械能增加e=fh=w升=5800 j,d項(xiàng)錯(cuò)誤。2.(2015江蘇徐州一中模擬)如圖甲所示,用豎直向上的力f拉靜止在水平地面上的一物體,物體在向上運(yùn)動(dòng)的過程中,其機(jī)械能e與位移x的關(guān)系如圖乙,其中oa為直線,ab為曲線。下列說法正確的是(c)a.0x1過程中物體所受拉力最小b.0x1過程中,物體的加速度先增大后減小c.0x3過程中,物體的動(dòng)能先增大后減小d.0x2過程中,物體克服重力做功的功率一直增大【解析】0x1過程中,圖線的斜率最大,即加速度最大,f-mg=ma,知物體所受拉力最大,故a項(xiàng)錯(cuò)誤;0x1過程中,圖線的斜率不變,所以拉力不變,加速度不變,故b項(xiàng)錯(cuò)誤;0x1過程中,拉力大于重力,做加速運(yùn)動(dòng),動(dòng)能增加,x1x2過程中,拉力先大于重力后小于重力,物體先加速后減速,動(dòng)能先增大后減小,c項(xiàng)正確;0x2過程中,速度先增大后減小,所以克服重力做功的功率先增大后減小,d項(xiàng)錯(cuò)誤。3.游樂場(chǎng)中有一種叫“空中飛椅”的設(shè)施,其基本裝置是將繩子上端固定在轉(zhuǎn)盤的邊緣上,繩子下端連接座椅,人坐在座椅上隨轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)而在空中飛旋,若將人和座椅看成質(zhì)點(diǎn),簡(jiǎn)化為如圖所示的模型,其中p為處于水平面內(nèi)的轉(zhuǎn)盤,可繞豎直轉(zhuǎn)軸oo轉(zhuǎn)動(dòng),已知繩長為l,質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量為m,轉(zhuǎn)盤靜止時(shí)懸繩與轉(zhuǎn)軸間的距離為d。讓轉(zhuǎn)盤由靜止逐漸加速轉(zhuǎn)動(dòng),經(jīng)過一段時(shí)間后質(zhì)點(diǎn)與轉(zhuǎn)盤一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng),此時(shí)繩與豎直方向的夾角為,不計(jì)空氣阻力及繩重,繩子不可伸長,則質(zhì)點(diǎn)從靜止到做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的過程中,繩子對(duì)質(zhì)點(diǎn)做的功為(a)a. mg(d+lsin )tan +mgl(1-cos )b. mgdtan +mgl(1-cos )c. mg(d+lsin )tan d. mgdtan 【解析】由于質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),有mgtan =mk2pk+epmg(d+lsin )tan +mgl(1-cos ),a項(xiàng)正確。4.(2015湖北重點(diǎn)中學(xué)期末聯(lián)考)(多選)如圖所示,物體以100 j的初動(dòng)能從斜面的底端向上運(yùn)動(dòng),斜面足夠長。當(dāng)它通過斜面上的m點(diǎn)時(shí),其動(dòng)能減少80 j,機(jī)械能減少32 j。如果物體能從斜面上返回底端,則(cd)a.物體在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí),機(jī)械能守恒b.物體在向上運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí),機(jī)械能減少100 jc.物體上升到m還能上升的距離為到達(dá)m點(diǎn)前的四分之一d.物體返回底端時(shí)動(dòng)能為20 j【解析】根據(jù)題意,摩擦力始終做負(fù)功,機(jī)械能不守恒,a項(xiàng)錯(cuò)誤;物體向上運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí),重力勢(shì)能不為零,機(jī)械能減少量小于100 j,b項(xiàng)錯(cuò)誤;當(dāng)它通過斜面上的m點(diǎn)時(shí),其動(dòng)能減少80 j,機(jī)械能減少32 j,說明克服摩擦力做功32 j,從m點(diǎn)上升到最高點(diǎn)的過程中,動(dòng)能減少20 j,則需要克服摩擦力做功8 j,整個(gè)上升過程,共克服摩擦力做功40 j,機(jī)械能減少了40 j,物體上升到m還能上升的距離為到達(dá)m點(diǎn)前的四分之一,c項(xiàng)正確;物體返回底端的過程中,損失的機(jī)械能也是40 j,則物體返回底端時(shí)動(dòng)能為20 j,d項(xiàng)正確。