【全程复习方略】高考物理二轮复习 课时冲关练 3.6机械能守恒定律 功能关系（B卷）.doc

机械能守恒定律功能关系(b卷)(45分钟，100分)一、单项选择题(本题共4小题，每小题8分，共32分。每小题只有一个选项正确)1.(2014广东高考)如图是安装在列车车厢之间的摩擦缓冲器结构图，图中和为楔块，和为垫板，楔块与弹簧盒、垫板间均有摩擦。在车厢相互撞击使弹簧压缩的过程中()a.缓冲器的机械能守恒b.摩擦力做功消耗机械能c.垫板的动能全部转化为内能d.弹簧的弹性势能全部转化为动能【解析】选b。在车厢相互撞击使弹簧压缩的过程中，有摩擦力做功，消耗机械能，缓冲器的机械能不守恒，a项错误、b项正确；在弹簧压缩的过程中，有部分动能转化成了弹簧的弹性势能，并没有全部转化为内能，c项错误；在弹簧压缩的过程中，是部分动能转化成了弹簧的弹性势能，而不是弹簧的弹性势能全部转化为动能，d项错误。2.长l的轻杆两端分别固定有质量为m的小铁球，杆的三等分点o处有光滑的水平转动轴。用手将该装置固定在杆恰好水平的位置，然后由静止释放，当杆到达竖直位置时，轴对杆的作用力f的大小和方向为()a.2.4mg竖直向上b.2.4mg竖直向下c.6mg竖直向上d.4mg竖直向上【解析】选a。对于整个系统而言，机械能守恒，有mgl(23-13)=12m(23l)2+12m(13l)2，当杆运动到竖直位置时，顶端的小球向心力为f1+mg=m(13l)2，底端的小球向心力为f2-mg=m(23l)2，解以上三式得轴对杆的作用力f的大小f2-f1=2.4mg，方向竖直向上，选项a正确。3.(2014吉林一模)如图所示，一个质量为m的物体以某一速度从a点冲上倾角为30的斜面，其运动的加速度为34g，物体在斜面上上升的最大高度为h，则物体在此过程中()a.重力势能增加了34mghb.动能损失了mghc.机械能损失了14mghd.物体克服摩擦力的功率随时间在均匀减小【解析】选d。物体上升高度h过程中，重力做功-mgh，重力势能增加mgh，a错误；根据倾角为30，可知物体沿斜面上升位移为2h，此过程合力为ma=34mg，合外力做功等于动能变化量，即动能变化量ek=-ma2h=-32mgh，即动能减少32mgh，b错误；e=-32mgh+mgh=-12mgh，机械能损失12mgh，c错误；物体沿斜面上升过程，克服摩擦力的功率p=ffv=ff(v0-3g4t)，摩擦力为滑动摩擦力，大小不变，d正确。【加固训练】(2014东城区一模)在奥运比赛项目中，高台跳水是我国运动员的强项。质量为60kg的跳水运动员进入水中后受到水的阻力做竖直向下的减速运动，设水对他的阻力大小恒为2600n，那么在他减速下降2m的过程中，下列说法正确的是(g取10m/s2)()a.他的动能减少了5 200 jb.他的重力势能减少了1 200 jc.他的机械能减少了4 000 jd.他的机械能保持不变【解析】选b。在运动员减速下降高度为2m的过程中，运动员受重力和阻力，由动能定理得(mg-f)h=ek，解得ek=-4000j，a错误；wg=-ep=mgh=1200j，他的重力势能减少了1200j，b正确；除了重力之外的力做功等于机械能的变化，故w外=wf=-fh=5200j，他的机械能减少了5200j，c、d错误。4.(2014上海高考)静止在地面上的物体在竖直向上的恒力作用下上升，在某一高度撤去恒力。不计空气阻力，在整个上升过程中，物体机械能随时间变化关系是()【解析】选c。物体机械能的增量等于恒力做的功，恒力做功wf=fh，h=12at2，则有外力作用时，物体机械能随时间变化关系为e=12fat2。撤去恒力后，物体机械能不变，故选项c正确。二、不定项选择题(本题共3小题，每小题8分，共24分。每小题至少一个选项正确)5.(2014嘉兴一模)质量为m的物体从距离地面h高处由静止开始加速下落，其加速度大小为13g。在物体下落过程中()a.物体的动能增加了13mghb.物体的重力势能减少了13mghc.物体的机械能减少了23mghd.物体的机械能保持不变【解析】选a、c。物体从静止开始以13g的加速度沿竖直方向加速下落，由牛顿第二定律得：mg-f=ma，解得：f=23mg，由动能定理得：mgh-fh=ek-0，解得ek=mgh-fh=13mgh，故a正确；物体下降，重力做功，物体重力势能减少了mgh，故b错误；物体重力势能减少了mgh，动能增加了13mgh，故机械能减少了23mgh，故c正确，d错误。6.如图所示，竖立在水平地面上的轻弹簧，下端固定在地面上，将一个金属球放置在弹簧顶端，并向下压球，使弹簧压缩，用细线把弹簧拴牢，如图甲。烧断细线，球将被弹起，且脱离弹簧后能继续向上运动，如图乙。忽略空气阻力，从细线被烧断到刚脱离弹簧的运动过程中，下列说法正确的是()a.球的动能在刚脱离弹簧时最大b.球刚脱离弹簧时弹簧的弹性势能最小c.球受到的合力最大值大于球的重力d.球和弹簧组成系统的机械能不变【解析】选b、c、d。