高考物理一輪復習方案 第五章 第4講 功能關(guān)系 能量轉(zhuǎn)化和守恒定律活頁限時訓練（含解析） 新人教版必修2

第4講功能關(guān)系能量轉(zhuǎn)化和守恒定律時間：60分鐘1．如圖5-4-11所示，物體A的質(zhì)量為m，置于水平地面上，A的上端連一輕彈簧，原長為L，勁度系數(shù)為k.現(xiàn)將彈簧上端B緩慢地豎直向上提起，使B點上移距離為()．圖5A．提彈簧的力對系統(tǒng)做功為mgLB．物體A的重力勢能增加mgLC．系統(tǒng)增加的機械能小于mgLD．以上說法都不正確解析由于將彈簧上端B緩慢地豎直向上提起，可知提彈簧的力是不斷增大的，最后大小等于A物體的重力，因此提彈簧的力對系統(tǒng)做功應小于mgL，A選項錯誤．系統(tǒng)增加的機械能等于提彈簧的力對系統(tǒng)做的功，C選項正確．由于彈簧的伸長，物體升高的高度小于L，所以B選項錯誤．答案C2．(·安徽合肥模擬)如圖5-4-12所示，在光滑四分之一圓弧軌道的頂端a點，質(zhì)量為m的物塊(可視為質(zhì)點)由靜止開始下滑，經(jīng)圓弧最低點b滑上粗糙水平面，圓弧軌道在b點與水平軌道平滑相接，物塊最終滑至c點停止．若圓弧軌道半徑為()．圖5A．物塊滑到b點時的速度為eq\r(gR)B．物塊滑到b點時對b點的壓力是mgC．c點與b點的距離為eq\f(R,μ)D．整個過程中物塊機械能損失了2mgR解析物塊從a到b，由機械能守恒定律得：mgR＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,b)所以vb＝eq\r(2gR)，故A錯．在b點，由FN－mg＝meq\f(v\o\al(2,b),R)得FN＝3mg，故B錯誤．從b到c由動能定理得：－μmgs＝－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,b)，得s＝eq\f(R,μ)，故C對，對整個過程由能量守恒知機械能損失了mgR，故D錯誤．答案C3．飛船順利發(fā)射升空后，在離地面340km的圓軌道上環(huán)繞地球運行了多圈．運行中需要多次進行“軌道維持”．所謂“軌道維持”就是通過控制飛船上發(fā)動機的點火時間和推力的大小、方向，使飛船能保持在預定軌道上穩(wěn)定運行．如果不進行軌道維持，由于飛船受軌道上稀薄空氣的摩擦阻力，軌道高度會逐漸降低，在這種情況下飛船的動能、重力勢能和機械能變化情況將會是()．A．動能、重力勢能和機械能都逐漸減小B．重力勢能逐漸減小，動能逐漸增大，機械能不變C．重力勢能逐漸增大，動能逐漸減小，機械能不變D．重力勢能逐漸減小，動能逐漸增大，機械能逐漸減小解析飛船由于受到摩擦阻力(不只受到重力)的作用，摩擦阻力做負功，所以在變軌過程中機械能不守恒，會有一部分內(nèi)能產(chǎn)生，飛船的總機械能減?。@種情況下飛船高度要降低，重力做正功，重力勢能減小，由v＝eq\r(\f(GM,r))可知，速度會變大，故動能變大．答案D4．如圖5-4-13所示，斜面AB、DB的動摩擦因數(shù)相同．可視為質(zhì)點的物體分別沿()．圖5A．物體沿斜面DB滑動到底端時動能較大B．物體沿斜面AB滑動到底端時動能較大C．物體沿斜面DB滑動過程中克服摩擦力做的功較多D．物體沿斜面AB滑動過程中克服摩擦力做的功較多解析已知斜面AB、DB的動摩擦因數(shù)相同，設(shè)斜面傾角為θ，底邊為x，則斜面高度為h＝xtanθ，斜面長度L＝eq\f(x,cosθ)，物體分別沿AB、DB從斜面頂端由靜止下滑到底端，由動能定理有mgh－μmgLcosθ＝eq\f(1,2)mv2，可知物體沿斜面AB滑動到底端時動能較大，故A錯誤、B正確；物體沿斜面滑動過程中克服摩擦力做的功Wf＝μmgLcosθ＝μmgx相同，故C、D錯誤．