【创新设计】（安徽专用）2014届高考物理一轮复习方案 第五章 第4讲 功能关系 能量转化和守恒定律活页限时训练（含解析） 新人教版必修2VIP

1 第第 4 4 讲讲 功能关系功能关系 能量转化和守恒定律能量转化和守恒定律 时间 60 分钟 1 如图 5 4 11 所示 物体A的质量为m 置于水平地面上 A的上端连一轻弹簧 原长为 L 劲度系数为k 现将弹簧上端B缓慢地竖直向上提起 使B点上移距离为L 此时物 体A也已经离开地面 则下列说法中正确的是 图 5 4 11 A 提弹簧的力对系统做功为mgL B 物体A的重力势能增加mgL C 系统增加的机械能小于mgL D 以上说法都不正确 解析 由于将弹簧上端B缓慢地竖直向上提起 可知提弹簧的力是不断增大的 最后 大小等于A物体的重力 因此提弹簧的力对系统做功应小于mgL A 选项错误 系统增 加的机械能等于提弹簧的力对系统做的功 C 选项正确 由于弹簧的伸长 物体升高的 高度小于L 所以 B 选项错误 答案 C 2 2013 安徽合肥模拟 如图 5 4 12 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 图 5 4 12 A 物块滑到b点时的速度为 gR B 物块滑到b点时对b点的压力是mg 2 C c点与b点的距离为 R D 整个过程中物块机械能损失了 2mgR 解析 物块从a到b 由机械能守恒定律得 mgR mv所以vb 故 A 错 在b点 由FN mg m得FN 3mg 故 B 错 1 22b2gR v2b R 误 从b到c由动能定理得 mgs mv 得s 故 C 对 对整个过程由能 1 22b R 量守恒知机械能损失了mgR 故 D 错误 答案 C 3 飞船顺利发射升空后 在离地面 340 km 的圆轨道上环绕地球运行了多圈 运行中需要 多次进行 轨道维持 所谓 轨道维持 就是通过控制飞船上发动机的点火时间和推 力的大小 方向 使飞船能保持在预定轨道上稳定运行 如果不进行轨道维持 由于飞 船受轨道上稀薄空气的摩擦阻力 轨道高度会逐渐降低 在这种情况下飞船的动能 重 力势能和机械能变化情况将会是 A 动能 重力势能和机械能都逐渐减小 B 重力势能逐渐减小 动能逐渐增大 机械能不变 C 重力势能逐渐增大 动能逐渐减小 机械能不变 D 重力势能逐渐减小 动能逐渐增大 机械能逐渐减小 解析 飞船由于受到摩擦阻力 不只受到重力 的作用 摩擦阻力做负功 所以在变轨 过程中机械能不守恒 会有一部分内能产生 飞船的总机械能减小 这种情况下飞船 高度要降低 重力做正功 重力势能减小 由v 可知 速度会变大 故动能变 GM r 大 答案 D 4 如图 5 4 13 所示 斜面AB DB的动摩擦因数相同 可视为质点的物体分别沿AB DB 从斜面顶端由静止下滑到底端 下列说法正确的是 图 5 4 13 A 物体沿斜面DB滑动到底端时动能较大 3 B 物体沿斜面AB滑动到底端时动能较大 C 物体沿斜面DB滑动过程中克服摩擦力做的功较多 D 物体沿斜面AB滑动过程中克服摩擦力做的功较多 解析 已知斜面AB DB的动摩擦因数相同 设斜面倾角为 底边为x 则斜面高度 为h xtan 斜面长度L 物体分别沿AB DB从斜面顶端由静止下滑到底 x cos 端 由动能定理有mgh mgLcos mv2 可知物体沿斜面AB滑动到底端时动能较 1 2 大 故 A 错误 B 正确 物体沿斜面滑动过程中克服摩擦力做的功Wf mgLcos mgx相同 故 C D 错误 答案 B 5 2013 江西盟校二联 如图 5 4 14 所示 质量为m的小车在水平恒力F推动下 从山 坡 粗糙 底部A处由静止起运动至高为h的坡顶B 获得的速度为v A B之间的水平 距离为s 重力加速度为g 下列说法正确的是 图 5 4 14 A 小车重力所做的功是mgh B 合外力对小车做的功是mv2 1 2 C 推力对小车做的功是mv2 mgh 1 2 D 阻力对小车做的功是Fs mv2 mgh 1 2 解析 小车重力所做的功为 mgh A 错误 由动能定理得合外力对小车做的功 W mv2 B 正确 推力对小车做的功为Fs C 错误 根据动能定理 阻力对小车做的 1 2 功为 故 D 错误 Fs 1 2mv2 mgh 答案 B 6 在机场和火车站可以看到对行李进行安全检查用的水平传送带如图 5 4 15 所示 当旅 客把行李放在正在匀速运动的传送带上后 传送带和行李之间的滑动摩擦力使行李开始 运动 随后它们保持相对静止 行李随传送带一起匀速通过检测仪器接受检查 设某机 4 场的传送带匀速前进的速度为 0 4 m s 某行李箱的质量为 5 kg 行李箱与传送带之间 的动摩擦因数为 0 2 当旅客把这个行李箱小心地放在传送带上 通过安全检查的过程 中 g取 10 m s2 则 图 5 4 15 A 开始时行李的加速度为 0 2 m s2 B 行李到达B点时间为 2 s C 传送带对行李做的功为 0 4 J D 传送带上将留下一段摩擦痕迹 该痕迹的长度是 0 03 m 解析 行李开始运动时由牛顿第二定律有 mg ma 所以a 2 m s2 故不选 A 由于传送带的长度未知 故时间不可求 故不选 B 行李最后和传送带一起匀速运动 