能量综合问题试卷

1、温馨提示：此套题为Word 版，请按住 Ctrl,滑动鼠标滚轴， 调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word 文档返回原板块。高频考点专项练( 五 )能量综合问题试卷(45 分钟100 分)一、选择题 ( 本题共 9 小题 , 每小题 6 分, 共 54 分。多选题已在题号后标出)1. 关于功和能的关系 , 下列说法正确的是 ()A. 物体受拉力作用向上运动, 拉力做的功是 1 J, 则物体重力势能的增加量也是1 JB. 一个重 10 N 的物体 , 在 15 N 的水平拉力的作用下 , 分别在光滑水平面和粗糙水平面上发生相同的位移, 拉力做的功相等C.一辆汽车的速度从10 km/h 增加

2、到 20 km/h, 或从 50 km/h 增加到 60 km/h, 两种情况下牵引力做的功一样多D.“神舟十号”载人飞船的返回舱在大气层以外向着地球做无动力飞行的过程中, 机械能增大【解析】 选 B。物体向上运动 , 重力以外的力 ( 拉力 ) 做功 1 J, 机械能的增加量为 1 J, 选项 A 错误 ; 由 W=Flcos知 , 水平拉力 F 和位移 x 均相同 , 拉力做的功相等 , 选项 B 正确 ; 由动能定理可知 , 一辆汽车的速度从 10 km/h 加速到 20 km/h 比从 50 km/h 加速到 60 km/h 合外力做的功少 , 牵引力做功无法比较 , 选项 C错误 ;

3、“神舟十号”载人飞船的返回舱在大气层以外仅在引力作用下运动, 机械能守恒 , 选项 D错误。2. 一带电小球在空中由A点运动到 B点的过程中 , 受重力、电场力和空气阻力三个力作用。若重力势能增加3J, 机械能增加 , 电场力对小球做功 1J, 则小球()A. 重力做功为 3 JB. 电势能增加 1 JC.克服空气阻力做功 JD.动能减少 J【解析】 选 C。重力做功等于重力势能的减小量, 重力势能增加3 J, 即重力做功-3 J, 故 A 错误。电场力做功等于电势能的减小量, 电场力做功1 J, 即电势能减小 1 J, 故 B错误。除重力外的各个力做的总功等于机械能的增加量, 电场力做功1

4、J, 机械能增加 J, 所以克服空气阻力做功 J, 故 C 正确。合力做功等于动能的增加量 , 合力做功等于各个力做的总功为 J, 所以动能减小 J, 故 D错误。3.( 多选 )(2015 ·潍坊模拟 ) 如图所示 , 轻弹簧上端通过一轻绳固定 , 下端拴一小球 , 小球与光滑的三角形斜面接触, 弹簧处于竖直状态。现用力F 竖直向上推斜面 , 使斜面缓慢向上运动直至弹簧与斜面平行 , 则在此过程中 , 以下说法正确的是 ()A. 小球对斜面的压力一直增大B. 弹簧对小球不做功C.斜面对小球做正功D.推力 F 做的功等于斜面与小球机械能的增加【解析】 选 A、C。在用力 F 推动斜面

5、上升时 , 刚开始斜面对小球的作用力为零 , 弹簧变为水平后 , 小球对斜面有一定的压力 , 故小球对斜面的压力一直增大 ,A 正确; 在使小球上升时 , 小球会沿斜面向下滑动 , 同时弹簧的弹力减小 , 小球在弹簧的作用下又会略上升 , 故弹簧对小球会做功 ,B 错误 ; 小球在斜面作用力的作用下向上移动了一段距离 , 故斜面对小球做了功 ,C 正确 ; 在整个过程中 , 推力 F与弹簧对小球做的功等于斜面与小球机械能的增加, 故 D错误。4. 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

