2019版高考物理第6章机械能及其守恒定律25功能关系能量守恒定律能力训练.docx

25 功能关系能量守恒定律1质量为m的物体从静止以g的加速度竖直上升高度为h。对该过程，下列说法中正确的是()A物体的机械能增加mghB物体的机械能减少mghC重力对物体做功mghD物体的动能增加mgh答案D解析质量为m的物体从静止以的加速度竖直上升h，重力对物体做功mgh，所受合外力为mg，合外力做功mgh，由动能定理，物体的动能增加mgh，C错误、D正确；物体的机械能增加mghmghmgh，A、B错误。2如图所示，质量为m的钢制小球，用长为l的细线悬挂在O点。将小球拉到与O点相齐平的水平位置C由静止释放。小球运动到最低点时对细绳的拉力2mg，若小球运动到最低点B时用小锤头向左敲击它一下，瞬间给小球补充机械能E，小球就能恰好摆到与C等高的A点。设空气阻力只与运动速度相关，且运动速度越大空气的阻力就越大。则下列说法中正确的是()AEmgl BEmglCEmgl D.mglEWf，联立解得Emgl，故A正确。3(2017南平检测)(多选)如图所示，一质量为M的斜面体静止在水平地面上，质量为m的木块沿粗糙斜面加速下滑h高度，速度大小由v1增大到v2，所用时间为t，木块与斜面体之间的动摩擦因数为。在此过程中()A斜面体受水平地面的静摩擦力为零B木块沿斜面下滑的距离为tC如果给质量为m的木块一个沿斜面向上的初速度v2，它将沿斜面上升到h高处速度变为v1D木块与斜面摩擦产生的热量为mghmvmv答案BD解析对整体分析可知，整体一定有向左的加速度，根据牛顿第二定律可知，整体在水平方向一定受外力，即水平地面与斜面体间的静摩擦力，A错误；由平均速度公式可知，木块沿斜面下滑的平均速度为：，故下滑的距离为：xtt，B正确；由于木块在斜面上受摩擦力，故木块沿斜面向上运动时的加速度大小一定大于木块沿斜面向下运动时的加速度大小；故上升h时的速度一定小于v1，C错误；由能量守恒定律可知：mghmvmvQ，故有：Qmghmvmv，D正确。4(2018济宁月考)如图所示，A、B、C三个一样的滑块从粗糙斜面上的同一高度同时开始运动，A由静止释放，B的初速度方向沿斜面向下，大小为v0，C的初速度方向沿斜面水平，大小也为 v0。下列说法中正确的是()AA和C将同时滑到斜面底端B滑到斜面底端时，B的机械能减少最多C滑到斜面底端时，B的动能最大D滑到斜面底端时，C的重力势能减少最多答案C解析滑块A和C通过的路程不同，在沿斜面方向的加速度大小也不相同，A错误；三个滑块滑到底端时重力势能减少量相同，D错误；滑块A和B滑到底端时经过的位移相等，克服摩擦力做功相等，而滑块C的路程较大，机械能减少得较多，B错误、C正确。5如图所示，质量为m的可看成质点的物块置于粗糙水平面上的M点，水平面的右端与固定的斜面平滑连接，物块与水平面及斜面之间的动摩擦因数处处相同。物块与弹簧未连接，开始时物块挤压弹簧使弹簧处于压缩状态。现从M点由静止释放物块，物块运动到N点时恰好静止。弹簧原长小于OM。若物块从M点运动到N点的过程中，物块与接触面之间由于摩擦所产生的热量为Q，物块、弹簧与地球组成系统的机械能为E，物块通过的路程为s。不计转折处的能量损失，下列图象所描述的关系中可能正确的是()答案B解析设物块在M点、M点时的机械能分别为E0、E1，由功能关系可知在M到M过程：EE0mgs，在M到N过程EE1mgscos，A错误、B正确；产生的热量在M到M过程：Qmgs，在M到N过程：Qmgscos，故C、D错误。6.(2018江西师大附中期末)如图所示，一根长为l的轻质软绳一端固定在O点，另一端与质量为m的小球连接，初始时将小球放在与O点等高的A点，OAl，现将小球由静止状态释放，则当小球运动到O点正下方时，绳对小球拉力为(已知sin370.6，cos370.8)()A2mg B3mgC.mg D.mg答案C解析设小球到达A点的正下方B点时细绳刚好绷紧，则OB与水平方向的夹角的余弦值为cos0.6，可得小球自由下落的高度为hlsin0.8l，到达B点的速度v1，细绳绷紧后瞬间小球只有垂直于细绳的分速度，大小为v2v1cos，从B点到最低点，由动能定理得mgl(1sin)mvmv，在最低点有Tmgm。联立以上各式解得Tmg，C正确。7(2017威海模拟)(多选)如图所示，轻质弹簧的一端固定在竖直墙面上，另一端拴接一小物块，小物块放在动摩擦因数为的水平面上，当小物块位于O点时弹簧处于自然状态。现将小物块向右移到a点，然后由静止释放，小物块最终停在O点左侧的b点(图中未画出)，以下说法正确的是()AOb之间的距离小于Oa之间的距离B从O至b的过程中，小物块的加速度逐渐减小C小物块在O点时的速度最大D从a到b的过程中，弹簧弹性势能的减少量等于小物块克服摩擦力所做的功答案AD解析如果没有摩擦力，根据简谐运动的对称性知O点应该在ab中间，OaOb。