2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí)第五章能量和運(yùn)動(dòng)課時(shí)作業(yè)17功能關(guān)系能量守恒定律

1、課時(shí)作業(yè)十七功能關(guān)系 能量守恒定律根底小題練1自然現(xiàn)象中蘊(yùn)藏著許多物理知識(shí)，如下圖為一個(gè)盛水袋，某人從側(cè)面緩慢推袋壁使它變形，那么水的勢(shì)能()A變大B變小C.不變D不能確定【解析】人緩慢推水袋，對(duì)水袋做正功，由功能關(guān)系可知，水的重力勢(shì)能一定增加，A正確【答案】A2如下圖，A物體用板托著，細(xì)繩跨過(guò)輕質(zhì)光滑定滑輪與A、B相連，繩處于繃直狀態(tài)，A、B的質(zhì)量分別為2m和m.現(xiàn)將板抽走，那么A下落一段距離的過(guò)程中() AA物體減少的機(jī)械能大于B物體增加的機(jī)械能BA物體減少的機(jī)械能等于B物體增加的機(jī)械能C懸掛滑輪的繩子對(duì)天花板的拉力大于3mgD懸掛滑輪的繩子對(duì)天花板的拉力小于3mg【解析】對(duì)A、B組成的系

2、統(tǒng)，沒(méi)有機(jī)械能與其他形式能的轉(zhuǎn)化，因此系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，A物體減少的機(jī)械能等于B物體增加的機(jī)械能，A錯(cuò)誤，B正確；對(duì)滑輪受力分析，根據(jù)平衡條件得F2FT，對(duì)A、B整體受力分析，根據(jù)牛頓第二定律得2mgmg3ma，對(duì)B物體受力分析得FTmgma，聯(lián)立得Feq f(8,3)mg，C錯(cuò)誤，D正確【答案】BD3小車靜止在光滑的水平導(dǎo)軌上，一個(gè)小球用細(xì)繩懸掛在車上由圖中位置無(wú)初速度釋放，在小球下擺到最低點(diǎn)的過(guò)程中，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是() A繩對(duì)球的拉力不做功B球克服繩拉力做的功等于球減少的機(jī)械能C繩對(duì)車做的功等于球減少的重力勢(shì)能D球減少的重力勢(shì)能等于球增加的動(dòng)能【解析】小球下擺的過(guò)程中，小車的機(jī)械能增

3、加，小球的機(jī)械能減少，球克服繩拉力做的功等于減少的機(jī)械能，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；繩對(duì)車做的功等于球減少的機(jī)械能，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；球減少的重力勢(shì)能等于球增加的動(dòng)能和小車增加的機(jī)械能之和，選項(xiàng)D錯(cuò)誤【答案】B4懸崖跳水是一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)性的極限運(yùn)動(dòng)，需要運(yùn)發(fā)動(dòng)具有非凡的膽量和過(guò)硬的技術(shù)跳水運(yùn)發(fā)動(dòng)進(jìn)入水中后受到水的阻力而做減速運(yùn)動(dòng)，設(shè)質(zhì)量為m的運(yùn)發(fā)動(dòng)剛?cè)胨畷r(shí)的速度為v，水對(duì)他的阻力大小恒為F，那么在他減速下降深度為h的過(guò)程中，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是(g為當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?()A他的動(dòng)能減少了(Fmg)hB他的重力勢(shì)能減少了mgheq f(1,2)mv2C他的機(jī)械能減少了FhD他的機(jī)械能減少了mgh【解析】合

4、力做的功等于動(dòng)能的變化，合力做的功為(Fmg)h，A正確；重力做的功等于重力勢(shì)能的減少量，故重力勢(shì)能減小了mgh，B錯(cuò)誤；重力以外的力做的功等于機(jī)械能的變化，故機(jī)械能減少了Fh，C正確，D錯(cuò)誤【答案】AC5如下圖，在光滑斜面上的A點(diǎn)先后水平拋出和靜止釋放兩個(gè)質(zhì)量相等的小球1和2，不計(jì)空氣阻力，最終兩小球在斜面上的B點(diǎn)相遇，在這個(gè)過(guò)程中() A小球1重力做的功大于小球2重力做的功B小球1機(jī)械能的變化大于小球2機(jī)械能的變化C小球1到達(dá)B點(diǎn)的動(dòng)能大于小球2的動(dòng)能D兩小球到達(dá)B點(diǎn)時(shí)，在豎直方向的分速度相等【解析】重力做功只與初、末位置的高度差有關(guān)，與物體經(jīng)過(guò)的路徑無(wú)關(guān)，所以重力對(duì)1、2兩小球所做的功相

