高考物理一轮复习 第五章 第4课 功能关系 能量转化和守恒定律练习.doc

第4课功能关系能量转化和守恒定律1功能关系(1)功是能量转化的量度，即做了多少功就有多少能量发生了转化(2)做功的过程一定伴随着能量的转化，而且能量的转化必须通过做功来实现2能量守恒定律(1)内容能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中其总量不变(2)表达式e减e增,1如图所示，一小球从光滑圆弧轨道顶端由静止开始下滑，进入光滑水平面又压缩弹簧在此过程中，小球重力势能和动能的最大值分别为ep和ek，弹簧弹性势能的最大值为ep，则它们之间的关系为(a)aepekepbepekepcepekep depekep解析：当小球处于最高点时，重力势能最大；当小球刚滚到水平面时重力势能全部转化为动能，此时动能最大；当小球压缩弹簧到最短时动能全部转化为弹性势能，弹性势能最大由机械能守恒定律可知epekep，故答案选a.2如图所示，光滑绝缘直角斜面abc固定在水平面上，并处在方向与ab平行的匀强电场中，一带正电的物体在电场力作用下从斜面的底端运动到顶端，它的动能增加了ek，重力势能增加了ep.则下列说法错误的是(ab)a电场力所做的功等于ekb物体重力做功等于epc合外力对物体做的功等于ekd电场力所做的功等于ekep解析：带电体上升过程中，重力做负功，重力势能增加，有wgep，b错误；由动能定理知，合外力的功等于ek，c正确；由w电wgek，得w电ekwgekep，d正确，a错误3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(bd)a物块的机械能逐渐增加b软绳重力势能共减少了mglc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解析：取斜面最高点为参考平面，软绳重力势能减少量ep绳mgmgsin 30mgl，选项b正确；物块向下运动，对物块，除重力以外，绳拉力对物块做负功，物块机械能减小，选项a错误；设w克为软绳克服摩擦力做的功，对系统由功能原理得ep绳ep物mv2m物v2w克，又因为ep物m物v2，故选项c错误而选项d正确课时作业一、单项选择题1将小球竖直上抛，经一段时间落回抛出点，若小球所受的空气阻力与速度成正比，对其上升过程和下降过程损失的机械能进行比较，下列说法中正确的是(a)a上升损失的机械能大于下降损失的机械能b上升损失的机械能小于下降损失的机械能c上升损失的机械能等于下降损失的机械能d无法比较解析：由于空气阻力做负功，机械能不断损失，上升过程经过同一位置的速度比下降过程经过该位置的速度大，又因小球所受的空气阻力与速度成正比，因此上升过程受的空气阻力较大，故上升损失的机械能大于下降损失的机械能，选a.2质量为m的物体，从距地面h高处由静止开始以加速度ag竖直下落到地面，在此过程中(b)a物体的重力势能减少mghb物体的动能增加mghc物体的机械能减少mghd物体的机械能保持不变解析：物体所受合力为：f合mamg，由动能定理得，动能的增加量：ekf合hmgh.3如图所示，某人用竖直向上的力缓慢提起长为l、质量为m的置于地面上的铁链，则在将铁链提起到刚要脱离地面的过程中，提力所做的功为(b)amgl b.mglc.mgl d.mgl解析：缓慢提起的过程中铁链动能不变，由功能关系得：wfe机mgl，故选b项4如图所示，水平面上的轻弹簧一端与物体相连，另一端固定在墙上的p点，已知物体的质量为m2.0 kg，物体与水平面间的动摩擦因数0.4，弹簧的劲度系数k200 n/m.