高考物理一轮复习 第5章 机械能 第4讲 功能关系 能量守恒定律课时作业 新人教版.doc

功能关系 能量守恒定律一、选择题(16题为单选题，710题为多选题)1(2015唐山模拟)轻质弹簧右端固定在墙上，左端与一质量m0.5kg的物块相连，如图甲所示。弹簧处于原长状态，物块静止且与水平面间的动摩擦因数0.2。以物块所在处为原点，水平向右为正方向建立x轴。现对物块施加水平向右的外力f，f随x轴坐标变化的情况如图乙所示。物块运动至x0.4m处时速度为零。则此时弹簧的弹性势能为(g取10m/s2) ()a3.1j b3.5jc1.8j d2.0j答案：a解析：物块与水平面间的摩擦力为fmg1n。现对物块施加水平向右的外力f，由fx图象面积表示功可知f做功w3.5j，克服摩擦力做功wffx0.4j。由功能关系可知，wwfep，此时弹簧的弹性势能为ep3.1j，选项a正确。2(2016江西省师大附中月考)某同学用如图所示的装置测量一个凹形木块的质量m，弹簧的左端固定，木块在水平面上紧靠弹簧(不连接)将其压缩，记下木块右端位置a点，释放后，木块右端恰能运动到b1点。在木块槽中加入一个质量m0800g的砝码，再将木块左端紧靠弹簧，木块右端位置仍然在a点，释放后木块离开弹簧，右端恰能运动到b2点，测得ab1、ab2长分别为27.0cm和9.0cm，则木块的质量m为() a100g b200gc300g d400g答案：d解析：砝码质量m0800g0.8kg；根据能量的转化与守恒有：mgab1ep(m0m)gab2ep联立得：m0.4kg400g3(2014广东)如图是安装在列车车厢之间的摩擦缓冲器结构图，图中和为楔块，和为垫板，楔块与弹簧盒、垫板间均有摩擦，在车厢相互撞击使弹簧压缩的过程中()a缓冲器的机械能守恒b摩擦力做功消耗机械能c垫板的动能全部转化为内能d弹簧的弹性势能全部转化为动能答案：b解析：本题主要考查功能关系和能量守恒，要明确不同力做功涉及不同能的变化及机械能守恒的条件，在撞击缓冲过程中，摩擦力和弹力做负功，机械能转化为内能，动能转化为弹力势能和内能，机械能不守恒，b正确，acd不正确，利用能量守恒解题时，要分析几个力做功，从而分析出几种形式能的转化，另外还要分析动能的转化。4. (2015江西临川二中月考)如图所示，a、b、c三个一样的滑块从粗糙斜面上的同一高度同时开始运动，a由静止释放，b的初速度方向沿斜面向下，大小为v0，c的初速度方向沿斜面水平，大小也为v0。下列说法中正确的是()aa和c将同时滑到斜面底端b滑到斜面底端时，b的机械能减少最多c滑到斜面底端时，b的动能最大d滑到斜面底端时，c的重力势能减少最多答案：c解析：将滑块c的运动沿水平方向和沿斜面向下方向正交分解，a、c两个滑块所受的滑动摩擦力大小相等，a所受滑动摩擦力沿斜面向上，c沿斜面向上的力是滑动摩擦力的分力，根据牛顿第二定律知，沿斜面方向c的加速度大于a的加速度，又沿斜面向下a、c都做初速度为零的加速运动，由运动规律知c先到达斜面底端，故a错误；三个滑块所受的滑动摩擦力大小相等，滑动摩擦力做功与路程有关，c运动的路程最大，c克服摩擦力做功最大，机械能减小量等于克服阻力做的功，故滑块c机械能减小的最多，故b错误；重力做功相同，摩擦力对a、b做功相同，c克服摩擦力做功最多，而b有初速度，根据动能定理可知，滑到斜面底端时，b滑块的动能最大，故c正确；三个滑块下降的高度相同，重力势能减小相同，故d错误。5(2016安徽皖江名校模拟)一质量为m1.0kg的小物块随足够长的水平传送带一起运动，被一水平向左飞来的子弹击中并从物块中穿过(不计子弹穿过物块的时间)，如图甲所示。地面观察者记录了物块被击中后的速度随时间变化的关系如图乙所示，已知传送带的速度保持不变，g取10m/s2。