高考物理一轮复习 课时跟踪检测23 功能关系 能量守恒定律.doc

课时跟踪检测二十三功能关系能量守恒定律【基础过关】1(多选)如图所示，美国空军x37b无人航天飞机于2010年4月首飞，在x37b由较低轨道飞到较高轨道的过程中()ax37b中燃料的化学能转化为x37b的机械能bx37b的机械能要减少c自然界中的总能量要变大d如果x37b在较高轨道绕地球做圆周运动，则在此轨道上其机械能不变解析：在x37b由较低轨道飞到较高轨道的过程中，必须启动助推器，对x37b做正功，x37b的机械能增大，a对，b错；根据能量守恒定律，c错；x37b在确定轨道上绕地球做圆周运动，其动能和重力势能都不会发生变化，所以机械能不变，d对答案：ad2.(多选)如图所示，质量为m、长为l的木板置于光滑的水平面上，一质量为m的滑块放置在木板左端，滑块与木板间滑动摩擦力大小为ff，用水平的恒定拉力f作用于滑块当滑块运动到木板右端时，木板在地面上移动的距离为x，滑块速度为v1，木板速度为v2，下列结论中正确的是()a上述过程中，f做功大小为mvmvb其他条件不变的情况下，m越大，x越小c其他条件不变的情况下，f越大，滑块到达右端所用时间越长d其他条件不变的情况下，ff越大，滑块与木板间产生的热量越多解析：由功能原理可知，上述过程中，f做功大小为二者动能与产生的热量之和，选项a错误；其他条件不变的情况下，m越大，m的加速度越小，x越小，选项b正确；其他条件不变的情况下，f越大，滑块的加速度越大，滑块到达右端所用时间越短，选项c错误；其他条件不变的情况下，滑块与木板间产生的热量等于滑动摩擦力与相对位移的乘积，ff越大，滑块与木板间产生的热量越多，选项d正确答案：bd3.(2015年天津卷)如图所示，固定的竖直光滑长杆上套有质量为m的小圆环，圆环与水平状态的轻质弹簧一端连接，弹簧的另一端连接在墙上，且处于原长状态现让圆环由静止开始下滑，已知弹簧原长为l，圆环下滑到最大距离时弹簧的长度变为2l(未超过弹性限度)，则在圆环下滑到最大距离的过程中()a圆环的机械能守恒b弹簧弹性势能变化了mglc圆环下滑到最大距离时，所受合力为零d圆环重力势能与弹簧弹性势能之和保持不变解析：圆环在下落过程中弹簧的弹性势能增加，由能量守恒定律可知圆环的机械能减少，而圆环与弹簧组成的系统机械能守恒，故a、d错误；圆环下滑到最大距离时速度为零，但是加速度不为零，即合外力不为零，故c错误；圆环重力势能减少了mgl，由能量守恒定律知弹簧弹性势能增加了mgl，故b正确答案：b4.(多选)(2017届浙江绍兴诸暨牌头中学期末)如图所示，质量为m的物体(可视为质点)以某一初速度从a点冲上倾角为30的固定斜面，其运动的加速度大小为g，沿斜面上升的最大高度为h，则在物体沿斜面上升的过程中()a物体克服摩擦力做功2mghb物体的重力势能增加了mghc物体的动能减少了mghd物体的机械能损失了mgh解题思路：本题考查功能关系重力势能的变化看重力做功，动能的变化看合力的功，机械能的变化看除重力(弹力)以外的其他力的功解析：物体在斜面上上升的最大高度为h，物体克服重力做功为mgh，则重力势能增加了mgh，b正确；根据动能定理得ekmamg2hmgh，则物体的动能损失了mgh，故c错误；物体的重力势能增加了mgh，动能损失了mgh，则机械能损失了mgh，故d正确；物体克服摩擦力做功mgh，故a错误答案：bd【提升过关】一、单项选择题1.自然现象中蕴藏着许多物理知识，如图所示为一个盛水袋，某人从侧面缓慢推袋壁使它变形，则水的重力势能 ()a变大 b变小c不变 d不能确定解析：人缓慢推水袋，对水袋做正功，由功能关系可知，水的重力势能一定增加，a正确答案：a2(2017届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(m2m1)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：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wfmgcosmghcotep，故d正确答案：d3.(2017届辽宁抚顺一中一模)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()ahh bhch dh解析：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hh，故选d.答案：d4.