5、等，A錯(cuò)誤；1、2兩小球從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程中，只有重力對(duì)其做功，所以它們的機(jī)械能均守恒，B錯(cuò)誤；由動(dòng)能定理可得，對(duì)小球1有：mghEk1Ek0，對(duì)小球2有：mghEk20，顯然Ek1Ek2，C正確；由上面的分析可知，兩小球到達(dá)B點(diǎn)時(shí)，小球1的速度大于小球2的速度，且小球1的速度方向與豎直方向的夾角小于小球2速度方向與豎直方向的夾角，因此，小球1在豎直方向上的速度大于小球2在豎直方向上的速度，D錯(cuò)誤【答案】C6如下圖，水平傳送帶AB長(zhǎng)為21 m，以6 m/s的速度順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，臺(tái)面與傳送帶平滑連接于B點(diǎn)，半圓形光滑軌道半徑R1.25 m，與水平臺(tái)面相切于C點(diǎn)，BC長(zhǎng)x5.5 m，P點(diǎn)是圓弧

6、軌道上與圓心O等高的一點(diǎn)一質(zhì)量為m1 kg的物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))，從A點(diǎn)無(wú)初速度釋放，物塊與傳送帶及臺(tái)面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.1，那么關(guān)于物塊的運(yùn)動(dòng)情況，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A物塊不能到達(dá)P點(diǎn)B物塊能越過(guò)P點(diǎn)做斜拋運(yùn)動(dòng)C物塊能越過(guò)P點(diǎn)做平拋運(yùn)動(dòng)D物塊能到達(dá)P點(diǎn)，但不會(huì)出現(xiàn)選項(xiàng)B、C所描述的運(yùn)動(dòng)情況【解析】物塊從A點(diǎn)釋放后在傳送帶上做加速運(yùn)動(dòng)，假設(shè)到達(dá)臺(tái)面之前能夠到達(dá)傳送帶的速度v，那么由動(dòng)能定理得，mgx1eq f(1,2)mv2，得x118 m21 m，假設(shè)成立物塊以6 m/s沖上臺(tái)面，假設(shè)物塊能到達(dá)P點(diǎn)，那么到達(dá)P點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能EkP可由動(dòng)能定理求得，mgxmgREkPeq f(1,2)mv

7、2，得EkP0，可見(jiàn)，物塊能到達(dá)P點(diǎn)，速度恰為零，之后從P點(diǎn)沿圓弧軌道滑回，不會(huì)出現(xiàn)選項(xiàng)B、C所描述的運(yùn)動(dòng)情況，D正確【答案】D創(chuàng)新導(dǎo)向練7生活?yuàn)蕵?lè)蹦床娛樂(lè)中的能量轉(zhuǎn)化問(wèn)題在兒童樂(lè)園的蹦床工程中，小孩在兩根彈性繩和蹦床的協(xié)助下實(shí)現(xiàn)上下彈跳如下圖，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)空氣阻力以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A從A運(yùn)動(dòng)到O，小孩重力勢(shì)能減少量大于動(dòng)能增加量B從O運(yùn)動(dòng)到B，小孩動(dòng)能減少量等于蹦床彈性勢(shì)能增加量C從A運(yùn)動(dòng)到B，小孩機(jī)械能減少量小于蹦床彈性勢(shì)能增加量D假設(shè)從B返回到A，小孩機(jī)械能增加量等于蹦床彈性勢(shì)能減少量【解析】從

8、A運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)，小孩重力勢(shì)能減少量等于動(dòng)能增加量與彈性繩的彈性勢(shì)能的增加量之和，選項(xiàng)A正確；從O運(yùn)動(dòng)到B，小孩動(dòng)能和重力勢(shì)能的減少量等于彈性繩和蹦床的彈性勢(shì)能的增加量，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；從A運(yùn)動(dòng)到B，小孩機(jī)械能減少量大于蹦床彈性勢(shì)能增加量，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；假設(shè)從B返回到A，小孩機(jī)械能增加量等于蹦床和彈性繩彈性勢(shì)能減少量之和，選項(xiàng)D錯(cuò)誤【答案】A8物理與生物以“跳蚤彈跳為背景考查能量問(wèn)題在日常生活中，人們習(xí)慣于用幾何相似性放大(或縮小)的倍數(shù)去得出推論，例如一個(gè)人身體高了50%，做衣服用的布料也要多50%，但實(shí)際上這種計(jì)算方法是錯(cuò)誤的假設(shè)物體的幾何線度為L(zhǎng)，當(dāng)L改變時(shí)，其他因素按怎樣的規(guī)律變化？這類規(guī)律可稱

