2019-2020年高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第五章 第4講 功能關(guān)系 能量守恒課時(shí)作業(yè).doc
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2019-2020年高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第五章 第4講 功能關(guān)系 能量守恒課時(shí)作業(yè) 一、選擇題(在題后給的選項(xiàng)中,第1~4題只有一項(xiàng)符合題目要求,第5~9題有多項(xiàng)符合題目要求.) 1.(xx年山西模擬)如圖K5-4-1所示,輕彈簧的上端懸掛在天花板上,下端掛一質(zhì)量為m的小球,小球處于靜止?fàn)顟B(tài).在小球上加一豎直向上的恒力F使小球向上運(yùn)動(dòng),小球運(yùn)動(dòng)的最高點(diǎn)與最低點(diǎn)之間的距離為H,則此過程中(g為重力加速度,彈簧始終在彈性限度內(nèi))( ) 圖K5-4-1 A.小球的重力勢(shì)能增加mgH B.小球的動(dòng)能增加(F-mg)H C.小球的機(jī)械能增加FH D.小球的機(jī)械能守恒 【答案】A 【解析】在小球上加一豎直向上的恒力F使小球向上運(yùn)動(dòng),小球運(yùn)動(dòng)的最高點(diǎn)與最低點(diǎn)之間的距離為H,此過程中小球的重力勢(shì)能增加mgH,選項(xiàng)A正確;小球上升過程中,彈性勢(shì)能變化,由功能關(guān)系,小球的動(dòng)能增加不等于(F-mg)H,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;對(duì)小球和彈簧組成的系統(tǒng),在小球上加一豎直向上的恒力F使小球向上運(yùn)動(dòng),小球和彈簧系統(tǒng)的機(jī)械能增加FH,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;由于小球受到除重力以外的力作用,小球的機(jī)械能不守恒,選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 2.如圖K5-4-2所示,汽車從一座拱形橋上的a點(diǎn)勻速率運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn),在這個(gè)過程中( ) 圖K5-4-2 A.機(jī)械能守恒 B.汽車牽引力做的功等于克服摩擦力做的功 C.重力做功的功率不變 D.汽車所受合外力做的功為零 【答案】D 【解析】汽車從拱型橋上的a點(diǎn)勻速率運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn),動(dòng)能不變,重力勢(shì)能增大,機(jī)械能增加,A錯(cuò)誤;由功能關(guān)系知,汽車牽引力做的功等于克服摩擦力做的功和重力勢(shì)能增加量之和,故B錯(cuò)誤;由a到b重力做功的功率減小,故C錯(cuò)誤;由動(dòng)能定理知D正確. 3.(xx年浙江聯(lián)考)如圖K5-4-3所示,ABCD是一個(gè)盆式容器,盆內(nèi)側(cè)壁與盆底BC的連接處都是一段與BC相切的圓弧,B、C在水平線上,其距離d=0.5 m.盆邊緣的高度為h=0.30 m.在A處放一個(gè)質(zhì)量為m的小物塊并讓其由靜止下滑.已知盆內(nèi)側(cè)壁是光滑的,而盆底BC面與小物塊間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.10.小物塊在盆內(nèi)來回滑動(dòng),最后停下來,則停下的位置到B的距離為( ) 圖K5-4-3 A.0.50 m B.0.25 m C.0.10 m D.0 【答案】D 【解析】設(shè)小物塊在BC段來回滑行的總路程為s,由能量守恒定律可知,mgh=μmgs,解得s=3.0 m,由s=6d可知,小物塊最終停在B點(diǎn),D正確. 4.