高中物理 重難點(diǎn)強(qiáng)化練（三）功能關(guān)系和能量守恒問題 粵教版

1、學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精重難點(diǎn)強(qiáng)化練(三） 功能關(guān)系和能量守恒問題1靜止在地面上的物體在豎直向上的恒力作用下上升,在某一高度撤去恒力。不計(jì)空氣阻力，在整個(gè)上升過程中，物體機(jī)械能隨時(shí)間變化關(guān)系是（）解析：選c物體受恒力加速上升時(shí),恒力做正功，物體的機(jī)械能增大，又因?yàn)楹懔ψ龉椋簑fat2,與時(shí)間成二次函數(shù)關(guān)系，a、b項(xiàng)錯(cuò)誤；撤去恒力后，物體只受重力作用，所以機(jī)械能守恒,d項(xiàng)錯(cuò)誤,c項(xiàng)正確.2. (多選）如圖1所示,勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧,一端系在豎直放置的半徑為r的圓環(huán)頂點(diǎn)p，另一端系一質(zhì)量為m的小球，小球穿在圓環(huán)上做無摩擦的運(yùn)動(dòng)。設(shè)開始時(shí)小球置于a點(diǎn)，彈簧處于自然狀態(tài)，當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)速

2、率為v，對圓環(huán)恰好沒有壓力.下列正確的是（）圖1a從a到b的過程中，小球的機(jī)械能守恒b從a到b的過程中,小球的機(jī)械能減少c小球過b點(diǎn)時(shí)，彈簧的彈力為mgmd小球過b點(diǎn)時(shí),彈簧的彈力為mgm解析：選bc運(yùn)動(dòng)過程中，彈力對小球做負(fù)功，小球的機(jī)械能減少，a錯(cuò),b對；由牛頓第二定律得fmgm，故小球過b點(diǎn)時(shí)，彈力fmgm，c對,d錯(cuò)。3太陽能汽車是利用太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能工作的一種新型汽車，已知太陽輻射的總功率約為41026 w,太陽到地球的距離約為1。51011 m，假設(shè)太陽光傳播到達(dá)地面的過程中約有40%的通量損耗，某太陽能汽車所用太陽能電池板接收到的太陽能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的轉(zhuǎn)化效率約為15

3、。汽車太陽能電池板的面積為8 m2,如果驅(qū)動(dòng)該太陽能汽車正常行駛所需的機(jī)械功率20來自于太陽能電池，則該太陽能汽車正常行駛所需的機(jī)械功率為（已知半徑為r的球表面積為s4r2）(）a0.2 kwb5 kwc100 kw d1 000 kw解析：選b太陽的總功率分布在半徑是1。51011 m的球面上，則單位面積上的功率p0w/m21.42103 w/m2；汽車吸收到的太陽功率p1(140%)15%p08，則汽車需要的功率約為：p總5 kw；故選b。4（多選）如圖2所示,卷揚(yáng)機(jī)的繩索通過定滑輪用力f拉位于粗糙斜面上的木箱，使之沿斜面加速向上移動(dòng),在移動(dòng)過程中，下列說法中正確的是(）圖2af對木箱做的

4、功等于木箱增加的動(dòng)能與木箱克服摩擦力所做的功之和bf對木箱做的功等于木箱克服摩擦力和克服重力所做的功之和c木箱克服重力做功等于木箱的重力勢能的增加量df對木箱做的功等于木箱增加的機(jī)械能與木箱克服摩擦力所做的功之和解析：選cd克服重力做的功等于物體重力勢能的增加量，epwg，c正確。由動(dòng)能定理得wgwfwfmv2，則wfmv2wgwf(ekep)wf，a、b錯(cuò)誤，d正確。5(多選）如圖3所示，在粗糙的水平面上，質(zhì)量相等的兩個(gè)物體a、b間用一輕質(zhì)彈簧相連組成系統(tǒng)。且該系統(tǒng)在外力f作用下一起做勻加速直線運(yùn)動(dòng),當(dāng)它們的總動(dòng)能為2ek時(shí)撤去水平力f，最后系統(tǒng)停止運(yùn)動(dòng)。不計(jì)空氣阻力，認(rèn)為最大靜摩擦力等于滑

