《高考備考指南 物理 》課件-能力課 功能關(guān)系 能量轉(zhuǎn)化和守恒定律_第1頁
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能力課功能關(guān)系能量轉(zhuǎn)化和守恒定律(本欄目對應(yīng)配套訓(xùn)練P46~48)知識鞏固練習(xí)1.載物電梯以v0速度勻速上升,貨物的質(zhì)量為m,某時(shí)刻起電梯以加速度a(a<g)減速升高h(yuǎn),g為重力加速度,則在這段減速過程中貨物機(jī)械能的變化量ΔE為()A.mgh-mah B.mahC.-mah D.mgh【答案】A【解析】由牛頓第二定律得,貨物受到的支持力為mg-N=ma,得N=mg-ma,由功能關(guān)系可知,機(jī)械能的變化量等于除重力外的其他力做的功,則有ΔE=Nh=(mg-ma)h,A正確.2.(2023年海淀一模)如圖所示,輕彈簧下端連接一重物,用手托住重物并使彈簧處于壓縮狀態(tài).然后手與重物一同緩慢下降,直至重物與手分離并保持靜止.在此過程中,下列說法正確的是()A.彈簧的彈性勢能與物體的重力勢能之和先減少再增加B.彈簧對重物做的功等于重物機(jī)械能的變化量C.重物對手的壓力隨下降的距離均勻變化D.手對重物做的功一定等于重物重力勢能的變化量【答案】C【解析】由題可知,重物的動能變化量為零,由于手對重物的作用力一直豎直向上,將彈簧與重物視作一個(gè)整體,故手對整體一直做負(fù)功,故彈簧的彈性勢能與物體的重力勢能之和一直在減少,A錯(cuò)誤;彈簧和手對重物的功等于重物機(jī)械能的變化量,B錯(cuò)誤;由題可知,當(dāng)彈簧的彈力與重物的重力相等時(shí),手與重物間的彈力為零,則兩者分離,設(shè)此時(shí)彈簧的形變量為x0,則有kx0=mg,當(dāng)彈簧處于壓縮狀態(tài)下重物靜止緩慢向下,設(shè)重物下降的距離為x,則有k(x0-x)+F=mg,聯(lián)立解得F=kx,C正確;物體重力做的功等于重物重力勢能的變化量,D錯(cuò)誤.3.(2023年佛山一模)如圖相對皮帶靜止的貨物與皮帶一起沿斜面勻速上升.在這個(gè)過程中,下列說法正確的是()A.傳送帶對貨物不做功B.貨物的合外力對貨物做正功C.貨物所受摩擦力做的功會導(dǎo)致內(nèi)能增加D.貨物所受摩擦力做的功等于貨物的重力勢能增加量【答案】D【解析】貨物受到沿皮帶向上的摩擦力,該摩擦力與貨物運(yùn)動位移的方向同向,對貨物做正功,會導(dǎo)致貨物機(jī)械能增加,A、C錯(cuò)誤;由于貨物相對皮帶靜止,一起沿斜面勻速上升,則貨物合外力為零,不可能做功,B錯(cuò)誤;根據(jù)以上分析可知貨物受到的摩擦力與貨物運(yùn)到位移的方向同向,對貨物做正功,會導(dǎo)致貨物機(jī)械能增加,但由于貨物做勻速運(yùn)動,貨物動能不會發(fā)生改變,故貨物所受摩擦力做的功等于貨物的重力勢能增加量,D正確.4.(多選)如圖所示,小球從A點(diǎn)以初速度v0沿粗糙斜面向上運(yùn)動,到達(dá)最高點(diǎn)B后返回A點(diǎn),C為AB的中點(diǎn).下列說法正確的是()A.小球從A出發(fā)到返回A的過程中,位移為零,外力做功為零B.小球從A到C與從C到B的過程中,減小的動能相等C.小球從A到C與從C到B的過程中,速度的變化率相等D.