高考物理一轮复习 第五章 机械能 第4节 功能关系 能量守恒定律练习 新人教版-新人教版高三全册物理试题.doc

第五章 第四节 功能关系 能量守恒定律A级基础练1(08786470)“20172018赛季自由式滑雪雪中技巧世界杯”于2017年12月22日在太舞滑雪小镇圆满落幕假如在自由式滑雪比赛中，运动员沿着山坡上的雪道从高处滑下，如图所示下列描述正确的是() A雪地对雪橇的摩擦力做正功B运动员的重力势能增大C运动员的机械能增大D运动员的动能增大解析：D本题以自由式滑雪比赛为载体考查受力分析、摩擦力做功、机械能守恒条件、动能定理和重力势能等知识点运动员从高处滑下，摩擦力与运动方向相反，做负功，选项A错误；重力做正功，重力势能减小，选项B错误；摩擦力做负功，故其机械能减小，选项C错误；选项D正确2(2018·辽宁沈阳二中期中)质量为m的物体，由静止开始下落，由于阻力作用，下落的加速度为，在物体下落h的过程中，下列说法中错误的是()A物体的动能增加了B物体的机械能减少了C物体克服阻力所做的功为D物体的重力势能减少了mgh解析：B根据动能定理可知，动能增加量为EkF合hmah，选项A说法正确；物体所受的阻力fmgma，则物体的机械能减少量等于克服阻力做的功，即，选项B说法错误，选项C说法正确；物体的重力势能减少量等于重力做的功，即mgh，故选项D说法正确3(08786471)(2018·陕西西安铁一中模拟)如图所示，光滑水平面OB与足够长粗糙斜面BC交于B点轻弹簧左端固定于竖直墙面，现用质量为m1的滑块压缩弹簧至D点，然后由静止释放，滑块脱离弹簧后经B点滑上斜面，上升到最大高度，并静止在斜面上不计滑块在B点的机械能损失，换用材料相同，质量为m2的滑块(m2>m1)压缩弹簧至同一点D后，重复上述过程，下列说法正确的是 ()A两滑块到达B点时速度相同B两滑块沿斜面上升的最大高度相同C两滑块上升到最高点的过程中克服重力做的功不相同D两滑块上升到最高点的过程中机械能损失相同解析：D两滑块到达B点的动能相同，但速度不同，故A错误；两滑块在斜面上运动时加速度相同，由于初速度不同，故上升的最大高度不同，故B错误；两滑块上升到最高点过程克服重力做功为mgh，由能量守恒定律得Epmghmgcos ×，所以mgh，故两滑块上升到最高点过程克服重力做的功相同，故C错误；由能量守恒定律得E损Wfmgcos ×mghcot Ep，故D正确4(2018·辽宁抚顺一中一模)如图所示，固定在地面上的半圆轨道直径ab水平，质点P从a点正上方高H处自由下落，经过轨道后从b点冲出竖直上抛，上升的最大高度为H，空气阻力不计，当质点下落再经过轨道a点冲出时，能上升的最大高度h为() AhBhCh< D.<h<解析：D根据动能定理研究质点第一次在半圆轨道中得mg(Wf)0，Wf为质点克服摩擦力做功大小，WfmgH.质点第二次在半圆轨道中运动时，对应位置处速度变小，因此半圆轨道对质点的弹力变小，摩擦力变小，摩擦力做功小于mgH，机械能损失小于mgH，因此小球再次冲出a点时，能上升的高度为H<h<，故选D.5如图所示，在高度为h、倾角为30°的粗糙固定的斜面上，有一质量为m、与一轻弹簧拴接的物块恰好静止于斜面底端物块与斜面间的动摩擦因数为，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力现用一平行于斜面的力F拉动弹簧的A点，使m缓慢上滑到斜面顶端此过程中() AF做功为2mghBF做的功大于2mghCF做的功等于物块克服重力做功与克服摩擦力做功之和DF做的功等于物块的重力势能与弹簧的弹性势能增加量之和解析：B对施加上力F开始到物块恰好开始运动的过程，由动能定理得W1W弹0，由功能关系得W弹Ep，对物块开始运动到达顶端的过程，由动能定理得0W2mghmgcos 30°·2h，解以上各式得WFW1W2Ep2mgh，可见F做的功大于2 mgh，故选项A错误，B正确；全过程外力F做的功等于物块的重力势能与弹簧的弹性势能增加量以及摩擦产生的内能之和，故选项C、D错误6(08786472)(多选)(2016·新课标)如图，小球套在光滑的竖直杆上，轻弹簧一端固定于O点，另一端与小球相连现将小球从M点由静止释放，它在下降的过程中经过了N点已知在M、N两点处，弹簧对小球的弹力大小相等，且ONM<OMN<.