北京专用2019版高考物理第六章机械能第4讲功能关系能量守恒定律检测.docx

第4讲功能关系能量守恒定律基础巩固1.(2017北京海淀期中,8,3分)(多选)将一质量为m的排球竖直向上抛出,它上升了H高度后落回抛出点。设排球运动过程中受到方向与运动方向相反、大小恒为f的空气阻力作用,已知重力加速度为g,且f vC.若斜面光滑,则滑块下滑过程中重力所做的功等于滑块机械能的增加量D.若斜面粗糙,则滑块下滑过程中重力所做的功等于滑块动能的增加量5.(2017北京东城二模,15)将小球竖直向上抛出,一段时间后小球落回抛出点。若小球在运动过程中所受空气阻力的大小保持不变。在小球上升、下降过程中,运动时间分别用t1、t2表示,损失的机械能分别用E1、E2表示。则() A.t1 t2,E1=E2B.t1t2,E1t2,E1 E26.(2017北京海淀期中,9)(多选)如图甲所示,两个皮带轮顺时针转动,带动水平传送带以恒定的速度v1运行。现使一个质量为m的物体(可视为质点)沿与水平传送带等高的光滑水平面以初速度v0(v0g,向下运动时F合=mg-f,a=g-,aPG下。2.BC重力做功是重力势能变化的量度,即任何情况下重力做的功都等于重力势能的减少量,故A错误;根据动能定理有合力对物体所做的功等于物体动能的变化量,故B正确;重力势能具有系统性和相对性,物体的重力势能是物体与地球之间的相互作用能,其大小与势能零点的选取有关,故C正确;运动物体动能的减少量不一定等于其重力势能的增加量,故D错误。3.C由牛顿第三定律知小物块在N点所受支持力FN=2mg,小物块在最低点N所受合力提供向心力,FN-mg=m,得v=,A选项错误;重力做功与高度差有关,WG=mgR,B选项错误;由动能定理得mgR-Wf=mv2,解得Wf=mgR,C选项正确;因为运动过程中摩擦力做负功,由能量守恒可知物块不能到达Q点,D选项错误。4.A滑块在下滑过程中受力分析如图(1)或(2)所示,图(1)为无磁场时的情景,图(2)为有磁场时的情景。因洛伦兹力始终对滑块不做功,故当斜面光滑时滑块的机械能守恒,即A对,而C错。若斜面粗糙,滑块下滑过程中受滑动摩擦力作用,由动能定理知B和D均错误。5.Aa上升a下降,由h=at2可知t1t2。阻力恒定,则损失的机械能E1=E2=fh。6.BC0t0时间内,物体与传送带之间有相对滑动,物体受向右的滑动摩擦力,t02t0时间内,物体做匀速运动且速度与传送带的速度相等,物体与传送带间无摩擦力,A错误。0t0时间内,f=mg一定,v在增大,所以物体所受摩擦力对物体做功的功率P瞬=fv越来越大,B正确。如图所示,若增大v0,但v0仍小于v1,又物体的位移相同,即图线与t轴围成的面积相同,则t12t0,C正确。传送带在物体做加速运动过程中对其做功,所做的功W=m-m,末速度v1不变,v0变大,所以做功减小,D错误。7.答案见解析解析(1)设小物块第一次经过O点时的速度大小为v根据功能关系有kL2=mv2+mgL解得v=L设小物块向左运动的最远处在O点左侧的B点,B、O间的距离为xB小物块由A点运动到B点过程中由功能关系有kL2=k+mg(L+xB)解得:xB=0.6LxB=-L(舍去)此时弹簧弹力F=kxB=0.6kL小物块与桌面间的最大静摩擦力fm=mg=0.2kL。因此小物块不能静止在B点,将继续向右运动。设小物块能静止在O点右侧的C点,C、O间的距离为xC。