人教版高三物理一輪復(fù)習(xí)課時(shí)訓(xùn)練第五章課時(shí)4功能關(guān)系能量轉(zhuǎn)化和守恒定律

課時(shí)4功能關(guān)系能量轉(zhuǎn)化和守恒定律課時(shí)訓(xùn)練基礎(chǔ)鞏固1.下列說法正確的是(C)A.隨著科技的發(fā)展,永動(dòng)機(jī)是可以制成的B.太陽照射到地球上的光能轉(zhuǎn)化成了其他形式的能量,但照射到宇宙空間的能量都消失了C.“既要馬兒跑,又讓馬兒不吃草”違背了能量守恒定律,因而是不可能的“全自動(dòng)”手表,不用上發(fā)條,也不用任何形式的電源,卻能一直走動(dòng),說明能量可以憑空產(chǎn)生解析:永動(dòng)機(jī)是指不消耗或少消耗能量,而可以大量對外做功的裝置,這種裝置違背了能量守恒定律,所以永動(dòng)機(jī)是永遠(yuǎn)不可能制成的,A錯(cuò)誤;太陽輻射大量的能量,地球只吸收了極少的一部分,使萬物生長,但輻射到宇宙空間的能量也沒有消失,而是轉(zhuǎn)化成了別的能量,B錯(cuò)誤;馬要運(yùn)動(dòng),必須消耗能量,根據(jù)能量守恒定律,C正確;所謂“全自動(dòng)”手表,內(nèi)部是有能量轉(zhuǎn)化裝置的,一般是一個(gè)擺錘,當(dāng)人戴著手表活動(dòng)時(shí),使擺錘不停擺動(dòng),給游絲彈簧補(bǔ)充能量,才會(huì)維持手表的運(yùn)行,如果把這種手表放在桌面上靜置一段時(shí)間,它一定會(huì)停止走動(dòng)的,遵循能量守恒定律,D錯(cuò)誤。2.某同學(xué)用頻閃相機(jī)拍攝了運(yùn)動(dòng)員跳遠(yuǎn)比賽時(shí)助跑、起跳、最高點(diǎn)、落地四個(gè)位置的照片,簡化圖如圖所示。則運(yùn)動(dòng)員起跳瞬間消耗的體能最接近(C)A.4J B.40J C.400J D.4000J解析:人起跳瞬間消耗的體能等于克服自身的重力做功,即E=W=mgh≈80×10×0.5J=400J。3.(2017·浙江4月選考)火箭發(fā)射回收是航天技術(shù)的一大進(jìn)步。如圖所示,火箭在返回地面前的某段運(yùn)動(dòng),可看成先勻速后減速的直線運(yùn)動(dòng),最后撞落在地面上。不計(jì)火箭質(zhì)量的變化,則(D)A.火箭在勻速下降過程中,機(jī)械能守恒B.火箭在減速下降過程中,攜帶的檢測儀器處于失重狀態(tài)D.火箭著地時(shí),火箭對地的作用力大于自身的重力解析:勻速下降階段,火箭除受重力外,還受阻力,且阻力做負(fù)功,所以機(jī)械能不守恒,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;在減速階段,加速度向上,處于超重狀態(tài),而火箭克服阻力做的功等于機(jī)械能的減少量,選項(xiàng)B,C錯(cuò)誤;火箭著地時(shí)突然減速,則地面給火箭的力大于火箭重力,故選項(xiàng)D正確。4.如圖所示,在豎直平面內(nèi)有一“V”形槽,其底部BC是一段圓弧,兩側(cè)都與光滑斜槽相切,相切處B,C位于同一水平面上。一小物體從右側(cè)斜槽上距BC平面高度為2h的A處由靜止開始下滑,經(jīng)圓弧槽再滑上左側(cè)斜槽,最高能到達(dá)距BC所在水平面高度為h的D處,接著小物體再向下滑回,若不考慮空氣阻力,則(C)C.小物體能滑回到B處之上,但最高點(diǎn)要比D處低解析:小物體從A處運(yùn)動(dòng)到D處的過程中,克服摩擦力所做的功為Wf1=mgh,小物體從D處開始運(yùn)動(dòng)的過程,因?yàn)樗俣容^小,小物體對圓弧槽的壓力較小,所以克服摩擦力所做的功Wf2<mgh,所以小物體能滑回到B處之上,但最高點(diǎn)要比D處低;因?yàn)樾∥矬w與圓弧槽間的動(dòng)摩擦因數(shù)未知,所以小物體可能停在圓弧槽上的任何地方。5.