小球從A到C與從C到B的過程中,損失的機(jī)械能相等【答案】BCD【解析】位移是從初位置指向末位置的有向線段,故小球從A出發(fā)到返回A,位移為0,但整個(gè)過程中摩擦力的方向與小球運(yùn)動的方向始終相反,故整個(gè)過程中摩擦力對小球做負(fù)功,A錯(cuò)誤;設(shè)從A到C的高度和從C到B的高度為h,AC的距離為s,斜面的傾角為θ,則有ssinθ=h,根據(jù)動能定理-mgh-μmgscosθ=ΔEk,可知小球從A到C過程與從C到B過程中合外力對小球做的功相同,故小球減小的動能相等,B正確;由于小球從A到C再到B整個(gè)過程做勻減速運(yùn)動,即兩個(gè)過程加速度相等,即速度變化率相等,C正確;克服除重力之外其他力做多少功,小球的機(jī)械能就減小多少,根據(jù)-μmgscosθ=ΔE,可得小球在從A到C過程與從C到B過程中損失的機(jī)械能相等,D正確.5.(2023年廣州一中期中)質(zhì)量為m的物體,由靜止開始下落,由于空氣阻力作用,下落的加速度為45g,在物體下落h的過程中,下列說法正確的是A.物體所受阻力做的功為mgB.物體重力做的功為-mghC.物體重力勢能減少了mghD.物體動能增加了mg【答案】C【解析】根據(jù)牛頓第二定律mg-f=45mg,解得f=15mg,物體所受阻力做的功為Wf=-fh=-mgh5,A錯(cuò)誤;物體重力做的功為WG=mgh,B錯(cuò)誤;物體重力勢能減少量為ΔEp=WG=mgh,C正確;物體動能增加量為ΔEk=W合=456.一質(zhì)量為m的小球,從地面附近的某高度處以初速度v水平拋出,除重力外小球還受一水平恒力作用,經(jīng)過一段時(shí)間,小球的速度大小變?yōu)?v,方向豎直向下,小球還未到達(dá)地面.在此過程中()A.小球的動能增加了12mvB.小球的重力勢能減少了2mv2C.小球的機(jī)械能增加了2mv2D.水平恒力做功的大小大于重力做功的大小【答案】B【解析】小球的動能增加量ΔEk增=12m(2v)2-12mv2=32mv2,A錯(cuò)誤;小球在豎直方向做自由落體運(yùn)動,且水平恒力作用一段時(shí)間后,小球運(yùn)動速度方向豎直向下,說明水平方向的速度恰好減為零,小球的重力勢能減少量ΔEp減=mgh,又(2v)2=2gh,聯(lián)立得ΔEp減=2mv2,B正確;下落過程根據(jù)動能定理得WF+mgh=12m(2v)2-12mv2,即WF+2mv2=12m(2v)2-12mv2,解得WF=-12mv2,水平恒力做功為-12mv2,小球的機(jī)械能減少12mv2綜合提升練習(xí)7.(2023年廣東模擬)如圖所示,質(zhì)量分別為m和3m的小物塊A和B,用勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧連接后放在水平地面上,A通過一根水平輕繩連接到墻上.A、B與地面間的動摩擦因數(shù)均為μ,最大靜摩擦力等于滑動摩擦力.用水平拉力將B向右緩慢拉開一段距離,撤去拉力后,B恰好能保持靜止,彈簧形變始終在彈性限度內(nèi),重力加速度大小為g.下列判斷正確的是()A.物塊B向右移動的最大距離為xB=4μB.若剪斷輕繩,A在隨后的運(yùn)動過程中相對于其初位置的最大位移大小為6μC.若剪斷輕繩,A在隨后的運(yùn)動過程中通過的總路程為4μD.