所以传送带对行李做的功为W mv2 0 4 J 选 C 1 2 在传送带上留下的痕迹长度为s vt 0 04 m 不选 D vt 2 vt 2 答案 C 7 2013 南通模拟 如图 5 4 16 甲所示 在倾角为 的光滑斜面上 有一个质量为m的 物体在沿斜面方向的力F的作用下由静止开始运动 物体的机械能E随位移x的变化关 系如图乙所示 其中 0 x1过程的图线是曲线 x1 x2过程的图线为平行于x轴的直线 则下列说法中正确的是 图 5 4 16 A 物体在沿斜面向上运动 B 在 0 x1过程中 物体的加速度一直减小 C 在 0 x2过程中 物体先减速再匀速 D 在x1 x2过程中 物体的加速度为gsin 解析 由图乙可知 在 0 x1过程中 物体机械能减少 故力F在此过程中做负功 因 此 物体沿斜面向下运动 因在Ex图线中的 0 x1阶段 图线的斜率变小 故力F在 此过程中逐渐减小 由mgsin F ma可知 物体的加速度逐渐增大 A B C 错误 5 x1 x2过程中 物体机械能保持不变 F 0 故此过程中物体的加速度a gsin D 正确 答案 D 8 2012 安徽高考猜题卷 一质量为 0 1 kg 的小球自t 0 时刻从水平地面上方某处自由 下落 小球与地面碰后反向弹回 不计空气阻力 也不计小球与地面碰撞的时间 小球 距地面的高度h与运动时间t关系如图 5 4 17 所示 取g 10 m s2 则 图 5 4 17 A 小球第一次与地面碰撞时机械能损失了 5 J B 小球第二次与地面碰撞前的最大速度为 20 m s C 第二次碰撞后小球反弹过程中的最大势能 地面为零势能面 Ep 1 25 J D 小球将在t 6 s 时与地面发生第四次碰撞 解析 小球第一次与地面碰撞时机械能损失了 E 20 5 J 15 J 第二次与地面碰 撞前最大速度vm 10 m s 第二次碰撞后小球反弹的最大高度h gt2 1 25 2gh 1 2 m 最大重力势能Ep mgh 1 25 J 每次碰后均损失机械能 弹起高度减小 空中运 动时间变短 故第四次碰撞在t 6 s 之前 正确答案为 C 项 答案 C 9 滑雪是一项危险性高而技巧性强的运动 某次滑雪过程可近似模拟为两个圆形轨道的对 接 如图 5 4 18 所示 质量为m的运动员在轨道最低点A的速度为v 且刚好到达最 高点B 两圆形轨道的半径相等 均为R 滑雪板与雪面间的摩擦不可忽略 下列说法 正确的是 图 5 4 18 A 运动员在最高点B时 对轨道的压力为零 B 由A到B过程中增加的重力势能为 2mgR mv2 1 2 6 C 由A到B过程中阻力做功为 2mgR mv2 1 2 D 由A到B过程中损失的机械能为mv2 1 2 解析 刚好到达最高点B 即运动员到达B点的速度为零 所以在B点对轨道的压力大 小等于自身的重力 选项 A 错误 由A到B过程中重力所做的功WG 2mgR 则 Ep WG 2mgR 选项 B 错误 对运动员在由A到B的过程由动能定理得 mg 2R Wf 0 mv2 即Wf 2mgR mv2 选项 C 正确 由功能关系知 机械能的 1 2 1 2 变化量等于除重力外其他力所做的功 即损失的机械能为mv2 2mgR 选项 D 错误 1 2 答案 C 10 如图 5 4 19 所示 一物体质量m 2 kg 在倾角为 37 的斜面上的A点以初速度 v0 3 m s 下滑 A点距弹簧上端B的距离AB 4 m 当物体到达B后将弹簧压缩到C 点 最大压缩量BC 0 2 m 然后物体又被弹簧弹上去 弹到的最高位置为D点 D点 距A点AD 3 m 挡板及弹簧质量不计 g取 10 m s2 sin 37 0 6 求 图 5 4 19 1 物体与斜面间的动摩擦因数 2 弹簧的最大弹性势能Epm 解析 1 物体从开始位置A点到最后D点的过程中 弹性势能没有发生变化 动能和 重力势能减少 机械能的减少量为 E Ek Ep mv mglADsin 37 1 22 0 物体克服摩擦力产生的热量为Q Ffx 其中x为物体的路程 即x 5 4 m Ff mgcos 37 由能量守恒定律可得 E Q 由 式解得 0 52 2 物体由A到C的过程中 动能减少 Ek mv 1 22 0 重力势能减少 Ep mglACsin 37 摩擦生热Q FflAC mgcos 37 lAC 7 由能量守恒定律得弹簧的最大弹性势能为 Epm Ek Ep Q 联立 解得 Epm 24 5 J 答案 1 0 52 2 24 5 J 11 如图 5 4 20 所示 粗糙水平地面AB与半径R 0 4 m 的光滑半圆轨道BCD相连接 且 在同一竖直平面内 O是BCD的圆心 BOD在同一竖直线上 质量m 2 kg 的小物块在 9 N 的水平恒力F的作用下 从A点由静止开始做匀加速直线运动 已知AB 5 m 小 物块与水平地面间的动摩擦因数为 0 2 当小物块运动到B点时撤去力F 取重力加 速度g 10 m s2 求 图 5 4 20 1 小物块到达B点时速度的大小 2 小物块运动到D点时 轨道对小物块作用力的大小 3 小物块离开D点落到水平地面上的点与B点之间的距离 解析 1 从A到B 根据动能定理有 F mg xAB mv 1 22B 得vB 5 m s 2 F mg x