(2015·浙江10月選考)快艇在運(yùn)動(dòng)中受到的阻力與速度的平方成正比(即Ff=kv2),若油箱中有20L燃油,當(dāng)快艇以10m/s勻速行駛時(shí),還能行駛40km,假設(shè)快艇發(fā)動(dòng)機(jī)的效率保持不變,則快艇以20m/s勻速行駛時(shí),還能行駛(C)A.80km B.40km C.10km D.5km解析:快艇在運(yùn)動(dòng)中受到的阻力與速度的平方成正比,即Ff=kv2,油箱中有20L燃油,發(fā)動(dòng)機(jī)的效率保持不變,說明在兩種情況下提供的能量相等;在行駛過程中,克服阻力做的功相等。由W=Fs,勻速行駛時(shí)有F=Ff=kv2,v2=2v1,由kv12s1=kv22s2,即得sg313131313解析:根據(jù)題意,設(shè)空氣的阻力為Ff,則有mgFf=m·g3,得Ff=23mg。物體在下落過程中由于空氣阻力而使機(jī)械能損失,損失大小為Ffh=23mgh,則選項(xiàng)C錯(cuò)誤;物體下落h,則重力勢能減少mgh,則A錯(cuò)誤;由動(dòng)能定理得mgh23mgh=Ek,得E7.如圖所示,小物塊從傾角為θ的傾斜軌道上A點(diǎn)由靜止釋放滑下,最終停在水平軌道上的B點(diǎn),小物塊與水平軌道、傾斜軌道之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均相同,A,B兩點(diǎn)的連線與水平方向的夾角為α,不計(jì)物塊在軌道轉(zhuǎn)折時(shí)的機(jī)械能損失,則動(dòng)摩擦因數(shù)為(B)A.tanθ B.tanαC.tan(θ+α) D.tan(θα)解析:如圖所示,設(shè)B,O間距離為x1,A點(diǎn)離水平面的高度為h,A,O間的水平距離為x2,物塊的質(zhì)量為m,在物塊下滑的全過程中,由動(dòng)能定理可得mghμmgcosθx2cosθμmgx1=0,解得μ=h8.(多選)從地面豎直向上拋出一物體,其機(jī)械能E總等于動(dòng)能Ek與重力勢能Ep之和。取地面為重力勢能零點(diǎn),該物體的E總和Ep隨它離開地面的高度h的變化如圖所示。重力加速度取10m/s2。由圖中數(shù)據(jù)可得(AD)2kgB.h=0時(shí),物體的速率為20m/sC.h=2m時(shí),物體的動(dòng)能Ek=40JD.從地面至h=4m,物體的動(dòng)能減少100J解析:Eph圖象的斜率表示物體受到的重力mg,即mg=804N=20N,解得m=2kg,故A正確;由圖象可知,物體離地面的高度h=0時(shí),重力勢能Ep=0,機(jī)械能E總=100J,則動(dòng)能Ek=E總Ep=100J,而Ek=12mv2=100J,解得v=10m/s,故B錯(cuò)誤;同理可得,h=2m時(shí),Ep=40J,Ek=E總E40J=50J;h=4m時(shí),Ek=E總Ep=80J80J=0J,從地面至h=4m,物體的動(dòng)能減少100J,故C錯(cuò)誤,D正確。9.(多選)如圖所示,輕質(zhì)彈簧的左端固定,并處于自然狀態(tài)。小物塊的質(zhì)量為m,從A點(diǎn)向左沿水平地面運(yùn)動(dòng),壓縮彈簧后被彈回,運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)恰好靜止。物塊向左運(yùn)動(dòng)的最大距離為s,與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,重力加速度為g,彈簧未超出彈性限度。在上述過程中(BC)μmgμmgsμmgs2解析:小物塊壓縮彈簧最短時(shí)有F彈>μmg,故A錯(cuò)誤;全過程小物塊的路程為2s,所以全過程中克服摩擦力做的功為μmg·2s,故B正確;小物塊從彈簧壓縮最短處到A點(diǎn)由能量守恒得:Epmax=μmgs,故C正確;小物塊從A點(diǎn)向左運(yùn)動(dòng)到再次返回A點(diǎn)由動(dòng)能定理得:μmg·2s=012mv02,解得:v010.如圖所示,傾斜的傳送帶保持靜止,一木塊從頂端以一定的初速度勻加速下滑到底端,如果讓傳送帶沿圖中虛線箭頭所示的方向勻速運(yùn)動(dòng),同樣的木塊從頂端以同樣的初速度下滑到底端的過程中,與傳送帶保持靜止時(shí)相比(B)A.