(2016届枣庄模拟)如图所示，质量相等的物体a、b通过一轻质弹簧相连，开始时b放在地面上，a、b均处于静止状态现通过细绳将a向上缓慢拉起，第一阶段拉力做功为w1时，弹簧变为原长；第二阶段拉力再做功w2时，b刚要离开地面弹簧一直在弹性限度内，则()a两个阶段拉力做的功相等b拉力做的总功等于a的重力势能的增加量c第一阶段，拉力做的功大于a的重力势能的增加量d第二阶段，拉力做的功等于a的重力势能的增加量解析：两个阶段中拉力做功通过的距离相同，但第一阶段与第二阶段弹力的方向不同拉力大小不同，第二阶段拉力做功大于第一阶段做的功，故a项说法不正确；a的重力势能变化等于拉力做的总功与弹簧弹力做功的代数和，该过程中弹簧弹力对a做功为零，故b说法正确；第一阶段，拉力做的功小于a的重力势能的增加量，因为此时弹簧弹力对a做正功弹性势能转变为a的重力势能，故c项说法不正确；第二阶段，拉力做的功大于a的重力势能的增加量，因为此时弹簧弹力对a做负功，拉力的功有一部分转化为弹性势能，故d说法不正确答案：b二、多项选择题5.(2016届江苏淮阴中学月考)如图所示，倾角30的固定斜面上固定着挡板，轻弹簧下端与挡板相连，弹簧处于原长时上端位于d点用一根不可伸长的轻绳通过轻质光滑定滑轮连接物体a和b，使滑轮左侧绳子始终与斜面平行，初始时a位于斜面的c点，c、d两点间的距离为l.现由静止同时释放a、b，物体a沿斜面向下运动，将弹簧压缩到最短的位置e点，d、e两点间的距离为.若a、b的质量分别为4m和m，a与斜面间的动摩擦因数，不计空气阻力，重力加速度为g，整个过程中，轻绳始终处于伸直状态，则()aa在从c至e的过程中，先做匀加速运动，后做匀减速运动ba在从c至d的过程中，加速度大小为gc弹簧的最大弹性势能为mgld弹簧的最大弹性势能为mgl解析：对a、b整体从c到d的过程受力分析，根据牛顿第二定律得ag，从d点开始与弹簧接触，压缩弹簧、弹簧被压缩到e点的过程中，弹簧的弹力是变力，则加速度是变化的，所以a在从c至e的过程中，先做匀加速运动，后做变加速运动，最后做变减速运动，直到速度为零，故a错误，b正确；当a的速度为零时，弹簧被压缩到最短，此时弹簧弹性势能最大，整个过程中对a、b整体应用动能定理得4mgsin30mg(4mg)cos30lw弹0，解得w弹mgl，则弹簧具有的最大弹性势能epw弹mgl，故c错误，d正确答案：bd6.(2017届上饶调研)如图所示，轻质弹簧上端固定，下端系一物体物体在a处时，弹簧处于原长状态现用手托住物体使它从a处缓慢下降，到达b处时，手和物体自然分开此过程中，物体克服手的支持力所做的功为w.不考虑空气阻力关于此过程，下列说法正确的有()a物体重力势能减小量一定大于wb弹簧弹性势能增加量一定小于wc物体与弹簧组成的系统机械能增加量为wd若将物体从a处由静止释放，则物体到达b处时的动能为w解析：根据能量守恒定律可知，在此过程中减少的重力势能mghepw，所以物体重力势能减小量一定大于w，不能确定弹簧弹性势能增加量与w的大小关系，故a正确，b错误；支持力对物体做负功，所以物体与弹簧组成的系统机械能减少w，所以c错误；若将物体从a处由静止释放，从a到b的过程，根据动能定理ekmghw弹mghepw，所以d正确答案：ad7(2016届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：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正确答案：cd三、计算题8(2016届陕西镇安中学月考)如图所示，光滑水平面ab与竖直面内的半圆形导轨在b点相切，半圆形导轨的半径为r.一个质量为m的物体将弹簧压缩至a点后由静止释放，在弹力作用下物体获得某一向右的速度后脱离弹簧，当它经过b点进入导轨的瞬间对轨道的压力为其重力的8倍，之后向上运动恰能到达最高点c(不计空气阻力)试求：(1)物体在a点时弹簧的弹性势能；(2)物体从b点运动至c点的过程中产生的内能解析：(1)设物体在b点的速度为vb，所受弹力为fnb，则有fnbmgm，又fnb8mg，由能量守恒定律可知弹性势能epmvmgr.(2)设物体在c点的速度为vc，由题意可知mgm，物体由b点运动到c点的过程中，由能量守恒定律得qmv，解得qmgr.答案：(1)mgr(2)mgr9(2017届江苏泰州中学月考)如图所示，在某竖直平面内，光滑曲面ab与水平面bc平滑连接于b点，bc右端连接内壁光滑、半径r0.2 m的四分之一细圆管cd，管口d端正下方直立一根劲度系数为k100 n/m的轻弹簧，弹簧一端固定，另一端恰好与管口d端平齐一个质量为1 kg的小球放在曲面ab上，现从距bc的高度为h0.6 m处静止释放小球，它与bc间的动摩擦因数0.5，小球进入管口c端时，它对上管壁有fn2.5mg的作用力，通过cd后，在压缩弹簧过程中小球速度最大时弹簧的弹性势能为ep0.5 j重力加速度g取10 m/s2.求：(1)小球在c处受到的向心力大小；(2)在压缩弹簧过程中小球的最大动能ekm；(3)小球最终停止的位置解析：(1)小球进入管口c端时，它与圆管上管壁有大小为f2.5mg的相互作用力，故小球受到的向心力f向2.5mgmg3.5mg3.5110 n35 n.(2)在压缩弹簧过程中，速度最大时合力为零设此时小球离d端的距离为x0，则有kx0mg，解得x00.1 m.在c点，由f向，代入数据得vc m/s，由机械能守恒定律有mg(rx0)mvekme