在这一个过程中下列判断正确的是()a传送带速度大小2m/s，方向向左b物块与传送带间的动摩擦因数为0.2c传送带对物块做的功为6jd物块与传送带之间由于摩擦而产生的内能为4j答案：a解析：从vt图象看出，物块被击穿后，先向左减速到v2.0m/s，以后随传送带一起做匀速运动，所以传送带的速度方向向左，其速度2.0m/s，故a正确；由vt图象可得，物块在滑动摩擦力的作用下做匀变速运动的加速度为am/s2，由牛顿第二定律得，滑动摩擦力ffmgma，物块与传送带间的动摩擦因数0.067，故b错误；传送带对物块做的功由动能定理可得：wmv2mv，代入数据得：w6j，故c错误；由vt图象可得，物块相对传送带发生的位移为s3m，所以物块与传送带之间由于摩擦而产生的内能为qfsmgs2j，故d错误。6(2014山东高考)2013年我国相继完成“神十”与“天宫”对接、“嫦娥”携“玉兔”落月两大航天工程。某航天爱好者提出“玉兔”回家的设想：如图，将携带“玉兔”的返回系统由月球表面发射到h高度的轨道上，与在该轨道绕月球做圆周运动的飞船对接，然后由飞船送“玉兔”返回地球。设“玉兔”质量为m，月球半径为r，月面的重力加速度为g月。以月面为零势能面，“玉兔”在h高度的引力势能可表示为ep，其中g为引力常量，m为月球质量。若忽略月球的自转，从开始发射到对接完成需要对“玉兔”做的功为()a(h2r) b(hr)c(hr) d(hr)答案：d解析：玉兔在h处，gm，又gg月，可得v，动能ekmv2，势能为ep，需要对玉兔做功wepek(hr)，选项d正确。7(2015河北邯郸一模)如图所示，轨道no和om底端对接且，小环自n点由静止滑下再滑上om。已知小环在轨道no下滑的距离小于在轨道om上滑的距离，忽略小环经过o点时的机械能损失，轨道各处的摩擦系数相同。若用f、ff、v和e分别表示小环所受的合力、摩擦力、速度和机械能，这四个物理量的大小随环运动路程的变化关系如图。其中能正确反映小环自n点到右侧最高点运动过程的是()答案：ab解析：小球下滑和上滑过程中都是做匀变速直线运动，根据匀变速直线运动的平均速度公式知，上滑和下滑过程中平均速度大小相等，都为，由于下滑距离小于上滑距离，故小环下滑时间小于小环上滑时间，又由于下滑和上滑过程中速度变化的大小相同，则加速度大小a知，小环下滑时的加速度大，根据牛顿第二定律知小环在下滑时所受合外力大于小环在上滑时所受合外力，故a正确；如图：小环在杆上受重力、支持力和滑动摩擦力作用，由题意知fffnmgcos，因为，所以下滑时的摩擦力小于上滑时的摩擦力，故b正确；小环下滑时做初速度为0的匀加速直线运动，位移与速度关系满足v22ax得：v，速度与位移的二次方根成正比，故c错误；除重力和弹力外其他力做的功等于小环机械能的变化，故小环下滑时的机械能等于ee0ffx，由于下滑时摩擦力小于上滑时摩擦力，下滑时图象的斜率小于上滑时的图象斜率，故d错误。8(2015郑州质检)如图所示，表面粗糙的固定斜面顶端安装一个定滑轮，物块a、b用轻绳连接并跨过定滑轮(不计滑轮的质量和摩擦)。初始时刻，手扶物块b使物块a、b处于静止状态。松手后物块a下落，物块b沿斜面上滑，则从松手到物块a着地前的瞬间(b未碰到滑轮)()a物块a减少的机械能等于物块b增加的机械能b轻绳对物块b做的功等于物块b的机械能增量c轻绳对物块a做的功等于物块a的机械能变化量d摩擦力对物块b做的功等于系统机械能的变化量答案：cd解析：由题意可知，斜面粗糙，b受到滑动摩擦力，对物块a、b和斜面系统进行分析，由能量守恒定律可知，物块a减少的机械能等于物块b增加的机械能加上摩擦产生的热量，a错误；以物块b为研究对象，由功能关系可知，轻绳拉力与摩擦力做的总功等于物块b的机械能增量，b错误；以a物块为研究对象，由功能关系可知，轻绳拉力做的功等于物块a的机械能变化量，c正确；以物块a、b组成的系统为研究对象，摩擦力做的功等于系统机械能的变化量，d正确。