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【三維設(shè)計(jì)】2014屆高三物理一輪 課時(shí)跟蹤檢測21 功能關(guān)系 能量守恒定律(一)

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1、 課時(shí)跟蹤檢測(二十一) 功能關(guān)系 能量守恒定律(一) 高考??碱}型:選擇題+計(jì)算題 1.如圖1所示,在盛水的一個(gè)杯子里有一木塊。開始時(shí)木塊被一根細(xì)繩拴住而完全沒入水中,整個(gè)裝置與外界絕熱,斷開細(xì)繩,則木塊將浮到水面上,最后達(dá)到平衡,在這一過程中,水、杯子和木塊組成的系統(tǒng)(  ) A.內(nèi)能增大         B.內(nèi)能減小 圖1 C.內(nèi)能不變 D.條件不足,無法判斷 2.一根長為L、質(zhì)量為m的均勻鏈條放在光滑的水平桌面上,其長度的一半懸于桌邊,若要將懸著的部分拉回桌面,至少做功(  ) A.mgL B.mgL C.mgL D

2、.mgL 3.(2012·上海高考)質(zhì)量相等的均質(zhì)柔軟細(xì)繩A、B平放于水平地面,繩A較長。分別捏住兩繩中點(diǎn)緩慢提起,直至全部離開地面,兩繩中點(diǎn)被提升的高度分別為hA、hB,上述過程中克服重力做功分別為WA、WB。若(  ) A.hA=hB,則一定有WA=WB B.hA>hB,則可能有WAhB,則一定有WA>WB 4.如圖2所示,輕質(zhì)彈簧的一端與固定的豎直板P拴接,另一端與物體A相連,物體A靜止于光滑水平桌面上,A右端連接一細(xì)線,細(xì)線繞過光滑的定滑輪與物體B相連。開始時(shí)用手托住B,讓細(xì)線恰好伸直,然后由靜止釋放B,直至B獲得最大速

3、度。下列有關(guān)該過程的分析正確的是(  ) 圖2 A.B物體的機(jī)械能一直減少 B.B物體動(dòng)能的增量等于它所受重力與拉力做功之和 C.B物體機(jī)械能的減少量等于彈簧彈性勢能的增加量 D.細(xì)線的拉力對(duì)A做的功等于A物體與彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能的增加量 5. (2012·廣州模擬)如圖3所示,一個(gè)質(zhì)量為m的鐵塊沿半徑為R的固定半圓軌道上邊緣由靜止滑下,到半圓底部時(shí),軌道所受壓力為鐵塊重力的1.5倍,則此過程中鐵塊損失的機(jī)械能為(  ) A.mgR B.mgR

4、 圖3 C.mgR D.mgR 6.如圖4所示,BC是豎直面內(nèi)的四分之一圓弧形光滑軌道,下端C與水平直軌道相切。一個(gè)小物塊從B點(diǎn)正上方R處的A點(diǎn)處由靜止釋放,從B點(diǎn)剛好進(jìn)入圓弧形光滑軌道下滑,已知圓弧形軌道半徑為R=0.2 m,小物塊的質(zhì)量為m=0.1 kg,小物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5,取g=10 m/s2。小物塊在水平面上滑動(dòng)的最大距離是(  ) 圖4 A.0.1 m B.0.2 m C.0.6 m D.0.8 m 7.如圖5所示是某中學(xué)科技小組制作的利用太陽能驅(qū)動(dòng)小車的裝置。當(dāng)太陽光照射到小車上方的光電板時(shí),光電板中產(chǎn)生的電流經(jīng)電動(dòng)機(jī)帶

5、動(dòng)小車前進(jìn)。若小車在平直的公路上以初速度v0開始加速行駛,經(jīng)過時(shí)間t,前進(jìn)了距離l,達(dá)到最大速度vmax,設(shè)此過程中電動(dòng)機(jī)功率恒為額定功率P,受的阻力恒為Ff,則此過程中電動(dòng)機(jī)所做的功為(  ) 圖5 A.Ffvmaxt        B.Pt C.Fft D.mvmax2+Ffl-mv02 8.如圖6所示,某段滑雪雪道傾角為30°,總質(zhì)量為m(包括雪具在內(nèi))的滑雪運(yùn)動(dòng)員從距底端高為h處的雪道上由靜止開始勻加速下滑,加速度為g。在他從上向下滑到底端的過程中,下列說法正

