2019高考物理二輪練習(xí)精練精析-5.4功能關(guān)系能量守恒定律2

2019高考物理二輪練習(xí)精練精析-5.4功能關(guān)系能量守恒定律2（2018?天門模擬）如下圖，質(zhì)量為m的跳高運(yùn)動(dòng)員先后用背越式和跨越式兩種跳高方式跳過某一高度，該高度比他起跳時(shí)的重心高出h，那么他從起跳后至越過橫桿的過程中克服重力所做的功（）都必須大于mgh都不一定大于mgh用背越式不一定大于mgh，用跨越式必須大于mgh用背越式必須大于mgh，用跨越式不一定大于mgh（2018?長春模擬）如下圖，在光滑四分之一圓弧軌道的頂端a點(diǎn)，質(zhì)量為m的物塊（可視為質(zhì)點(diǎn)）由靜止開始下滑，經(jīng)圓弧最低點(diǎn)b滑上粗糙水平面，圓弧軌道在b點(diǎn)與水平軌道平滑相接，物塊最終滑至c點(diǎn)停止.假設(shè)圓弧軌道半徑為R,物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為“，以下說法正確的選項(xiàng)是（）物塊滑到b點(diǎn)時(shí)的速度為：頁物塊滑到b點(diǎn)時(shí)對(duì)b點(diǎn)的壓力是3mgc點(diǎn)與b點(diǎn)的距離為R整個(gè)過程中物塊機(jī)械能損失了mgR一質(zhì)量為m的物體以某一速度沖上一個(gè)傾角為37°的斜面，其運(yùn)

動(dòng)的加速度的大小為0.9g.這個(gè)物體沿斜面上升的最大高度為H,那么在這個(gè)過程中()物體的重力勢(shì)能增加了0.9mgH物體的重力勢(shì)能增加了mgH物體的動(dòng)能損失了0.5mgH物體的機(jī)械能損失了0.5mgH(2012?南通模擬)如圖甲所示，在傾角為8的光滑斜面上，有一個(gè)質(zhì)量為m的物體在沿斜面方向的力F的作用下由靜止開始運(yùn)動(dòng),物體的機(jī)械能E隨位移x的變化關(guān)系如圖乙所示.其中0?x過程的圖線是1曲線，x?x過程的圖線為平行于x軸的直線，那么以下說法中正確12的選項(xiàng)是()物體在沿斜面向下運(yùn)動(dòng)在0?x過程中，物體的加速度一直減小1在0?x過程中，物體先減速再勻速2在x?x過程中，物體的加速度為gsin8125.(2018?中山模擬)5.(2018?中山模擬)如下圖,輪的細(xì)繩相連，置于固定斜面體的兩個(gè)斜面上的相同高度處，且都處于靜止?fàn)顟B(tài)，兩斜面的傾角分別為a和0，假設(shè)不計(jì)摩擦，剪斷細(xì)繩后，以下關(guān)于兩物體說法中正確的選項(xiàng)是()a.兩物體著地時(shí)所受重力的功率相同兩物體著地時(shí)的動(dòng)能相同兩物體著地時(shí)的速率相同兩物體著地時(shí)的機(jī)械能相同將三個(gè)不同的斜面如下圖放置，其中斜面1與2底邊相同，斜面2和3高度相同，同一物體與三個(gè)斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均相同，在物體分別沿三個(gè)斜面從頂端由靜止下滑到底端的過程中，以下說法正確的選項(xiàng)是()三種情況下物體損失的機(jī)械能厶E〉△E〉△E321三種情況下摩擦產(chǎn)生的熱量Q=Q<Q123到達(dá)底端的速度v〉v=v123到達(dá)底端的速度v〉v〉v123(2018?臨沂模擬)第十三屆田徑錦標(biāo)賽于2017年8月在韓國大邱舉行.在撐桿跳比賽中,波蘭選手沃伊切霍夫斯基以5.90m的高度奪金，如果把撐桿跳全過程分成四個(gè)階段:a—b、b一c、c一d、d一e，如下圖，那么對(duì)這四個(gè)階段的以下描述正確的有()

a—b為加速助跑階段，人和桿的機(jī)械能在增加b—c為桿彎曲人上升階段，系統(tǒng)動(dòng)能減少，重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能在增加c—d為桿伸直人上升階段，人的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能d—e為人過橫桿后的下落階段，重力所做的功等于人機(jī)械能的增加量8.傳送帶用于傳送工件可以提高工作效率.如下圖,傳送段勻速的過程.工件與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為8.傳送帶用于傳送工件可以提高工作效率.如下圖,傳送段勻速的過程.工件與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為p，傳送帶與水平方向夾角為e,每當(dāng)前一個(gè)工件在傳送帶上停止相對(duì)滑動(dòng)時(shí),后一個(gè)工件立即放到傳送帶上，整條傳送帶滿載時(shí)恰好能傳送n個(gè)工件.重力加速度為g,那么以下說法正確的選項(xiàng)是（）pmvpmv2cos02(pcosG-sin0)W二