5.(2015吉林九校聯(lián)考)(多選)如圖所示,足夠長的傳送帶與水平方向的傾角為,物塊a通過平行于傳送帶的輕繩跨過光滑輕滑輪與物塊b相連,b的質(zhì)量為m,開始時(shí)a、b及傳送帶均靜止,且a不受傳送帶摩擦力作用,現(xiàn)讓傳送帶逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng),則在b上升h高度(未與滑輪相碰)過程中(abd)a.物塊a重力勢(shì)能減少mghb.摩擦力對(duì)a做的功大于a機(jī)械能的增加c.摩擦力對(duì)a做的功小于物塊a、b動(dòng)能增加之和d.任意時(shí)刻,重力對(duì)a、b做功的瞬時(shí)功率大小相等【解析】開始時(shí),a、b及傳送帶均靜止且a不受傳送帶摩擦力作用,有magsin =mbg,則ma=,b上升h,則a下降hsin ,則a重力勢(shì)能的減小量為maghsin =mgh,故a項(xiàng)正確;根據(jù)能量守恒得,系統(tǒng)機(jī)械能增加,摩擦力對(duì)a做的功等于a、b機(jī)械能的增量,所以摩擦力做功大于a的機(jī)械能增加,因?yàn)橄到y(tǒng)重力勢(shì)能不變,所以摩擦力做功等于系統(tǒng)動(dòng)能的增加,故b項(xiàng)正確,c項(xiàng)錯(cuò)誤;任意時(shí)刻a、b的速率相等,對(duì)b,克服重力的瞬時(shí)功率pb=mgv,對(duì)a,pa=magvsin =mgv,所以重力對(duì)a、b做功的瞬時(shí)功率大小相等,故d項(xiàng)正確。6.一質(zhì)點(diǎn)在015 s內(nèi)豎直向上運(yùn)動(dòng),其加速度時(shí)間圖象如圖所示,若取豎直向下為正,g取10 m/s2,則下列說法正確的是(d)a.質(zhì)點(diǎn)的機(jī)械能不斷增加b.在05 s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能增加c.在1015 s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的機(jī)械能一直增加d.在t=15 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)的機(jī)械能大于t=5 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)的機(jī)械能【解析】由圖象可以看出05 s內(nèi)的加速度等于g,510 s內(nèi)的加速度小于g,1015 s內(nèi)的加速度大于g,故物體的機(jī)械能先不變,后增加,再減小,故a項(xiàng)錯(cuò)誤;在05 s內(nèi),物體速度向上,加速度方向向下,加速度與速度方向相反,則物體減速,速度減小,則動(dòng)能減小,故b項(xiàng)錯(cuò)誤;在1015 s內(nèi),物體向上減速的加速度大于g,說明物體受到了方向向下的外力,做負(fù)功,機(jī)械能減少,故c項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)牛頓第二定律,510 s內(nèi),mg-f=ma,得f=m(2 m/s2),方向向上,做正功,物體機(jī)械能增加;1015 s內(nèi),mg+f=ma,得f=m(2 m/s2),方向向下,物體機(jī)械能減少;物體一直向上做減速運(yùn)動(dòng),而1015 s內(nèi)的速度小于05 s內(nèi)的速度,則1015 s內(nèi)的位移小于05 s內(nèi)的位移,則515 s內(nèi)物體機(jī)械能增加量大于減小量,故質(zhì)點(diǎn)在t=15 s時(shí)的機(jī)械能大于t=5 s時(shí)的機(jī)械能,d項(xiàng)正確。7.