6、確的是(  ) A.運(yùn)動(dòng)員減少的重力勢能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能 圖6 B.運(yùn)動(dòng)員獲得的動(dòng)能為mgh C.運(yùn)動(dòng)員克服摩擦力做功為mgh D.下滑過程中系統(tǒng)減少的機(jī)械能為mgh 9.如圖7所示,質(zhì)量為m的可看成質(zhì)點(diǎn)的物塊置于粗糙水平面上的M點(diǎn),水平面的右端與固定的斜面平滑連接,物塊與水平面及斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)處處相同。物塊與彈簧未連接,開始時(shí)物塊擠壓彈簧使彈簧處于壓 圖7 縮狀態(tài)?,F(xiàn)從M點(diǎn)由靜止釋放物塊,物塊運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)時(shí)恰好靜止,彈簧原長小于MM′。若物塊從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的過程中,物塊與接觸面之間由于摩擦所產(chǎn)生的熱量為Q,物塊、彈簧

7、與地球組成系統(tǒng)的機(jī)械能為E,物塊通過的路程為s。不計(jì)轉(zhuǎn)折處的能量損失,下列圖象所描述的關(guān)系中可能正確的是(  ) 圖8 10.(2012·衡水期末)足夠長的粗糙斜面上,用力推著一物體沿斜面向上運(yùn)動(dòng),t=0時(shí)撤去推力,0~6 s內(nèi)速度隨時(shí)間的變化情況如圖9所示,由圖象可知(  ) 圖9 A.0~1 s內(nèi)重力的平均功率大小與1~6 s內(nèi)重力平均功率大小之比為5∶1 B.0~1 s內(nèi)摩擦力的平均功率大小與1~6 s內(nèi)摩擦力平均功率大小之比為1∶1 C.0~1 s內(nèi)位移大小與1~6 s內(nèi)位移大小之比為1∶5 D.0~1 s內(nèi)機(jī)械能變化量大小與1~6 s內(nèi)機(jī)械能變化量大小之比為

8、1∶5 11.如圖10所示,質(zhì)量m=1 kg的小物塊放在一質(zhì)量為M=4 kg的足夠長的木板右端,物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2,木板與水平面間的摩擦不計(jì)。物塊用勁度系數(shù)k=25 N/m的彈簧拴住,彈簧的左 圖10 端固定(與木板不粘連)。開始時(shí)整個(gè)裝置靜止,彈簧處于原長狀態(tài)?,F(xiàn)對(duì)木板施以12 N的水平向右的恒力(物塊與木板間最大靜摩擦力可認(rèn)為等于滑動(dòng)摩擦力,g=10 m/s2)。已知彈簧的彈性勢能Ep=kx2,式中x為彈簧的伸長量或壓縮量。求: (1)開始施力的瞬間小物塊的加速度; (2)物塊達(dá)到的最大速度是多少? 12.如圖11所示,傳送帶與水平面之間的夾角為θ=30°

9、,其上A、B兩點(diǎn)間的距離為l=5 m,傳送帶在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下以v=1 m/s的速度勻速運(yùn)動(dòng),現(xiàn)將一質(zhì)量為m=10 kg的小物體(可視為質(zhì)點(diǎn))輕放在傳送帶的A點(diǎn),已知小物體與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=,在傳送帶將小物體從A點(diǎn)傳送到B點(diǎn)的過程中,求:(g取10 m/s2) 圖11 (1)傳送帶對(duì)小物體做的功; (2)電動(dòng)機(jī)做的功。 答 案 課時(shí)跟蹤檢測(二十一) 功能關(guān)系 能量守恒定律(一) 1.選A 木塊上升時(shí),同體積的水下移,水、杯子和木塊組成的系統(tǒng)總重力勢能減小,轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的內(nèi)能,故A正確。 2.選A 懸于桌邊的鏈條質(zhì)量為。將其拉上桌面,重心

