高考物理一輪復(fù)習(xí) 第5章 機(jī)械能及其守恒定律 第4節(jié) 課時(shí)提能練17 功能關(guān)系 能量守恒定律-人教版高三物理試題

課時(shí)提能練(十七)功能關(guān)系能量守恒定律(限時(shí)：40分鐘)A級(jí)跨越本科線1．用恒力F豎直向上拉一物體，使其由地面處開始加速上升到某一高度．若該過程空氣阻力不能忽略，則下列說法中正確的是()A．力F做的功和阻力做的功之和等于物體動(dòng)能的增量B．重力所做的功等于物體重力勢(shì)能的增量C．力F做的功和阻力做的功之和等于物體機(jī)械能的增量D．力F、重力、阻力三者的合力所做的功等于物體機(jī)械能的增量C[在物體向上運(yùn)動(dòng)的過程中，恒力F、重力、空氣阻力做功，根據(jù)動(dòng)能定理可知，三力做的功之和等于物體的動(dòng)能增量，所以A錯(cuò)誤；克服重力做的功等于物體重力勢(shì)能的增量，所以B錯(cuò)誤；除重力外的其它力做的功之和等于物體機(jī)械能的增加量，所以C正確，D錯(cuò)誤．]2.如圖5-4-11所示，跳水運(yùn)動(dòng)員跳水前的踏板過程可以簡(jiǎn)化為下述模型：運(yùn)動(dòng)員從高處落到處于自然狀態(tài)的跳板(A位置)上，隨跳板一同向下運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)(B位置)．對(duì)于運(yùn)動(dòng)員從開始與跳板接觸到運(yùn)動(dòng)至最低點(diǎn)的過程，下列說法正確的是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：92492238】圖5-4-11A．到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)，運(yùn)動(dòng)員所受外力的合力為零B．在這個(gè)過程中，運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)能一直在減小C．在這個(gè)過程中，跳板的彈性勢(shì)能一直在增加D．在這個(gè)過程中，運(yùn)動(dòng)員所受重力對(duì)她做的功大于運(yùn)動(dòng)員克服跳板彈力做的功C[從運(yùn)動(dòng)員與跳板接觸至F彈＝mg，運(yùn)動(dòng)員做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，之后F彈>mg，運(yùn)動(dòng)員開始減速，到最低點(diǎn)時(shí)速度減為零，此時(shí)運(yùn)動(dòng)員受向上的合力，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；該過程中運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)能先增大后減小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；該過程中跳板的形變量一直增大，彈性勢(shì)能一直在增加，選項(xiàng)C正確；對(duì)于該過程，由動(dòng)能定理得WG－W彈＝0－eq\f(1,2)mv2，則WG＝W彈－eq\f(1,2)mv2，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．]3．如圖5-4-12是安裝在列車車廂之間的摩擦緩沖器結(jié)構(gòu)圖，圖中①和②為楔塊，③和④為墊板，楔塊與彈簧盒、墊板間均有摩擦，在車廂相互撞擊使彈簧壓縮的過程中()圖5-4-12A．緩沖器的機(jī)械能守恒B．摩擦力做功消耗機(jī)械能C．墊板的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D．彈簧的彈性勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能B[由于車廂撞擊彈簧壓縮的過程中存在克服摩擦力做功，所以緩沖器的機(jī)械能減少，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；彈簧壓縮的過程中，墊板的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和彈簧的彈性勢(shì)能，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤．]4.如圖5-4-13所示，足夠長(zhǎng)的傳送帶以恒定速率順時(shí)針運(yùn)行，將一個(gè)物體輕輕放在傳送帶底端，第一階段物體被加速到與傳送帶具有相同的速度，第二階段與傳送帶相對(duì)靜止，勻速運(yùn)動(dòng)到達(dá)傳送帶頂端．下列說法正確的是()圖5-4-13A．第一階段摩擦力對(duì)物體做正功，第二階段摩擦力對(duì)物體不做功B．