【志鸿优化设计】（广东专用）高考物理第一轮复习 第五章功和能 机械能及其守恒定律第四节功能关系 能量守恒定律练习.doc

课时作业17功能关系能量守恒定律一、单项选择题（共4道小题，每题4分，共16分）1（2012慈溪中学模拟）如图所示，某段滑雪雪道倾角为30，总质量为m（包括雪具在内）的滑雪运动员从距底端高为h处的雪道上由静止开始匀加速下滑，加速度为g。在他从上向下滑到底端的过程中，下列说法正确的是（）a运动员减少的重力势能全部转化为动能b运动员获得的动能为mghc运动员克服摩擦力做功为mghd下滑过程中系统减少的机械能为mgh2如图所示，电梯的质量为m，其天花板上通过一轻质弹簧悬挂一质量为m的物体。电梯在钢索的拉力作用下由静止开始竖直向上加速运动，当上升高度为h时，电梯的速度达到v，则在这段运动过程中，以下说法正确的是（）a轻质弹簧对物体的拉力所做的功等于mv2b钢索的拉力所做的功等于mv2mghc轻质弹簧对物体的拉力所做的功大于mv2d钢索的拉力所做的功等于（mm）v2（mm）gh3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mm。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（）4如图所示，有三个斜面1、2、3，斜面1与2底边相同，斜面2和3高度相同，同一物体与三个斜面的动摩擦因数相同，当它们分别沿三个斜面从顶端由静止下滑到底端时，下列说法正确的是（）a三种情况下物体损失的机械能e3e2e1b三种情况下摩擦产生的热量q1q2q3c到达底端的速度v1v2v3d运动的时间t1t2t3二、双项选择题（共5道小题，每题6分，共30分）5运动员跳伞将经历加速下降和减速下降两个过程，将人和伞看成一个系统，在这两个过程中，下列说法正确的是（）a阻力对系统始终做负功b系统受到的合外力始终向下c重力做功使系统的重力势能增加d系统的机械能减少6质量为m的物体在水平传送带上由静止释放，传送带由电动机带动，始终保持以速度v匀速运动，物体与传送带间的动摩擦因数为，物体过一会儿能保持与传送带相对静止，对于物体从静止释放到相对静止这一过程，下列说法正确的是（）a电动机多做的功为mv2b传送带克服摩擦力做的功为mv2c电动机增加的功率为mgvd物体在传送带上的划痕长为7如图所示，置于足够长斜面上的盒子a内放有光滑球b，b恰与a前、后壁接触，斜面光滑且固定于水平地面上。一轻质弹簧的一端与固定在斜面上的木板p拴接，另一端与a相连。今用外力推a使弹簧处于压缩状态，然后由静止释放，则从释放盒子直至其获得最大速度的过程中（）a弹簧的弹性势能一直减小直至为零ba对b做的功等于b机械能的增加量c弹簧弹性势能的减少量等于a和b机械能的增加量da所受重力做功和弹簧弹力做功的代数和小于a动能的增加量8（2012浙江温州中学高三上学期期末试题理综卷）如图所示，质量分别为m1和m2的两个小球a、b，带有等量异种电荷，通过绝缘轻弹簧相连接，置于绝缘光滑的水平面上。当突然加一水平向右的匀强电场后，两小球a、b将由静止开始向两侧运动，在以后的整个运动过程中，对两个小球和弹簧组成的系统（设整个过程中不考虑电荷间库仑力的作用且弹簧不超过弹性限度），以下说法正确的是（）a系统机械能不断增加b弹簧对a、b两球做正功c当弹簧长度达到最大值时，系统机械能最大d当小球所受电场力与弹簧的弹力相等时，系统动能最大9如图所示为竖直平面内的直角坐标系。一个质量为m的质点，在力f和重力的作用下，从坐标原点o由静止开始沿直线oa斜向下运动，直线oa与y轴负方向成角（90）。不计空气阻力，重力加速度为g，则以下说法正确的是（）a当fmgtan 时，质点的机械能守恒b当fmgsin 时，质点的机械能守恒c当fmgtan 时，质点的机械能可能减小也可能增大d当fmgsin 时，质点的机械能可能减小也可能增大三、非选择题（共3道小题，每题18分，共54分）10如图所示，ab为一光滑固定轨道，ac为动摩擦因数0.25的粗糙水平轨道，d为水平地面上的一点，且b、c、d在同一竖直线上，已知b、c两点的高度差为h，c、d两点的高度差也为h，ac两点相距s2h。两滑块从a点以相同的初速度v0分别沿两轨道滑行，到达b点或c点后分别水平抛出，欲使两滑块的落地点相同，滑块的初速度v0应满足什么条件？11（2013惠州一中月考）在赛车场上，为了安全起见，车道外围都固定上废旧轮胎作为围栏，当车碰撞围栏时起缓冲器作用。为了检验废旧轮胎的缓冲效果，在一次模拟实验中用弹簧来代替废旧轮胎，实验情况如图所示。水平放置的轻弹簧左侧固定于墙上，处于自然状态，开始赛车在a处处于静止，距弹簧自由端的距离为l11 m。当赛车起动时，产生水平向左的牵引力恒为f24 n使赛车向左做匀加速前进，当赛车接触弹簧的瞬间立即关闭发动机撤去f，赛车继续压缩弹簧，最后被弹回到b处停下。已知赛车的质量为m2 kg，a、b之间的距离为l23 m，赛车被弹回的过程中离开弹簧时的速度大小为v4 m/s，水平向右。