9如图所示，物体a、b通过细绳及轻质弹簧连接在轻滑轮两侧，物体b的质量为2m，放置在倾角为30的光滑斜面上，物体a的质量为m，用手托着物体a使弹簧处于原长，细绳伸直，a与地面的距离为h，物体b静止在斜面上的挡板p处。放手后物体a下落，与地面即将接触时速度大小为v，此时物体b对挡板恰好无压力，则下列说法正确的是()a弹簧的劲度系数为b此时弹簧的弹性势能等于mghmv2c此时物体a的加速度大小为g，方向竖直向上d此后物体b可能离开挡板沿斜面向上运动答案：ab解析：物体b对挡板恰好无压力时，其仍处于静止状态，其合力为零，由平衡条件可得kh2mgsin300，h，选项a正确；由功能关系可得，此时弹簧的弹性势能等于mghmv2，选项b正确；此时对物体a受力分析，其合力为零，无加速度，选项c错误；此后物体b仍处于静止状态，选项d错误。10. (2015潍坊模拟)如图所示，足够长传送带与水平面的夹角为，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。开始时，a、b及传送带均静止且mbmasin。现使传送带顺时针匀速转动，则物块在运动(物块未与滑轮相碰)过程中()a一段时间后可能匀速运动b一段时间后，摩擦力对物块a可能做负功c开始的一段时间内，重力对a做功的功率大于重力对b做功的功率d摩擦力对a、b组成的系统做的功等于a、b机械能的增量答案：abd解析：当传送带向上匀速的开始阶段，因传送带对a的摩擦力沿带向上，且ffmbgmagsin，故物块a向上加速，当物块a、b的速度大小与带速相等时，开始做匀速运动，此时因mbgmagsin，物块a受的摩擦力对a做负功，a、b均正确；设a、b的速度大小均为v，则pamagvsin，pbmbgv，故papb，c错误；由功能关系可知，摩擦力对a、b系统所做的功等于a、b系统机械能的增量，d正确。二、非选择题11(2015武汉部分学校调研)某汽车研发机构在汽车的车轮上安装了小型发电机，将减速时的部分动能转化并储存在蓄电池中，以达到节能的目的。某次测试中，汽车以额定功率行驶700m后关闭发动机，测出了汽车动能ek与位移x的关系图象如图所示，其中是关闭储能装置时的关系图线，是开启储能装置时的关系图线。已知汽车的质量为1 000kg，设汽车运动过程中所受地面阻力恒定，空气阻力不计，求(1)汽车的额定功率p；(2)汽车加速运动500m所用的时间t；(3)汽车开启储能装置后向蓄电池提供的电能e?答案：(1)8104w(2)16.25s(3)5105j解析：(1)关闭发动机且关闭储能装置后，汽车在地面阻力f的作用下减速至静止，由动能定理fx0ek解得f2103n汽车匀速运动的动能ekmv28105j解得v40m/s汽车匀速运动时牵引力大小等于阻力，故汽车的额定功率pfvfv解得p8104w。(2)汽车加速运动过程中，由动能定理得ptfx1mv2mv解得t16.25s。(3)由功能关系，汽车开启储能装置后向蓄电池提供的电能为eekfx解得e5105j。12如图所示，一质量为m1kg的可视为质点的滑块，放在光滑的水平平台上，平台的左端与水平传送带相接，传送带以v2m/s的速度沿顺时针方向匀速转动(传送带不打滑)，现将滑块缓慢向右压缩轻弹簧，轻弹簧的原长小于平台的长度，滑块静止时弹簧的弹性势能为ep4.5j，若突然释放滑块，滑块向左滑上传送带。已知滑块与传送带的动摩擦因数为0.2，传送带足够长，g10m/s2。求：(1)滑块第一次滑上传送带到离开传送带所经历的时间；(2)滑块第一次滑上传送带到离开传送带由于摩擦产生的热量。答案：(1)3.125s(2)12.5j解析：(1)释放滑块的过程