2019届高考物理第五单元机械能题组层级快练24功能关系和能量守恒定律新人教版.docx

题组层级快练(二十四)一、选择题1(2017南京模拟)一颗小钢珠从水面上方由静止释放，落入水中，溅起的小水珠跳得比钢珠释放时的位置还高，如图所示，对这种现象下列说法中正确的是()A小水珠溅起的高度超过钢珠下落时的高度，违背了能量守恒定律B小钢珠下落时具有的重力势能小于溅起的水珠在最高点的重力势能C小钢珠下落时具有的重力势能等于溅起的水珠在最高点的重力势能D小钢珠下落时具有的重力势能大于溅起的水珠在最高点的重力势能答案D解析钢珠落入水中，会产生热量，根据能量守恒定律，小钢珠下落时具有的重力势能大于溅起的水珠在最高点的重力势能2(2016四川)韩晓鹏是我国首位在冬奥会雪上项目夺冠的运动员他在一次自由式滑雪空中技巧比赛中沿“助滑区”保持同一姿态下滑了一段距离，重力对他做功1 900 J，他克服阻力做功100 J韩晓鹏在此过程中()A动能增加了1 900 JB动能增加了2 000 JC重力势能减少了1 900 JD重力势能减少了2 000 J答案C解析根据动能定理可知，动能的增加量等于合外力做功，即动能的增加量为1 900 J100 J1 800 J，A、B两项错误；重力做功等于重力势能的变化量，故重力势能减少了1 900 J，C项正确，D项错误3(多选)如图所示，竖直向上的匀强电场中，一竖直绝缘轻弹簧的下端固定在地面上，上端连接一带正电小球，小球静止时位于N点，弹簧恰好处于原长状态保持小球的带电量不变，现将小球提高到M点由静止释放则释放后小球从M运动到N过程中()A小球的机械能与弹簧的弹性势能之和保持不变B小球重力势能的减少量等于小球电势能的增加C弹簧弹性势能的减少量等于小球动能的增加量D小球动能的增加量等于电场力和重力做功的代数和答案BC解析由于有电场力做功，小球的机械能不守恒，小球的机械能与弹簧的弹性势能之和是改变的，A项错误由题意，小球受到的电场力等于重力在小球运动的过程中，克服电场力做功等于重力做功，小球重力势能的减少量等于小球电势能的增加，B项正确；根据动能定理，有重力、弹簧弹力和电场力做功，由于电场力做功和重力做功抵消，所以弹力做功等于动能的增加量，即弹簧弹性势能的减少量等于小球动能的增加量故C项正确D项错误4.(2017福州统测)如图所示，质量为m1、长为L的木板置于光滑的水平面上，一质量为m的滑块(视为质点)放置在木板左端，滑块与木板间滑动摩擦力的大小恒为f，用水平的恒定拉力F作用于滑块当滑块从静止开始运动到木板右端时，木板在地面上移动的距离为s，滑块速度为v1，木板速度为v2，在此过程中下列结论中正确的是()A关于木板满足关系：fsm1v22B摩擦力对滑块做的功为fLC关于系统满足关系：F(Ls)mv12m1v22DF越大，滑块与木板间产生的热量越多答案A解析当滑块从静止开始运动到木板右端时，木板发生的位移为s，对木板，由动能定理得fsm1v22.故A项正确滑块发生的位移(对地)为Ls，则摩擦力对滑块做的功为f(Ls)故B项错误对系统，根据功能关系得：F(Ls)mv12m1v22fL.故C项错误滑块与木板间产生的热量QfL，可知，F增大时，Q不变，故D项错误5.如图，水平传送带两端点A、B间距离L5 m，传送带以v02 m/s的速度(始终保持不变)顺时针运转现将一质量m1 kg的小煤块(可视为质点)无初速度地轻放至A点处，已知小煤块与传送带间的动摩擦因数为0.2，g取10 m/s2.由于小煤块与传送带之间有相对滑动，会在传送带上留下划痕则小煤块从A运动到B的过程中()A小煤块从A运动到B的时间是 sB划痕长度是0.5 mC皮带对物块的摩擦力做的功为10 JD由于传送煤块而使电动机多输出的能量为4 J答案D解析根据牛顿第二定律得，小煤块的加速度ag2 m/s2，则匀加速运动的时间t1 s1 s，匀加速运动的位移x1 m1 m则小煤块匀速运动的位移x2xx15 m1 m4 m，则匀速运动的时间t2 s2 s，所以小煤块从A运动到B的时间tt1t23 s故A项错误在煤块匀加速运动的过程中，传送带的位移x3v0t121 m2 m，则划痕的长度xx3x11 m故B项错误由动能定理得：皮带对物块的摩擦力做的功Wmv020122 J2 J，故C项错误由于传送煤块而使电动机多输出的能量等于产生的内能和煤块获得的动能之和，为EQmv02mgxmv020.2110 J2 J4 J，故D项正确6(2017河南三模卷)质量为m的钢制小球用长为l的结实细线悬挂在O点，将小球拉到与O点相齐的水平位置C由静止释放，小球运动到最低点时对细绳的拉力2mg，若小球运动到最低点B时用小锤头向左敲击它一下，瞬间给小球补充机械能E，小球就能恰好摆到与C等高的A点，设空气阻力只与运动速度相关，且运动速度越大空气的阻力就越大，则以下关系可能正确的是()AEmglBEmglCEmgl D.mglEmgl答案A解析设小球通过B点的速度为v，小球从C到B克服空气阻力做功为W，从B到A克服空气阻力做功为W.