(2015江西師范大學(xué)附屬中學(xué)三模)(多選)如圖所示,質(zhì)量為m=1 kg的物塊,以速度v0=4 m/s滑上正沿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的水平傳送帶,傳送帶上a、b兩點(diǎn)間的距離l=6 m,已知傳送帶的速度v=2 m/s,物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.2,重力加速度g取10 m/s2。關(guān)于物塊在傳送帶上的運(yùn)動(dòng),下列表述正確的是(bc)a.物塊在傳送帶上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為4 sb.物塊滑離傳送帶時(shí)的速率為2 m/sc.整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中由于摩擦產(chǎn)生的熱量為18 jd.傳送帶對(duì)物塊做功為6 j【解析】物塊先向右勻減速,在向右滑行的過程中,根據(jù)牛頓第二定律得mg=ma,解得a=g=2 m/s2,根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式,有0=v0-at1,x=11123t1+t2+t32)=-6 j,故d項(xiàng)錯(cuò)誤;整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中由于摩擦產(chǎn)生的熱量等于摩擦力與相對(duì)路程的乘積,物體向右減速過程,傳送帶向左移動(dòng)的距離l1=vt1=4 m,物體向左加速過程,傳送帶運(yùn)動(dòng)距離l2=vt2=2 m,即q=mg(l1+x)+(l2-x1)=18 j,故c項(xiàng)正確。8.一小球在離地高h(yuǎn)處從靜止開始豎直下落,在離地高h(yuǎn)處,小球的機(jī)械能為e0,運(yùn)動(dòng)過程中受到的阻力大小與速率成正比,下列圖象反映了小球的機(jī)械能e隨下落高度h的變化規(guī)律(選地面為零勢(shì)能參考平面),其中可能正確的是(b)【解析】阻力f=kv,隨著下落高度變大,速度變大,阻力變大,阻力做負(fù)功,相同的距離機(jī)械能減小的多,所以斜率會(huì)變大,c、d項(xiàng)錯(cuò)誤;又落地時(shí)有速度,所以機(jī)械能不可能為0,b項(xiàng)正確,a項(xiàng)錯(cuò)誤。9.(2015成都三診)(多選)如圖所示,傾角=30的固定斜面上固定著擋板,輕彈簧下端與擋板相連,彈簧處于原長時(shí)上端位于d點(diǎn)。用一根不可伸長的輕繩通過輕質(zhì)光滑定滑輪連接物體a和b,使滑輪左側(cè)繩子始終與斜面平行,初始時(shí)a位于斜面的c點(diǎn),c、d兩點(diǎn)間的距離為l?，F(xiàn)由靜止同時(shí)釋放a、b,物體a沿斜面向下運(yùn)動(dòng),將彈簧壓縮到最短的位置為e點(diǎn),d、e兩點(diǎn)間距離為。若a、b的質(zhì)量分別為4m和m,a與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)=,不計(jì)空氣阻力,重力加速度為g,整個(gè)過程中,輕繩始終處于伸直狀態(tài),則(bd)a.a在從c至e的過程中,先做勻加速運(yùn)動(dòng),后做勻減速運(yùn)動(dòng)b.a在從c至d的過程中,加速度大小為gc.彈簧的最大彈性勢(shì)能為mgld.彈簧的最大彈性勢(shì)能為mgl【解析】釋放a、b后,a沿斜面加速下滑,當(dāng)與彈簧接觸時(shí),開始?jí)嚎s彈簧,彈簧產(chǎn)生沿斜面向上的彈力,但此時(shí)彈力小于a沿斜面向下的作用力,故a做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng),當(dāng)把彈簧壓縮到某一位置時(shí),a沿斜面受力平衡,速度達(dá)到最大,之后彈力大于a沿斜面向下的作用力,a做減速運(yùn)動(dòng),故a項(xiàng)錯(cuò)誤;a從c至d的過程中,受自身重力沿斜面分力4mgsin =2mg、b對(duì)其沿斜面的拉力m(g+a)和斜面對(duì)a的摩擦力ff=4mgcos =ff彈彈pmgl,c項(xiàng)錯(cuò)誤,d項(xiàng)正確。10.