《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

能力課功能關(guān)系能量轉(zhuǎn)化和守恒定律(本欄目對應(yīng)配套訓練P46~48)知識鞏固練習1.載物電梯以v0速度勻速上升，貨物的質(zhì)量為m，某時刻起電梯以加速度a(a<g)減速升高h，g為重力加速度，則在這段減速過程中貨物機械能的變化量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整體，故手對整體一直做負功，故彈簧的彈性勢能與物體的重力勢能之和一直在減少，A錯誤；彈簧和手對重物的功等于重物機械能的變化量，B錯誤；由題可知，當彈簧的彈力與重物的重力相等時，手與重物間的彈力為零，則兩者分離，設(shè)此時彈簧的形變量為x0，則有kx0＝mg，當彈簧處于壓縮狀態(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，該摩擦力與貨物運動位移的方向同向，對貨物做正功，會導致貨物機械能增加，A、C錯誤；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錯誤；根據(jù)以上分析可知貨物受到的摩擦力與貨物運到位移的方向同向，對貨物做正功，會導致貨物機械能增加，但由于貨物做勻速運動，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點以初速度v0沿粗糙斜面向上運動，到達最高點B后返回A點，C為AB的中點.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，但整個過程中摩擦力的方向與小球運動的方向始終相反，故整個過程中摩擦力對小球做負功，A錯誤；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整個過程做勻減速運動，即兩個過程加速度相等，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錯誤；物體重力做的功為WG＝mgh，B錯誤；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)過一段時間，小球的速度大小變?yōu)?v，方向豎直向下，小球還未到達地面.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錯誤；小球在豎直方向做自由落體運動，且水平恒力作用一段時間后，小球運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，小球的機械能減少12mv2綜合提升練習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在隨后的運動過程中通過的總路程為4μD.若剪斷輕繩，A最終靜止時彈簧處于伸長狀態(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錯誤.剪斷輕繩，A會在彈簧彈力和摩擦力共同作用下向右運動，彈簧伸長量減小，彈力減小，B不會發(fā)生移動，即B處于靜止狀態(tài)，A速度減為零時，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.負號表示彈簧處于壓縮狀態(tài)，壓縮量為xA'＝μmgk，此時恰好有kxA＝μmg，即A速度減為零時剛好能靜止，所以A運動的最大位移及路程為s8.(2023年長春模擬)如圖所示為進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、后兩個階段的運動，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動方向相同B.后階段，物品受到與傳送帶運動方向相同的摩擦力C.μ相同時，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，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錯誤；后階段，物品與傳送帶一起做勻速直線運動，不受摩擦力，B錯誤；設(shè)物品勻加速運動的加速度為a，由牛頓第二定律可得f＝μmg＝ma，加速度a＝μg，勻加速過程的時間t＝va＝vμg，則位移x＝v2t＝v22μg，當v增加為原來的2倍，則位移為x'，0＋2v2·2va＝2v2μg，可得x'＝4x，C錯誤；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支架，手機支架本身具有磁性，在手機背面貼上貼片后，手機便會被牢牢吸在支架上，兩者始終保持相對靜止，給司機帶來很大方便.若手機面向司機按如圖所示角度放置，汽車在水平路面上()A.靜止時，手機受到三個力的作用B.沿直線加速前進時，支架對手機的力的方向豎直向上C.沿直線勻減速前進時，手機受到的合力不斷減小D.沿直線勻速前進時，摩擦力對手機做正功，支持力對手機做負功【答案】D【解析】如圖甲所示，汽車在水平路面上處于靜止狀態(tài)，手機受力平衡，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四個力的作用，A錯誤；如圖乙所示，汽車在水平路面上沿直線加速前進時，支架對手機的力F支架和手機的重力mg的合力F合指向前進的水平方向，故支架對手機的力F支架不可能豎直向上，B錯誤；汽車做勻減速直線運動時，手機的加速度為定值，故其合力F合也為定值，C錯誤；如圖丙所示，汽車做勻速直線前進時，摩擦力方向與位移方向夾角為銳角，故摩擦力對手機做正功，支持力方向與位移方向夾角為鈍角，故支持力對手機做負功，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動，下列說法正確的是()A.餃子一直做勻加速運動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動，后做勻速直線運動，A錯誤；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，電動機帶動傳送帶始終以v＝2m/s的速率運動，傳送帶兩端A、B間的距離L＝4m.工作時，機器手臂將一瓶罐頭無初速度放到A點，該罐頭剛離開B點時，機器手臂將下一瓶罐頭放到A點，此后不斷重復此過程.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點開始計時，求：(1)1min內(nèi)能運送的罐頭數(shù)量；(2)1min內(nèi)因運送罐頭需要多消耗的電能.解：(1)罐頭剛放上傳送帶時μmg＝ma，加速度a＝μg＝2m/s2，加速運動時間t1＝va＝1s勻加速運動位移x1＝v2t1＝1m