由于有摩擦力，物块从a到b过程中机械能损失，故无法到达没有摩擦力情况下的b点，即O点靠近b点，故OaOb，A正确；从O至b的过程中，小物块受到向右的摩擦力及向右的弹力，且弹力逐渐变大，故物块的加速度逐渐变大，B错误；当物体从a点向左运动时，受到向左的弹力和向右的摩擦力，且弹力逐渐减小，加速度逐渐减小，当弹力等于摩擦力时加速度为零，此时速度最大，故小物块的速度最大位置在O点右侧，C错误；由能量守恒关系可知，从a到b的过程中，弹簧弹性势能的减少量等于小物块克服摩擦力所做的功，D正确。8(2017青岛模拟)(多选)如图所示，一根原长为L的轻弹簧，下端固定在水平地面上，一个质量为m的小球，在弹簧的正上方从距地面高度为H处由静止下落压缩弹簧。若弹簧的最大压缩量为 x，小球下落过程受到的空气阻力恒为Ff，则小球从开始下落至最低点的过程()A小球动能的增量为零B小球重力势能的增量为mg(HxL)C弹簧弹性势能的增量为(mgFf)(HxL)D系统机械能减小FfH答案AC解析小球下落的整个过程中，开始时速度为零，结束时速度也为零，所以小球动能的增量为0，A正确；小球下落的整个过程中，重力做功WGmghmg(HxL)，根据重力做功量度重力势能的变化WGEp得：小球重力势能的增量为mg(HxL)，B错误；根据动能定理得：WGWfW弹000，所以W弹(mgFf)(HxL)，根据弹簧弹力做功量度弹性势能的变化W弹Ep得：弹簧弹性势能的增量为(mgFf)(HxL)，C正确；系统机械能的减少等于重力、弹力以外的力做的功，所以小球从开始下落至最低点的过程，克服阻力做的功为：Ff(HxL)，所以系统机械能的减小量为：Ff(HxL)，D错误。9(2017湖北枣阳模拟)一个弹珠游戏的简化模型如下图所示。竖直安装在高H1 m的桌面上的“过山车”轨道模型，水平轨道OB粗糙，长为1 m，BD光滑；光滑圆轨道半径为R0.4 m。一弹簧左端固定，右端自由伸长到A点，OA长为0.1 m。距桌子右边缘线DF为s1.6 m处有一高度h0.8 m的竖直挡板。现在A点由静止放置一个质量m1 kg的小物块，并用力缓慢向左把小物块推到O点，在这个过程中推力做功W22.4 J。已知小物块与轨道OB间的动摩擦因数0.4，重力加速度g取10 m/s2，不计空气阻力。求：(1)小物块推到O点时，弹簧的弹性势能Ep；(2)该小物块从O点静止释放后，运动到圆轨道最高点C时对轨道的压力大小；(3)只改变小物块的质量，为了使从O点静止释放的小物块都能落在DF和挡板之间，小物块的质量m满足的条件。答案(1)22 J(2)40 N(3) kgm kg解析(1)根据功能关系可知WmgxOAEp解得Ep22 J。(2)小物块从O到C过程，由能量守恒定律得EpmgxOBmg2Rmv小物块到C点时，有mgFNm，解得FN40 N。由牛顿第三定律可知小物块对轨道的压力为40 N。(3)当小物块从O点恰好到达C点时，有Epm1gxOBm1g2Rm1vC2，m1gm1，解得m1 kg。当小物块恰能够过挡板最高点时，有Epm2gxOBm2v，其中vD ，解得m2 kg所以小物块的质量满足 kgm kg。10如图为某飞船先在轨道上绕地球做圆周运动，然后在A点变轨进入返回地球的椭圆轨道运动，已知飞船在轨道上做圆周运动的周期为T，轨道半径为r，椭圆轨道的近地点B离地心的距离为kr(kOB，现将该杆静置于水平方向，放手后两球开始运动，已知两球在运动过程中受到大小相同且不变的空气阻力作用，则从开始运动到杆转到竖直位置的过程中，以下说法正确的是()A两球组成的系统机械能守恒BB球克服重力做的功等于B球重力势能的增加量C重力和空气阻力对A球做功的代数和等于它的动能增加量DA球克服空气阻力做的功大于B球克服空气阻力做的功答案BD解析两球在运动过程都受到空气阻力作用，空气阻力做负功，则系统的机械能不守恒，A错误；根据功能关系可知，B球克服重力做的功等于B球重力势能的增加量，B正确；重力、空气阻力和杆的弹力对A球做功，根据动能定理知重力、杆的弹力和空气阻力对A球做功的代数和等于它的动能增加量，C错误；从开始运动到杆转到竖直位置的过程中，A球运动的路程大于B球运动的路程，而两球克服空气阻力做的功等于空气阻力大小和路程的乘积，所以A球克服空气阻力做的功大于B球克服空气阻力做的功，D正确。15(2017全国卷)一质量为8.00104 kg的太空飞船从其飞行轨道返回地面。飞船在离地面高度1.60105 m处以7.50103 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%。答案(1)4.0108 J2.41012 J(2)9.7108 J解析(1)飞船着地前瞬间的机械能为Ek0mv