【志鸿优化设计】（广东专用）2014届高考物理第一轮复习 第五章功和能 机械能及其守恒定律第四节功能关系 能量守恒定律练习

1 课时作业课时作业 1717 功能关系功能关系 能量守恒定律能量守恒定律 一 单项选择题 共 4 道小题 每题 4 分 共 16 分 1 2012 慈溪中学模拟 如图所示 某段滑雪雪道倾角为 30 总质量为m 包括 雪具在内 的滑雪运动员从距底端高为h处的雪道上由静止开始匀加速下滑 加速度为 g 在他从上向下滑到底端的过程中 下列说法正确的是 1 3 A 运动员减少的重力势能全部转化为动能 B 运动员获得的动能为mgh 1 3 C 运动员克服摩擦力做功为mgh 2 3 D 下滑过程中系统减少的机械能为mgh 1 3 2 如图所示 电梯的质量为M 其天花板上通过一轻质弹簧悬挂一质量为m的物体 电梯在钢索的拉力作用下由静止开始竖直向上加速运动 当上升高度为H时 电梯的速度 达到v 则在这段运动过程中 以下说法正确的是 A 轻质弹簧对物体的拉力所做的功等于mv2 1 2 B 钢索的拉力所做的功等于mv2 MgH 1 2 C 轻质弹簧对物体的拉力所做的功大于mv2 1 2 D 钢索的拉力所做的功等于 m M v2 m M gH 1 2 3 如图所示 质量为m的可看成质点的物块置于粗糙水平面上的M点 水平面的右端 与固定的斜面平滑连接 物块与水平面及斜面之间的动摩擦因数处处相同 物块与弹簧未 连接 开始时物块挤压弹簧使弹簧处于压缩状态 现从M点由静止释放物块 物块运动到 N点时恰好静止 弹簧原长小于MM 若物块从M点运动到N点的过程中 物块与接触面 之间由于摩擦所产生的热量为Q 物块 弹簧与地球组成系统的机械能为E 物块通过的路 程为s 不计转折处的能量损失 下列图象所描述的关系中可能正确的是 2 4 如图所示 有三个斜面 1 2 3 斜面 1 与 2 底边相同 斜面 2 和 3 高度相同 同 一物体与三个斜面的动摩擦因数相同 当它们分别沿三个斜面从顶端由静止下滑到底端时 下列说法正确的是 A 三种情况下物体损失的机械能 E3 E2 E1 B 三种情况下摩擦产生的热量Q1 Q2 Q3 C 到达底端的速度v1 v2 v3 D 运动的时间t1 t2 t3 二 双项选择题 共 5 道小题 每题 6 分 共 30 分 5 运动员跳伞将经历加速下降和减速下降两个过程 将人和伞看成一个系统 在这两 个过程中 下列说法正确的是 A 阻力对系统始终做负功 B 系统受到的合外力始终向下 C 重力做功使系统的重力势能增加 D 系统的机械能减少 6 质量为m的物体在水平传送带上由静止释放 传送带由电动机带动 始终保持以速 度v匀速运动 物体与传送带间的动摩擦因数为 物体过一会儿能保持与传送带相对静 止 对于物体从静止释放到相对静止这一过程 下列说法正确的是 A 电动机多做的功为mv2 1 2 B 传送带克服摩擦力做的功为mv2 1 2 C 电动机增加的功率为 mgv D 物体在传送带上的划痕长为 v2 2 g 7 如图所示 置于足够长斜面上的盒子A内放有光滑球B B恰与A前 后壁接触 斜面光滑且固定于水平地面上 一轻质弹簧的一端与固定在斜面上的木板P拴接 另一端 与A相连 今用外力推A使弹簧处于压缩状态 然后由静止释放 则从释放盒子直至其获 得最大速度的过程中 A 弹簧的弹性势能一直减小直至为零 B A对B做的功等于B机械能的增加量 C 弹簧弹性势能的减少量等于A和B机械能的增加量 D A所受重力做功和弹簧弹力做功的代数和小于A动能的增加量 8 2012 浙江温州中学高三上学期期末试题理综卷 如图所示 质量分别为m1和m2 的两个小球A B 带有等量异种电荷 通过绝缘轻弹簧相连接 置于绝缘光滑的水平面上 3 当突然加一水平向右的匀强电场后 两小球A B将由静止开始向两侧运动 在以后的整 个运动过程中 对两个小球和弹簧组成的系统 