在小球从M点运动到N点的过程中() A弹力对小球先做正功后做负功B有两个时刻小球的加速度等于重力加速度C弹簧长度最短时，弹力对小球做功的功率为零D小球到达N点时的动能等于其在M、N两点的重力势能差解析：BCDA.因M和N两点处弹簧对小球的弹力大小相等，且ONMOMN知M处的弹簧处于压缩状态，N处的弹簧处于伸长状态，则弹簧的弹力对小球先做负功后做正功，选项A错误B.当弹簧水平时，竖直方向的力只有重力，加速度为g；当弹簧处于自然伸长状态时竖直方向的合外力为mg，加速度也为g，则有两个时刻的加速度大小等于g，选项B正确；C.弹簧长度最短时，即弹簧水平，弹力与速度垂直，则做功的功率为零，选项C正确；D.MN由动能定理得WFWGEk，因M和N两点处弹簧对小球的弹力大小相等，则由弹力做功特点知WF0，即WGEk，选项D正确，故选BCD.7(多选)如图所示，长木板A放在光滑的水平地面上，物体B以水平速度v0冲上A后，由于摩擦力作用，最后停止在木板A上，则从B冲到木板A上到相对木板A静止的过程中，下述说法中正确的是 () A物体B动能的减少量等于系统损失的机械能B物体B克服摩擦力做的功等于系统内能的增加量C物体B损失的机械能等于木板A获得的动能与系统损失的机械能之和D摩擦力对物体B做的功和对木板A做的功的总和等于系统内能的增加量解析：CD物体B以水平速度冲上木板A后，由于摩擦力作用，B减速运动，木板A加速运动，根据能量守恒定律，物体B动能的减少量等于木板A增加的动能和产生的热量之和，选项A错误；根据动能定理，物体B克服摩擦力做的功等于物体B损失的动能，选项B错误；由能量守恒定律可知，物体B损失的机械能等于木板A获得的动能与系统损失的机械能之和，选项C正确；摩擦力对物体B做的功等于物体B动能的减少量，摩擦力对木板A做的功等于木板A动能的增加量，由能量守恒定律，摩擦力对物体B做的功和对木板A做的功的总和等于系统内能的增加量，选项D正确8(08786473)(多选)(2018·湖南长沙雅礼中学月考)如图甲所示，静止在地面上的一个物体在竖直向上的拉力作用下开始运动，在向上运动的过程中，物体的动能Ek与位移x的关系图象如图乙所示，其中在0h过程中的图线为平滑曲线，h2h过程中的图线为平行于横轴的直线，2h3h过程中的图线为一倾斜的直线，不计空气阻力，下列说法正确的是 ()A物体上升到h高处时，拉力的功率为零B在0h过程中拉力大小为2mgC在h2h过程中物体机械能增加D在2h3h过程中物体的机械能不变解析：CD由动能定理得Ek(Fmg)x,图象的斜率表示合外力，在0h过程中，斜率逐渐减小到零，则拉力逐渐减小到等于mg,合力减小为零，则在上升到高度h时，由图象可知，Fmg，速度为v，则功率为Pmgv,拉力的功率不为零，故A、B错误在h2h过程中，物体匀速上升，拉力做正功，物体的机械能增加，故C正确在2h3h过程中，图线斜率恒定，为mg,则物体受到的合力为mg，物体只受重力，机械能守恒，故D正确B级能力练9(08786474)(2018·江苏泰州中学期中)如图所示，传送带AB总长为l10 m，与一个半径为R0.4 m的光滑四分之一圆轨道BC相切于B点，传送带速度恒为v6 m/s，方向向右，现有一个滑块以一定初速度从A点水平滑上传送带，滑块质量为m10 kg，滑块与传送带间的动摩擦因数为0.1，已知滑块运动到B端时，刚好与传送带同速，求：(1)滑块的初速度；(2)滑块能上升的最大高度；(3)求滑块第二次在传送带上滑行时，滑块和传送带系统产生的内能解析：(1)以滑块为研究对象，滑块在传送带上运动过程中，当滑块初速度大于传送带速度时，有mglmv2mv，解得v02 m/s；当滑块初速度小于传送带速度时，有mglmv2mv，解得v04 m/s.