高考物理 功能關(guān)系 能量守恒定律(含答案)

1、基礎(chǔ)課時(shí)15功能關(guān)系能量守恒定律一、單項(xiàng)選擇題1運(yùn)動(dòng)員跳傘將經(jīng)歷加速下降和減速下降兩個(gè)過程，將人和傘看成一個(gè)系統(tǒng)，在這兩個(gè)過程中，下列說法正確的是()a阻力對系統(tǒng)始終做負(fù)功b系統(tǒng)受到的合外力始終向下c重力做功使系統(tǒng)的重力勢能增加d任意相等的時(shí)間內(nèi)重力做的功相等解析運(yùn)動(dòng)員無論是加速下降還是減速下降，阻力始終阻礙系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)，所以阻力對系統(tǒng)始終做負(fù)功，故選項(xiàng)a正確；運(yùn)動(dòng)員加速下降時(shí)系統(tǒng)所受的合e外力向下，減速下降時(shí)系統(tǒng)所受的合外力向上，故選項(xiàng)b錯(cuò)誤；由wgp知，運(yùn)動(dòng)員下落過程中重力始終做正功，系統(tǒng)重力勢能減少，故選項(xiàng)c錯(cuò)誤；運(yùn)動(dòng)員在加速下降和減速下降的過程中，任意相等時(shí)間內(nèi)所通過的位移不一定相等，所

2、以任意相等時(shí)間內(nèi)重力做的功不一定相等，故選項(xiàng)d錯(cuò)誤。答案a2.(2014廣東理綜，16)如圖1所示，是安裝在列車車廂之間的摩擦緩沖器結(jié)構(gòu)圖，圖中和為楔塊，和為墊板，楔塊與彈簧盒、墊板間均有摩擦，在車廂相互撞擊使彈簧壓縮的過程中()圖1a緩沖器的機(jī)械能守恒b摩擦力做功消耗機(jī)械能c墊板的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能d彈簧的彈性勢能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能解析由于楔塊與彈簧盒、墊板間有摩擦力，即摩擦力做負(fù)功，則機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故a錯(cuò)誤，b正確；墊板動(dòng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和彈性勢能，故c、d錯(cuò)誤。答案b3升降機(jī)底板上放一質(zhì)量為100kg的物體，物體隨升降機(jī)由靜止開始豎直向上移動(dòng)5m時(shí)速度達(dá)到4m/s，則此過程中(g取10m/s

3、2)()a升降機(jī)對物體做功5800jb合外力對物體做功5800jc物體的重力勢能增加500jd物體的機(jī)械能增加800j1解析根據(jù)動(dòng)能定理得w升mgh2mv2，可解得w升5800j，a正確；11合外力做的功為2mv2210042j800j，b錯(cuò)誤；物體重力勢能增加mghe100105j5000j，c錯(cuò)誤；物體機(jī)械能增加fhw升5800j，d錯(cuò)誤。答案a4.某工地上，一架起重機(jī)將放在地面上的一個(gè)箱子吊起。箱子在起重機(jī)鋼繩的拉力作用下由靜止開始豎直向上運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程中箱子的機(jī)械能e與其位移x的關(guān)系圖象如圖2所示，其中0x1過程的圖線為曲線，x1x2過程的圖線為直線。根據(jù)圖象可知()圖2a0x1過程中

4、鋼繩的拉力逐漸增大b0x1過程中箱子的動(dòng)能一直增加cx1x2過程中鋼繩的拉力一直不變dx1x2過程中起重機(jī)的輸出功率一直增大0解析由功能關(guān)系可知，efx，故ex圖象的斜率表示拉力f，0x1過程中圖象斜率逐漸減小，鋼繩的拉力逐漸減小，x1x2過程中圖象斜率恒定，鋼繩的拉力不變，選項(xiàng)a錯(cuò)誤，c正確；x1過程中箱子剛開始做加速運(yùn)動(dòng)，拉力大于重力，隨著拉力減小，箱子做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)加速度減為0后，可能做加速度增大的減速運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)b錯(cuò)誤；若x1x2過程中箱子做勻速運(yùn)動(dòng)，則起重機(jī)的輸出功率pfv保持不變，選項(xiàng)d錯(cuò)誤。答案c二、多項(xiàng)選擇題5.(2016東莞市調(diào)研測試)如圖3所示，小球從a點(diǎn)以初速度