球的动能在弹力等于重力时最大，选项a错误；球刚脱离弹簧时弹簧的弹性势能为零，选项b正确；由于球被下压使弹簧压缩，故细线被烧断时球的加速度大于g，此时球受到的合力最大，且大于球的重力，选项c正确；整个过程中只有重力和系统内的弹力做功，故球和弹簧组成系统的机械能守恒，选项d正确。7.(2014温州一模)如图所示，在游乐项目中，选手需要借助悬挂在高处的绳子飞越到对面的高台上。一质量为m的选手脚穿轮滑鞋以v0的水平速度在水平地面m上抓住竖直的绳开始摆动，选手可看作质点，绳子的悬挂点到选手的距离为l，当绳摆到与竖直方向夹角为时，选手放开绳子，选手放开绳子后继续运动到最高点时，刚好可以水平运动到水平传送带a点。不考虑空气阻力和绳的质量。重力加速度为g。下列说法中正确的是()a.选手摆动过程中机械能不守恒，放手后机械能守恒b.选手放手时速度大小为v02-2gl(1-cos)c.可以求出水平传送带a点相对水平面m的高度d.可以求出选手到达水平传送带a点时的速度大小【解析】选b、c、d。由于摆动过程中绳子拉力不做功，只有重力做功，机械能守恒，选项a错误；根据机械能守恒定律列出12mv02=12mvt2+mgl(1-cos)，解得vt=v02-2gl(1-cos)，选项b正确；选手放手后到a点过程运动的逆过程是平抛运动，根据平抛运动相关知识可以求出水平传送带a点相对水平面m的高度和到达a点时的速度大小，选项c、d也正确。三、计算题(本题共2小题，共44分。需写出规范的解题步骤)8.(22分)(2014浙江六市一模)某研究性学习小组为了测量木块与铁板间动摩擦因数，利用如图所示的装置将一铁板静置于水平地面上，其中水平段ab长l1=1.0m，倾斜段cd长l2=0.5m，与水平面夹角=53，bc是一小段圆弧，物体经过bc段速度大小不变。现将一小木块(可视为质点)从斜面上的p点由静止开始释放，木块滑到水平面上q点处停止运动。已知p点距水平面高h=0.2m，b、q间距x=0.85m，(重力加速度g取10m/s2，sin53=0.8)求：(1)动摩擦因数。(2)若某同学在a点以v0=2.5m/s的初速度将木块推出，试通过计算说明木块能否经过p点？若不能，则请求出木块从a点出发运动到最高点所需时间t。【解析】(1)木块从p运动到q过程分析，由功能关系得：mgh-mgx-mghtan=0(3分)代入数据得：=0.2(2分)(2)根据功能关系，e=12mv02-mgh+mg(l1+34h)(3分)e=-47m400，故不能达到p点(2分)a到b过程分析：l1=v0t1+12a1t12(1分)ma1=-mg(2分)代入数据得：t1=2s(舍去)和t1=0.5s(1分)vb=v0+at1(1分)解得：vb=1.5m/s(1分)b到最高点过程分析：-(mgsin+mgcos)=ma2(3分)0-vb=a2t2(1分)解得：t20.16s(1分)所以t=t1+t2=0.66s(1分)答案：(1)0.2(2)不能，计算过程见解析0.66s【加固训练】如图所示，光滑坡道顶端距水平面高度为h，质量为m的小物块a从坡道顶端由静止滑下，进入水平面上的滑道时无机械能损失，为使a制动，将轻弹簧的一端固定在水平滑道延长线m处的墙上，另一端恰位于坡道的底端o点。已知在om段，物块a与水平面间的动摩擦因数均为，其余各处的摩擦不计，重力加速度为g，求：(1)物块滑到o点时的速度大小。(2)弹簧为最大压缩量d时的弹性势能(设弹簧处于原长时弹性势能为零)。(3)若物块a能够被弹回到坡道上，则它能够上升的最大高度是多少？【解析】(1)由机械能守恒定律得mgh=12mv2解得v=2gh。(2)在水平滑道上物块a克服摩擦力所做的功为w=mgd由能量守恒定律得12mv2=ep+mgd以上各式联立得ep=mgh-mgd。(3)物块a被弹回的过程中，克服摩擦力所做的功仍为w=mgd由能量守恒定律得ep=mgd+mgh。所以物块a能够上升的最大高度为h=h-2d。答案：(1)2gh(2)mgh-mgd(3)h-2d9.(22分)(2014杭州模拟)如图所示，半径为r=0.2m的光滑14圆弧ab在竖直平面内，圆弧b处的切线水平。b端高出水平地面h=0.8m，o点在b点的正下方。将一质量为m=1.0kg的滑块从a点由静止释放，落在水平面上的c点处，(g取10m/s2)求：(1)滑块滑至b点时对圆弧的压力及oc的长度。(2)在b端接一长为l=1.0m的木板mn，滑块从a端释放后正好运动到n端停止，求木板与滑块间的动摩擦因数。(3)若将木板右端截去长为l的一段，滑块从a端释放后将滑离木板落在水平面上p点处，要使落地点p距o点最远，l应为多少？【解析】(1)由机械能守恒定律可知：mgr=12mv02，(2分)v0=2gr=2m/s(1分)由向心力公式可知：fn-mg=mv02r(2分)可得：fn=3mg=30n。(1分)由牛顿第三定律知：滑块滑至b点时对圆弧的压力为30n，方向竖直向下。(2分)根据平抛运动规律：h=12gt2，(2分)t=2hg=0.4s(1分)oc的长