第一階段摩擦力對(duì)物體做的功等于第一階段物體動(dòng)能的增加量C．第一階段物體和傳送帶間因摩擦產(chǎn)生的熱量等于第一階段物體機(jī)械能的增加量D．物體從底端到頂端全過程機(jī)械能的增加量等于全過程物體與傳送帶間因摩擦產(chǎn)生的熱量C[第一階段滑動(dòng)摩擦力對(duì)物體做正功，第二階段靜摩擦力對(duì)物體也做正功，A項(xiàng)錯(cuò)誤；摩擦力做的功等于物體機(jī)械能的增加量，B項(xiàng)錯(cuò)誤；第一階段物體的平均速度是傳送帶速度的一半，因此物體運(yùn)動(dòng)的位移x1恰好等于物體和傳送帶間相對(duì)移動(dòng)的距離d.所以因摩擦產(chǎn)生的熱量Q＝Ffd，等于物體機(jī)械能的增加量而不是動(dòng)能的增加量，C項(xiàng)正確；第二階段靜摩擦力做正功，物體機(jī)械能增加，物體與傳送帶間沒有產(chǎn)生熱量，D項(xiàng)錯(cuò)誤．]5．(2017·黃山模擬)“彈弓”一直是孩子們最喜愛的彈射類玩具之一，其構(gòu)造如圖5-4-14所示，橡皮筋兩端點(diǎn)A、B固定在把手上，橡皮筋A(yù)CB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，已知E是CD中點(diǎn)，則()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：92492239】圖5-4-14A．從D到C，彈丸的機(jī)械能守恒B．從D到C，彈丸的動(dòng)能一直在增大C．從D到C，彈丸的機(jī)械能先增大后減小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D[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，A、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，兩段高度相等，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，D正確；在CD連線中的某一處，彈丸受力平衡，所以從D到C，彈丸的速度先增大后減小，B錯(cuò)誤．]6．(多選)(2017·襄陽模擬)如圖5-4-15所示，質(zhì)量為M、長(zhǎng)為L(zhǎng)的木板置于光滑的水平面上，一質(zhì)量為m的滑塊放置在木板左端，滑塊與木板間滑動(dòng)摩擦力大小為f，用水平的恒定拉力F作用于滑塊．當(dāng)滑塊運(yùn)動(dòng)到木板右端時(shí)，木板在地面上移動(dòng)的距離為s，下列結(jié)論中正確的是()圖5-4-15A．上述過程中，F(xiàn)做功等于滑塊和木板動(dòng)能的增量B．其他條件不變的情況下，M越大，s越小C．其他條件不變的情況下，F(xiàn)越大，滑塊到達(dá)木板右端所用時(shí)間越長(zhǎng)D．其他條件不變的情況下，f越大，滑塊與木板間產(chǎn)生的熱量越多BD[在滑塊滑到木板右端的過程中，F(xiàn)做的功轉(zhuǎn)化為滑塊和木板的動(dòng)能以及系統(tǒng)的內(nèi)能，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；木板質(zhì)量越大，木板的加速度越小，因而木板的位移越小，選項(xiàng)B正確；其他條件不變，F(xiàn)越大，滑塊滑到木板右端所需的時(shí)間越短，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；根據(jù)Q＝fL可知f越大，產(chǎn)生的熱量越多，選項(xiàng)D正確．]7．(2017·海口模擬)如圖5-4-16所示，半圓形軌道MON豎直放置且固定在地面上，直徑MN是水平的，一小物塊從M點(diǎn)正上方高度為H處自由下落，正好在M點(diǎn)滑入半圓軌道，測(cè)得其第一次離開N點(diǎn)后上升的最大高度為eq\f(H,2)，小物塊接著下落從N點(diǎn)滑入半圓軌道，在向M點(diǎn)滑行過程中(整個(gè)過程不計(jì)空氣阻力)，下列說法正確的是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：92492240】圖5-4-16A．小物塊正好能到達(dá)M點(diǎn)B．小物塊一定到不了M點(diǎn)C．小物塊一定能沖出M點(diǎn)D．不能確定小物塊能否沖出M點(diǎn)C[設(shè)小物塊由M運(yùn)動(dòng)到N克服摩擦力所做的功為W1，則由能量守恒定律可得：W1＝eq\f(1,2)mgH；設(shè)小物塊由N運(yùn)動(dòng)到M克服摩擦力所做的功為W2，因?yàn)樗俣仍酱?，小物塊對(duì)軌道的壓力越大，所受滑動(dòng)摩擦力越大，所以W2<W1＝eq\f(1,2)mgH，小物塊一定能沖出M點(diǎn)，即只有選項(xiàng)C正確．]8.(2017·杭州模擬)一彈珠彈射玩具模型如圖5-4-17所示，水平粗糙管AB內(nèi)裝有一輕彈簧，左端固定．