10、升高,故至少做功為mgL。選項(xiàng)A正確。 3.選B 當(dāng)hA=hB時(shí),則一定有WAhB時(shí),有WAWB、WA=WB三種可能,故選項(xiàng)B正確,D錯(cuò)誤;當(dāng)hA

11、v2=mgR,故D正確。 6.選D 設(shè)小物塊在水平面上滑動(dòng)的最大距離為x,由動(dòng)能定理得:mg·2R-μmgx=0,x==0.8 m,選項(xiàng)D正確。 7.選ABD 因小車以恒定的功率運(yùn)動(dòng),故此過程小車電動(dòng)機(jī)做功為W=Pt=Ffvmaxt,A、B均正確;由動(dòng)能定理可得W-Ffl=mvmax2-mv02,得:W=mvmax2-mv02+Ffl。故D正確,C錯(cuò)誤。 8.選D 運(yùn)動(dòng)員的加速度為g,沿斜面:mg-Ff=m·g,F(xiàn)f=mg,WFf=mg·2h=mgh,所以A、C項(xiàng)錯(cuò)誤,D項(xiàng)正確;Ek=mgh-mgh=mgh,B項(xiàng)錯(cuò)誤。 9.選C 因摩擦力始終做負(fù)功,故系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量Q隨s增大,而系統(tǒng)的

12、機(jī)械能隨s而減小,B、D均錯(cuò)誤;當(dāng)因s>xMM′,故Q=μmgxMM′+μmg cos θ(s-xMM′),E=E0-μmgxMM′-μmg cos θ(s-xMM′),對(duì)應(yīng)圖線可知,A錯(cuò)誤,C正確。 10.選BCD 0~1 s內(nèi)物體沿斜面向上位移為5 m,平均速度為5 m/s;1~6 s內(nèi)物體沿斜面向下位移為25 m,平均速度為5 m/s;0~1 s內(nèi)位移大小與1~6 s內(nèi)位移大小之比為1∶5,0~1 s內(nèi)重力的平均功率大小與1~6 s內(nèi)重力平均功率大小之比為1∶1,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,C正確;0~1 s內(nèi)摩擦力大小與1~6 s內(nèi)摩擦力大小相等,0~1 s內(nèi)摩擦力的平均功率大小與1~6 s內(nèi)摩擦力

13、平均功率大小之比為1∶1,選項(xiàng)B正確;0~1 s內(nèi)機(jī)械能變化量大小與1~6 s內(nèi)機(jī)械能變化量大小之比為1∶5,選項(xiàng)D正確。 11.解析:(1)假設(shè)m、M相對(duì)靜止,由牛頓第二定律 a==2.4 m/s2。 此時(shí)m受的合外力 F合=ma=2.4 N>Ff=μmg=2 N。 所以m、M相對(duì)滑動(dòng)a==μg=2 m/s2。 (2)速度最大時(shí),物塊所受合力為零,此時(shí)彈簧伸長x,則kx=μmg, 所以x=0.08 m,由功能關(guān)系 μmgx=kx2+mvm2。 所以vm=0.4 m/s。 答案:(1)2 m/s2 (2)0.4 m/s 12.解析:(1)小物體輕放在傳送帶上時(shí),受力分析如

14、圖所示,根據(jù)牛頓第二定律得 沿斜面方向:μmgcos θ-mgsin θ=ma 可知,小物體上升的加速度為a=2.5 m/s2 當(dāng)小物體的速度為v=1 m/s時(shí),位移x==0.2 m 然后小物體將以v=1 m/s的速度完成4.8 m的路程,由功能關(guān)系得:W=ΔEp+ΔEk=mglsin θ+mv2=255 J (2)電動(dòng)機(jī)做功使小物體機(jī)械能增加,同時(shí)小物體與傳送帶間因摩擦產(chǎn)生熱量Q,由v=at得t==0.4 s 相對(duì)位移x′=vt-at2=0.2 m 摩擦熱Q=μmgx′cos θ=15 J 故電動(dòng)機(jī)做的功為W電=W+Q=270 J。 答案:(1)255 J (2)270 J 6

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