9、之為標(biāo)度律，它們是由量綱關(guān)系決定的在上例中，物體的外表積SkL2，所以身高變?yōu)?.5倍，所用的布料變?yōu)?.522.25倍以跳蚤為例：如果一只跳蚤的身長(zhǎng)為2 mm，質(zhì)量為0.2 g，往上跳的高度可達(dá)0.3 m可假設(shè)其體內(nèi)能用來(lái)跳高的能量EL3(L為幾何線度)，在其平均密度不變的情況下，身長(zhǎng)變?yōu)? m，那么這只跳蚤往上跳的最大高度最接近()A0.3 m B3 m C30 m D300 m【解析】根據(jù)能量關(guān)系可知Emgh，由題意可知EkL3，那么mghkL3；因跳蚤的平均密度不變，那么mL3，那么ghk，因、g、k均為定值，故h不變，那么這只跳蚤往上跳的最大高度最接近0.3 m，應(yīng)選A.【答案】A9

10、就地取材利用“彈弓考查功能關(guān)系問(wèn)題彈弓是80后童年生活最喜愛(ài)的打擊類玩具之一，其工作原理如下圖，橡皮筋兩端點(diǎn)A、B固定在把手上，橡皮筋A(yù)BC恰好處于原長(zhǎng)狀態(tài)，在C處(AB連線的中垂線上)放一固體彈丸，一手執(zhí)把，另一手將彈丸拉至D點(diǎn)放手，彈丸就會(huì)在橡皮筋的作用下迅速發(fā)射出去，打擊目標(biāo)，現(xiàn)將彈丸豎直向上發(fā)射，E是CD的中點(diǎn)，那么()A從D到C，彈丸的動(dòng)能一直在增大B從D到C的過(guò)程中，彈丸在E點(diǎn)的動(dòng)能一定最大C從D到C，彈丸的機(jī)械能先增大后減少D從D到E彈丸增加的機(jī)械能大于從E到C彈丸增加的機(jī)械能【解析】在CD連線中的某一處，彈丸受力平衡，但是此點(diǎn)不一定是E點(diǎn)，所以從D到C，彈丸的速度先增大后減小，

11、彈丸的動(dòng)能先增大后減小，故A、B錯(cuò)誤；從D到C，橡皮筋對(duì)彈丸做正功，彈丸機(jī)械能一直在增加，故C錯(cuò)誤；從D到E橡皮筋作用在彈丸上的合力大于從E到C橡皮筋作用在彈丸上的合力，兩段長(zhǎng)度相等，所以DE段橡皮筋對(duì)彈丸做功較多，即機(jī)械能增加的較多，故D正確，應(yīng)選D.【答案】D10綜合應(yīng)用能量轉(zhuǎn)化與守恒定律的實(shí)際應(yīng)用如下圖，傾角37的光滑斜面上粘貼有一厚度不計(jì)、寬度為d0.2 m的橡膠帶，橡膠帶的上外表與斜面位于同一平面內(nèi)，其上、下邊緣與斜面的上、下邊緣平行，橡膠帶的上邊緣到斜面的頂端距離為L(zhǎng)0.4 m，現(xiàn)將質(zhì)量為m1 kg、寬度為d的薄矩形板上邊緣與斜面頂端平齊且從斜面頂端靜止釋放矩形板與橡膠帶之間的動(dòng)摩

12、擦因數(shù)為0.5，重力加速度大小為g10 m/s2，不計(jì)空氣阻力，矩形板由斜面頂端靜止釋放到完全離開(kāi)橡膠帶的過(guò)程中(此過(guò)程矩形板始終在斜面上)，sin 370.6，cos 370.8，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A矩形板受到的摩擦力大小為4 NB矩形板的重力做功為3.6 JC產(chǎn)生的熱量為0.8 JD矩形板的上邊緣穿過(guò)橡膠帶下邊緣時(shí)其速度大小為eq f(2r(35),5) m/s【解析】當(dāng)矩形板全部在橡膠帶上時(shí)摩擦力為Ffmgcos 374 N，此時(shí)摩擦力最大，其他情形摩擦力均小于4 N，故A錯(cuò)誤；重力對(duì)矩形板做功WGmghmg(Ld)sin 373.6 J，B正確；從滑上橡膠帶到完全離開(kāi)橡膠帶，因矩