(2)由动能定理可得mgh0mv2，解得h1.8 m.(3)以滑块为研究对象，由牛顿第二定律得mgma，滑块的加速度a1 m/s2，滑块减速到零的位移s18 m>10 m，则滑块第二次在传送带上滑行时，速度没有减小到零就离开传送带，由匀变速运动的位移公式可得lvtat2，解得t2 s(t10 s舍去)，在此时间内传送带的位移xvt6×2 m12 m，滑块第二次在传送带上滑行时，滑块和传送带系统产生的内能Qmg(lx)0.1×10×10×(1012) J220 J.答案：(1)2 m/s或4 m/s(2)1.8 m(3)220 J10(08786475)(2017·新课标)一质量为8.00×104 kg的太空飞船从其飞行轨道返回地面飞船在离地面高度1.60×105 m处以7.50×103 m/s 的速度进入大气层，逐渐减慢至速度为100 m/s时下落到地面取地面为重力势能零点，在飞船下落过程中，重力加速度可视为常量，大小取为9.8 m/s2.(结果保留两位有效数字)(1)分别求出该飞船着地前瞬间的机械能和它进入大气层时的机械能；(2)求飞船从离地面高度600 m处至着地前瞬间的过程中克服阻力所做的功，已知飞船在该处的速度大小是其进入大气层时速度大小的2.0%.解析：(1)飞船着地前瞬间的机械能为Ek0mv式中，m和v0分别是飞船的质量和着地前瞬间的速率，由式和题给数据得Ek04.0×108 J设地面附近的重力加速度大小为g.飞船进入大气层时的机械能为Ehmvmgh式中，vh是飞船在高度1.6×105 m处的速度大小由式和题给数据得Eh2.4×1012 J(2)飞船在高度h600 m处的机械能为Ehm2mgh由功能原理得 WEhEk0式中，W是飞船从高度600 m处至着地前瞬间的过程中克服阻力所做的功由式和题给数据得W9.7×108 J答案：(1)4.0×108 J2.4×1012 J(2)9.7×108 J11.(08786476)如图所示，传送带与地面的夹角37°，A、B两端间距L16 m，传送带以速度v10 m/s沿顺时针方向运动，物体m1 kg，无初速度地放置于A端，它与传送带间的动摩擦因数0.5，试求：(1)物体由A端运动到B端的时间(2)系统因摩擦产生的热量解析：(1)物体刚放上传送带时受到沿斜面向下的滑动摩擦力，由牛顿第二定律得：mgsin mgcos ma1，设物体经时间t，加速到与传送带同速，则va1t1，x1a1t可解得：a110 m/s2t11 sx15 m因mgsin mgcos ，故当物体与传送带同速后，物体将继续加速由mgsin mgcos ma2Lx1vt2a2t解得：t21 s故物体由A端运动到B端的时间tt1t22 s(2)物体与传送带间的相对位移x相(vt1x1)(Lx1vt2)6 m故Qmgcos ·x相24 J答案：(1)2 s(2)24 J12.(08786477)(2018·合肥模拟)如图所示，一轻弹簧一端与竖直墙壁相连，另一端与放在光滑水平面上的长木板左端接触，轻弹簧处于原长，长木板的质量为M，一物块以初速度v0从长木板的右端向左滑上长木板，在长木板向左运动的过程中，物块一直相对于木板向左滑动，物块的质量为m，物块与长木板间的动摩擦因数为，轻弹簧的劲度系数为k，当弹簧的压缩量达到最大时，物块刚好滑到长木板的中点，且相对于木板的速度刚好为零，此时弹簧获得的最大弹性势能为Ep.(已知弹簧形变量为x，弹力做功Wkx2)求：(1)物块滑上长木板的一瞬间，长木板的加速度大小(2)长木板向左运动的最大速度(3)长木板的长度解析：(1)物块滑上长木板时，长木板受到的合外力等于滑块对长木板的摩擦力，由牛顿第二定律得：mgMa解得：a(2)当长木板向左运动到最大速度时，弹簧的弹力等于物块对长木板的摩擦力，则：kxmg解得：x长木板从开始运动到速度最大的过程，设最大速度为v，由动能定理得：mgxkx2Mv2解得：v(3)当弹簧的压缩量达到最大时，木板的速度为零，物块的速度也为零，设长木板的长度为L，根据能量守恒定律得：mvmg·Ep解得：L答案：(1)(2)(3)