设整个过程中不考虑电荷间库仑力的作用 且弹簧不超过弹性限度 以下说法正确的是 A 系统机械能不断增加 B 弹簧对A B两球做正功 C 当弹簧长度达到最大值时 系统机械能最大 D 当小球所受电场力与弹簧的弹力相等时 系统动能最大 9 如图所示为竖直平面内的直角坐标系 一个质量为m的质点 在力F和重力的作用 下 从坐标原点O由静止开始沿直线OA斜向下运动 直线OA与y轴负方向成 角 90 不计空气阻力 重力加速度为g 则以下说法正确的是 A 当F mgtan 时 质点的机械能守恒 B 当F mgsin 时 质点的机械能守恒 C 当F mgtan 时 质点的机械能可能减小也可能增大 D 当F mgsin 时 质点的机械能可能减小也可能增大 三 非选择题 共 3 道小题 每题 18 分 共 54 分 10 如图所示 AB为一光滑固定轨道 AC为动摩擦因数 0 25 的粗糙水平轨道 D为水平地面上的一点 且B C D在同一竖直线上 已知B C两点的高度差为h C D 两点的高度差也为h AC两点相距s 2h 两滑块从A点以相同的初速度v0分别沿两轨道 滑行 到达B点或C点后分别水平抛出 欲使两滑块的落地点相同 滑块的初速度v0应满 足什么条件 11 2013 惠州一中月考 在赛车场上 为了安全起见 车道外围都固定上废旧轮胎 作为围栏 当车碰撞围栏时起缓冲器作用 为了检验废旧轮胎的缓冲效果 在一次模拟实 验中用弹簧来代替废旧轮胎 实验情况如图所示 水平放置的轻弹簧左侧固定于墙上 处 于自然状态 开始赛车在A处处于静止 距弹簧自由端的距离为L1 1 m 当赛车起动时 产生水平向左的牵引力恒为F 24 N 使赛车向左做匀加速前进 当赛车接触弹簧的瞬间立 即关闭发动机撤去F 赛车继续压缩弹簧 最后被弹回到B处停下 已知赛车的质量为 m 2 kg A B之间的距离为L2 3 m 赛车被弹回的过程中离开弹簧时的速度大小为v 4 m s 水平向右 求 1 赛车和地面间的动摩擦因数 2 弹簧被压缩的最大距离 4 3 弹簧的最大弹性势能 12 2012 江苏高考 某缓冲装置的理想模型如图所示 劲度系数足够大的轻质弹簧 与轻杆相连 轻杆可在固定的槽内移动 与槽间的滑动摩擦力恒为f 轻杆向右移动不超 过l时 装置可安全工作 一质量为m的小车若以速度v0撞击弹簧 将导致轻杆向右移动 轻杆与槽间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力 且不计小车与地面的摩擦 l 4 1 若弹簧的劲度系数为k 求轻杆开始移动时 弹簧的压缩量x 2 求为使装置安全工作 允许该小车撞击的最大速度vm 3 讨论在装置安全工作时 该小车弹回速度v 和撞击速度v的关系 5 参考答案参考答案 1 D 2 C 3 C 解析 解析 物体在粗糙水平面上滑动时 Q mgs E E0 mgs 可见 当s较 小时 Q s图象是一条经过原点的倾斜直线 E s图象是一条与纵轴相交 斜率为负值的 倾斜直线 斜率的大小k mg 当滑上斜面后 Q mgs0 mgcos s s0 mgs0 1 cos mgcos s E E0 mgs0 1 cos mgcos s 可见 当s较大或者滑上斜面时 Q s图象仍是一条倾斜直线 但斜率变小 E s图象也是一条倾斜直线 斜率的大小变为k mgcos 综上分析 只有选项 C 正确 本题答案为 C 4 B 解析 解析 斜面上摩擦力做的功等效为 mgs水平 斜面 1 2 的水平位移相同 故 产生热量和损失机械能相同 A 错 斜面 2 的水平位移小于 3 的水平位移 故从斜面 3 下 滑时产生热量较多 B 对 斜面 1 2 比较 物体损失能量相同 但物体从斜面 1 下滑时重 力势能较大 到底端时速率较大 斜面 2 和 3 比较 物体从斜面 3 下滑损失能量较多 初 始重力势能相同 故从斜面 3 下滑到底端时速率最小 C 错 由于动摩擦因数和斜面 