木塊在滑到底端的過程中,運(yùn)動(dòng)時(shí)間將變長B.木塊在滑到底端的過程中,木塊克服摩擦力所做功不變C.木塊在滑到底端的過程中,動(dòng)能的增加量減小D.木塊在滑到底端的過程中,系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能減小解析:滑動(dòng)摩擦力的大小為Ff=μFN,與相對速度的大小無關(guān),所以,當(dāng)傳送帶運(yùn)動(dòng)時(shí),木塊所受的摩擦力未變,對地位移未變,則滑到底端的時(shí)間、速度以及摩擦力所做的功均不變,A錯(cuò)誤,B正確;又因重力做的功相等,由動(dòng)能定理知,動(dòng)能的增加量不變,C錯(cuò)誤;由于相對滑動(dòng)的距離變長,所以木塊和傳送帶由于摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能變大,D錯(cuò)誤。170kg、輸出功率為1200W的太陽能試驗(yàn)汽車,安裝有約2m2的太陽能電池板和蓄能電池,該電池板在有效光照條件下單位面積輸出的電功率為24W/m2。若駕駛員的質(zhì)量為70kg,汽車最大行駛速度為20mA.保持最大速度行駛1h至少需要有效光照5hB.以最大速度行駛時(shí)牽引力大小為60N0.25m/s216m/s的最大行駛速度解析:由公式W=Pt及能量守恒定律得t=1200×124×2120020N=60N,故B正確;以額定功率啟動(dòng)時(shí)P額vFf=ma,而剛啟動(dòng)時(shí)v=0,則加速度很大,根據(jù)現(xiàn)有條件無法求出,故C錯(cuò)誤;汽車行駛時(shí)受到的空氣阻力與其速率成正比,設(shè)Ff=kv,結(jié)合前面分析有60=k×12.如圖所示,有三個(gè)斜面a,b,c,底邊的長分別為L,L,2L,高度分別為2h,h,h。某物體與三個(gè)斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)都相同,這個(gè)物體分別沿三個(gè)斜面從頂端由靜止下滑到底端。三種情況相比較,下列說法正確的是(B)ΔEc=2ΔEb=4ΔEaa=2Qb=Qcka=2Ekb=2Ekca=2Qb=Qc解析:物體分別從三個(gè)斜面a,b,c上滑下時(shí)克服摩擦力做的功Wf分別為μmgL,μmgL,2μmgL,由功能關(guān)系知,物體損失的機(jī)械能2ΔEa=2ΔEb=ΔEc,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由Q=Wf知因摩擦產(chǎn)生的熱量2Qa=2Qb=Qc,選項(xiàng)B正確,選項(xiàng)D錯(cuò)誤;由動(dòng)能定理有WGWf=ΔEk,物體到達(dá)底端的動(dòng)能分別為mg(2hμL),mg(hμL)和mg(h2μL),選項(xiàng)C錯(cuò)誤。13.如圖所示,固定的光滑傾斜桿上套有一個(gè)質(zhì)量為m的圓環(huán),圓環(huán)與豎直放置的輕質(zhì)彈簧上端相連,彈簧的下端固定在水平地面上的A點(diǎn),開始彈簧恰好處于原長h?，F(xiàn)讓圓環(huán)由靜止沿桿滑下,滑到桿的底端(未觸及地面)時(shí)速度恰好為零。則以下說法正確的是(D)A.在圓環(huán)下滑的過程中,圓環(huán)的機(jī)械能守恒B.在圓環(huán)下滑的過程中,當(dāng)彈簧最短時(shí)彈簧的彈性勢能最大C.在圓環(huán)下滑的過程中,當(dāng)彈簧再次恢復(fù)原長時(shí)圓環(huán)的動(dòng)能最大D.在圓環(huán)下滑到桿的底端時(shí),彈簧的彈性勢能為mgh解析:下滑過程中圓環(huán)和彈簧機(jī)械能守恒,A錯(cuò)誤;彈簧形變量最大時(shí),即圓環(huán)到最低點(diǎn)彈簧彈性勢能最大,B錯(cuò)誤;當(dāng)彈力、重力和桿的彈力合力為零時(shí)圓環(huán)的動(dòng)能最大,C錯(cuò)誤;圓環(huán)到最低點(diǎn)時(shí),圓環(huán)的勢能完全轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能,D正確。