在B点，根据牛顿第二定律得Tmgm，又T2mg，得v，根据功能关系可得：从C到B有：mglmv2W，可得Wmgl从B到A有：Emv2mglW，可得WEmgl根据题意，知小球运动速度越大，空气的阻力越大，则有WW联立解得Emgl故选A项7(2017江苏二模)质量为m的球从地面以初速度v0竖直向上抛出，已知球所受的空气阻力与速度大小成正比，下列图像分别描述了球在空中运动的加速度a、速度v随时间t的变化关系和动能Ek、机械能E(选地面处重力势能为零)随球距离地面高度h的变化关系，其中可能正确的是()答案C解析A项，vt图像与t轴的交点表示小球到达最高点，速度为0，此时空气阻力为0，小球所受的合力等于重力，由牛顿第二定律得：mgma，ag0，故A项错误B项，根据牛顿第二定律得：上升过程有mgfma上，下降过程有mgfma下，又fkv，得a上g，则上升过程中，随着v的减小，a减小由数学知识有a，减小，所以at图像应是曲线同理，下降过程，at图像也是曲线故B项错误C项，根据动能定理得：上升过程有Ek(mgkv)h，得(mgkv)，v减小，|减小，Ekh图像应是切线斜率逐渐减小的曲线下降过程有Ek(mgkv)h，得mgkv，v增大，|减小，Ekh图像应是切线斜率逐渐减小的曲线故C项正确D项，根据功能原理得：上升过程有Ekvh，得kv，v减小，|减小，Eh图像应是曲线，故D项错误故选C项8(2017高考押题卷)(多选)如图所示，足够长的传送带与水平方向的夹角为，物块a通过平行于传送带的轻绳跨过光滑轻滑轮与物块b相连，b的质量为m.开始时，a、b及传送带均静止，且a不受传送带摩擦力作用，现让传送带逆时针匀速转动，则在b上升h高度(未与滑轮相碰)过程中()A物块a的重力势能减少mghB摩擦力对a做的功等于a机械能的增量C摩擦力对a做的功等于物块a、b动能增量之和D任意时刻，重力对a、b做功的瞬时功率大小相等答案ACD解析A项，开始时，a、b及传送带均静止且a不受传送带摩擦力作用，有magsinmg，则ma.b上升h，则a下降hsin，则a重力势能的减小量为maghsinmgh.故A项正确B、C两项，根据能量守恒得，系统机械能增加，摩擦力对a做的功等于a、b机械能的增量所以摩擦力做功大于a的机械能增加因为系统重力势能不变，所以摩擦力做功等于系统动能的增加故B项错误，C项正确D项，任意时刻a、b的速率相等，对b，克服重力的瞬时功率Pbmgv，对a有：Pamagvsinmgv，所以重力对a、b做功的瞬时功率大小相等故D项正确9(2017石家庄二中一模)一质点在015 s内竖直向上运动，其加速度时间图像如图所示，若取竖直向下为正，g取10 m/s2，则下列说法正确的是()A质点的机械能不断增加B在05 s内质点的动能增加C在1015 s内质点的机械能一直增加D在t15 s时质点的机械能大于t5 s时质点的机械能答案D解析质点竖直向上运动，015 s内加速度方向向下，质点一直做减速运动，B项错.05 s内，a10 m/s2，质点只受重力，机械能守恒；510 s内，a8 m/s2，受重力和向上的力F1，F1做正功，机械能增加；1015 s内，a12 m/s2，质点受重力和向下的力F2，F2做负功，机械能减少，A、C两项错误由F合ma可推知F1F2，由于做减速运动，510 s内通过的位移大于1015 s内通过的位移，F1做的功大于F2做的功，515 s内增加的机械能大于减少的机械能，所以D项正确10.(2017江西一模)如图所示，质量分别为m1和m2的木块A和B之间用一轻质弹簧相连，然后将它们静置于一底端带有挡板的光滑斜面上，其中B置于斜面底端的挡板上，设斜面的倾角为，弹簧的劲度系数为k.现用一平行于斜面的恒力F拉木块A沿斜面由静止开始向上运动，当木块B恰好对挡板的压力为零时，木块A在斜面上运动的速度为v，则下列说法正确的是()A此时弹簧的弹力大小为m1gsinB拉力F在该过程中对木块A所做的功为F(m1m2)C弹簧在该过程中弹性势能增加了F(m1m2)mv2D木块A在该过程中重力势能增加了答案B解析当B刚离开C时，弹簧的弹力等于B的重力沿斜面向下的分力，即F弹m2gsin，故A项错误；开始系统处于静止状态，弹簧的弹力等于A的重力沿斜面向下的分力，则有m1gsinkx1，x1为弹簧此时的压缩量，得：x1.