小物块由B点运动到C点过程中,根据功能关系有k=k+mg(xB+xC)解得:xC=0.2LxC=-0.6L(舍去)此时弹簧弹力F=kxC=0.2kL=fm则小物块到达B点后向右运动,再次经过O点,最终静止在O点右侧0.2L处。(2)方案一:将弹簧竖直悬挂,弹簧下端挂质量不同的物体,稳定后测量弹簧伸长量及弹簧所受拉力,根据胡克定律可得到弹簧的劲度系数。方案二:将弹簧竖直放置,在弹簧上放置质量不同的物体,稳定后测量弹簧压缩量及弹簧所受压力,根据胡克定律可得到弹簧的劲度系数。8.答案见解析解析(1)由胡克定律知:F=kx,弹簧弹力F随压缩量x变化的图像如图所示。由图线与x轴所围面积可知弹簧弹力做功:W=kxx=kx2 (2)在圆环下落过程中,当所受合力为0时,其有最大动能。设此时弹簧压缩量为x0,kx0=mg由动能定理知mg-k=Ekm-0联立可得Ekm=mgH+(3)圆环接触弹簧后,设在某位置系统动能、重力势能、弹性势能分别为Ek、;在另一位置系统动能、重力势能、弹性势能分别为Ek、。则由重力做功与重力势能变化的关系知,WG=-由弹力做功与弹性势能变化的关系知,WF=-又由动能定理知,WG+WF=Ek-Ek联立可得,Ek+=Ek+,即系统机械能守恒。9.答案(1)F-x图像如图-kx2(2)a:k-kEp=k-kb.见解析解析(1)F-x图像如答图。物块沿x轴从O点运动到位置x的过程中,弹力做负功;F-x图线下的面积等于弹力做功大小。弹力做功WT=-kxx=-kx2(2)a.物块由x1向右运动到x3的过程中,弹力做功WT1=-(kx1+kx3)(x3-x1)=k-k物块由x3向左运动到x2的过程中,弹力做功WT2=(kx2+kx3)(x3-x2)=k-k整个过程中,弹力做功WT=WT1+WT2=k-k弹性势能的变化量Ep=-WT=k-kb.整个过程中,摩擦力做功Wf=-mg(2x3-x1-x2)与弹力做功比较:弹力做功与x3无关,即与实际路径无关,只与始末位置有关,所以,我们可以定义一个由物体之间的相互作用力(弹力)和相对位置决定的能量弹性势能。而摩擦力做功与x3有关,即与实际路径有关,所以,不可以定义与摩擦力对应的“摩擦力势能”。综合提能1.A将绳的下端Q缓慢向上拉至M点,相当于使下部分的绳的重心升高l,故重力势能增加mg=mgl,由功能关系可知A项正确。2.C压缩弹簧,储存弹性势能,释放之后,弹性势能转化为笔的初动能,之后笔离开桌面动能转化为重力势能,若仅减少笔芯中的油,质量减小,笔弹起的高度增加,选项A错误;因为弹簧的弹性势能与劲度系数有关,所以仅增大弹簧的劲度系数,储存的弹性势能增大,最终笔上升的高度会增大,选项B错误;由静止释放,外壳竖直上升与静止的内芯碰撞瞬间属于完全非弹性碰撞,机械能会损失一部分,m外壳v0=Mv共v共=,E=m外壳-M=m外壳-=,一般情况,按压式圆珠笔的外壳质量大于内芯质量,若笔的总质量一定,外壳质量越大由于碰撞损失的能量越少,笔弹起的高度越大,选项C正确;由于碰撞过程中会有一部分能量转化为内能,选项D错误。3.答案(1)4.0108 J2.41012 J(2)9.7108 J解析本题考查机械能、功能原理。(1)飞船着地前瞬间的机械能为Ek0=m式中,m和v0分别是飞船的质量和着地前瞬间的速率。由式和题给数据得Ek0=4.0108 J设地面附近的重力加速度大小为g。飞船进入大气层时的机械能为Eh=m+mgh式中,vh是飞船在高度1.60105 m处的速度大小。由式和题给数据得Eh=2.41012 J(2)飞船在高度h=600 m处