新教材2023-2024學年高中物理第1章功和機械能習題課功能關(guān)系及其應用分層作業(yè)魯科版必修第二冊

習題課:功能關(guān)系及其應用A級必備知識基礎(chǔ)練1.如圖所示,輕彈簧下端系一重物,O點為其平衡位置(即重力和彈簧彈力大小相等的位置)。今用手向下拉重物,第一次把它直接拉到A點,彈簧彈力做功為W1,第二次把它拉到B點后再讓其回到A點,彈簧彈力做功為W2,彈簧始終處于彈性限度內(nèi),則這兩次彈簧彈力做功的關(guān)系為()A.W1<W2 B.W1=2W2C.W2=2W1 D.W1=W22.(多選)運動員在一次自由式滑雪空中技巧比賽中沿“助滑區(qū)”保持同一姿態(tài)下滑了一段距離,重力對他做功1800J,他克服阻力做功100J。運動員在此過程中()A.動能增加了1700JB.機械能減少了100JC.機械能增加了1700JD.重力勢能減少了1700J3.將小球豎直上拋,若球所受的空氣阻力大小不變,對其上升過程和下降過程的時間及損失的機械能進行比較,下列說法正確的是()A.上升時間大于下降時間,上升過程損失的機械能大于下降過程損失的機械能B.上升時間小于下降時間,上升過程損失的機械能等于下降過程損失的機械能C.上升時間小于下降時間,上升過程損失的機械能小于下降過程損失的機械能D.上升時間等于下降時間,上升過程損失的機械能等于下降過程損失的機械能4.某人將原來放在地面上質(zhì)量為1kg的物體勻加速向上提升1m,這時物體獲得2m/s的速度,在這個過程中(g取10m/s2),物體重力勢能增加了J,手對物體做功為J。

5.如圖所示,質(zhì)量為m,速度為v0的子彈,水平勻速飛行,擊中前方懸掛于長為L的輕繩下端的木塊(質(zhì)量為M);子彈未能穿出木塊,使懸繩偏離豎直方向的最大偏角為θ,重力加速度為g,則子彈擊中木塊后產(chǎn)生的內(nèi)能為多少?B級關(guān)鍵能力提升練6.(多選)如圖所示,在抗洪救災中,一架直升機通過繩索用恒力F豎直向上拉起一個漂在水面上的木箱,使其由水面開始加速上升到某一高度,對木箱,若考慮空氣阻力而不考慮空氣浮力,則在此過程中,以下說法正確的有()A.拉力F所做的功減去克服阻力所做的功等于木箱重力勢能的增量B.木箱克服重力所做的功等于木箱重力勢能的增量C.拉力F、重力、阻力三者的合力所做的功等于木箱動能的增量D.拉力F和阻力的合力所做的功等于木箱機械能的增量7.(2023貴州黔東南高一階段練習)如圖所示,將一質(zhì)量為m的小球用長為l的輕繩懸掛于O點,水平拉力F將小球從最低點P緩慢地拉至輕繩與豎直方向夾角為θ處。已知重力加速度為g,則下列說法正確的是()A.小球的重力勢能增加了mgl(1-cosθ)B.拉力F所做的功為mglcosθC.拉力F所做的功為FlsinθD.輕繩的拉力所做的功為mgl8.(多選)一個排球在A點被豎直拋出時的動能為20J,上升到最大高度后,又回到A點,動能變?yōu)?2J,設(shè)排球在運動中受到的阻力大小恒定,則()A.從A點上升到最高點過程中,重力勢能增加了20JB.從最高點回到A點過程中,克服阻力做功為4JC.從A點上升到最高點過程中,機械能減少了8JD.從最高點回到A點過程中,重力勢能減少了16J9.(多選)地下礦井中的礦石裝在礦車中,用電機通過豎井運送到地面。某豎井中礦車提升的速度大小v隨時間t的變化關(guān)系如圖所示,其中圖線①②分別描述兩次不同的提升過程,它們變速階段加速度的大小都相同;兩次提升的高度相同,提升的質(zhì)量相等。不考慮摩擦阻力和空氣阻力。對于第①次和第②次提升過程,()A.礦車上升所用的時間之比為4∶5B.電機的最大牽引力之比為2∶1C.電機輸出的最大功率之比為2∶1D.電機所做的功之比為4∶510.如圖所示,一個小球套在固定的傾斜光滑桿上,一根輕質(zhì)彈簧的一端懸掛于O點,另一端與小球相連,彈簧與桿在同一豎直平面內(nèi),將小球沿桿拉到與O點等高的位置由靜止釋放。小球沿桿下滑,當彈簧處于豎直時,小球速度恰好為零。若彈簧始終處于伸長狀態(tài)且在彈性限度內(nèi),在小球下滑過程中,下列說法正確的是()A.小球的機械能先增大后減小B.彈簧的彈性勢能一直增加C.重力做功的功率一直增大D.當彈簧與桿垂直時,小球的動能最大11.如圖所示,有一固定在水平地面的光滑平臺,平臺右端B與靜止的水平傳送帶平滑相接,傳送帶長L=4m,有一個質(zhì)量為m=0.5kg的滑塊,放在水平平臺上,平臺上有一根輕質(zhì)彈簧,左端固定,右端與滑塊接觸但不連接,現(xiàn)將滑塊緩慢向左移動壓縮彈簧,且彈簧始終在彈性限度內(nèi),在彈簧處于壓縮狀態(tài)時,若將滑塊由靜止釋放,滑塊最后恰能到達傳送帶右端C點。已知滑塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ=0.2,g取10m/s2,求:(1)滑塊到達B點時的速度vB的大小及彈簧儲存的最大彈性勢能Ep;(2)若傳送帶以3.0m/s的速度沿順時針方向勻速轉(zhuǎn)動,當滑塊沖上傳送帶時,對滑塊施加一大小恒為0.5N的水平向右的作用力,滑塊從B運動到C的過程中,摩擦力對它做的功。