1 2 的倾角关系未知 无法确定t1和t2 但显然t2小于t3 D 错 5 AD 6 CD 7 BC 解析 解析 运动过程中 弹簧由收缩状态伸长 A达到最大速度时 A和B的加速 度为零 根据受力分析知 弹簧必处于收缩状态 则弹簧的弹性势能减小但不为零 选项 A 错误 根据B机械能的增量等于除重力外其他力做的功知 A对B做的功等于B的机械能 的增加量 选项 B 正确 运动过程中弹簧 A和B组成的系统机械能守恒 所以弹簧弹性 势能的减少量等于A和B机械能的增加量 选项 C 正确 根据动能定理 重力 弹簧弹力 及B对A侧壁的压力对A做功的代数和等于A动能的增加量 因B对A侧壁的压力对A做 负功 所以A所受重力做的功和弹簧弹力做的功的代数和大于A动能的增加量 选项 D 错 误 8 CD 解析 解析 首先要弄清系统的整个运动过程 两球在恒定的电场力的作用下分别 向两侧运动 初始阶段 恒定的电场力大于弹力 但弹力逐渐增大 所以合力指向两侧 大小逐渐减小 加速度也逐渐减小 两小球均做加速度逐渐减小的加速运动 当弹力增大 到等于电场力时 加速度为零 小球速度达到最大 注意此时系统动能最大 之后 弹力 继续增大 弹力大于电场力 合力指向内侧 大小逐渐增大 加速度方向指向内侧即与运 动方向相反 大小逐渐增大 所以小球做加速度逐渐增大的减速运动 当弹簧长度达到最 大值时 弹力最大 加速度最大 小球速度均为零 因为此时小球受力不平衡 合力指向 内侧 所以小球又要折回 向内侧运动 弹力逐渐减小 小球做加速度逐渐减小的加速运 动 当弹力减小到等于电场力时 加速度为零 小球速度达到最大 注意此时系统动能最 大 之后 弹力继续减小 弹力小于电场力 合力指向外侧 大小逐渐增大 小球做加速 度逐渐增大的减速运动 根据以上分析可知 在小球向两边运动的过程中 电场力对两小球均做正功 系统机 械能不断增加 但当小球折回时 电场力做负功 系统的机械能减小 所以选项 A 错误 小球向两侧运动时 弹簧对两球均做负功 当小球折回时 弹簧做正功 所以选项 B 错误 当弹簧长度达到最大值时 电场力对系统做的正功最大 所以系统机械能最大 选项 C 正 确 当小球所受电场力与弹簧的弹力相等时 小球速度最大 系统动能最大 选项 D 正确 本题答案为 C D 9 BC 解析 解析 如图为力的矢量三角形图示 若F mgtan 则F力可能为b方向或 c方向 故力F的方向可能与运动方向成锐角 也可能与运动方向成钝角 除重力外的力F 对质点可能做正功 也可能做负功 故质点机械能可能增大 也可能减小 C 对 A 错 当F mgsin 即力F为a方向时 力F垂直质点运动方向 故只有重力对质点做功 机械能守恒 B 对 D 错 6 10 答案 答案 v0 3gh 解析 解析 滑块从A到B过程机械能守恒 mv mv mgh 1 22 0 1 22B 得vB v2 0 2gh 从B点抛出后有x1 vBt 2h gt2 1 2 得x1 2 v2 0 2gh h g 滑块从A到C过程 由动能定理得 mgs mv mv 1 22C 1 22 0 又 0 25 s 2h 得vC v2 0 gh 从C点抛出后有h gt 2 1 2 得x2 v2 0 gh 2h g 依题意有x1 x2 解得v0 3gh 所以滑块的初速度v0应满足v0 3gh 11 答案 答案 1 0 2 2 0 5 m 3 18 J 解析 解析 1 从赛车离开弹簧到B点静止 由动能定理得 mg L1 L2 0 mv2 1 2 解得 0 2 2 设弹簧被压缩的最大距离为L 从赛车加速到离开弹簧 由动能定理得 FL1 mg L1 2L mv2 0 1 2 解得 L 0 5 m 3 从赛车开始运动到压缩弹簧最短为止 由功能关系得 FL1 mg L1 L Ep 解得 Ep 18 J 12 答案 答案 1 2 3 见解析 f k v2 0 3fl 2m 解析 解析 1