如圖K5-4-4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,下列說法正確的是( ) 圖K5-4-4 A.運(yùn)動(dòng)員減少的重力勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能 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 【答案】D 【解析】運(yùn)動(dòng)員的加速度為g,沿斜面:mg-Ff=mg,F(xiàn)f=mg,Wf=mg2h=mgh,所以選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤,D正確;Ek=mgh-mgh=mgh,選項(xiàng)B錯(cuò)誤. 5.(改編)如圖K5-4-5所示,在豎直平面內(nèi)有一半徑為R的圓弧軌道, 半徑OA水平、OB豎直,一個(gè)質(zhì)量為m的小球自A的正上方P點(diǎn)由靜止開始自由下落,小球沿軌道到達(dá)最高點(diǎn)B時(shí)恰好對(duì)軌道沒有壓力.已知AP=2R,重力加速度為g,則小球從P到B的運(yùn)動(dòng)過程中( ) 圖K5-4-5 A.重力做功mgR B.機(jī)械能減少mgR C.合外力做功mgR D.克服摩擦力做功mgR 【答案】AD 【解析】小球在A點(diǎn)正上方由靜止釋放,通過B點(diǎn)時(shí)恰好對(duì)軌道沒有壓力,此時(shí)小球的重力提供向心力,即:mg=mv2/R,得v2=gR,小球從P到B的過程中,重力做功W=mgR,A正確;減小的機(jī)械能ΔE=mgR-mv2=mgR,B錯(cuò)誤;合外力做功W合=mv2=mgR,C錯(cuò)誤;由動(dòng)能定理得:mgR-Wf=mv2-0,所以Wf=mgR,D項(xiàng)正確. 6.如圖K5-4-6所示,一個(gè)小物體在足夠長的斜面上以一定初速度釋放,斜面各處粗糙程度相同,初速度方向沿斜面向上,則物體在斜面上運(yùn)動(dòng)的過程中( ) 圖K5-4-6 A.動(dòng)能一定是先減小后增大 B.機(jī)械能一直減小 C.如果某段時(shí)間內(nèi)摩擦力做功與物體動(dòng)能的改變量相同,則此后物體動(dòng)能將不斷減小 D.如果某段時(shí)間內(nèi)摩擦力做功為W,再經(jīng)過相同的時(shí)間,兩段時(shí)間內(nèi)摩擦力做功可能相等 【答案】BD 7.如圖K5-4-7所示,質(zhì)量m=10 kg和M=20 kg的兩物塊,疊放在光滑水平面上,其中物塊m通過處于水平方向的輕彈簧與豎直墻壁相連,初始時(shí)刻,彈簧處于原長狀態(tài),彈簧的勁度系數(shù)k=250 N/m.現(xiàn)用水平力F作用在物塊M上,使其緩慢地向墻壁移動(dòng),當(dāng)移動(dòng)40 cm時(shí),兩物塊間開始相對(duì)滑動(dòng),在相對(duì)滑動(dòng)前的過程中,下列說法正確的是( ) 圖K5-4-7 A.M受到的摩擦力保持不變 B.物塊m受到的摩擦力對(duì)物塊m不做功 C.推力做的功等于彈簧增加的彈性勢(shì)能 D.開始相對(duì)滑動(dòng)時(shí),推力F的大小等于100 N 【答案】CD 【解析】取m和M為一整體,由平衡條件可得F=kx,隔離m,由平衡條件,可得Ff=kxm=100 N,故此時(shí)推力F為100 N,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,D正確;m的摩擦力對(duì)m做正功,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;系統(tǒng)緩慢移動(dòng),動(dòng)能不變且又無內(nèi)能產(chǎn)生,由能量守恒定律,可知推力F做的功全部轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢(shì)能,選項(xiàng)C正確. 8.