6、初速度方向沿斜面水平向左, 大小也为 v0。下列说法中正确的是()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 的动能最大的重力势能减少最多【解题指南】 解答本题时要明确以下两点：(1) 由于斜面粗糙 , 所以 A和 C不能同时到达底端。(2) 滑块 C 通过的路程最大 , 克服摩擦力做的功最多。【解析】 选 C。滑块 A 和 C通过的路程不同 , 在沿斜面方向的加速度大小也不相同, 故 A 错, 三个滑块滑到底端时重力势能减少量相同, 故 D 错。滑块 A和 B滑到底端时经过的位移相等, 克服摩擦力做功相等 , 而滑块 C的路程较大 , 机械能

7、减少得较多 , 故 B错 C对。5.( 多选 ) 蹦床是一项好看又惊险的运动, 如图所示为运动员在蹦床运动中完成某个动作的示意图, 图中虚线PQ是弹性蹦床的原始位置,A 为运动员抵达的最高点,B 为运动员刚抵达蹦床时的位置,C 为运动员抵达的最低点。不考虑空气阻力和运动员与蹦床作用时的机械能损失, 在 A、B、C三个位置上运动员的速度分别是vA、vB、vC,机械能分别是EA、EB、EC,则它们的大小关系是()<vB,vB>vC>vB,vB<vC=EB,E B>EC>EB,E B=EC【解析】 选 A、C。运动员在最高点 A 的速度为零 , 刚抵达 B 位置时

8、的速度不为零,v A<vB, 在最低点 C 的速度也为零 ,v B>vC, 故 A 对,B 错; 以运动员为研究对象 ,B A 机械能守恒 ,E A=EB,B C 弹力对运动员做负功 , 机械能减小 ,E B>EC, 故 C 对,D错。6.( 多选 )(2014 ·东北师大附中模拟 ) 如图所示 , 一轻弹簧的左端固定 , 右端与一小球相连 , 小球处于光滑水平面上。现对小球施加一个方向水平向右的恒力 F, 使小球从静止开始运动 , 则小球在向右运动的整个过程中()A. 小球和弹簧组成的系统机械能守恒B. 小球和弹簧组成的系统机械能逐渐增大C.小球的动能逐渐增大D.

9、小球的动能先增大然后减小【解析】 选 B、D。小球在向右运动的整个过程中 , 力 F 做正功 , 由功能关系知小球和弹簧组成的系统机械能逐渐增大 ,A 项错误 ,B 项正确 ; 弹力一直增大 , 当弹力等于 F 时, 小球的速度最大 , 动能最大 , 当弹力大于 F 时 , 小球开始做减速运动 , 速度减小 , 动能减小 ,C 项错误 ,D 项正确。【加固训练】 ( 多选 ) 如图所示 , 一质量为 m的小球固定于轻质弹簧的一端 , 弹簧的另一端固定于 O点处 , 将小球拉至 A处, 弹簧恰好无形变 , 由静止释放小球 , 它运动到 O 点正下方 B 点的速度为 v, 与 A 点的竖直高度差为

10、h, 则()A. 由 A至 B重力做功为 mghB. 由 A至 B重力势能减少mv2C.由 A至 B小球克服弹力做功为mghD.小球到达位置 B时弹簧的弹性势能为 (mgh- mv2)【解析】 选 A、D。由 A 到 B, 高度减小 h, 重力做功 mgh,重力势能减少 mgh,但因弹簧伸长, 弹性势能增加, 由能量守恒得：2mgh=mv+Ep,2可得：Ep=mgh- mv,小球克服弹力做功应小于mgh,故 B、C错误 ,A 、D正确。7.( 多选 ) 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

11、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 ()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【解题指南】 解答本题时可按以下思路分析：(1) 分析物块和软绳的受力及各力的做功情况。(2) 确定各力做功所对应的能量如何变化。【解析】选 B、D。因物块所受的细线的拉力做负功, 所以物块的机械能逐渐减小,A错误 ; 软绳重力势能共减少mg(-l sin )-(-l )=mgl ,B 正确 ;