(2015揚(yáng)州模擬)(多選)一質(zhì)量為m的小球以初動(dòng)能ek0從地面豎直向上拋出,已知上升過程中受到阻力f作用,如圖所示,圖中兩條圖線分別表示小球在上升過程中動(dòng)能、重力勢(shì)能中的某一個(gè)與其上升高度之間的關(guān)系(以地面為零勢(shì)能面,h0表示上升的最大高度,圖上坐標(biāo)數(shù)據(jù)中的k為常數(shù)且滿足0k1),則由圖可知,下列結(jié)論正確的是(bcd)a.、分別表示的是動(dòng)能、重力勢(shì)能隨上升高度的圖象b.上升過程中阻力大小恒定且f=kmgc.上升高度h=h0時(shí),重力勢(shì)能和動(dòng)能相等d.上升高度h=時(shí),動(dòng)能與重力勢(shì)能之差為mgh0【解析】根據(jù)動(dòng)能定理可知上升高度越大,動(dòng)能越小,重力勢(shì)能越大,故、分別表示重力勢(shì)能、動(dòng)能隨上升高度的圖象,故a項(xiàng)錯(cuò)誤;從圖線看,重力勢(shì)能、動(dòng)能隨著高度的變化呈線性關(guān)系,故合力恒定,受到的阻力大小恒定,由功能關(guān)系可知從拋出到最高點(diǎn)的過程中機(jī)械能的減少量等于阻力的功的大小,由圖線可知fh0=ek0-0k0pkpk00 0kk00p0kpkmgh0,d項(xiàng)正確。二、計(jì)算題(每小題20分,共40分)11.(2016云南師范大學(xué)附屬中學(xué)月考)如圖甲所示,在傾角為37的粗糙足夠長的斜面的底端,一質(zhì)量m=1 kg可視為質(zhì)點(diǎn)的滑塊壓縮一輕彈簧,滑塊與彈簧不相連。t=0時(shí)釋放物塊,計(jì)算機(jī)通過傳感器描繪出滑塊的速度時(shí)間圖象如圖乙所示,其中oab段為曲線,bc段為直線,在t1=0.1 s時(shí)滑塊已上滑s=0.2 m的距離,g取10 m/s2,sin 37=0.6,cos 37=0.8。求:(1)物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)的大小;(10分)(2)壓縮彈簧時(shí),彈簧具有的彈性勢(shì)能ep。(10分)解:(1)由圖象可知0.1 s開始物體離開彈簧向上做勻減速運(yùn)動(dòng),加速度的大小a= m/s2=10 m/s2 根據(jù)牛頓第二定律有mgsin 37+mgcos 37=ma解得=0.5(2)由圖線可知,t1=0.1 s時(shí)的速度大小v=2.0 m/s由功能關(guān)系可得ep=mv2+mgssin 37+mgcos 37s代入數(shù)據(jù)得ep=4.0 j12.(2015浙江十二校聯(lián)考)如圖所示,光滑水平導(dǎo)軌ab的左端有一被壓縮的彈簧,彈簧左端固定,右端放一個(gè)質(zhì)量為m=1 kg的物塊(可視為質(zhì)點(diǎn)),物塊與彈簧不粘連,b點(diǎn)與水平傳送帶的左端剛好平齊接觸,傳送帶上bc的長為l=6 m,傳送帶沿逆時(shí)針方向以恒定速度v=2 m/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。cd為光滑的水平軌道,c點(diǎn)與傳送帶的右端剛好平齊接觸,de是豎直放置的半徑為r=0.4 m的光滑半圓軌道,de與cd相切于d點(diǎn)。已知物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.2,g取10 m/s2。(1)若釋放彈簧,物塊離開彈簧,滑上傳送帶剛好能到達(dá)c點(diǎn),求彈簧儲(chǔ)存的彈性勢(shì)能ep;(6分)(2)若釋放彈簧,物塊離開彈簧,滑上傳送帶能夠通過c點(diǎn),并經(jīng)過圓弧軌道de,從其最高點(diǎn)e飛出,最終落在cd上與d點(diǎn)的距離為x=1.2 m處(cd長大于1.2 m),求物塊通過e點(diǎn)時(shí)受到的壓力大小;(6分)(3)滿足(2)條件時(shí),求物塊通過傳送帶的過程中產(chǎn)生的熱量。(8分)解:(1)物塊經(jīng)過傳送帶時(shí),摩擦力做的功等于滑塊動(dòng)能的變化,故由動(dòng)能定理有-mgl=0-mv2可知物塊釋放時(shí)的動(dòng)能mv2=mgl=0.21106 j=12 j彈簧的彈性勢(shì)能完全轉(zhuǎn)化為物塊的動(dòng)能,所以物塊剛好到達(dá)傳送帶c點(diǎn)時(shí)彈簧儲(chǔ)存的彈性勢(shì)能為12 j(2)物塊離開e點(diǎn)做平拋運(yùn)動(dòng),則水平方向:x=vet豎直方向:y=