f在傳送帶上摩擦力對(duì)每個(gè)工件做的功為1W=—mv2+mglsinO每個(gè)工件與傳送帶之間由摩擦產(chǎn)生的熱量為^mvcoseQ=一2（pcose-sine）傳送帶滿載工件比空載時(shí)增加的功率為P=mgv（pcos0+nsin0-sine)【二】計(jì)算題（本大題共2小題，共28分，要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位）（2018?聊城模擬）（14分）如下圖，水平光滑地面上停放著一輛小車，左側(cè)靠在豎直墻壁上，小車的四分之一圓弧軌道AB光滑,在最低點(diǎn)B與水平軌道BC相切,BC的長度L=2m,圓弧半徑R=1m,整個(gè)軌道處于同一豎直平面內(nèi),可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊從C點(diǎn)以8m/s初速度向左運(yùn)動(dòng),物塊與BC部分的動(dòng)摩擦因數(shù)“=0.7,物塊質(zhì)量為m=1kg,小車的質(zhì)量M=3.5kg（g=10m/s2）求:（1）物塊到達(dá)圓弧軌道最低點(diǎn)B時(shí)對(duì)軌道的壓力及離開B點(diǎn)上升的最大高度.（2）物塊滑向B點(diǎn)后再經(jīng)多長時(shí)間離開小車及小車運(yùn)動(dòng)的最大速度.（2018?常熟模擬）（14分）如下圖，遙控電動(dòng)賽車（可視為質(zhì)點(diǎn)）從a點(diǎn)由靜止出發(fā)，經(jīng)過時(shí)間t后關(guān)閉電動(dòng)機(jī)，賽車?yán)^續(xù)前進(jìn)至B點(diǎn)后進(jìn)入固定在豎直平面內(nèi)的圓形光滑軌道，通過軌道最高點(diǎn)P后又進(jìn)入水平軌道CD上.賽車在水平軌道aB部分和CD部分運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力恒為車重的0.5倍，即k=F/mg=0.5,賽車的質(zhì)量m=0.4kg,通電后賽車的電f動(dòng)機(jī)以額定功率P=2W工作，軌道aB的長度L=2m,圓形軌道的半徑R=0.5m,空氣阻力可以忽略,取重力加速度g=10m/s2.某次比賽，要求賽車在運(yùn)動(dòng)過程中既不能脫離軌道，又要在CD軌道上運(yùn)動(dòng)的路程最短.在此條件下,求：（1）賽車在CD軌道上運(yùn)動(dòng)的最短路程.

(2)賽車電動(dòng)機(jī)工作的時(shí)間.答案解析【解析】選c.采用背越式跳高方式時(shí)，運(yùn)動(dòng)員的重心升高的高度可以低于橫桿，而采用跨越式跳高方式時(shí)，運(yùn)動(dòng)員的重心升高的高度一定高于橫桿，故用背越式時(shí)克服重力做的功不一定大于mgh,而采用跨越式時(shí)克服重力做的功一定大于mgh，c正確.【解析】選B、c、D.由a到b的過程中，應(yīng)用機(jī)械能守恒定律可得：mgR=—mv22b，得=丑'錯(cuò)誤；由fNb一mg=mv2得：-jb-F=3mg，NbB正確；由能量守恒可得：mgR-pmg?x^=O，得R,C正確；在整cx=bc卩個(gè)過程中，克服摩擦力做功為pmgx=mgR,故機(jī)械能損失了mgR,D正確.bc【解析】選B、D.由mgsin37°+F=ma可得：F=0.3mg,物體上滑過ff程中，物體重力做負(fù)功，大小為mgH,故重力勢(shì)能增加了mgH,A錯(cuò)誤,B正確；物體機(jī)械能的損失等于物體克服阻力所做的功，其大小為H，D正確；由H得：v2=3gH,故物體動(dòng)能損F—=0.5mgHv2=2a——0f^in37。0sin37。失為1,C錯(cuò)誤.mv2=1.5mgH20【解析】選a、D.由圖乙可知，在0?x過程中，物體機(jī)械能減少,1故力F在此過程中做負(fù)功，因此，物體沿斜面向下運(yùn)動(dòng)，因在E-x圖線中的0?x階段，圖線的斜率變小，故力F在此過程中逐漸減小，1由mgsinQ-F=ma可知，物體的加速度逐漸增大,,正確,B、C錯(cuò)誤;x-1