12、 物块和软绳组成的系统受重力和摩擦力作用, 由动能定理可得：重力做功( 包括物块和软绳 ) 减去软绳克服摩擦力做功等于系统 ( 包括物块和软绳 ) 动能的增加 , 设物块的质量为 M,即 WM+Wm-Wf = EkM+ Ekm, 物块重力势能的减少等于 WM, 所以 C错误。对软绳有 Wm-Wf +WF= Ekm,F 表示细线对软绳的拉力 , 软绳重力势能的减少等于 Wm, 显然小于其动能的增加与克服摩擦力所做功之和 ,D 正确。【加固训练】在倾角为 30°的斜面上 , 某人用平行于斜面的力把原静止于斜面上的质量为推了 2 m 的距离 , 并使物体获得2 kg1 m/s的物体沿斜面向

13、下的速度 , 已知物体与斜面间的动摩擦因数为,g取 10m/s2,则在这过程中()A. 人对物体做功 21 JB. 合外力对物体做功1 JC.物体克服摩擦力做功21 JD.物体重力势能减小40 J【解析】选 B。根据动能定理可知 , 合外力对物体做的功等于物体动能的增加量,22即 W合= mv= ×2kg×(1m/s) =1 J, 所以选项 B正确 ; 对物体受力分析 , 根据物体在垂直斜面方向上的合力为零求出物体与斜面间的正压力N=mgcos, 从而计算出斜面对物体沿斜面向上的滑动摩擦力大小为f= N=mgcos, 所以物体克服摩擦力做功 Wf=fs= mgscos, 代

14、入数据可得 Wf=20J, 所以选项 C错误 ; 物体重力势能的减小量等于重力做的功 WG=mgssin=2kg×10 m/s 2×2 m× =20 J, 选项 D错误; 对物体受力分析可知 , 物体共受到四个力的作用 , 其中只有 3 个力对物体做功 , 即人对物体的推力做正功 , 摩擦力做负功 , 重力做正功 , 它们三个力做功的代数和就等于合外力做的功 , 所以若设人对物体做功为 W人, 则应满足 W人+WG-Wf =W合,代入数据可得 W人=1J, 即人对物体做功 1 J, 选项 A错误。8.( 多选 ) 由光滑细管组成的轨道如图所示, 其中 AB段和BC

15、段是半径为 R的四分之一圆弧 , 轨道固定在竖直平面内。一质量为 m的小球 , 从距离水平地面高为H的管口 D处静止释放 , 最后能够从 A 端水平抛出落到地面上。下列说法正确的是 ( ) A. 小球落到地面时相对于 A 点的水平位移值为 2B. 小球落到地面时相对于A 点的水平位移值为2C.小球能从细管 A端水平抛出的条件是H>2RD.小球能从细管 A端水平抛出的最小高度Hmin= R【解题指南】 解答本题可按以下思路进行：(1) 用动能定理 ( 或机械能守恒定律 ) 求出小球运动到 A 点的速度大小。(2) 根据平抛运动规律求解水平位移值。(3) 能从 A 端水平抛出的条件是小球到达

16、 A 点的速率大小必须大于零 , 若等于零的话 , 小球刚好静止在管口不能抛出去。【解析】选 B、C。设小球运动到 A 点的速度为 vA, 根据动能定理 , 有 m =mg(H-2R),得vA=, 小 球做平 抛运 动 , 有x=vAt,2R=gt 2 , 所 以水 平 位移x=2, 选项 B 正确 ,A 错误 ; 能从 A 端水平抛出的条件是小球到达A 点的速率 vA=>0, 即 H>2R,选项 C正确 ,D 错误。9.(2014 ·襄阳模拟 ) 如图所示 , 质量为 m的滑块从斜面底端以平行于斜面的初速度 v0 冲上固定斜面 , 沿斜面上升的最大高度为 h。已知斜面倾