求：（1）赛车和地面间的动摩擦因数；（2）弹簧被压缩的最大距离；（3）弹簧的最大弹性势能。12（2012江苏高考）某缓冲装置的理想模型如图所示，劲度系数足够大的轻质弹簧与轻杆相连，轻杆可在固定的槽内移动，与槽间的滑动摩擦力恒为f。轻杆向右移动不超过l时，装置可安全工作。一质量为m的小车若以速度v0撞击弹簧，将导致轻杆向右移动。轻杆与槽间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，且不计小车与地面的摩擦。（1）若弹簧的劲度系数为k，求轻杆开始移动时，弹簧的压缩量x；（2）求为使装置安全工作，允许该小车撞击的最大速度vm；（3）讨论在装置安全工作时，该小车弹回速度v和撞击速度v的关系。参考答案1d2c3c解析：物体在粗糙水平面上滑动时，qmgs，ee0mgs，可见，当s较小时，qs图象是一条经过原点的倾斜直线，es图象是一条与纵轴相交、斜率为负值的倾斜直线，斜率的大小kmg；当滑上斜面后，qmgs0mgcos （ss0）mgs0（1cos ）mgcos s，ee0mgs0（1cos ）mgcos s，可见，当s较大或者滑上斜面时，qs图象仍是一条倾斜直线，但斜率变小，es图象也是一条倾斜直线，斜率的大小变为kmgcos ；综上分析，只有选项c正确。本题答案为c。4b解析：斜面上摩擦力做的功等效为mgs水平，斜面1、2的水平位移相同，故产生热量和损失机械能相同，a错；斜面2的水平位移小于3的水平位移，故从斜面3下滑时产生热量较多，b对；斜面1、2比较，物体损失能量相同，但物体从斜面1下滑时重力势能较大，到底端时速率较大，斜面2和3比较，物体从斜面3下滑损失能量较多，初始重力势能相同，故从斜面3下滑到底端时速率最小，c错；由于动摩擦因数和斜面1、2的倾角关系未知，无法确定t1和t2，但显然t2小于t3，d错。5ad6cd7bc解析：运动过程中，弹簧由收缩状态伸长，a达到最大速度时，a和b的加速度为零，根据受力分析知，弹簧必处于收缩状态，则弹簧的弹性势能减小但不为零，选项a错误；根据b机械能的增量等于除重力外其他力做的功知，a对b做的功等于b的机械能的增加量，选项b正确；运动过程中弹簧、a和b组成的系统机械能守恒，所以弹簧弹性势能的减少量等于a和b机械能的增加量，选项c正确；根据动能定理，重力、弹簧弹力及b对a侧壁的压力对a做功的代数和等于a动能的增加量，因b对a侧壁的压力对a做负功，所以a所受重力做的功和弹簧弹力做的功的代数和大于a动能的增加量，选项d错误。8cd解析：首先要弄清系统的整个运动过程：两球在恒定的电场力的作用下分别向两侧运动，初始阶段，恒定的电场力大于弹力，但弹力逐渐增大，所以合力指向两侧，大小逐渐减小，加速度也逐渐减小，两小球均做加速度逐渐减小的加速运动；当弹力增大到等于电场力时，加速度为零，小球速度达到最大（注意此时系统动能最大）；之后，弹力继续增大，弹力大于电场力，合力指向内侧，大小逐渐增大，加速度方向指向内侧即与运动方向相反，大小逐渐增大，所以小球做加速度逐渐增大的减速运动；当弹簧长度达到最大值时，弹力最大，加速度最大，小球速度均为零；因为此时小球受力不平衡，合力指向内侧，所以小球又要折回，向内侧运动，弹力逐渐减小，小球做加速度逐渐减小的加速运动，当弹力减小到等于电场力时，加速度为零，小球速度达到最大（注意此时系统动能最大），之后，弹力继续减小，弹力小于电场力，合力指向外侧，大小逐渐增大，小球做加速度逐渐增大的减速运动。根据以上分析可知，在小球向两边运动的过程中，电场力对两小球均做正功，系统机械能不断增加，但当小球折回时，电场力做负功，系统的机械能减小，所以选项a错误；小球向两侧运动时，弹簧对两球均做负功，当小球折回时，弹簧做正功，所以选项b错误；当弹簧长度达到最大值时，电场力对系统做的正功最大，所以系统机械能最大，选项c正确；当小球所受电场力与弹簧的弹力相等时，小球速度最大，系统动能最大，选项d正确。本题答案为c、d。9bc解析：如图为力的矢量三角形图示，若fmgtan ，则f力可能为b方向或c方向，故力f的方向可能与运动方向成锐角，也可能与运动方向成钝角，除重力外的力f对质点可能做正功，也可能做负功，故质点机械能可能增大，也可能减小，c对，a错；当fmgsin ，即力f为a方向时，力f垂直质点运动方向，故只有重力对质点做功，机械能守恒，b对，d错。10答案：v0解析：滑块从a到b过程机械能守恒mvmvmgh得vb。从b点抛出后有x1vbt,2hgt2，得x12。滑块从a到c过程，由动能定理得mgsmvmv又0.25，s2h，得vc从c点抛出后有hgt2，得x2依题意有x1x2，解得v0所以滑块的初速度v0应满足v0。11答案：（1）0.2（2）0.5 m（3）18 j 解析：（1）从赛车离开弹簧到b点静止，由动能定理得：mg（l1l2）0mv2，解得0.2（2）设弹簧被压缩的最大距离为l，从赛车加速到离开弹簧，由动能定理得：fl1