2024-2025學年新教材高中物理習題課8功能關(guān)系B含解析新人教版必修2

PAGEPAGE7功能關(guān)系B組一、單項選擇題1．出行是人們工作生活中必不行少的環(huán)節(jié)，出行的工具五花八門，運用的能源也各不相同．自行車、電動自行車、一般汽車消耗能量的類型分別是(B)①生物質(zhì)能②核能③電能④太陽能⑤化學能A．①④⑤ B．①③⑤C．①②③ D．①③④解析：人騎自行車是將生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為機械能；電動自行車是將蓄電池的電能轉(zhuǎn)化為機械能；一般汽車是將汽油的化學能轉(zhuǎn)化為機械能，所以B選項正確．2．能源短缺和環(huán)境惡化指的是(D)①煤炭和石油的開采與技術(shù)有關(guān)，在當前技術(shù)條件下，煤炭和石油的開采是有限的，這叫能源短缺．②煤炭和石油資源是有限的，以今日的開采和消耗速度，石油貯存將在百年內(nèi)用完，煤炭資源也不行能永續(xù)，這叫能源短缺．③煤炭和石油具有很大的氣味，在開采、存放和運用過程中這些氣味會聚集在空氣中污染空氣，使環(huán)境惡化．④大量煤炭和石油產(chǎn)品在燃燒時排出的有害氣體污染了空氣，變更了大氣成分，使環(huán)境惡化．A．①③ B．①④C．②③ D．②④解析：煤炭和石油都是由幾億年以前的生物遺體形成的，這些能源不能再次生成，也不行重復運用，它們的儲量是有限的，并不是取之不盡、用之不竭的，這就是所講的能源短缺，②正確；能源在運用時會排出有害氣體，污染空氣，這就是所講的環(huán)境惡化，④正確．故D正確．3．如圖所示，一個粗細勻稱的U形管內(nèi)裝有同種液體，液體質(zhì)量為m.在管口右端用蓋板A密閉，兩邊液面高度差為h，U形管內(nèi)液體的總長度為4h，拿去蓋板，液體起先運動，由于管壁的阻力作用，最終管內(nèi)液體停止運動，則該過程中產(chǎn)生的內(nèi)能為(A)A.eq\f(1,16)mgh B.eq\f(1,8)mghC.eq\f(1,4)mgh D.eq\f(1,2)mgh解析：去掉右側(cè)蓋板之后，液體向左側(cè)流淌，最終兩側(cè)液面相平，液體的重力勢能削減，削減的重力勢能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．如圖所示，最終狀態(tài)可等效為右側(cè)eq\f(1,2)h的液柱移到左側(cè)管中，即增加的內(nèi)能等于該液柱削減的重力勢能，則Q＝eq\f(1,8)mg·eq\f(1,2)h＝eq\f(1,16)mgh，故A正確．4．如圖所示，質(zhì)量為m的物塊從A點由靜止起先下落，加速度是eq\f(1,2)g，下落H到B點后與一輕彈簧接觸，又下落h后到達最低點C，在由A運動到C的過程中，空氣阻力恒定，則(D)A．物塊機械能守恒B．物塊和彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒C．物塊機械能削減eq\f(1,2)mg(H＋h)D．物塊和彈簧組成的系統(tǒng)機械能削減eq\f(1,2)mg(H＋h)解析：因為下落加速度是eq\f(1,2)g，所以有阻力做功且阻力大小Ff＝eq\f(1,2)mg，機械能不守恒，A、B錯；下落(H＋h)過程中，阻力做功WFf＝－Ff(H＋h)，所以物塊和彈簧組成的系統(tǒng)機械能削減eq\f(1,2)mg(H＋h)．5．如圖所示，在水平地面上平鋪著n塊磚，每塊磚的質(zhì)量為m，厚度為h.假如工人將磚一塊一塊地疊放起來，那么工人至少做功(B)A．n(n－1)mgh B.eq\f(1,2)n(n－1)mghC．n(n＋1)mgh D.eq\f(1,2)n(n＋1)mgh解析：本題關(guān)鍵在于分析各塊磚的重心位置變更狀況，從而找出n塊磚的重力勢能變更．