【志鸿优化设计】（浙江专用）高考物理一轮复习 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课时作业.doc

课时作业18功能关系能量守恒定律一、不定项选择题1.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. (2012浙大附中高三模拟)如图所示，倾角30的粗糙斜面固定在地面上，长为l、质量为m、粗细均匀、质量分布均匀的软绳置于斜面上，其上端与斜面顶端齐平。用细线将物块与软绳连接，物块由静止释放后向下运动，直到软绳刚好全部离开斜面(此时物块未到达地面)，在此过程中()a物块的机械能逐渐增加b软绳重力势能共减少了c物块重力势能的减少等于软绳克服摩擦力所做的功d软绳重力势能的减少小于其动能的增加与克服摩擦力所做功之和4(2012吉林长春调研)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()5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t1t2t36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7(2012浙江温州期末)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8如图所示，甲、乙两种粗糙面不同的传送带，倾斜于水平地面放置，以同样恒定速率v向上运动。现将一质量为m的小物体(视为质点)轻轻放在a处，小物体在甲传送带上到达b处时恰好达到传送带的速率v；在乙传送带上到达离b竖直高度为h的c处时达到传送带的速率v。已知b处离地面的高度皆为h。则在物体从a到b的过程中()a两种传送带与小物体之间的动摩擦因数相同b将小物体传送到b处，两种传送带消耗的电能相等c两种传送带对小物体做功相等d将小物体传送到b处，两种系统产生的热量相等二、非选择题9飞机若仅依靠自身喷气式发动机推力起飞需要较长的跑道，某同学设计在航空母舰上安装电磁弹射器以缩短飞机起飞距离，他的设计思想如下：如图所示，航空母舰的水平跑道总长l180 m，其中电磁弹射器是一种长度为l1120 m的直线电机，这种直线电机从头至尾可以提供一个恒定的牵引力f牵。一架质量为m2.0104 kg的飞机，其喷气式发动机可以提供恒定的推力f推1.2105 n。考虑到飞机在起飞过程中受到的阻力与速度大小有关，假设在电磁弹射阶段的平均阻力为飞机重力的0.05倍，在后一阶段的平均阻力为飞机重力的0.2倍。飞机离舰起飞的速度v100 m/s，航母处于静止状态，飞机可视为质量恒定的质点。请你求出(计算结果均保留两位有效数字)：(1)飞机在后一阶段的加速度大小；(2)电磁弹射器的牵引力f牵的大小；(3)电磁弹射器输出效率可以达到80%，则每弹射这样一架飞机电磁弹射器需要消耗多少能量。10(2013浙江高考模拟)消防车的供水系统主要由水泵、输水管道和水炮组成。如图所示，消防水炮离地高度为h，建筑物上的火点离地高度为h，水炮与火点的水平距离为x，水泵的功率为p，整个供水系统的效率0.6。假设水从水炮水平射出，不计空气阻力，取g10 m/s2。(1)若h80 m，h60 m，水炮出水速度v030 m/s，求水炮与起火建筑物之间的水平距离x；(2)在(1)问中，若水炮每秒出水量m060 kg，求水泵的功率p；(3)当完成高层灭火后，还需要对散落在火点正下方地面上的燃烧物进行灭火，将水炮竖直下移至h45 m，假设供水系统的效率不变，水炮出水口的横截面积不变，水泵功率应调整为p，则p应为多大？参考答案 1d解析：运动员的加速度为g，小于gsin 30，所以必受摩擦力，且大小为mg，克服摩擦力做功为mgmgh，故c错；摩擦力做功，机械能不守恒，减少的势能没有全部转化为动能，而是有mgh转化为内能，故a错，d正确；由动能定理知，运动员获得的动能为mgmgh，故b错。2c解析：轻质弹簧对物体的拉力所做的功等于物体增加的动能和重力势能，大于mv2，选项a错误，c正确；钢索的拉力所做的功等于电梯和物体增加的动能和重力势能，选项b错误；由于电梯竖直向上做加速运动，弹簧长度增大，电梯上升高度为h时，物体上升高度小于h，钢索的拉力所做的功小于(mm)v2(mm)gh，选项d错误。3bd解析：对物块进行受力分析，受到除重力以外的软绳的拉力，对物块做负功，所以物块的机械能应该减小，a错。开始软绳的重心在最高点下端0.5lsin 300.25l，后来软绳的重心在最高点下端0.5l处，所以软绳的重力势能减少0.25mgl，b正确。分别对物块和软绳进行受力分析，对物块因为有向下的加速度，所以重力大于软绳拉力；对软绳，有斜向上的加速度，所以拉力大于摩擦力。因为位移是始终一样大小的，所以物块重力势能的减少大于软绳克服摩擦力所做的功，c错。因为物块机械能减小，所以软绳的能量增加，所以能量中的减少量一定小于能量中的增加量，软绳重力势能的减少小于其动能的增加与克服摩擦力所做功之和，d正确。4c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。5b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。6bc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。7cd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。8c解析：小物体在两种传送带均做初速度为零的匀加速直线运动，加速度大小agcos gsin ，在速度达到v的过程中，小物体在甲传送带上的位移s较大，根据公式av2/2s，在甲传送带上时的加速度较小，根据agcos gsin ，可得tan ，即小物体与甲传送带间的动摩擦因数较小，选项a错误；在小物体从a到b的过程中，根据功能关系可知，传送带对小物体做的功等于小物体机械能的增加量，选项c正确；在小物体从a到b的过程中，只有小物体相对传送带发生滑动时，即只有在加速过程中，系统才发生“摩擦生热”，根据公式qfs相对，计算系统产生的热量，可选取做匀速运动的传送带为惯性参考系，小物体在惯性参考系里做初速度大小为v，加速度大小为agcos gsin ，末速度为零的匀减速直线运动，可求出s相对v2/2a，可见，s相对等于小物体相对于地面速度从0加速到v过程中的位移，即系统产生的热量等于小物体加速过程中摩擦力对小物体做的功，对于甲传送带，在加速过程中摩擦力做正功设为w1，克服重力做功为mgh，动能改变量为mv2，根据动能定理可求得w1mv2mgh，同理可求出在乙传送带上加速过程中摩擦力做的功为w2mv2mg(hh)，显然w1w2，所以q1q2，即甲系统产生的热量多，选项d错误；在将小物体传送到b处的过程中，传送带消耗的电能等于系统增加的机械能和产生的内能，两种系统增加的机械能相等，产生的内能不等，所以消耗的电能不等，选项b错误。答案为c。9答案：(1)4.0 m/s2(2)6.8105 n(3)1.0108 j解析：(1)令后一阶段飞机加速度为a2，平均阻力为f20.2mg，则f推f2ma2得：a24.0 m/s2(2)由动能定理：f牵l1f推lf1l1f2(ll1)mv2得f牵6.8105 n(3)电磁弹射器对飞机做功wf牵l18.2107 j则其消耗的能量e1.0108 j10答案：(1)60 m(2)1.25102