若剪斷輕繩,A最終靜止時(shí)彈簧處于伸長狀態(tài),其伸長量為μ【答案】C【解析】根據(jù)題意撤去拉力后,B恰好能保持靜止,即kxB=3μmg,解得xB=3μmgk,A錯(cuò)誤.剪斷輕繩,A會在彈簧彈力和摩擦力共同作用下向右運(yùn)動,彈簧伸長量減小,彈力減小,B不會發(fā)生移動,即B處于靜止?fàn)顟B(tài),A速度減為零時(shí),設(shè)彈簧處于拉長狀態(tài)且伸長量為xA,根據(jù)能量守恒可知12kxB2-12kxA2=μmg(xA-xB),解得xB=xA(舍去),xA=-13xB.負(fù)號表示彈簧處于壓縮狀態(tài),壓縮量為xA'=μmgk,此時(shí)恰好有kxA=μmg,即A速度減為零時(shí)剛好能靜止,所以A運(yùn)動的最大位移及路程為s8.(2023年長春模擬)如圖所示為進(jìn)入火車站候車室用于安全檢查的裝置,主要由水平傳送帶和X光透視系統(tǒng)兩部分組成.假設(shè)乘客把物品輕放在傳送帶上之后,物品在傳送帶上都會經(jīng)歷前、后兩個(gè)階段的運(yùn)動,傳送過程中傳送帶速度v不變,μ表示物品與傳送帶間的動摩擦因數(shù).下列說法正確的是()A.前階段,傳送帶受到物品的摩擦力方向與物品運(yùn)動方向相同B.后階段,物品受到與傳送帶運(yùn)動方向相同的摩擦力C.μ相同時(shí),v增加為原來的2倍,則前階段物品的位移增加為原來的2倍D.v相同時(shí),μ不同、質(zhì)量相等的物品與傳送帶摩擦產(chǎn)生的熱量相同【答案】D【解析】乘客把物品輕放在傳送帶上,前階段,物品受到向前的滑動摩擦力,傳送帶受到物品的摩擦力方向向后,A錯(cuò)誤;后階段,物品與傳送帶一起做勻速直線運(yùn)動,不受摩擦力,B錯(cuò)誤;設(shè)物品勻加速運(yùn)動的加速度為a,由牛頓第二定律可得f=μmg=ma,加速度a=μg,勻加速過程的時(shí)間t=va=vμg,則位移x=v2t=v22μg,當(dāng)v增加為原來的2倍,則位移為x',0+2v2·2va=2v2μg,可得x'=4x,C錯(cuò)誤;摩擦產(chǎn)生的熱量9.(2023年茂名模擬)如圖所示為某款磁吸式車載手機(jī)支架,手機(jī)支架本身具有磁性,在手機(jī)背面貼上貼片后,手機(jī)便會被牢牢吸在支架上,兩者始終保持相對靜止,給司機(jī)帶來很大方便.若手機(jī)面向司機(jī)按如圖所示角度放置,汽車在水平路面上()A.靜止時(shí),手機(jī)受到三個(gè)力的作用B.沿直線加速前進(jìn)時(shí),支架對手機(jī)的力的方向豎直向上C.沿直線勻減速前進(jìn)時(shí),手機(jī)受到的合力不斷減小D.沿直線勻速前進(jìn)時(shí),摩擦力對手機(jī)做正功,支持力對手機(jī)做負(fù)功【答案】D【解析】如圖甲所示,汽車在水平路面上處于靜止?fàn)顟B(tài),手機(jī)受力平衡,受到重力mg、支架的支持力N、摩擦力f以及磁片的吸引力F四個(gè)力的作用,A錯(cuò)誤;如圖乙所示,汽車在水平路面上沿直線加速前進(jìn)時(shí),支架對手機(jī)的力F支架和手機(jī)的重力mg的合力F合指向前進(jìn)的水平方向,故支架對手機(jī)的力F支架不可能豎直向上,B錯(cuò)誤;汽車做勻減速直線運(yùn)動時(shí),手機(jī)的加速度為定值,故其合力F合也為定值,C錯(cuò)誤;如圖丙所示,汽車做勻速直線前進(jìn)時(shí),摩擦力方向與位移方向夾角為銳角,故摩擦力對手機(jī)做正功,支持力方向與位移方向夾角為鈍角,故支持力對手機(jī)做負(fù)功,D正確.10.