答案B5．(·江西盟校二聯(lián))如圖5-4-14所示，質(zhì)量為m的小車在水平恒力F推動下，從山坡(粗糙)底部A處由靜止起運動至高為h的坡頂B，獲得的速度為v，A、B之間的水平距離為()．圖5A．小車重力所做的功是mghB．合外力對小車做的功是eq\f(1,2)mv2C．推力對小車做的功是eq\f(1,2)mv2＋mghD．阻力對小車做的功是Fs－eq\f(1,2)mv2－mgh解析小車重力所做的功為－mgh，A錯誤．由動能定理得合外力對小車做的功W＝eq\f(1,2)mv2，B正確．推力對小車做的功為Fs，C錯誤．根據(jù)動能定理，阻力對小車做的功為－eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(Fs－\f(1,2)mv2－mgh))，故D錯誤．答案B6．在機場和火車站可以看到對行李進行安全檢查用的水平傳送帶如圖5-4-15所示，當旅客把行李放在正在勻速運動的傳送帶上后，傳送帶和行李之間的滑動摩擦力使行李開始運動，隨后它們保持相對靜止，行李隨傳送帶一起勻速通過檢測儀器接受檢查，設(shè)某機場的傳送帶勻速前進的速度為0.4m/s，某行李箱的質(zhì)量為5kg，行李箱與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為0.2，當旅客把這個行李箱小心地放在傳送帶上，通過安全檢查的過程中，g取()．圖5A．開始時行李的加速度為0.2m/s2B．行李到達B點時間為2sC．傳送帶對行李做的功為0.4JD．傳送帶上將留下一段摩擦痕跡，該痕跡的長度是0.03m解析行李開始運動時由牛頓第二定律有：μmg＝ma，所以a＝2m/s2，故不選A；由于傳送帶的長度未知，故時間不可求，故不選B；行李最后和傳送帶一起勻速運動，所以傳送帶對行李做的功為W＝eq\f(1,2)mv2＝0.4J，選C；在傳送帶上留下的痕跡長度為s＝vt－eq\f(vt,2)＝eq\f(vt,2)＝0.04m，不選D.答案C7．(·南通模擬)如圖5-4-16甲所示，在傾角為θ的光滑斜面上，有一個質(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動，物體的機械能E隨位移x的變化關(guān)系如圖乙所示．其中0～x1過程的圖線是曲線，x1～x()．圖5A．物體在沿斜面向上運動B．在0～x1過程中，物體的加速度一直減小C．在0～x2過程中，物體先減速再勻速D．在x1～x2過程中，物體的加速度為gsinθ解析由圖乙可知，在0～x1過程中，物體機械能減少，故力F在此過程中做負功，因此，物體沿斜面向下運動，因在Ex圖線中的0～x1階段，圖線的斜率變小，故力F在此過程中逐漸減小，由mgsinθ－F＝ma可知，物體的加速度逐漸增大，A、B、C錯誤；x1～x2過程中，物體機械能保持不變，F(xiàn)＝0，故此過程中物體的加速度a＝gsinθ，D正確．答案D8．(·安徽高考猜題卷)一質(zhì)量為0.1kg的小球自t＝0時刻從水平地面上方某處自由下落，小球與地面碰后反向彈回，不計空氣阻力，也不計小球與地面碰撞的時間，小球距地面的高度h與運動時間t關(guān)系如圖5-4-17所示，取g＝()．圖5A．小球第一次與地面碰撞時機械能損失了5JB．小球第二次與地面碰撞前的最大速度為20m/sC．第二次碰撞后小球反彈過程中的最大勢能(地面為零勢能面)Ep＝1.25JD．小球?qū)⒃趖＝6s時與地面發(fā)生第四次碰撞解析小球第一次與地面碰撞時機械能損失了ΔE＝(20－5)J＝15J，第二次與地面碰撞前最大速度vm＝eq\r(2gh)＝10m/s，第二次碰撞后小球反彈的最大高度h＝eq\f(1,2)gt2＝1.25m，最大重力勢能Ep＝mgh＝1.25J，每次碰后均損失機械能，彈起高度減小，空中運動時間變短，故第四次碰撞在t＝6s之前，正確答案為C項．