5、v0沿粗糙斜面向上c運(yùn)動(dòng)，到達(dá)最高點(diǎn)b后返回a點(diǎn)，為ab的中點(diǎn)。下列說法中正確的是()圖3a小球從a出發(fā)到返回a的過程中，位移為零，外力做功為零b小球從a到c與從c到b的過程，減少的動(dòng)能相等c小球從a到c與從c到b的過程，速度的變化率相等d小球從a到c與從c到b的過程，損失的機(jī)械能相等解析小球從a出發(fā)到返回a的過程中，位移為零，重力做功為零，但有摩擦力做負(fù)功，選項(xiàng)a錯(cuò)誤；因?yàn)閏為ab的中點(diǎn)，小球從a到c與從c到b的過程合外力恒定、加速度恒定、速度的變化率相等，選項(xiàng)c正確；又因?yàn)橹亓ψ龉ο嗟?，摩擦力做功相等，合外力做功相等，故減少的動(dòng)能相等，損失的機(jī)械能相等，選項(xiàng)b、d正確。答案bcd6.如圖4

6、，質(zhì)量為m、長度為l的小車靜止在光滑的水平面上。質(zhì)量為m的小物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))放在小車的最左端?，F(xiàn)用一水平恒力f作用在小物塊上，使物塊從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，物塊和小車之間的摩擦力為ff，物塊滑到小車的最右端時(shí)，小車運(yùn)動(dòng)的距離為s。在這個(gè)過程中，以下結(jié)論正確的是()圖4a物塊到達(dá)小車最右端時(shí)具有的動(dòng)能為f(ls)b物塊到達(dá)小車最右端時(shí)，小車具有的動(dòng)能為ffsc物塊克服摩擦力所做的功為ff(ls)d物塊和小車增加的機(jī)械能為ffs解析對物塊分析，物塊相對于地的位移為ls，根據(jù)動(dòng)能定理得(fff)(l1s)2mv20，則知物塊到達(dá)小車最右端時(shí)具有的動(dòng)能為(fff)(ls)，故1a錯(cuò)誤；對小車分析

7、，小車對地的位移為s，根據(jù)動(dòng)能定理得ffs2mv20，則知物塊到達(dá)小車最右端時(shí)，小車具有的動(dòng)能為ffs，故b正確；物塊相對于地的位移大小為ls，則物塊克服摩擦力所做的功為ff(ls)，故c正確；根據(jù)能量守恒得，外力f做的功轉(zhuǎn)化為小車和物塊的機(jī)械能和摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能，則有f(ls)eq，則物塊和小車增加的機(jī)械能為ef(ls)ffl，故d錯(cuò)誤。答案bc7.如圖5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(yùn)動(dòng)，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5a動(dòng)能損失了2mghb動(dòng)能損失了mgh1c機(jī)械能損失了mgh

8、d機(jī)械能損失了2mgh解析運(yùn)動(dòng)過程中有摩擦力做功，考慮動(dòng)能定理和功能關(guān)系。物塊以大小為g的加速度沿斜面向上做勻減速運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程中f合mg，由受力分析知1摩擦力ff2mg，當(dāng)上升高度為h時(shí)，位移x2h，由動(dòng)能定理得ek12mgh；選項(xiàng)a正確，b錯(cuò)誤；由功能關(guān)系知ewf2mgxmgh，選項(xiàng)c正確，d錯(cuò)誤。答案ac三、非選擇題8.某緩沖裝置的理想模型如圖6所示，勁度系數(shù)足夠大的輕質(zhì)彈簧與輕桿相連，輕桿可在固定的豎直槽內(nèi)移動(dòng)，與槽間的滑動(dòng)摩擦力恒為ff。輕桿向下移動(dòng)不超過l時(shí)，裝置可安全工作。一質(zhì)量為m的重物若從離彈簧上端h高處由l靜止自由下落撞擊彈簧，將導(dǎo)致輕桿向下移動(dòng)4。輕桿與槽間的最大靜摩擦力