(2023年湛江一模)如圖所示,某商場有一與水平方向成37°的自動扶梯,現(xiàn)有質(zhì)量為50kg的人與扶梯一起以2m/s的速度斜向上勻速運(yùn)動10m.重力加速度g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,則此過程中()A.人的重力勢能增加了5000JB.人與扶梯之間產(chǎn)生的內(nèi)能為5000JC.人克服重力做功的功率為600WD.扶梯對人所做的功為5000J【答案】C【解析】人的重力勢能增加量ΔEp=mglsin37°=50×10×10×0.6J=3000J,A錯(cuò)誤;靜摩擦力對系統(tǒng)不做功,人與扶梯之間產(chǎn)生的內(nèi)能為零,B錯(cuò)誤;人克服重力做功的功率為P=mgvsin37°=50×10×2×0.6W=600W,C正確;由動能定理可知W=WG=3000J,D錯(cuò)誤.11.(2023年東莞一模)如圖所示為速凍食品加工廠生產(chǎn)和包裝餃子的一道工序.將餃子輕放在勻速運(yùn)轉(zhuǎn)的足夠長的水平傳送帶上,不考慮餃子之間的相互作用和空氣阻力.關(guān)于餃子在水平傳送帶上的運(yùn)動,下列說法正確的是()A.餃子一直做勻加速運(yùn)動B.傳送帶的速度越快,餃子的加速度越大C.餃子由靜止開始加速到與傳送帶速度相等的過程中,增加的動能等于因摩擦產(chǎn)生的熱量D.傳送帶多消耗的電能等于餃子增加的動能【答案】C【解析】餃子在傳送帶上先做勻加速直線運(yùn)動,后做勻速直線運(yùn)動,A錯(cuò)誤;餃子的加速度a=F合m=μmgm=μg,與傳送帶的速度無關(guān),B錯(cuò)誤;餃子從靜止加速到與傳送帶共速的過程,餃子增加的動能Ek=μmgs餃子,因摩擦產(chǎn)生的熱量Q=μmgs相對,又因餃子從初速度為零開始做勻加速運(yùn)動到和傳送帶共速,餃子的位移s餃子=v2t,s相對=s傳送帶-s餃子=vt-12.傳送帶是自動化工業(yè)生產(chǎn)重要的輸送裝置之一.如圖所示,是一條罐頭生產(chǎn)線的一部分,電動機(jī)帶動傳送帶始終以v=2m/s的速率運(yùn)動,傳送帶兩端A、B間的距離L=4m.工作時(shí),機(jī)器手臂將一瓶罐頭無初速度放到A點(diǎn),該罐頭剛離開B點(diǎn)時(shí),機(jī)器手臂將下一瓶罐頭放到A點(diǎn),此后不斷重復(fù)此過程.已知每瓶罐頭質(zhì)量m=0.8kg,與傳送帶間的動摩擦因數(shù)均為μ=0.2,罐頭可視為質(zhì)點(diǎn)且不發(fā)生滾動,重力加速度g取10m/s2.從第一瓶罐頭放到A點(diǎn)開始計(jì)時(shí),求:(1)1min內(nèi)能運(yùn)送的罐頭數(shù)量;(2)1min內(nèi)因運(yùn)送罐頭需要多消耗的電能.解:(1)罐頭剛放上傳送帶時(shí)μmg=ma,加速度a=μg=2m/s2,加速運(yùn)動時(shí)間t1=va=1s勻加速運(yùn)動位移x1=v2t1=1m

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