高考物理一轮复习 第五章 机械能及其守恒定律 第4讲 功能关系 能量守恒定律练习.doc

第4讲功能关系能量守恒定律1(多选)(2015高考江苏卷)如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端与一质量为m、套在粗糙竖直固定杆a处的圆环相连，弹簧水平且处于原长圆环从a处由静止开始下滑，经过b处的速度最大，到达c处的速度为零，ach.圆环在c处获得一竖直向上的速度v，恰好能回到a.弹簧始终在弹性限度内，重力加速度为g.则圆环()a下滑过程中，加速度一直减小b下滑过程中，克服摩擦力做的功为mv2c在c处，弹簧的弹性势能为mv2mghd上滑经过b的速度大于下滑经过b的速度解析：选bd.圆环下落时，先加速，在b位置时速度最大，加速度减小至0，从b到c圆环减速，加速度增大，方向向上，选项a错误圆环下滑时，设克服摩擦力做功为wf，弹簧的最大弹性势能为ep，由a到c的过程中，根据功能关系有mghepwf，由c到a的过程中，有mv2epwfmgh，联立解得wfmv2，epmghmv2，选项b正确，选项c错误设圆环在b位置时，弹簧弹性势能为ep，根据能量守恒，a到b的过程有mvepwfmgh，b到a的过程有mvepmghwf，比较两式得vbvb，选项d正确2(多选)(2018潍坊高三统考)如图所示，甲、乙传送带倾斜放置，并以相同的恒定速率v逆时针运动，两传送带粗糙程度不同，但长度、倾角均相同将一小物体分别从两传送带顶端的a点无初速度释放，甲传送带上小物体到达底端b点时恰好达到速度v；乙传送带上小物体到达传送带中部的c点时恰好达到速度v，接着以速度v运动到底端b点则小物体从a运动到b的过程()a小物体在甲传送带上的运动时间比在乙上的大b小物体与甲传送带之间的动摩擦因数比与乙之间的大c两传送带对小物体做功相等d两传送带因与小物体摩擦产生的热量相等解析：选ac.设传送带的长度为l，小物体在甲传送带上做匀加速直线运动，运动时间t甲，小物体在乙传送带上先做匀加速运动后做匀速运动，运动时间t乙t加t匀，所以t甲t乙，a对由v22a甲l得a甲，同理得a乙，则a甲a乙，由牛顿第二定律得a甲gsin 甲gcos ，a乙gsin 乙gcos ，所以甲乙，b错由动能定理得w重w传mv2，所以传送带对小物体做功相等，c对小物体与传送带之间的相对位移x甲x传x甲vt甲ll，x乙x传x乙vt加，摩擦产生的热量q甲甲mgcos x甲mv2mglsin ，q乙乙mgcos x乙mv2mglsin ，所以q甲q乙，d错3.(多选)(2018湖北八校联考)如图所示，倾角37的光滑斜面上固定一个带轻杆的槽，劲度系数k20 n/m、原长足够长的轻弹簧的下端与轻杆相连，开始时轻杆在槽外的长度l0.6 m，且杆可在槽内移动，轻杆与槽间的滑动摩擦力大小ff恒为6 n，轻杆与槽之间的最大静摩擦力等于滑块摩擦力质量m1 kg的小车从距弹簧上端l0.6 m处由静止释放沿斜面向下运动已知弹簧的弹性势能epkx2，式中x为弹簧的形变量在整个运动过程中，弹簧始终处于弹性限度以内取g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8.下列说法正确的是()a在轻杆完全进入槽内之前，小车先做匀加速运动，然后做加速度逐渐减小的加速运动，最后做匀速直线运动b从小车开始运动到轻杆完全进入槽内所用时间为sc若轻杆与槽间的滑动摩擦力大小变为16 n，小车、弹簧、轻杆组成的系统机械能一定不守恒d若轻杆与槽间的滑动摩擦力大小变为16 n，小车第一次与弹簧作用的过程中轻杆移动的距离为0.2 m解析：选acd.在小车和弹簧接触前，小车做加速度大小为agsin 6 m/s2的匀加速直线运动，在小车和弹簧接触后，对小车由牛顿第二定律可得mgsin kxma1，小车做加速度逐渐减小的加速运动，当加速度为零时，kx1mgsin 6 nff，接着小车做匀速直线运动，选项a正确；设小车做匀加速直线运动的时间为t1，则lat，解得t1 s，从小车开始运动到轻杆完全进入槽内所用时间tt1 s，选项b错误；若轻杆与槽间的滑动摩擦力大小变为16 n，假设轻杆始终不动，小车压缩弹簧至速度为零时弹簧的压缩量为x2，对小车、弹簧、轻杆组成的系统，由机械能守恒定律有mg(lx2)sin kx，得x2 m，由于kx2(66) n16 n，这说明假设不成立，轻杆一定会在槽中滑动，槽对轻杆的滑动摩擦力一定会对系统做负功，根据功能原理可知，系统机械能一定不守恒，选项c正确；设弹簧的压缩量为x3时，弹簧对轻杆的弹力大小等于槽对轻杆的最大静摩擦力大小，即kx3ff16 n，解得x30.8 m，此时弹簧和轻杆有共同速度v2，此后轻杆移动的距离为x4时速度为零，由能量守恒定律有mg(lx3)sin mvkx，mgx4sin mvffx4，联立解得x40.2 m，选项d正确4(2015高考北京卷)如图所示，弹簧的一端固定，另一端连接一个物块，弹簧质量不计物块(可视为质点)的质量为m，在水平桌面上沿x轴运动，与桌面间的动摩擦因数为.以弹簧原长时物块的位置为坐标原点o，当弹簧的伸长量为x时，物块所受弹簧弹力大小为fkx，k为常量(1)请画出f随x变化的示意图；并根据fx图象求物块沿x轴从o点运动到位置x的过程中弹力所做的功(2)物块由x1向右运动到x3，然后由x3返回到x2，在这个过程中，求弹力所做的功，并据此求弹性势能的变化量；求滑动摩擦力所做的功；并与弹力做功比较，说明为什么不存在与摩擦力对应的“摩擦力势能”的概念解析：(1)fx图象如图所示物块沿x轴从o点运动到位置x的过程中，弹力做负功；fx图线下的面积等于弹力做功大小弹力做功wfkxxkx2.(2)物块由x1向右运动到x3的过程中，弹力做功wf1(kx1kx3)(x3x1)kxkx物块由x3向左运动到x2的过程中，弹力做功wf2(kx2kx3)(x3x2)kxkx整个过程中，弹力做功wfwf1wf2kxkx弹性势能的变化量epwfkxkx.整个过程中，摩擦力做功wfmg(2x3x1x