(xx年中山模擬)如圖K5-4-8所示,傾角為30、高為L的固定斜面底端與水平面平滑相連,質(zhì)量分別為3m、m的兩個(gè)小球A、B用一根長為L的輕繩連接,A球置于斜面頂端,現(xiàn)由靜止釋放A、B兩球,球B與弧形擋板碰撞過程中無機(jī)械能損失且碰后只能沿斜面下滑,它們最終均滑至水平面上.重力加速度為g,不計(jì)一切摩擦.則( ) 圖K5-4-8 A.小球A下滑過程中,小球A、B系統(tǒng)的重力對(duì)系統(tǒng)做正功,系統(tǒng)的重力勢(shì)能減小 B.A球剛滑至水平面時(shí),速度大小為 C.小球B升高時(shí),重力對(duì)小球A做功的功率大于重力對(duì)小球B做功的功率 D.小球B從剛開始上升到開始進(jìn)入斜面過程中,繩的拉力對(duì)小球B做功為 【答案】AC 【解析】小球A下滑過程中,B球的重力對(duì)B球做負(fù)功,A球的重力對(duì)A球做正功,但由于系統(tǒng)的動(dòng)能增大,可知系統(tǒng)的重力勢(shì)能減小,故小球A、B系統(tǒng)的重力對(duì)系統(tǒng)做正功,選項(xiàng)A正確;對(duì)A、B系統(tǒng)利用機(jī)械能守恒,可知A球從開始滑動(dòng)到剛滑至水平面過程中,有3mgL-mgL=4mv2,故v= ,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;小球B升高時(shí),因兩球的速度大小相等,而A球沿斜面向下的分力為1.5mg,故此時(shí)重力對(duì)小球做功的功率大于重力對(duì)小球B做功的功率,選項(xiàng)C正確;小球B從剛開始上升到開始進(jìn)入斜面過程中,有3mg-mgL=4mv′2,故v′=,對(duì)B球用動(dòng)能定理又有W-mgL=mv′2,故W=,選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 9.如圖K5-4-9所示,質(zhì)量為m的物體在水平傳送帶上由靜止釋放,傳送帶由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng),始終保持以速度v勻速運(yùn)動(dòng),物體與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,物體過一會(huì)兒能保持與傳送帶相對(duì)靜止,對(duì)于物體從靜止釋放到相對(duì)靜止這一過程,下列說法正確的是( ) 圖K5-4-9 A.電動(dòng)機(jī)做的功為mv2 B.摩擦力對(duì)物體做的功為mv2 C.傳送帶克服摩擦力做的功為mv2 D.電動(dòng)機(jī)增加的功率為μmgv 【答案】CD 【解析】在此過程中,傳送帶運(yùn)動(dòng)的距離是物體運(yùn)動(dòng)距離的2倍,則電動(dòng)機(jī)做功即傳送帶克服摩擦力做功為2mv2=mv2,摩擦力對(duì)物體做功等于物體動(dòng)能的增加為mv2,電動(dòng)機(jī)的增加的功率為fΔv=μmgv. 二、非選擇題 10.為了了解過山車的原理,物理小組提出下列設(shè)想:取一個(gè)與水平方向夾角為37、長L=2.0 m的粗糙的傾斜軌道AB,通過水平軌道BC與豎直圓軌道相連,出口為水平軌道DE,整個(gè)軌道除AB段以外都是光滑的.其中AB與BC軌道以微小圓弧相接,如圖K5-4-10所示,一個(gè)小物塊以初速度v0=4.0 m/s,從某一高處水平拋出,到A點(diǎn)時(shí)速度方向恰沿AB方向,并沿傾斜軌道滑下.已知物塊與傾斜軌道的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5(g取10 m/s2,sin 37=0.60,cos 37=0.80).求:(1)小物塊的拋出點(diǎn)和A點(diǎn)的高度差; (2)為了讓小物塊不離開軌道,并且能夠滑回傾斜軌道AB,則豎直圓軌道的半徑應(yīng)該滿足什么條件? 