13、形板受到的摩擦力與位移的變化為線性關(guān)系，那么產(chǎn)生的熱量Qeq f(0mgcos 37,2)2d0.8 J，C正確；從釋放到完全離開(kāi)橡膠帶，對(duì)矩形板由動(dòng)能定理有mg(Ld)sin 37eq f(0mgcos 37,2)2deq f(1,2)mv2，代入可得veq f(2r(35),5)m/s，D正確【答案】BCD綜合提升練11如下圖，A、B間是一個(gè)風(fēng)洞，水平地板AB延伸至C點(diǎn)，通過(guò)半徑r0.5 m、圓心角為的光滑圓弧CD與足夠長(zhǎng)的光滑斜面DE連接，斜面傾角為.可以看成質(zhì)點(diǎn)、質(zhì)量m2 kg的滑塊在風(fēng)洞中受到水平向右的恒定風(fēng)力F20 N，滑塊與地板AC間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.2.xAB5 m，xBC2 m

14、，如果將滑塊在風(fēng)洞中A點(diǎn)由靜止釋放，sin 0.6，cos 0.8，重力加速度g取10 m/s2.求(計(jì)算結(jié)果要求保存3位有效數(shù)字)：(1)滑塊經(jīng)過(guò)圓弧軌道的C點(diǎn)時(shí)對(duì)地板的壓力大小及在斜面上上升的最大高度；(2)滑塊第一次返回風(fēng)洞速率為零時(shí)的位置；(3)滑塊在A、C間運(yùn)動(dòng)的總路程【解析】(1)滑塊在風(fēng)洞中A點(diǎn)由靜止釋放后，設(shè)經(jīng)過(guò)C點(diǎn)時(shí)速度為v1，由動(dòng)能定理得FxABmgxACeq f(1,2)mveq oal(2,1)在C點(diǎn)由牛頓第二定律有FNCmgmeq f(voal(2,1),r)代入數(shù)據(jù)解得FNC308 N，由牛頓第三定律知滑塊經(jīng)過(guò)C點(diǎn)時(shí)對(duì)地板的壓力為308 N滑塊由C點(diǎn)上滑過(guò)程中，機(jī)械

15、能守恒eq f(1,2)mveq oal(2,1)mgr(1cos )mgh代入數(shù)據(jù)解得h3.50 m.(2)滑塊返回風(fēng)洞時(shí)，風(fēng)力與摩擦力皆為阻力，設(shè)滑塊運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)速率為零，由能量守恒得eq f(1,2)mveq oal(2,1)mg(xBCxPB)FxPB代入數(shù)據(jù)解得xPBeq f(8,3) m2.67 m滑塊第一次返回風(fēng)洞速率為零時(shí)的位置在B點(diǎn)左側(cè)2.67 m處(3)整個(gè)過(guò)程等效為滑塊從A處在風(fēng)力和滑動(dòng)摩擦力的共同作用下被推到B處，然后在足夠長(zhǎng)水平面上滑行至靜止，設(shè)總路程為s，由動(dòng)能定理得FxABmgs0代入數(shù)據(jù)解得s25.0 m.【答案】(1)308 N3.50 m(2)在B點(diǎn)左側(cè)2.

16、67 m處(3)25.0 m12如下圖，在豎直方向上A、B兩物體通過(guò)勁度系數(shù)為k16 N/m的輕質(zhì)彈簧相連，A放在水平地面上，B、C兩物體通過(guò)細(xì)線繞過(guò)輕質(zhì)定滑輪相連，C放在傾角30的固定光滑斜面上用手拿住C，使細(xì)線剛好拉直但無(wú)拉力作用，并保證ab段的細(xì)線豎直、cd段的細(xì)線與斜面平行A、B的質(zhì)量均為m0.2 kg，重力加速度取g10 m/s2，細(xì)線與滑輪之間的摩擦不計(jì)，開(kāi)始時(shí)整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)釋放C后它沿斜面下滑，A剛離開(kāi)地面時(shí)，B獲得最大速度，求：(1)從釋放C到物體A剛離開(kāi)地面時(shí)，物體C沿斜面下滑的距離；(2)物體C的質(zhì)量；(3)釋放C到A剛離開(kāi)地面的過(guò)程中細(xì)線的拉力對(duì)物體C做的功【解析】(1)設(shè)開(kāi)始時(shí)彈簧的壓縮量為xB，得kxBmg設(shè)物體A剛離開(kāi)地面時(shí)，彈簧的伸長(zhǎng)量為xA，得kxAmg當(dāng)物體A剛離開(kāi)地面時(shí)，物體C沿斜面下滑的距離為hxAxB由解得heq f(2mg,k)0.25