把n塊磚看作一個整體，其總質(zhì)量是M＝nm，以地面為零勢能面，n塊磚都平放在地上時，其重心都在eq\f(h,2)高處，所以n塊磚的初始重力勢能為E1＝eq\f(nmgh,2).當n塊磚疊放在一起時，其總高度為H＝nh，其總的重心位置在eq\f(H,2)＝eq\f(nh,2)處，所以末態(tài)重力勢能為E2＝nmgeq\f(H,2)＝eq\f(n2mgh,2)，人做的功至少等于重力勢能的增量，即W＝ΔEp＝E2－E1＝eq\f(nn－1mgh,2).二、多項選擇題6．質(zhì)量為m的物體在豎直向上的拉力F的作用下從靜止動身以2g的加速度勻加速上升h，則(AB)A．物體的機械能增加3mghB．物體的重力勢能增加mghC．物體的動能增加FhD．物體在上升過程中機械能守恒解析：由F－mg＝2mg，得拉力F＝3mg，機械能的增加等于拉力F做的功，即WF＝Fh＝3mgh，A對，D錯．重力勢能的增加等于克服重力做的功mgh，B對．動能的增加等于合力做的功，即W合＝m·2g·h＝2mgh＝eq\f(2,3)Fh，C錯．7．光滑水平面上靜止一質(zhì)量為M的木塊，一顆質(zhì)量為m的子彈以水平速度v1射入木塊，并以速度v2穿出，對這個過程，下列說法正確的是(AD)A．子彈克服阻力做的功等于eq\f(1,2)m(veq\o\al(2,1)－veq\o\al(2,2))B．子彈對木塊做的功等于子彈克服阻力做的功C．子彈對木塊做的功等于木塊獲得的動能與子彈跟木塊摩擦生熱的內(nèi)能之和D．子彈損失的動能等于木塊的動能跟子彈和木塊摩擦轉(zhuǎn)化的內(nèi)能之和解析：對子彈全過程由動能定理，有W阻＝eq\f(1,2)m(veq\o\al(2,2)－veq\o\al(2,1))，所以子彈克服阻力做功eq\f(1,2)m(veq\o\al(2,1)－veq\o\al(2,2))，故A正確；子彈與木塊相互作用過程如圖：不妨設(shè)子彈與木塊相互作用力大小為f，則子彈對木塊做功W1＝fs，木塊對子彈做功W2＝fx，由于x＞s，故W2＞W(wǎng)1，故B錯誤；由動能定理，木塊獲得動能Ek＝W1，即子彈對木塊做的功等于木塊獲得的動能，故C錯誤；對子彈和木塊組成的系統(tǒng)，全過程總能量守恒，即：子彈削減的動能＝木塊增加的動能＋系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能，故D正確．8．如圖所示，一塊長木板B放在光滑水平面上，B上放一粗糙物體A.現(xiàn)以恒力F拉B，A在B上滑動但未滑離B，以地面為參考系，A、B都前移了一段距離，在此過程中(BD)A．外力F做的功等于A和B的動能的增量B．B對A的摩擦力所做的功，等于A的動能的增量C．A對B的摩擦力所做的功，等于B對A的摩擦力所做的功D．外力F對B做的功等于B的動能的增量與B克服摩擦力所做的功之和解析：A所受的合力即為B給A的摩擦力，由動能定理可知B正確；A、B間有一對相互作用的摩擦力，盡管兩摩擦力等大，但A、B相對于地面的位移不相等，故兩個摩擦力做的功也不相等，故C錯誤；對B物體，由動能定理有WF－Wf＝ΔEkB，D正確；而對于選項A，正確的說法是外力F做的功等于A和B動能的增量加上系統(tǒng)內(nèi)能的增量，A錯誤．三、非選擇題9．電動車所需能量由它所攜帶的蓄電池供應(yīng)．下圖為某類電動車與汽油車性能的比較．通常車用電動機的質(zhì)量是汽油機的4倍或5倍．為促進電動車的推廣運用，在技術(shù)上主要應(yīng)對電動車的__蓄電池__、__電動機__等部件加以改進．給電動車蓄電池充電的能量事實上來自發(fā)電站，一般發(fā)電站燃燒燃料所釋放出來的能量僅30%轉(zhuǎn)化為電能，在向用戶輸送及充電過程中又損失了20%，這意味著運用電動車時能量轉(zhuǎn)化的總效率約為__16.8__%.解析：從題圖中可以看出電動車每千克蓄能物質(zhì)所儲存的能量和充一次電能行駛的距離均遠小于汽油車，因此應(yīng)對蓄電池加以改進．