能力提升14.構(gòu)建和諧型、節(jié)約型社會(huì)深得民心,遍布于生活的方方面面。自動(dòng)充電式電動(dòng)車就是很好的一例,電動(dòng)車的前輪裝有發(fā)電機(jī),發(fā)電機(jī)與蓄電池連接。當(dāng)在騎車者用力蹬車或電動(dòng)自行車自動(dòng)滑行時(shí),自行車就可以連通發(fā)電機(jī)向蓄電池充電,將其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能儲(chǔ)存起來。某人騎車以500J的初動(dòng)能在粗糙的水平路面上滑行,第一次關(guān)閉自動(dòng)充電裝置,讓車自由滑行,其動(dòng)能隨位移變化關(guān)系如圖①所示;第二次啟動(dòng)自動(dòng)充電裝置,其動(dòng)能隨位移變化關(guān)系如圖②所示,則第二次向蓄電池所充的電能是(A)A.200J B.250J C.300J D.500J解析:第一次關(guān)閉自動(dòng)充電裝置,自由滑行時(shí)只有摩擦力做功,根據(jù)動(dòng)能定理有Ffx1=Ek,Ff=50010N=50N,第二次啟動(dòng)自動(dòng)充電裝置后,滑行直至停下來的過程,動(dòng)能一部分克服摩擦力做功,一部分轉(zhuǎn)化為電能,Ek=Ffx2+W,W=EkFfx2=500J50××104kg×105m×103m/s的速度進(jìn)入大氣層,逐漸減慢至速度為(1)分別求出該飛船著地前瞬間的機(jī)械能和它進(jìn)入大氣層時(shí)的機(jī)械能;(2)求飛船從離地面高度600m處至著地前瞬間的過程中克服阻力所做的功,已知飛船在該處的速度大小是其進(jìn)入大氣層時(shí)速度大小的2.0%。解析:(1)飛船著地前瞬間的機(jī)械能為Ek0=12mv0式中,m和v0分別是飛船的質(zhì)量和著地前瞬間的速率。由①式和題給數(shù)據(jù)得Ek0×108J②設(shè)地面附近的重力加速度大小為g,飛船進(jìn)入大氣層時(shí)的機(jī)械能為Eh=mgh+12mvh式中,vh×105由③式和題給數(shù)據(jù)得Eh≈×1012J。④(2)飛船在高度h′=600m處的機(jī)械能為Eh′,Eh′=mgh′+12h)2,由功能關(guān)系得W=Eh′Ek0⑥式中,W是飛船從高度600m處至著地瞬間的過程中克服阻力所做的功。由②⑤⑥×108J?！?08×1012×108J16.如圖所示,在某豎直平面內(nèi),光滑曲面AB與水平面BC平滑連接于B點(diǎn),BC右端連接內(nèi)壁光滑、半徑r=0.2m的四分之一細(xì)圓管CD,管口D端正下方直立一根勁度系數(shù)為k=100N/m的輕彈簧,彈簧一端固定,另一端恰好與管口D端平齊。一個(gè)質(zhì)量為1kg的小球放在曲面AB上,現(xiàn)從距BC的高度為h=0.6m處靜止釋放小球,它與BC間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5,小球進(jìn)入管口C端時(shí),它對上管壁有FN=2.5mg的相互作用力,通過CD后,在壓縮彈簧過程中小球速度最大時(shí)彈簧的彈性勢能為Ep=0.5J。取重力加速度g=10m/s2。求:(1)小球在C處受到的向心力大小;(2)在壓縮彈簧過程中小球的最大動(dòng)能Ekm;(3)小球最終停止的位置。解析:(1)小球進(jìn)入管口C端時(shí)它與圓管上管壁有大小為FN=2.5mg的相互作用力,故小球受到的向心力為Fn×1×10N=35N。(2)在壓縮彈簧過程中速度最大時(shí),合力為零。設(shè)此時(shí)滑塊離D端的距離為x0,則有kx0=mg解得x0=mgk=小球經(jīng)C點(diǎn)時(shí),有Fn=mvC小球從C到最大速度過程中,由機(jī)械能