圖K5-4-10 【答案】(1)0.45 m (2)不小于1.65 m 【解析】(1)設(shè)小物塊的拋出點(diǎn)和A的高度差為h0,則 =tan 37, 解得h0==0.45 m. (2)物塊能夠滑回AB,則物塊在圓軌道內(nèi)上升的最大高度為圓軌道的半徑,物體進(jìn)入圓軌道前的動(dòng)能為 Ek=mv+mghLsin 37-μmgLcos 37. 那么圓軌道的最小半徑R滿足 Ek=mgR, 聯(lián)立解得R=1.65 m,即圓軌道的半徑因不小于1.65 m. 11.如圖K5-4-11所示,水平軌道PAB與圓弧軌道BC相切于B點(diǎn),其中,PA段光滑,AB段粗糙,動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.1,AB段長L=2 m,BC段光滑,半徑R=1 m.輕質(zhì)彈簧的勁度系數(shù)k=200 N/m,左端固定于P點(diǎn),右端處于自由狀態(tài)時(shí)位于A點(diǎn).現(xiàn)用力推質(zhì)量m=2 kg的小滑塊,使其緩慢壓縮彈簧,當(dāng)推力做功W=25 J時(shí)撤去推力.已知彈簧的彈性勢(shì)能表達(dá)式為Ek=kx2,其中k為彈簧的勁度系數(shù),x為彈簧的形變量,重力加速度取g=10 m/s2. 圖K5-4-11 (1)求推力撤去瞬間,滑塊的加速度; (2)求滑塊第一次到達(dá)圓弧軌道最低點(diǎn)B時(shí)對(duì)B點(diǎn)的壓力FN; (3)判斷滑塊能否超過C點(diǎn). 【答案】(1)50 m/s2 (2)62 N (3)滑塊能夠越過C點(diǎn) 【解析】(1)設(shè)滑塊此時(shí)的加速度為a,彈簧彈力為F,則 W=Ep,Ep=kx2,F(xiàn)=kx,F(xiàn)=ma. 聯(lián)立以上各式,解得a==50 m/s. (2)設(shè)滑塊第一次到達(dá)B點(diǎn)的速度為v,則 mv2=Ep-μmgL, 解得v= m/s, 合外力提供向心力,則 FN-mg=, 聯(lián)立以上二式,解得FN=+mg=62 N. (3)假設(shè)剛好能夠達(dá)到C點(diǎn)的滑塊在B點(diǎn)的速度為vB,則mv=mgR,解得vB= m/s,v>vB,故能夠越過C點(diǎn). 12.(xx年汕尾質(zhì)檢)如圖K5-4-12所示,在大型超市的倉庫中,要利用皮帶運(yùn)輸機(jī)將貨物由平臺(tái)D運(yùn)送到高h(yuǎn)=2.5 m的C平臺(tái)上,為了便于運(yùn)輸,倉儲(chǔ)員在平臺(tái)D與傳送帶間放了一個(gè)圓周的光滑軌道ab,軌道半徑R=0.8 m,軌道最低端與皮帶接觸良好,已知皮帶和水平面間的夾角θ=37,皮帶和貨物間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.75,運(yùn)輸機(jī)的皮帶以v0=1 m/s的速度順時(shí)針勻速運(yùn)動(dòng)(皮帶和輪子之間不打滑),倉儲(chǔ)員將質(zhì)量m=200 kg的貨物放于軌道的a端(g取10 m/s2),求: 圖K5-4-12 (1)貨物到達(dá)圓軌道最低點(diǎn)b時(shí)對(duì)軌道的壓力; (2)貨物沿皮帶向上滑行多遠(yuǎn)才能相對(duì)皮帶靜止; (3)皮帶將貨物由A運(yùn)送到B需對(duì)貨物做多少功. 【答案】(1)6103 N (2)0.625 m (3)3 500 J 【解析】(1)設(shè)貨物到達(dá)圓軌道最低點(diǎn)時(shí)的速度為v,對(duì)軌道的壓力為FN,則 mgR=mv2,=FN-mg, 聯(lián)立解得v=4 m/s,F(xiàn)N=3mg=6103 N. (2)設(shè)剛好相對(duì)靜止時(shí)貨物滑行的距離為L,則 mv2-mv=mgLsin 37+μmgLcos 37, 解得L=0.625 m. (3)設(shè)皮帶對(duì)貨物做的功為W,則 mv-mv2=-mgh+W, 解得W=3 500 J.- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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