【培优练习】《能量守恒定律与能源》（物理人教必修2）.docx

能量守恒定律与能源培优练习合肥八中 容兰老师1如图所示，竖直平面内四分之一圆弧轨道AP和水平传送带PC相切于P点，圆弧轨道的圆心为O，半径为R=2m。小耿同学让一质量为m=1kg的小物块从圆弧顶点A由静止开始沿轨道下滑，再滑上传送带PC，传送带以速度v=4ms沿逆时针方向的转动。小物块与传送带间的动摩擦因数为=0.5，滑块第一次滑到传送带上离P点2.5m处速度为零，不计物体经过圆弧轨道与传送带连接处P时的机械能损失，重力加速度为g=10ms2。则（ ）A. 滑块从A开始下滑到P点过程机械能守恒B. 滑块再次回到P点时对圆弧轨道P点的压力大小为18NC. 滑块第一次在传送带上运动由于摩擦产生的热量为31.5JD. 滑块第一次在传送带上运动而使电动机额外多做的功为36J2如图，在匀速转动的电动机带动下，足够长的水平传送带以恒定速率v1匀速向右运动。一质量为m的滑块从传送带右端以水平向左的速率v2（v2v1）滑上传送带,最终滑块又返回至传送带的右端。就上述过程，下列判断正确的有（ ）A. 滑块返回传送带右端的速率为v1B. 此过程中传送带对滑块做功为12mv22-12mv12C. 过过程中电动机对传送带做功为mv12+mv1v2D. 此过程中滑块与传送带间摩擦产生的热量为12m(v1+v2)2 3如图所示，有三个斜面a、b、c，底边的长分别为L、L、2L，高度分别为2h、h、h某物体与三个斜面间的动摩擦因数都相同，这个物体分别沿三个斜面从顶端由静止开始下滑到底端三种情况相比较，下列说法正确的是（）A. 物体减少的重力势能Ea=2Eb=2EcB. 物体到达底端的动能Eka=2Ekb=2EkcC. 因摩擦产生的热量2Qa=2Qb=QcD. 因摩擦产生的热量4Qa=2Qb=Qc4右图是位于锦江乐园的摩天轮，高度为108m，直径是98m。一质量为50kg的游客乘坐该摩天轮做匀速圆周运动旋转一圈需25min。如果以地面为零势能面，则他到达最高处时的（取g=10m/s2）（ ）。A. 重力势能为5.4104J，角速度为0.2rad/sB. 重力势能为4.9104J，角速度为0.2rad/sC. 重力势能为5.4104J，角速度为4.210-3rad/sD. 重力势能为4.9104J，角速度为4.210-3rad/s 5如图所示，是利用电力传送带装运麻袋包的示意图.传送带主动轮和从动轮轴心距L=3.3m，倾角=37o，麻袋包与传送带间的动摩擦因数=0.85，传送带的主动轮和从动轮半径R相等，主动轮轴心与货车车箱中心的水平距离x=1.2m，主动轮顶端与货车底板间的高度差为h=1.8m，传送带匀速运动。在传送带底端 (传送带与从动轮相切位置)由静止释放一只麻袋包(可视为质点)，其质量m=50kg,麻袋包最终与传送带一起做匀速运动，到达主动轮时随轮一起匀速转动.且到达主动轮的最高点时，恰好水平抛出并落在车箱中心（g=10m/s2）求(1)传送带匀速运动速度v和主动轮的半径R；(2)麻袋包在平直传送带上运动的时间t；(3)该装运系统传送一只麻袋包的过程中在麻袋包和传送带之间产生的热量Q。答案与解析1BD【解析】滑块第一次滑到传送带上P点的速度v1=2g2.5=5m/s2gR，故滑块从A开始下滑到P点过程机械能不守恒，A错误；滑块再次回到P点时的速度为v=4m/s，根据牛顿第二定律N-mg=mv2R ，解得N=18N，根据牛顿第三定律可知对圆弧轨道P点的压力大小为18N，B正确；滑块第一次在传送带上运动由于摩擦产生的热量为Q1=mgs=mg(v1+v)22g=12m(v1+v)2=40.5J，C错误；滑块第一次在传送带上运动而使电动机额外多做的功为W=(12mv2-12mv12)+Q1=-4.5+40.5=36J，D正确。