x2過程中，物體機(jī)械能保持不變，F(xiàn)=0,故此過程中物體的加速度a二gsin6,D正確.【變式備選】(2018?桂林模擬)如下圖，勁度系數(shù)為k的輕彈簧豎直?h放置，下端固定在水平地面上，一質(zhì)量為m的小球，從離彈簧上端高「h處由靜止釋放，那么從小球壓上彈簧后繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的過’程中，以下說法正確的選項(xiàng)是()彈簧的彈性勢(shì)能逐漸增大小球剛接觸彈簧時(shí)動(dòng)能最大小球所受合力的最大值可能等于重力該過程的某一階段內(nèi)，小球的動(dòng)能增大而小球的機(jī)械能減少【解析】選A、D.小球壓上彈簧后繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的過程中，彈簧的壓縮量增大，彈簧的彈性勢(shì)能逐漸增大，A正確；小球壓上彈簧后的開始階段，仍有mg〉kx,故小球還要繼續(xù)加速，而此過程中小球的機(jī)械能有一部分轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢(shì)能，小球機(jī)械能減少了，故D正確，B錯(cuò)誤；小球在最低點(diǎn)時(shí)合力最大，方向向上，其合力一定大于mg,C錯(cuò)誤mgsina=mgsin卩，AB由機(jī)械能守恒得：mgH=mgsina=mgsin卩，AB由機(jī)械能守恒得：mgH=1mv2可知兩物體著地時(shí)的速度v=屈,故它們的速度大小相同，但因物體質(zhì)量不同，故兩物體著地時(shí)的動(dòng)能和機(jī)械能均不同，B、D錯(cuò)誤，C正確；由p二mgvsina,P=mgvsin卩可AABB知，兩物體著地時(shí)，所受重力的功率相同，A正確.【解析】選B、D.物體損失的機(jī)械能等于因摩擦產(chǎn)生的熱量，也等TOC\o"1-5"\h\z于物體克服摩擦力所做的功Wf,由W=ggs0/可知，W>W=W'fWf3f2fi故B正確,,錯(cuò)誤；由動(dòng)能定理得：］，由h>h可知,v>v,mgh-W二一mv21212f2由W>W可知，v>v，故C錯(cuò)誤，D正確.f3f2【解析】選a、B?在加速助跑階段，人和桿的速度增大，其機(jī)械能增加，A正確;在桿彎曲人上升階段,系統(tǒng)的重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能在增加,而系統(tǒng)動(dòng)能減少,B正確;在c—d階段,桿伸直人上升的過程，桿的彈性勢(shì)能和人的動(dòng)能均轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能,C錯(cuò)誤;人過橫桿后的下落階段,只有重力做功，人的機(jī)械能守恒,D錯(cuò)誤.【解題指南】解答此題時(shí)應(yīng)明確以下三點(diǎn)傳送帶對(duì)工件所做的功等于工件動(dòng)能與重力勢(shì)能的增量.由摩擦產(chǎn)生的熱量等于滑動(dòng)摩擦力與相對(duì)位移的乘積.滿載時(shí)有一個(gè)工件是滑動(dòng)摩擦力,其余為靜摩擦力.解析】選B、D.由動(dòng)能定理可知,1,故傳送帶上摩W-mglsinO=—mv2擦力對(duì)每個(gè)工件做的功為1,A錯(cuò)誤,B正確;工件加速W=—mv2+mglsinO過程的加速度^mgcosO-mgsinO°.J加速到同速所用的時(shí)間a==pgcosO-gsinOvv,故每個(gè)工件加速過程中由摩擦產(chǎn)生的熱量t==—aygcosO—gsin0v、ymcos0v2Q沖mgcOs0（vt-?。?2gos0-sinO）,故C錯(cuò)誤；滿載比空載時(shí)，傳送帶增加的拉力F=(nT)mgsinB+pmgcosQ，故傳送帶滿載比空載時(shí)增加的功率為P=F?v=mgv(pcos0+nsin0-sin0),D正確.【解析】(1)物塊由C到B的過程對(duì)物塊由動(dòng)能定理得:_pmgL_pmgL=mv2_mv22B2據(jù)牛頓第二定律:（2分）據(jù)牛頓第二定律:mv2TOC\o"1-5"\h\zF—mg=bN&R（2分）由牛頓第三定律F二-F/,F/的大小為46N,方向豎直向下NNN(2分)由機(jī)械能守恒定律:1,mgh=mv22b解得:h=1.8m(2分)(2)設(shè)物塊滑回B點(diǎn)至軌道末端C處分離用時(shí)t,對(duì)物塊由牛頓第二定律umg二ma1對(duì)小車有:umg=Ma2(2分)11vt—at2—(—at2)=LB2122(2分)解得:2t=s3分離時(shí)小車速度最大v=at車2解得:v=1.33m/s車

（2分）答案：（1）46N，方向豎直向下l?8m（2）2s1.33m/s310?【解析】（1）要求賽車在運(yùn)動(dòng)過程中既不能脫離軌道,又在CD軌道上運(yùn)動(dòng)的路程最短,那么賽車經(jīng)過圓軌道P點(diǎn)時(shí)速度最小,此時(shí)賽車對(duì)軌道的壓力為零,重力提供向心力:mv2mg=P—R（2分）C點(diǎn)的速度,由機(jī)械能守恒定律可得:mg2mg2R+—mv2=mv22p2c（3分）由上述兩式聯(lián)立，代入數(shù)據(jù)可得：v=5m/sC（1分）設(shè)賽車在CD軌道上運(yùn)動(dòng)的最短路程為x,由動(dòng)能定理可得：-kmgx二0-—mv22c（2分）代入數(shù)據(jù)可得：x=2?5m（1分）（2）由于豎直圓軌道光滑，由機(jī)械能守恒定律可知：v=v=5m/sBC從A點(diǎn)到B點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過程中，由能量守恒定律