当B刚离开C时，有m2gsinkx2，x2为弹簧此时的伸长量，得：x2，则A沿斜面上升的距离为xx1x2，拉力F在该过程中对木块A所做的功为WFxF，故B项正确；木块A在该过程中重力势能增加量Epm1gxsinm1gsin，根据功能关系，弹簧弹性势能的增加量等于拉力的功减去系统动能和重力势能的增加量，即为E弹WEPmv2Fmv2，故C、D项错误11(2017柳州市模拟)(多选)如图所示，一长木板放置在水平地面上，一根轻弹簧右端固定在长木板上，左端连接一个质量为m的小物块，小物块可以在木板上无摩擦滑动，现在用手固定长木板，把小物块向左移动，弹簧的形变量为x1，然后，同时释放小物块和木板，木板在水平地面上滑动，小物块在木板上滑动；经过一段时间后，长木板达到静止状态，小物块在长木板上继续往复运动长木板静止后，弹簧的最大形变量为x2.已知地面对长木板的滑动摩擦力大小为f.当弹簧的形变量为x时，弹性势能Epkx2，式中k为弹簧的劲度系数由上述信息可以判断()A整个过程中小物块的速度可以达到x1B整个过程中木板在地面上运动的路程为(x12x22)C长木板静止后，木板所受的静摩擦力的大小不变D长木板静止后，小物块的速度可以达到x2答案BD解析A项，整个过程根据动能定理得：mvm2kx12Wf，所以速度不能达到x1，故A项错误；B项，当木板静止时，小物块在长木板上继续往复运动时，只有弹簧弹力做功，系统机械能守恒，所以当木板刚静止时，系统具有的机械能为kx22，从开始到木板刚静止的过程中，根据能量守恒得：kx12kx22Wffs，解得：s(x12x22)，故B项正确；C项，长木板静止后，对木板进行受力分析，水平方向受地面的静摩擦力和弹簧弹力，弹簧弹力随木块的运动而发生改变，所以木板受的静摩擦力也发生改变，故C项错误；D项，长木板静止后，小物块和弹簧组成的系统机械能守恒，则当弹簧为原长时，有kx22mv2，得vx2，故D项正确12(2017山东模拟)(多选)如图所示，水平地面上固定一倾角为37的足够长的光滑斜面，斜面上放一质量为mA2.0 kg、长l3 m的薄板A.质量为mB1.0 kg的滑块B(可视为质点)位于薄板A的最下端，B与A之间的动摩擦因数0.5.开始时用外力使A、B均静止在斜面上，某时刻给B一个沿斜面向上的初速度v05.0 m/s的同时撤去外力，则下列说法中正确的是(重力加速度取g10 m/s2，sin370.6，cos370.8)()A在滑块向上滑行的过程中，A、B的加速度大小之比为52B从A、B开始运动到A、B沿斜面向下的速度相同所经历的时间为1 sC整个过程中滑块B克服摩擦力所做的功为 JD整个过程中因摩擦产生的热量为5 J答案C解析由题中条件可知，当滑块B向上运动时，薄板A将沿斜面向下运动由受力分析和牛顿第二定律可知：aA4 m/s2，方向沿斜面向下；aB10 m/s2，方向沿斜面向下，故在滑块向上滑行的过程中，A、B的加速度大小之比为25，A项错误；开始运动时，滑块B向上做匀减速直线运动，减速到零所需要的时间t10.5 s，此时薄板A的速度大小为vAaAt12 m/s，然后A、B都将向下运动，且A、B的加速度不变，若最后速度相同则有vAaAt2aBt2，代入数据可解得t2 s，共同速度为v m/s，A、B运动的时间为tt1t2 s，B项错误；滑块B的位移为xBt1t2 m，方向沿斜面向上，所以滑块B克服摩擦力做的功为WfxB J，C项正确；A、B的相对位移为xt1aAt12vAt2aAt22t2，代入数据有x m，故在整个过程中产生的热量Qfx J，D项错误二、非选择题13(2017武汉模拟)质量为m1 kg的滑块以某一初速度从固定斜面的底端沿斜面上滑，规定斜面底端为重力势能的参考平面在上滑过程中，滑块的机械能E随位移x的变化规律如图1所示，重力势能Ep随位移x的变化规律如图2所示已知重力加速度为g10 m/s2，求滑块与斜面间的动摩擦因数答案0.5解析由图1所示图像可知，x5 m时，由能量守恒定律得：WfE20 J，滑动摩擦力：f N4 N，滑块在斜面底端时的动能：Ek0mv0250 J，解得：v010 m/s，由图1与图2可知，x5 m时滑块的速度：v0，加速度：a m/s210 m/s2，由牛顿第二定律得：mgcosmgsinma，解得：0.5.14(2017徐州模拟)如图所示为某车间传送装置的简化示意图，由水平传送带、粗糙斜面、轻质弹簧及力传感器组成传送