豎直放置管道BCD光滑，其中CD為半徑為R＝0.1m的1/4圓周，C與地面高度也為R.用質(zhì)量m1＝0.3kg的彈珠(可看成質(zhì)點(diǎn))將彈簧緩慢壓縮到某一確定位置M，彈珠與彈簧不固連，由靜止釋放后彈珠恰停止在D點(diǎn)．用同種材料、質(zhì)量為m2＝0.1kg的彈珠仍將彈簧緩慢壓縮到M點(diǎn)釋放，由靜止釋放后彈珠由D點(diǎn)飛出后落在與D點(diǎn)正下方D′點(diǎn)相距x＝0.8m處．g取10m/s2，求：圖5-4-17(1)m2從D點(diǎn)飛出時(shí)的速度大??；(2)彈珠m2在D點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的彈力；(3)彈簧緩慢壓縮到M點(diǎn)時(shí)儲(chǔ)存的彈性勢(shì)能．【解析】(1)對(duì)m2由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律得：2R＝eq\f(1,2)gt2，t＝0.2sx＝vDt，vD＝4m/s.(2)在D處：m2g＋FN＝m2eq\f(v\o\al(2,D),R)，F(xiàn)N＝15N，方向豎直向下由牛頓第三定律知m2在D點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的彈力F′N＝15N方向豎直向上．(3)對(duì)m1，由能量轉(zhuǎn)化和守恒知Ep＝μm1gxMB＋m1g·2R對(duì)m2，由能量轉(zhuǎn)化和守恒知Ep＝μm2gxMB＋m2g·2R＋eq\f(1,2)m2veq\o\al(2,D)解得Ep＝1.2J.【答案】(1)4m/s(2)15N(3)1.2JB級(jí)名校必刷題9．如圖5-4-18所示，質(zhì)量為m的滑塊以一定初速度滑上傾角為θ的固定斜面，同時(shí)施加一沿斜面向上的恒力F＝mgsinθ；已知滑塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝tanθ，取出發(fā)點(diǎn)為參考點(diǎn)，能正確描述滑塊運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)過程中產(chǎn)生的熱量Q，滑塊動(dòng)能Ek、勢(shì)能Ep、機(jī)械能E與時(shí)間t、位移x關(guān)系的選項(xiàng)是()圖5-4-18ABCDC[根據(jù)滑塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝tanθ可知，滑動(dòng)摩擦力等于重力沿斜面向下的分力．施加一沿斜面向上的恒力F＝mgsinθ，物體機(jī)械能保持不變，重力勢(shì)能隨位移x均勻增大，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤．產(chǎn)生的熱量Q＝Ffx，隨位移均勻增大，滑塊動(dòng)能Ek隨位移x均勻減小，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤．]10．(多選)如圖5-4-19甲所示，傾角為θ足夠長(zhǎng)的傳送帶以恒定的速率v0沿逆時(shí)針方向運(yùn)行．t＝0時(shí)，將質(zhì)量m＝1kg的物體(可視為質(zhì)點(diǎn))輕放在傳送帶上，物體相對(duì)地面的v-t圖象如圖乙所示．設(shè)沿傳送帶向下為正方向，重力加速度g取10m/s2.則()甲乙圖5-4-19A．傳送帶的速率v0＝10m/sB．傳送帶的傾角θ＝30°C．物體與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.5D．0～2.0s摩擦力對(duì)物體做功Wf＝－24JACD[物體與傳送帶同速之前的加速度為a1，同速之后的加速度為a2，由v-t圖象可知，a1＝10m/s2，a2＝2m/s2，由mgsinθ＋μmgcosθ＝ma1，mgsinθ－μmgcosθ＝ma2可解得：θ＝37°，μ＝0.5，B錯(cuò)誤，C正確；物體與傳送帶同速后物體的加速度發(fā)生變化，由此可知，傳送帶的速度v0＝10m/s，A正確；由動(dòng)能定理得：mgLsinθ＋Wf＝eq\f(1,2)mv2，L＝eq\f(10,2)×1m＋eq\f(10＋12,2)×1m＝16m，物體末速度v＝12m/s，故Wf＝－24J，D正確．]11．(2017·鄭州模擬)如圖5-4-20所示，固定在水平地面上的工件，由AB和BD兩部分組成．其中AB部分為光滑的圓弧，∠AOB＝37°，圓弧的半徑R＝0.5m，圓心O點(diǎn)在B點(diǎn)正上方，BD部分水平，長(zhǎng)度為l＝0.2m，C為BD的中點(diǎn)．現(xiàn)有一質(zhì)量m＝1kg的物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))，從A端由靜止釋放，恰好能運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)．