另外，電動車的效率也不是很高，所以也可對電動機進行改進．設(shè)發(fā)電站消耗的能量為E0，電動車輸出的機械能為E，由題意可知運用電動車時能量轉(zhuǎn)化的總效率為η＝eq\f(E,E0)＝eq\f(E0×30%×80%×70%,E0)×100%＝16.8%.10．如圖所示，斜面的傾角為θ，質(zhì)量為m的滑塊距擋板P的距離為x0，滑塊以初速度v0沿斜面上滑，滑塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為μ，滑塊所受摩擦力小于重力沿斜面對下的分力．若滑塊每次與擋板相碰均無機械能損失，求滑塊經(jīng)過的總路程．答案：eq\f(1,μ)(eq\f(v\o\al(2,0),2gcosθ)＋x0tanθ)解析：滑塊最終要停在斜面底部，設(shè)滑塊經(jīng)過的總路程為s，對滑塊運動的全程應(yīng)用能量守恒定律，全程所產(chǎn)生的熱量為Q＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＋mgx0sinθ又因為全程產(chǎn)生的熱量等于克服摩擦力所做的功，即Q＝μmgscosθ解以上兩式可得s＝eq\f(1,μ)(eq\f(v\o\al(2,0),2gcosθ)＋x0tanθ)．11．如圖所示，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的小物體在9N的水平恒力F的作用下，從A點由靜止起先做勻加速直線運動．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＝10m/s2.求：(1)小物塊到達B點時速度的大??；(2)小物塊通過B點時對軌道的壓力；(3)小物塊能否通過最高點D點，請用物理學問說明理由．答案：(1)vB＝5m/s(2)145N，方向豎直向下(3)vD＞vDmin，則小物塊能通過最高點D點．解析：(1)從A到B，依據(jù)動能定理有：(F－μmg)x＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)，代入數(shù)據(jù)得：vB＝5m/s.(2)由牛頓其次定律：FN－mg＝meq\f(v\o\al(2,B),R)，代入數(shù)據(jù)得：FN＝145N，依據(jù)牛頓第三定律，對軌道的壓力大小是145N，方向豎直向下．(3)假設(shè)小物塊能通過最高點D點，從B到D，依據(jù)機械能守恒定律有：eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,D)＋mg·2R，代入數(shù)據(jù)解得：vD＝3m/s，恰好通過最高點D點的速度：mg＝meq\f(v\o\al(2,D)min,R)，解得：vDmin＝eq\r(gR)＝2m/s，因vD＞vDmin，則小物塊能通過最高點D點．12．如圖所示，光滑弧形軌道末端與水平傳送帶相切，水平傳送帶足夠長，以v＝2m/s的速度沿順時針方向勻速轉(zhuǎn)動，質(zhì)量m＝1kg的物塊從弧形軌道上高h＝0.8m處由靜止釋放，物塊與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)μ＝0.4,g＝10m/s2，不計空氣阻力，求：(1)物塊剛滑上傳送帶時速度的大??；(2)傳送帶對物塊所做的功；(3)物塊在傳送帶上滑動所產(chǎn)生的熱量．答案：(1)4m/s(2)－6J(3)2J解析：由動能定理可求物塊剛滑上傳送帶時速度的大??；物體最終與傳送帶共速，由動能定理可得傳送帶做功；由牛頓其次定律求出相對位移，再求出物塊在傳送帶上滑動所產(chǎn)生的熱量；(1)設(shè)物塊剛滑上傳送帶時速度為v0，由動能定理可得mgh＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－0，解得：v0＝eq\r(2gh)＝4m/