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2019-2020年高考物理總復(fù)習(xí) 第5章 第4課時 功能關(guān)系、能量轉(zhuǎn)化和守恒定律課時作業(yè)（含解析） 一、單項選擇題 1．(xx本溪聯(lián)考)蹦床是青少年喜歡的一種體育活動，蹦床邊框用彈簧固定有彈性網(wǎng)角，運動員從最高點落下直至最低點的過程中，空氣阻力大小恒定，則運動員(　　) 圖1 A．剛接觸網(wǎng)面時，動能最大 B．機械能一直減少 C．重力勢能的減少量等于彈性勢能的增加量 D．重力做功等于克服空氣阻力做功 【答案】B 【解析】當(dāng)運動員受到的彈力、阻力、重力三力的合力為零時加速度為零，動能最大，A錯誤；在此過程中除重力外，運動員受到的彈力和阻力一起做負功，所以運動員的機械能減小，B正確；全過程由功能關(guān)系知mgh＝W阻＋Ep彈，所以C、D錯誤． 2．如圖2所示，在光滑斜面上的A點先后水平拋出和靜止釋放兩個質(zhì)量相等的小球1和2，不計空氣阻力，最終兩小球在斜面上的B點相遇，在這個過程中(　　) 圖2 A．小球1重力做的功大于小球2重力做的功 B．小球1機械能的變化大于小球2機械能的變化 C．小球1到達B點的動能大于小球2的動能 D．兩小球到達B點時，在豎直方向的分速度相等 【答案】C 【解析】重力做功只與初、末位置的高度差有關(guān)，與物體經(jīng)過的路徑無關(guān)，所以重力對1、2兩小球所做的功相等，A錯誤；1、2兩小球從A點運動到B點的過程中，只有重力對其做功，所以它們的機械能均守恒，B錯誤；由動能定理可得，對小球1有：mgh＝Ek1－Ek0，對小球2有：mgh＝Ek2－0，顯然Ek1>Ek2，C正確；由上面的分析可知，兩小球到達B點時，小球1的速度大于小球2的速度，且小球1的速度方向與豎直方向的夾角小于小球2速度方向與豎直方向的夾角，因此，小球1在豎直方向上的速度大于小球2在豎直方向上的速度，D錯誤． 3.如圖3所示，輕彈簧下端固定在地面上，壓縮彈簧后用細線綁定拴牢．將一個金屬球放置在彈簧頂端(球與彈簧不粘連，放上金屬球后細線仍是繃緊的)，某時刻燒斷細線，球?qū)⒈粡椘?，脫離彈簧后能繼續(xù)向上運動，那么該球從細線被燒斷到金屬球剛脫離彈簧的這一運動過程中(　　) 圖3 A．球所受的合力先增大后減小 B．球的動能減小而它的機械能增加 C．球剛脫離彈簧時的動能最大 D．球剛脫離彈簧時彈簧的彈性勢能最小 【答案】D 【解析】因為燒斷線后小球向上運動，說明燒斷線瞬間彈力大于重力，小球受到的合力向上，隨著小球向上運動，彈簧形變減小，彈力減小，小球受的合力減小，A錯；當(dāng)彈簧形變產(chǎn)生的彈力與小球重力大小相等時，小球受的合力為零，小球速度達到最大，動能最大，B、C錯；此后小球繼續(xù)上升，小球受到的合力變?yōu)樨Q直向下，小球減速，這個過程中，除重力做功外，還有彈力做功，彈力做正功，所以小球的機械能增加，球剛脫離彈簧時彈簧的彈性形變消失，彈性勢能最小，故D正確． 4．(xx陜西師大附中檢測)已知貨物的質(zhì)量為m，在某段時間內(nèi)起重機將貨物以a的加速度加速升高h，則在這段時間內(nèi)，下列敘述正確的是(重力加速度為g)(　　) A．貨物的動能一定增加mah－mgh B．貨物的機械能一定增加mah C．貨物的重力勢能一定增加mah D．貨物的機械能一定增加mah＋mgh 【答案】D 【解析】根據(jù)動能定理可知，貨物動能的增加量等于貨物合外力做的功mah，A項錯誤；根據(jù)功能關(guān)系，貨物機械能的增量等于除重力以外的力做的功而不等于合外力做的功，B項錯誤；由功能關(guān)系知，重力勢能的增量對應(yīng)貨物重力做的負功的大小mgh，C項錯誤；由功能關(guān)系，貨物機械能的增量為起重機拉力做的功m(g＋a)h，D項正確． 