现用力f拉物体，使弹簧从处于自然状态的o点由静止开始向左移动10 cm，这时弹簧具有弹性势能ep1.0 j，物体处于静止状态若取g10 m/s2，则撤去外力f后(b)a物体向右滑动的距离可以达到12.5 cmb物体向右滑动的距离一定小于12.5 cmc物体回到o点时速度最大d物体到达最右端时动能为零，系统机械能也为零解析：当物体向右运动至o点过程中，弹簧的弹力向右由牛顿第二定律可知，kxmgma(x为弹簧的伸长量)，当a0时，物体速度最大，此时kxmg，弹簧仍处于伸长状态，故c错误当物体至o点时，由epmg0.1mv2可知，物体至o点的速度不为零，将继续向右压缩弹簧，由能量守恒可得，epmgxep，因ep0，所以x12.5 cm，a错误，b正确物体到达最右端时，动能为零，但弹簧有弹性势能，故系统的机械能不为零，d错误5如图所示，倾角为30的斜面体置于水平地面上一根不可伸长的轻绳两端分别系着小球a和物块b，跨过固定于斜面体顶端的小滑轮o，a的质量为m，b的质量为4m.开始时，用手托住a，使oa段绳恰处于水平伸直状态(绳中无拉力)，ob绳平行于斜面，此时b静止不动将a由静止释放，在其下摆过程中，斜面体始终保持静止，下列判断中错误的是(d)a物块b受到的摩擦力先减小后增大b地面对斜面体的摩擦力方向一直向右c小球a的机械能守恒d小球a的机械能不守恒，a、b系统的机械能守恒解析：因斜面体和b均不动，小球a下摆过程中只有重力做功，因此机械能守恒，c正确，d错误；开始a球在与o等高处时，绳的拉力为零，b受到沿斜面向上的摩擦力，小球a摆至最低点时，由ftmgm和mgloamv2得ft3mg，对b物体沿斜面列方程：4mgsin ffft，当ft由0增加到3mg的过程中，ff先变小后反向增大，故a正确以斜面体和b为一整体，因oa绳的拉力水平方向的分力始终水平向左，故地面对斜面的摩擦力的方向一直向右，故b正确二、不定项选择题6如图所示，小球从a点以初速度v0沿粗糙斜面向上运动，到达最高点b后返回a，c为ab的中点下列说法中正确的是(bc)a小球从a出发到返回到a的过程中，位移为零，合外力做功为零b小球从a到c过程与从c到b过程，减少的动能相等c小球从a到b过程与从b到a过程，损失的机械能相等d小球从a到c过程与从c到b过程，速度的变化量相等解析：小球从a出发到返回到a的过程中，位移为零，重力做功为零，支持力不做功，摩擦力做负功，所以a选项错误；从a到b的过程与从b到a的过程中，位移大小相等，方向相反，损失的机械能等于克服摩擦力做的功，所以c选项正确；小球从a到c过程与从c到b过程，位移相等，合外力也相等，方向与运动方向相反，所以合外力做负功，减少的动能相等，因此b选项正确；小球从a到c过程与从c到b过程中，减少的动能相等，而动能的大小与质量成正比，与速度的平方成正比，所以d选项错误7如图所示，在光滑四分之一圆弧轨道的顶端a点，质量为m的物块(可视为质点)由静止开始下滑，经圆弧最低点b滑上粗糙水平面，圆弧轨道在b点与水平轨道平滑相接，物块最终滑至c点停止若圆弧轨道半径为r，物块与水平面间的动摩擦因数为.下列说法正确的是(acd)a物块滑到b点时的速度为b物块滑到b点时对b点的压力是4mgcc点与b点的距离为d整个过程中物块机械能损失了mgr解析：物块滑到b点时有mgrmv20，得v，a正确；在b点有fnmgm，得fn3mg，b错误；从a点到c点，机械能损失了mgr，d正确；对全程由动能定理得c正确8一物体沿固定斜面从静止开始向下运动，经过时间t0滑至斜面底端已知在物体运动过程中物体所受的摩擦力恒定若用f、v、x和e分别表示该物体所受的合力、物体的速度、位移和机械能，则如图所示的图象中可能正确的是(ad)解析：物体在沿斜面向下滑动的过程中，受到重力、支持力、摩擦力的作用，其合力为恒力，a正确；而物体在此合力作用下做匀加速运动，vat，xat2，所以b、c错；物体受摩擦力作用，总的机械能将减小，d正确9如图所示，跳水运动员最后踏板的过程可以简化为下述模型：运动员从高处落到处于自然状态