17、角为 , 斜面与滑块间的动摩擦因数为 , 且 <tan , 最大静摩擦力等于滑动摩擦力 , 取斜面底端为零势能面 , 则能表示滑块在斜面上运动的机械能 E、动能 Ek、势能 Ep 与上升高度 h 之间关系的图像是 ()【解析】选 D。势能先随高度增加而变大, 后随高度减小而变小 , 上行与下行图线重合为一条第一象限内过原点的倾斜线段,A 选项错误 ; 机械能变化参考摩擦力做功 , 上行和下行过程中摩擦力随高度变化均匀做功, 机械能随高度变化均匀减小,B 选项错误 ; 动能变化参考合外力做功 , 上行过程的合外力大于下行过程的合外力 , 且合外力在运动过程中大小恒定 , 随高度变化均匀做功

18、 ,D 选项正确、 C 选项错误。二、计算题 ( 本题共 3 小题 , 共 46 分。需写出规范的解题步骤 )10.(14分) 如图所示 , 静止放在水平桌面上的纸带, 其上有一质量为m=1.0kg 的铁块 , 它与纸带右端的距离为 L=0.5m, 所有接触面之间的动摩擦因数相同。现用水平向左的恒力 , 经 1s 时间将纸带从铁块下抽出, 当纸带全部抽出时铁块恰好到达桌面边缘且速度为v=2m/s。已知桌面高度为H=0.8m,不计纸带重力 , 铁块可视为质点。重力加速度g 取 10m/s2, 求：(1) 铁块抛出后落地点离抛出点的水平距离。(2) 纸带抽出过程中系统产生的内能。【解析】 (1)

19、铁块离开桌面后做平抛运动, 水平方向：x=vt 1竖直方向： H= g解得： x=0.8m(2) 设铁块的加速度为 a1, 由牛顿第二定律得 mg=ma1纸带抽出时 , 铁块的速度v=a1t 1联立解得： =设纸带的位移为x2 , 铁块的位移：x1= a1由题意知： x2-x 1=L由功能关系可得系统产生的内能E=mgx2+mg(x2-x 1)联立解得 E=4J。答案： (1)0.8m(2)4 J11.(16 分) 如图甲所示 , 一倾角为 =37°的传送带以恒定速度运行。 现将一质量m=1kg 的小物体抛上传送带 , 物体相对地面的速度随时间变化的关系如图乙所示,取沿传送带向上为正

20、方向,g=10m/s 2,sin37 °=,cos37 °=。求：(1)0 8s 内物体位移的大小。(2) 物体与传送带间的动摩擦因数。(3)0 8 s 内物体机械能增量及因与传送带摩擦产生的热量Q。【解析】 (1) 从图乙中求出物体位移x=-2 ×2× m+4×4× m+2×4 m=14 m(2) 由图像知 , 物体相对传送带滑动时的加速度a=1m/s2对此过程中物体受力分析得 mgcos-mgsin =ma得 =(3) 物体被送上的高度h=xsin =8.4m重力势能增量Ep=mgh=84J动能增量Ek= m - m =

21、6J机械能增加E=Ep+Ek =90J08s 内只有前 6 s 发生相对滑动。06 s 内传送带运动距离x1=4×6m=24 m06s 内物体位移 x2=6m产生的热量Q=mgcos· x=mgcos(x 1-x 2)=126J答案： (1)14m(2)(3)90 J126 J12.(16 分) 如图所示 , 在竖直平面内 , 粗糙的斜面轨道 AB的下端与光滑的圆弧轨道 BCD相切于 B点,C 点是最低点 , 圆心角 BOC=37°,D 点与圆心 O 等高 , 圆弧轨道半径R=1.0m,现在一个质量为 m=0.2kg可视为质点的小物体 ,从 D 点的正上方 E 点处自由下落 ,DE 距离 h=1.6m, 小物体与斜面 AB之间的动摩擦因数 =。取 sin37 °=,cos37 °=,g=10m/s 2。求：(1) 小物体第一次通过 C点时