5．(xx江門調(diào)研)冬奧會自由式滑雪比賽中，運動員沿著山坡上的雪道從高處滑下，如圖4所示．下列描述正確的是(　　) 圖4 A．雪地對雪橇的摩擦力做正功 B．運動員的重力勢能增大 C．運動員的機械能增大 D．運動員的動能增大 【答案】D 【解析】本題以自由式滑雪比賽為載體考查受力分析、摩擦力做功、機械能守恒條件、動能定理和重力勢能等知識點．運動員從高處滑下，摩擦力與運動方向相反，做負功，選項A錯誤；重力做正功，重力勢能減小，選項B錯誤；摩擦力做負功，故其機械能減小，選項C錯誤；選項D正確． 二、雙項選擇題 6．若禮花彈在由炮筒底部擊發(fā)至炮筒口的過程中，克服重力做功W1，克服炮筒阻力及空氣阻力做功W2，高壓燃氣對禮花彈做功W3，則禮花彈在炮筒內(nèi)運動的過程中(設(shè)禮花彈發(fā)射過程中質(zhì)量不變)(　　) A．禮花彈的動能變化量為W3＋W2＋W1 B．禮花彈的動能變化量為W3－W2－W1 C．禮花彈的機械能變化量為W3－W2 D．禮花彈的機械能變化量為W3－W2－W1 【答案】BC 【解析】動能變化量等于各力做功的代數(shù)和，阻力、重力都做負功，故W3－W1－W2＝ΔEk，所以B對，A錯．重力以外其他力做功的和為W3－W2即等于機械能增加量，所以C對，D錯． 7.為了讓乘客乘車更為舒適，某探究小組設(shè)計了一種新的交通工具，乘客的座椅能隨著坡度的變化而自動調(diào)整，使座椅始終保持水平，如圖5所示，當(dāng)此車減速上坡時，乘客(　　) 圖5 A．處于失重狀態(tài) B．重力勢能增加 C．受到向前的摩擦力作用 D．所受力的合力沿斜面向上 【答案】AB 【解析】當(dāng)車減速上坡時，因加速度有向下的分量，所以乘客處于失重狀態(tài)，A正確；乘客的高度增加，重力勢能增加，B正確；因為乘客的加速度沿斜坡向下，故所受合力沿斜坡向下，D錯誤；乘客受到水平向左的摩擦力作用，C錯誤． 8．(xx廣東六校聯(lián)考)升降機底板上放一質(zhì)量為100 kg的物體，物體隨升降機由靜止開始豎直向上移動5 m時速度達到4 m/s，則此過程中(取g＝10 m/s2)(　　) A．升降機對物體做功5 800 J B．合外力對物體做功5 800 J C．物體的重力勢能增加了5 000 J D．物體的機械能增加了5 000 J 【答案】AC 【解析】升降機對物體所做的功W＝mgh＋mv2＝5800 J，A正確；合外力做功W合＝mv2＝800 J，B錯；重力勢能增加Ep＝mgh＝5 000 J，C正確；物體機械能增加E＝mgh＋mv2＝5 800 J，D錯． 9.(xx全國大綱)如圖6所示，一固定斜面傾角為30，一質(zhì)量為m的小物塊自斜面底端以一定的初速度，沿斜面向上做勻減速運動，加速度的大小等于重力加速度的大小g.若物塊上升的最大高度為H，則此過程中，物塊的(　　) 圖6 A．動能損失了2mgH B．動能損失了mgH C．機械能損失了mgH D．機械能損失了mgH 【答案】AC 【解析】 本題綜合考查了動能定理、功能關(guān)系等知識．難度中等．根據(jù)幾何關(guān)系，小物塊的位移為2H，動能的損失等于合外力做功的絕對值，小物塊受到的合外力大小為mg，合外力做功的絕對值等于2mgH，所以選項A正確，選項B錯誤；根據(jù)牛頓第二定律有mgsin 30＋f＝mg，解得f＝ mg，機械能損失了2fH＝mgH，選項C正確，選項D錯誤． 合外力做的功等于動能的變化，除重力以外的力做的功等于機械能的變化，對于功能關(guān)系問題，要弄清什么力做的功對應(yīng)著什么能量的變化． 10．