【点睛】本题考查了传送带模型上的动能定理的应用，分析清楚滑块的运动过程，应用动能定理、牛顿第二定律、运动学公式即可正确解题2ACD【解析】A、由于传送带足够长，滑块受向右的摩擦力，减速向左滑行，至速度为0，之后，再加速向右滑行，由于v1v2，物体会先在滑动摩擦力的作用下加速，当速度增大到等于传送带速度时，物体还在传送带上，之后不受摩擦力，故物体与传送带一起向右匀速运动，有v2=v1；故A正确；B、此过程中只有传送带对滑块做功根据动能定理W=EK得：W=Ek=12mv12-12mv22，故B错误； D、设滑块向左运动的时间t1，位移为x1，则：x1=v2t1=v22t1，摩擦力对滑块做功：W1=fx1=fv22t1 ，又摩擦力做功等于滑块动能的减小，即：W1=12mv22 ，该过程中传送带的位移：x2=v1t1，摩擦力对传送带做功：W2=fx2=fv1t1=fv12x1v2=2fv1v2 ，将代入得：W2=mv1v2，设滑块向右匀加速运动的时间t2，位移为x3，则：x3=v12t2，摩擦力对滑块做功：W3=fx3=12mv12，该过程中传送带的位移：x4=v1t2=2x3，滑块相对传送带的总位移：x相=x1+x2+x4-x3=x1+x2+x3，滑动摩擦力对系统做功：W总=fx相对=W1+W2+W3=12m(v1+v2)2，滑块与传送带间摩擦产生的热量大小等于通过滑动摩擦力对系统做功Q=W总=fx相对=12m(v1+v2)2，故D正确。C、全过程中，电动机对皮带做的功与滑块动能的减小量之和等于滑块与传送带间摩擦产生的热量，即Q=W+12mv22-12mv12，整理得：W=Q-12mv22+12mv12=mv12+mv22，故C正确。故选ACD。【点睛】本题关键是对于物体返回的过程分析，物体先做减速运动，之后反向加速，最后做匀速运动但是计算滑块与传送带间摩擦产生的热量的过程太复杂C项可作如下解：由W电-Q=Ek，则W电=Q+Ek=12m(v1+v2)2-12m(v12-v22)=mv12+mv1v2。3AC【解析】试题分析：重力势能的减少量等于重力做的功，所以，即，A正确；设斜面和水平方向夹角为，斜面长度为X，则物体下滑过程中克服摩擦力做功为：，即为底边长度；物体下滑，除重力外有摩擦力做功，根据能量守恒，损失的机械能转化成摩擦产生的内能，由图可知a和b底边相等且等于c的一半，故摩擦生热关系为：，设物体滑到底端时的速度为v，根据动能定理得：，根据图中斜面高度和底边长度可知滑到底边时动能大小关系为：，B错误；克服摩擦力所做功等于因摩擦产生热量，所以C正确，D错误；故选AC。考点：功能关系、机械能守恒定律。【名师点睛】损失的机械能转化成摩擦产生的内能物体从斜面下滑过程中，重力做正功，摩擦力做负功，根据动能定理可以比较三者动能大小，注意物体在运动过程中克服摩擦力所做功等于因摩擦产生热量，据此可以比较摩擦生热大小。4C【解析】重力势能：mgh，其中h=108m，可得角速度.选C。5（1） R =0.4 m （2） 2.9s （3）850J【解析】（1）设麻袋包平抛运动时间为t，有：h12 gt2x=vt解得：v=2m/s麻袋包在主动轮的最高点时，有：mgmv2R 解得：R=0.4m（2）对麻袋包，设匀加速时间为t1，匀速时间为t2，有：mgcos-mgsin=ma解得：a=g（cos-sin）=10（0.80.85-0.6）=0.8m/s2由运动学公式，有：v=at1故加速时间为：t1=va=20.8=2.5s 故加速位移：x112at12=120.82