5、動(dòng)摩擦力,從撤去拉力f到系統(tǒng)停止運(yùn)動(dòng)的過程中（)圖3a外力對物體a所做總功的絕對值等于ekb物體a克服摩擦阻力做的功等于ekc系統(tǒng)克服摩擦阻力做的功可能等于系統(tǒng)的總動(dòng)能2ekd系統(tǒng)克服摩擦阻力做的功一定等于系統(tǒng)機(jī)械能的減小量解析：選ad它們的總動(dòng)能為2ek，則a的動(dòng)能為ek，根據(jù)動(dòng)能定理知：外力對物體a所做總功的絕對值等于物體a動(dòng)能的變化量，即ek，故a正確，b錯(cuò)誤；系統(tǒng)克服摩擦力做的功等于系統(tǒng)的動(dòng)能和彈簧的彈性勢能的減小量,所以系統(tǒng)克服摩擦阻力做的功不可能等于系統(tǒng)的總動(dòng)能2ek，故c錯(cuò)誤;系統(tǒng)的機(jī)械能等于系統(tǒng)的動(dòng)能加上彈簧的彈性勢能,當(dāng)它們的總動(dòng)能為2ek時(shí)撤去水平力f,最后系統(tǒng)停止運(yùn)動(dòng)，系

6、統(tǒng)克服阻力做的功一定等于系統(tǒng)機(jī)械能的減小量,d正確。6(多選)物體由地面以120 j的初動(dòng)能豎直向上拋出,當(dāng)它上升到某一高度a點(diǎn)時(shí)，動(dòng)能減少40 j,機(jī)械能減少10 j。設(shè)空氣阻力大小不變，以地面為零勢能面，則物體（）a在最高點(diǎn)時(shí)機(jī)械能為105 jb上升到最高點(diǎn)后落回a點(diǎn)時(shí)機(jī)械能為70 jc空氣阻力與重力大小之比為14d上升過程與下落過程加速度大小之比為21解析：選bd物體以120 j的初動(dòng)能豎直向上拋出，做豎直上拋運(yùn)動(dòng),當(dāng)上升到a點(diǎn)時(shí),動(dòng)能減少了40 j，機(jī)械能損失了10 j。根據(jù)功能關(guān)系可知:合力做功為40 j,空氣阻力做功為10 j，合力做功是阻力做功的4倍，則當(dāng)上升到最高點(diǎn)時(shí)，動(dòng)能為零

7、，動(dòng)能減小了120 j,合力做功為120 j,則阻力做功為30 j，機(jī)械能減小30 j,因此在最高點(diǎn)時(shí)機(jī)械能為120 j30 j90 j，故a錯(cuò)誤；由上分析知，從a點(diǎn)到最高點(diǎn)機(jī)械能減小20 j，當(dāng)下落過程中，由于阻力做功不變，所以又損失了20 j，因此該物體落回a時(shí)的機(jī)械能為110 j20 j20 j70 j,故b正確；對從拋出點(diǎn)到a點(diǎn)的過程，根據(jù)功能關(guān)系：mghfh40 j,fh10 j，則得:空氣阻力與重力大小之比為fmg13，故c錯(cuò)誤；根據(jù)牛頓第二定律得:上升過程有：mgfma1；下降過程有：mgfma2；則得a1a221，故d正確。7. （多選)如圖4所示，質(zhì)量為m的物體在水平傳送帶上

8、由靜止釋放,傳送帶由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，始終保持以速率v勻速運(yùn)動(dòng)，物體與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，物體過一會(huì)兒能保持與傳送帶相對靜止,對于物體從靜止釋放到相對傳送帶靜止這一過程，下列說法正確的是（）圖4a電動(dòng)機(jī)多做的功為mv2b摩擦力對物體做的功為mv2c電動(dòng)機(jī)增加的功率為mgvd傳送帶克服摩擦力做功為mv2解析：選bc由能量守恒知電動(dòng)機(jī)多做的功為物體動(dòng)能增量和摩擦生熱q，a錯(cuò)誤。根據(jù)動(dòng)能定理，對物體列方程，wfmv2,b正確.因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)增加的功率pmgv，c正確.因?yàn)閭魉蛶c物體共速之前，傳送帶的路程是物體路程的2倍，所以傳送帶克服摩擦力做功是摩擦力對物體做功的2倍，即mv2,d錯(cuò)誤。8（多選)如圖5