(xx全國新課標)目前，在地球周圍有許多人造地球衛(wèi)星繞著它運轉(zhuǎn)，其中一些衛(wèi)星的軌道可近似為圓，且軌道半徑逐漸變?。粜l(wèi)星在軌道半徑逐漸變小的過程中，只受到地球引力和稀薄氣體阻力的作用，則下列判斷正確的是(　　) A．衛(wèi)星的動能逐漸減小 B．由于地球引力做正功，引力勢能一定減小 C．由于氣體阻力做負功，地球引力做正功，機械能保持不變 D．衛(wèi)星克服氣體阻力做的功小于引力勢能的減小 【答案】BD 【解析】本題考查萬有引力定律、圓周運動的相關(guān)知識和動能定理．難度中等．由于有空氣阻力做功，衛(wèi)星機械能不守恒，由G ＝m可知，v＝，因此隨著軌道半徑的變小，衛(wèi)星速率增大，動能增大，衛(wèi)星動能增大，說明引力與阻力的總功大于零，因此，引力做的正功大于空氣阻力做的負功，即衛(wèi)星減少的引力勢能大于克服阻力做的功，選項AC錯誤，BD正確． 三、非選擇題 11．(xx師大附中檢測)如圖7所示，傳送帶與水平面之間的夾角θ＝30，其上A、B兩點間的距離L＝5 m，傳送帶在電動機的帶動下以v＝1 m/s的速度勻速運動．現(xiàn)將一質(zhì)量m＝10 kg的小物體(可視為質(zhì)點)輕放在傳送帶的A點，已知小物體與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)μ＝，在傳送帶將小物體從A點傳送到B點的過程中，求：(取g＝10m/s2) 圖7 (1)傳送帶對小物體做的功． (2)電動機做的功． 【答案】(1)255 J　(2)270 J 【解析】(1)小物塊加速過程根據(jù)牛頓第二定律有： μmgcos θ－mgsin θ＝ma 物塊上升的加速度a＝g＝2.5 m/s2 當(dāng)物塊的速度v＝1 m/s時，位移是：x＝＝0.2 m 即物塊將以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)電動機做功使小物體機械能增加，同時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 相對位移x′＝vt－vt＝0.2 m 摩擦生熱Q＝μmgx′cos θ＝15 J 故電動機做的功W電 ＝W＋Q＝270 J. 12．如圖8所示，水平軌道上輕彈簧左端固定，彈簧處于自然狀態(tài)時，其右端位于P點．現(xiàn)用一質(zhì)量m＝0.1 kg的小物塊(可視為質(zhì)點)將彈簧壓縮后釋放，物塊經(jīng)過P點時的速度v0＝18 m/s，經(jīng)過水平軌道右端Q點后恰好沿半圓軌道的切線進入豎直固定的圓軌道，最后物塊經(jīng)軌道最低點A拋出后落到B點，若物塊與水平軌道間的動摩擦因數(shù)μ＝0.15，R＝1 m，P到Q的長度l＝1 m，A到B的豎直高度h＝1.25 m，取g＝10 m/s2. 圖8 (1)求物塊到達Q點時的速度大小(保留根號)； (2)判斷物塊經(jīng)過Q點后能否沿圓周軌道運動； (3)求物塊水平拋出的位移大?。? 【答案】(1) m/s　(2)能　(3)9.5 m 【解析】(1)設(shè)物塊到達Q點時的速度為v，由動能定理得 －μmgl＝mv2－mv 代入數(shù)據(jù)解得v＝ m/s. (2)設(shè)物塊剛離開Q點時，圓軌道對物塊的壓力為FN 根據(jù)牛頓定律有 FN＋mg＝m 則FN＝m－mg＝31.1 N>0，故物塊能沿圓周軌道運動． (3)設(shè)物塊到達半圓軌道最低點A時的速度為v1，由機械能守恒得 mv2＋mg2R＝mv 解得v1＝19 m/s 由滑塊從A點下落，h＝gt2 做平拋運動的水平位移x＝v1t 得x＝v1 代入數(shù)據(jù)，得x＝9.5 m.