的跳板(a位置)上，随跳板一同向下运动到最低点(b位置)对于运动员从开始与跳板接触到运动至最低点的过程，下列说法中正确的是(cd)a运动员到达最低点时，其所受外力的合力为零b在这个过程中，运动员的动能一直在减小c在这个过程中，跳板的弹性势能一直在增加d在这个过程中，运动员所受重力对她做的功小于跳板的作用力对她做的功解析：运动员与跳板接触至f弹mg，做加速度减小的加速运动，之后f弹mg，运动员开始减速，到最低点时速度减为零，此时运动员受向上的合外力，选项a错误；该过程运动员动能先增大后减小，选项b错误；至最低点，跳板形变量最大，弹性势能最大，选项c正确；全程由动能定理得：wgw弹0mv2，即wgw弹mv2，选项d正确10某缓冲装置可抽象成如图所示的简单模型图中k1、k2为原长相等，劲度系数不同的轻质弹簧下列表述正确的是(bd)a缓冲效果与弹簧的劲度系数无关b垫片向右移动时，两弹簧产生的弹力大小相等c垫片向右移动时，两弹簧的长度保持相等d垫片向右移动时，两弹簧的弹性势能发生改变解析：两弹簧中任一点处，相互作用力均相等都等于弹簧一端的力，与劲度系数无关(只是劲度系数不同，形变量不同)，b对，c错两弹簧均发生形变，其弹性势能均变化，d对三、非选择题11如图所示，将质量均为m，厚度不计的两物块a、b用轻质弹簧相连接第一次只用手托着b物块于h高处，a在弹簧的作用下处于静止状态，现将弹簧锁定，此时弹簧的弹性势能为ep，现由静止释放a、b，b物块着地后速度立即变为零，同时弹簧解除锁定，在随后的过程中b物块恰能离开地面但不继续上升第二次用手拿着a、b两物块，使弹簧竖直并处于原长状态，此时物块b离地面的距离也为h，然后由静止同时释放a、b，b物块着地后速度同样立即变为零，试求：(1)第二次释放a、b后，a上升至弹簧恢复原长时的速度大小v1；(2)第二次释放a、b后，b刚要离开地面时a的速度大小v2.解析：(1)第二次释放a、b后，a上升至弹簧恢复原长时的速度大小等于b刚接触地面时a的速度大小，所以mghmv，v1.(2)第一次弹簧解除锁定时与两次b刚要离开地面时的弹性势能均为ep，设第一次弹簧解除锁定后a上升的最大高度为h，则mvmgh，mvmgmvep所以：v2.答案：(1)(2) 12如图所示为某娱乐场的滑道示意图，其中ab为曲面滑道，bc为水平滑道，水平滑道bc与半径为1.6 m的圆弧滑道cd相切，de为放在水平地面上的海绵垫某人从坡顶滑下，经过高度差为20 m的a点和b点时的速度分别为2 m/s和12 m/s，在c点做平抛运动，最后落在海绵垫上的e点人的质量为70 kg，在bc段的动摩擦因数为0.2，g取10 m/s2.求：(1)从a到b的过程中，人克服阻力做的功是多少？(2)为保证在c点做平抛运动，bc的最大值是多少？(3)若bc取得最大值，则de的长至少是多少？解析：(1)由动能定理：wgwfmvmv得：wf9 100 j.(2)bc段加速度为：ag2 m/s2.设在c点的最小速度为vmin，由mgm得vmin4 m/s，bc的最大值为sbc32 m.(3)平抛运动的时间t s0.566 s.bc取最大长度，对应平抛运动的初速度为vmin4 m/s，平抛运动的水平位移为s平vmint2.26 m，de的长为sdes平r2.26 m1.6 m0.66 m.答案：(1)9 100 j(2)32 m(3)0.66 m13某校物理兴趣小组决定举行遥控赛车比赛，比赛路径如图所示，赛车从起点a出发，沿水平直线轨道运动l后，由b点进入半径为r的光滑竖直圆轨道，离开竖直圆轨道后继续在光滑平直轨道上运动到c点，并能越过壕沟已知赛车质量m0.1 kg，通电后以额定功率p1.5 w工作，进入竖直圆轨道前受到的阻力恒为0.3 n，随后在运动中受到的阻力均可不计图中l10.00 m，r0.32 m，h1.25 m，s1.50