9、等于滑動(dòng)摩擦力，且不計(jì)空氣阻力影響。已知重力加速度為g。圖6(1)若彈簧的勁度系數(shù)為k，求輕桿開始移動(dòng)時(shí)，彈簧的壓縮量x；(2)求為使裝置安全工作，允許該重物下落的最大高度h。解得hh4(mg1)lf解析(1)輕桿開始移動(dòng)時(shí)，彈簧的彈力fkx，且fff，解得xkf(2)設(shè)輕桿移動(dòng)前彈簧所具有的彈性勢能為ep，則重物從開始下落到停止的過程中，根據(jù)能量守恒定律可得：llmg(hx4)epff4重物從最大高度h處下落時(shí)，根據(jù)能量守恒定律可得：mg(hxl)epffl3fff答案(1)kf3ff(2)h4(mg1)l9(2016湖北部分重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考)如圖7甲所示，固定在水平地面上的工件，由ab和bd兩

10、部分組成，其中ab部分為光滑的圓弧，aob37，圓弧的半徑r0.5m，圓心o點(diǎn)在b點(diǎn)正上方；bd部分水平，長度為0.2m，c為bd的中點(diǎn)?，F(xiàn)有一質(zhì)量m1kg，可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊從a端由靜止釋放，恰好能運(yùn)動(dòng)到d點(diǎn)。(g10m/s2，sin370.6，cos370.8)求：圖7(1)為使物塊恰好運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)靜止，可以在物塊運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)后，對它施加一豎直向下的恒力f，f應(yīng)為多大？(2)為使物塊運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)時(shí)速度為零，也可先將bd部分以b為軸向上轉(zhuǎn)動(dòng)一銳角，如圖乙所示，應(yīng)為多大？(假設(shè)b處有一小段的弧線平滑連接，物塊經(jīng)過b點(diǎn)時(shí)沒有能量損失)(3)接上一問，求物塊在bd板上運(yùn)動(dòng)的總路程。解析(1)設(shè)bd段長度為

11、l，與物塊間的動(dòng)摩擦因數(shù)為。研究物塊運(yùn)動(dòng)，根據(jù)動(dòng)能定理有：mgr(1cos37)mgsinfn22從a到d的過程中有mgr(1cos37)mgl00，從a到c，到c點(diǎn)恰好靜止的過程中有l(wèi)mgr(1cos37)fn200又bc段fnfmg聯(lián)立解得0.5，f10n(2)乙圖中，從a到c的過程中，根據(jù)動(dòng)能定理有l(wèi)l00其中fnmgcos聯(lián)立解得37(3)物塊在c處速度減為零后，由于mgsinmgcos，物塊將會下滑，而ab段光滑，故物塊將做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，直到停止在b點(diǎn)。根據(jù)能量守恒定律有mgr(1cos37)q而摩擦生熱qfs，fmgcos聯(lián)立解得物塊在bd板上的總路程s0.25m答案(1)10n(2)37(3)0.25m10(2016福建質(zhì)檢)如圖8所示，光滑曲面ab與水平面bc平滑連接于b點(diǎn)，1bc右端連接內(nèi)壁光滑、半徑為r的4細(xì)圓管cd，管口d端正下方直立一根勁度系數(shù)為k的輕彈簧，輕彈簧一端固定，另一端恰好與管口d端平齊。質(zhì)量為m的滑塊在曲面上距bc的高度為2r處從靜止開始下滑，滑塊與bc1間的動(dòng)摩擦因數(shù)2，進(jìn)入管口c端時(shí)與圓管恰好無作用力，通過cd后壓縮彈簧，在壓縮彈簧過程中滑塊速度最大時(shí)彈簧的彈性勢能為ep。求：(2)在c點(diǎn)，由mgmr得vcgr圖8(1)滑塊到達(dá)b點(diǎn)時(shí)的速度大小vb；(2)水平面bc的長度x；(3)在壓縮彈簧過程中滑塊的最大速度vm。解析(1)滑