9、所示，滑塊a、b的質(zhì)量均為m,a套在固定豎直桿上，與光滑水平地面相距h，b放在地面上。a、b通過鉸鏈用剛性輕桿連接，由靜止開始運(yùn)動(dòng)。不計(jì)摩擦，a、b可視為質(zhì)點(diǎn)，重力加速度大小為g。則（)圖5aa落地前，輕桿對b一直做正功ba落地時(shí)速度大小為ca下落過程中，其加速度大小始終不大于gda落地前，當(dāng)a的機(jī)械能最小時(shí),b對地面的壓力大小為mg解析：選bd由題意知,系統(tǒng)機(jī)械能守恒。設(shè)某時(shí)刻a、b的速度分別為va、vb。此時(shí)剛性輕桿與豎直桿的夾角為,分別將va、vb分解，如圖.因?yàn)閯傂詶U不可伸長，所以沿桿的分速度v與v是相等的，即vacos vb sin 。當(dāng)a滑至地面時(shí)90,此時(shí)vb0,由系統(tǒng)機(jī)械能守恒

10、得mghmva2,解得va，選項(xiàng)b正確。同時(shí)由于b初、末速度均為零，運(yùn)動(dòng)過程中其動(dòng)能先增大后減小，即桿對b先做正功后做負(fù)功，選項(xiàng)a錯(cuò)誤。桿對b的作用先是推力后是拉力，對a則先是阻力后是動(dòng)力,即a的加速度在受到桿的向下的拉力作用時(shí)大于g,選項(xiàng)c錯(cuò)誤。b的動(dòng)能最大時(shí),桿對a、b的作用力為零，此時(shí)a的機(jī)械能最小,b只受重力和支持力，所以b對地面的壓力大小為mg，選項(xiàng)d正確。正確選項(xiàng)為b、d。9.小物塊a的質(zhì)量為m，物塊與坡道間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，水平面光滑；坡道頂端距水平面高度為h，傾角為；物塊從坡道進(jìn)入水平滑道時(shí)，在底端o點(diǎn)處無機(jī)械能損失，重力加速度為g。將輕彈簧的一端連接在水平滑道m(xù)處并固定在墻上,

11、另一自由端恰位于坡道的底端o點(diǎn),如圖6所示。物塊a從坡頂由靜止滑下，求：圖6（1)物塊滑到o點(diǎn)時(shí)的速度大??；(2）彈簧為最大壓縮量時(shí)的彈性勢能；(3)物塊a被彈回到坡道上升的最大高度。解析:（1）由動(dòng)能定理有mghmghcot mv2得v.（2）水平滑道上，由能量守恒定律得epmv2即epmghmghcot .（3)設(shè)物塊能上升的最大高度為h1,物塊被彈回過程中，由能量守恒定律得epmgh1mgh1cot 解得h1。答案：（1)（2）mghmghcot (3）10。如圖7所示，ab為半徑r0。8 m的光滑圓弧軌道,下端b恰與小車右端平滑對接.小車質(zhì)量m3 kg，車長l2.06 m，車上表面距地

12、面的高度h0。2 m，現(xiàn)有一質(zhì)量m1 kg的滑塊,由軌道頂端無初速度釋放，滑到b端后沖上小車。已知地面光滑,滑塊與小車上表面間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.3，當(dāng)車運(yùn)動(dòng)了t01。5 s時(shí)，車被地面裝置鎖定(g10 m/s2)。試求：圖7（1)滑塊到達(dá)b端時(shí)，軌道對它支持力的大小;（2)車被鎖定時(shí),車右端距軌道b端的距離；（3）從車開始運(yùn)動(dòng)到被鎖定的過程中，滑塊與車面間由于摩擦而產(chǎn)生的內(nèi)能大小。解析:(1）由機(jī)械能守恒定律和牛頓第二定律得mgrmvb2，nbmgm,則:nb30 n。(2)設(shè)m滑上小車后經(jīng)過時(shí)間t1與小車同速，共同速度大小為v對滑塊有：mgma1，vvba1t1。對于小車：mgma2,va2t1。解得：v1 m/s,t11 s，因t1vm,即物塊不能到達(dá)m點(diǎn).(3）設(shè)彈簧長為ac時(shí)的彈性勢能為ep，釋放m1時(shí),epm1gxcb釋放m