答案C9．滑雪是一項危險性高而技巧性強的運動，某次滑雪過程可近似模擬為兩個圓形軌道的對接，如圖5-4-18所示．質(zhì)量為m的運動員在軌道最低點A的速度為v，且剛好到達最高點()．圖5A．運動員在最高點B時，對軌道的壓力為零B．由A到B過程中增加的重力勢能為2mgR－eq\f(1,2)mv2C．由A到B過程中阻力做功為2mgR－eq\f(1,2)mv2D．由A到B過程中損失的機械能為eq\f(1,2)mv2解析剛好到達最高點B，即運動員到達B點的速度為零，所以在B點對軌道的壓力大小等于自身的重力，選項A錯誤；由A到B過程中重力所做的功WG＝－2mgR，則ΔEp＝－WG＝2mgR，選項B錯誤；對運動員在由A到B的過程由動能定理得：－mg·2R＋Wf＝0－eq\f(1,2)mv2，即Wf＝2mgR－eq\f(1,2)mv2，選項C正確；由功能關(guān)系知，機械能的變化量等于除重力外其他力所做的功，即損失的機械能為eq\f(1,2)mv2－2mgR，選項D錯誤．答案C10．如圖5-4-19所示，一物體質(zhì)量m＝2kg，在傾角為θ＝37°的斜面上的A點以初速度v0＝3m/s下滑，A點距彈簧上端B的距離AB＝4m．當物體到達B后將彈簧壓縮到C點，最大壓縮量BC＝0.2m，然后物體又被彈簧彈上去，彈到的最高位置為D點，D點距A點AD＝3m．擋板及彈簧質(zhì)量不計，g取圖5(1)物體與斜面間的動摩擦因數(shù)μ.(2)彈簧的最大彈性勢能Epm.解析(1)物體從開始位置A點到最后D點的過程中，彈性勢能沒有發(fā)生變化，動能和重力勢能減少，機械能的減少量為ΔE＝ΔEk＋ΔEp＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＋mglADsin37°①物體克服摩擦力產(chǎn)生的熱量為Q＝Ffx②其中x為物體的路程，即x＝5.4m③Ff＝μmgcos37°④由能量守恒定律可得ΔE＝Q⑤由①②③④⑤式解得μ＝0.52.(2)物體由A到C的過程中，動能減少ΔEk′＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)⑥重力勢能減少ΔEp′＝mglACsin37°⑦摩擦生熱Q＝FflAC＝μmgcos37°lAC⑧由能量守恒定律得彈簧的最大彈性勢能為ΔEpm＝ΔEk′＋ΔEp′－Q⑨聯(lián)立⑥⑦⑧⑨解得ΔEpm＝24.5J.答案(1)0.52(2)24.5J11．如圖5-4-20所示，粗糙水平地面AB與半徑R＝0.4m的光滑半圓軌道BCD相連接，且在同一豎直平面內(nèi)，O是BCD的圓心，BOD在同一豎直線上．質(zhì)量m＝2kg的小物塊在9N的水平恒力F的作用下，從A點由靜止開始做勻加速直線運動．已知AB＝5m，小物塊與水平地面間的動摩擦因數(shù)為μ＝0.2.當小物塊運動到B點時撤去力F.取重力加速度g＝圖5(1)小物塊到達B點時速度的大小；(2)小物塊運動到D點時，軌道對小物塊作用力的大小；(3)小物塊離開D點落到水平地面上的點與B點之間的距離．解析(1)從A到B，根據(jù)動能定理有(F－μmg)xAB＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)得vB＝eq\r(\f(2F－μmgxAB,m))＝5m/s(2)從B到D，根據(jù)動能定理有－mg·2R＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,D)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)得vD＝eq\r(v\o\al(2,B)－4Rg)