習題課:功能關(guān)系及其應用1.D彈簧彈力做功的特點與重力做功一樣,不用考慮路徑,只看起始位置與終止位置,故選項D正確。2.AB動能增加量等于合外力做的功,則動能增加了1800J-100J=1700J,選項A正確;機械能減少量等于克服阻力做功,則機械能減少了100J,選項B正確,C錯誤;重力做功等于重力勢能的減少量,則重力勢能減少了1800J,選項D錯誤。3.B因阻力做負功,故小球回到出發(fā)點的速度大小v小于豎直上拋的初速度大小v0,下降過程的平均速度小于上升過程的平均速度,由t=sv可知,上升時間小于下降時間;由功能關(guān)系可知,損失的機械能等于克服阻力做的功,故上升過程損失的機械能等于下降過程損失的機械能,選項B4.解析重力做功WG=-mgh=-1×10×1J=-10J,故重力勢能增加10J;設(shè)手對物體做功為W,由動能定理得W+WG=12mv2=12×1×22J=2J,解得W=2J-(-10J)=答案10125.解析取子彈與木塊組成的系統(tǒng)為研究對象,規(guī)定開始時M位置的勢能為零,子彈擊中木塊前系統(tǒng)的機械能E1=12mv02,擊中木塊后偏角最大時,M速度為零,系統(tǒng)的機械能為E2=(M+m)gL(1-cosθ),由能量守恒定律可知E內(nèi)=E1-E2=12mv02-答案12mv02-(M+m)gL6.BCD木箱運動過程中,有拉力F、重力、阻力三個力對木箱做功,合力做功等于木箱動能的改變量,C正確;重力做功等于重力勢能的改變量,B正確,A錯誤;除重力做功以外,其他力做功的代數(shù)和等于木箱機械能的改變量,D正確。7.A小球的重力勢能增加量ΔEp=mg(l-lcosθ)=mgl(1-cosθ),故A正確;根據(jù)功能關(guān)系,拉力所做的功等于小球機械能的增加量,即WF=ΔE=ΔEp=mgl(1-cosθ),故B、C錯誤;輕繩的拉力始終與小球的運動方向垂直,即輕繩拉力不做功,故D錯誤。8.BD排球從A點被拋出至回到A點,由動能定理可知,克服阻力做功Wf=2fs=Ek1-Ek2=8J,從最高點回到A點過程中,克服阻力做功Wf'=fs=4J,選項B正確;上升到最高點過程,阻力做功Wf=-4J,則機械能減小4J,選項C錯誤。從A點上升到最高點過程,由動能定理得-mgh-fs=-Ek1,則重力勢能增加量WG=mgh=16J,故從最高點回到A點過程中,重力勢能減少了16J,選項A錯誤,D正確。9.AC由兩次提升的高度相同可知,①②圖形不重合部分面積應相等,可得②過程的總時間為2.5t0,上升所用時間之比為2t0∶2.5t0=4∶5,A選項正確;加速上升階段牽引力最大,兩次提升的質(zhì)量和加速度都相同,根據(jù)牛頓第二定律,最大牽引力Fm-mg=ma,最大牽引力相等,B選項錯誤;最大輸出功率為Pm=Fm·vm,已知最大牽引力相等,①過程的最大速度是②過程的2倍,故電機輸出的最大功率之比為2∶1,C選項正確;設(shè)整個過程中電機所做的功為W,根據(jù)動能定理W-mgh=0,提升的質(zhì)量和高度都相等,所以電機所做的功也相等,D選項錯誤。10.A小球運動過程中,只有重力和彈簧彈力做功,系統(tǒng)機械能守恒,彈簧與桿垂直時,彈簧伸長量最短,彈性勢能最小,故動能與重力勢能之和最大。小球至最低點,動能為零,重力勢能最小,此時彈簧的彈性勢能最大,故小球的機械能先增大后減小,彈簧的彈性勢能先減小后增大,故A正確,B錯誤;重力的功率P=mgvcosθ,θ不變,v先增大后減小,故重力的功率先增大后減小,C錯誤;彈簧與桿垂直時,彈力方向與桿垂直,合力方向沿桿向下,小球繼續(xù)加速,速度沒有達到最大值,小球的動能也不是最大,D錯誤。11.解析(1)滑塊從釋放至運動到B點,由機械能守恒定律得Ep=1從B到C,由動能定理得-μmgL=0-1