為使物塊運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)速度為零，可先將BD部分以B為軸向上轉(zhuǎn)動(dòng)一銳角θ，求：圖5-4-20(1)該銳角θ(假設(shè)物塊經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)沒有能量損失)；(2)物塊在BD板上運(yùn)動(dòng)的總路程．(g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)【導(dǎo)學(xué)號(hào)：92492241】【解析】(1)設(shè)動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，當(dāng)BD水平時(shí)，研究物塊的運(yùn)動(dòng)，根據(jù)動(dòng)能定理得從A到D的過程中mgR(1－cos37°)－μmgl＝0代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得μ＝0.5當(dāng)BD以B為軸向上轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)銳角θ時(shí)，從A到C的過程中，根據(jù)動(dòng)能定理mgR(1－cos37°)－mgeq\f(l,2)sinθ－μFNeq\f(l,2)＝0其中FN＝mgcosθ聯(lián)立解得θ＝37°.(2)物塊在C處速度減為零后，由于mgsinθ>μmgcosθ物塊將會(huì)下滑，而AB段光滑，故物塊將做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，直到停止在B點(diǎn)．根據(jù)能量守恒定律mgR(1－cos37°)＝Q而摩擦產(chǎn)生的熱量Q＝fs，f＝μmgcosθ代入數(shù)據(jù)解得，物塊在BD板上的總路程s＝0.25m.【答案】(1)37°(2)0.25m12．自由式滑雪空中技巧是一項(xiàng)有極大觀賞性的運(yùn)動(dòng)，其場(chǎng)地由①出發(fā)區(qū)、②助滑區(qū)、③過渡區(qū)、④高度h＝4m的跳臺(tái)組成．其中過渡區(qū)的CDE部分是半徑為R＝4m的圓弧，D是最低點(diǎn)，∠DOE＝60°，如圖5-4-21所示．比賽時(shí)運(yùn)動(dòng)員由A點(diǎn)靜止出發(fā)進(jìn)入助滑區(qū)，經(jīng)過渡區(qū)后，沿跳臺(tái)的斜坡勻減速上滑，至跳臺(tái)的F處飛出表演空中動(dòng)作．運(yùn)動(dòng)員要成功完成空中動(dòng)作，必須在助滑區(qū)用滑雪桿助滑，使離開F點(diǎn)時(shí)速度在36km/h到48km/h之間．不計(jì)所有阻力，已知eq\x\to(AB)＝2eq\x\to(EF)，g取10m/s2.圖5-4-21(1)一次，某總質(zhì)量為60kg的運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行試滑，他從A點(diǎn)滑下后不用滑雪桿助滑，結(jié)果從F點(diǎn)飛出后無法完成空中動(dòng)作．教練測(cè)得他在②、④兩段運(yùn)動(dòng)時(shí)間之比t1∶t2＝3∶1，求他在②、④兩段運(yùn)動(dòng)的平均速度之比和加速度之比；(2)這次試滑，他通過D點(diǎn)時(shí)受到的支持力多大？(3)試求為了能成功完成空中動(dòng)作，助滑過程中他至少需要消耗多少體能？【導(dǎo)學(xué)號(hào)：92492242】【解析】(1)位移之比為2∶1，時(shí)間之比為3∶1，由eq\x\to(v)＝eq\f(x,t)可得，eq\x\to(v1)∶eq\x\to(v2)＝2∶3，eq\x\to(AB)＝eq\f(1,2)a1teq\o\al(2,1)，eq\x\to(EF)＝vEt2－eq\f(1,2)a2teq\o\al(2,2)，vB＝vE＝a1t1，解得：a1∶a2＝2∶3.(2)在eq\x\to(EF)段，有：eq\x\to(EF)＝eq\f(h,sin60°)＝eq\f(8\r(3),3)ma2＝gsin60°＝5eq\r(3)m/s2在eq\x\to(AB)段，有：eq\x\to(AB)＝2eq\x\to(EF)＝eq\f(16\r(3),3)ma1＝eq\f(2,3)a2＝eq\f(10\r(3),3)m/s2運(yùn)動(dòng)員從A點(diǎn)由靜止出發(fā)做勻加速運(yùn)動(dòng)，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得：veq\o\al(2,B)＝2a1eq\x\to(AB)從B點(diǎn)到D點(diǎn)的過程中，由動(dòng)能定理得