高考物理二輪作業(yè)手冊 專題限時集訓 第5講 能量轉(zhuǎn)化與守恒

專題限時集訓(五)[第5講能量轉(zhuǎn)化與守恒](時間：40分鐘)1．假設(shè)籃球運動員準備投二分球前先屈腿下蹲再豎直向上躍起，已知該運動員的質(zhì)量為m，雙腳離開地面時的速度為v，從開始下蹲至躍起過程中重心上升的高度為h，則下列說法正確的是()A．從地面躍起過程中，地面支持力對他所做的功為0B．從地面躍起過程中，地面支持力對他所做的功為eq\f(1,2)mv2＋mghC．離開地面后，他在上升過程處于超重狀態(tài)D．從下蹲到離開地面上升的過程中，他的機械能守恒2．如圖5－1所示，豎直向上的勻強電場中，絕緣輕質(zhì)彈簧豎直立于水平地面上，一質(zhì)量為m的帶正電小球在外力F的作用下靜止于圖示位置，小球與彈簧不連接，彈簧處于壓縮狀態(tài)．現(xiàn)撤去F，小球從靜止開始運動到離開彈簧的過程中，重力、電場力、彈簧彈力對小球做功分別為W1、W2和W3，不計空氣阻力，則上述過程中()圖5－1A．小球與彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒B．小球重力勢能的變化為W1C．小球動能的變化為W1＋W2＋W3D．小球機械能的變化為W1＋W2＋W33．冬奧會自由式滑雪比賽，運動員沿著山坡上的雪道從高處滑下，如圖5－2所示．下列描述正確的是()圖5－2A．雪道對雪撬的摩擦力做正功B．運動員的重力勢能增大C．運動員的機械能增大D．運動員的動能增大4.當你騎自行車下坡時，雖然有空氣阻力作用，你也沒有蹬車，但車的速率越來越大，在這個過程中，你和自行車的()A．機械能守恒，減少的重力勢能等于增加的動能B．機械能守恒，減少的重力勢能大于增加的動能C．機械能不守恒，減少的重力勢能小于增加的動能D．機械能不守恒，減少的重力勢能大于增加的動能5．“蹦極”是一項勇敢者的運動．如圖5－3所示，O為彈性橡皮繩處于自然長度時下端所在的位置，某人用彈性橡皮繩拴住身體自高空P處自由下落，Q為下落的最低點．則從O到Q的過程中，此人的()圖5－3A．動能逐漸減小B．機械能保持不變C．速度先減小后增大D．加速度先減小后增大6．細繩拴一個質(zhì)量為m的小球，小球?qū)⒐潭ㄔ趬ι系妮p彈簧壓縮x，小球與彈簧不粘連．如圖5－4所示，將細線燒斷后()圖5－4A．小球做平拋運動B．小球脫離彈簧后做勻變速運動C．小球的加速度立即為gD．小球落地時動能等于mgh7．如圖5－5所示，豎直放置的兩根平行金屬導軌之間接有定值電阻R，質(zhì)量不能忽略的金屬棒與兩導軌始終保持垂直并良好接觸且無摩擦，棒與導軌的電阻均不計，整個裝置放在勻強磁場中，磁場方向與導軌平面垂直，棒在豎直向上的恒力F作用下加速上升的一段時間內(nèi)，力F做的功與安培力做的功的代數(shù)和等于()圖5－5A．棒的機械能增加量B．棒的動能增加量C．棒的重力勢能增加量D．電阻R上放出的熱量8．如圖5－6所示，半徑為R的金屬環(huán)豎直放置，環(huán)上套有一質(zhì)量為m的小球，小球開始時靜止于最低點．現(xiàn)給小球一沖擊，使它以初速度v0＝eq\r(6Rg)開始做圓周運動．小球運動到環(huán)的最高點時與環(huán)恰無作用力，小球從最低點運動到最高點的過程中()圖5－6A．小球機械能守恒B．小球在最低點時對金屬環(huán)的壓力是6mgC．小球在最高點時，重力的功率是mgeq\r(gR)D．小球機械能不守恒，且克服摩擦力所做的功是0.5mgR9．如圖5－7所示，輪半徑r＝10cm的傳送帶，水平部分AB的長度L＝1.5m，與一圓心在O點、半徑R＝1m的豎直光滑圓軌道的末端相切于A點，AB高出水平地面H＝1.25m．一質(zhì)量m＝0.1kg的小滑塊(可視為質(zhì)點)，由圓軌道上的P點從靜止釋放，OP與豎直線的夾角θ＝37°.已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g取10m/s2(1)求滑塊對圓軌道末端的壓力；(2)若傳送帶一直保持靜止，求滑塊的落地點與B間的水平距離．(3)若傳送帶以v0＝0.5m/s的速度沿逆時針方向運行(傳送帶上部分由B到A運動)，求滑塊在皮帶上滑行過程中產(chǎn)生的內(nèi)能．圖5－710．如圖5－8所示，已知半徑分別為R和r的甲、乙兩個光滑的圓形軌道在同一豎直平面上，甲軌道左側(cè)連接一個光滑的軌道，兩圓形軌道之間由一條水平軌道CD相連，一小球自某一高度由靜止滑下，先滑上甲軌道，通過動摩擦因數(shù)為μ的CD段，又滑上乙軌道，最后離開兩軌道，若小球在兩圓軌道的最高點對軌道壓力都恰好為零．試求：(1)小球分別經(jīng)過C、D時的速度；(2)小球釋放的高度h；(3)水平CD段的長度．圖5－8

專題限時集訓(五)1．A[解析]運動員從地面躍起過程中，地面支持力的位移為0，對他所做的功為0，選項A正確，選項B錯誤；離開地面后，運動員處于完全失重狀態(tài)，選項C錯誤；從下蹲到離開地面上升的過程中，運動員的機械能增加，選項D錯誤．2．C[解析]由于電場力做功，小球與彈簧組成的系統(tǒng)機械能不守恒，選項A錯誤；重力對小球做功為W1，小球重力勢能的變化為－W1，選項B錯誤；由動能定理可知，小球動能的變化為W1＋W2＋W3，選項C正確；由功能關(guān)系可知，小球機械能的變化為W2＋W3，選項D錯誤．3．D[解析]雪撬和運動員整體受重力、支持力、摩擦力，摩擦力對雪撬做負功，A錯；運動員的高度下降，重力勢能減小，B錯；除重力做功外，雪撬對運動員的摩擦力對運動員做負功，運動員的機械能減小，C錯；下滑的過程中，速度增大，動能增大，D對．4．D[解析]下坡的過程中，除重力做功外，還有阻力做功，機械能不守恒，重力勢能減少，一部分轉(zhuǎn)化為動能，另一部分轉(zhuǎn)化為熱能，所以重力勢能的減少大于動能的增加，D正確．5．D[解析]從O到Q的過程中，橡皮繩伸長，彈性勢能增加，重力勢能減少，在重力與彈力大小相等前，加速度減小而速度增大，動能增大，而當彈力大于重力后，加速度增大而速度減小，動能減小，所以速度和動能先增大后減小，而加速度先減小后增大，A、C錯，D對；人的機械能不包括彈簧的彈性勢能，在從O到Q的過程中，彈力對人做負功，機械能減小，B錯．6．B[解析]將細線燒斷后，小球無初速度，不可能做平拋運動，A錯；當小球脫離彈簧后，小球只受重力，做勻變速運動，B對；小球脫離彈簧后，加速度才為g，脫離彈簧前，加速度不為g，C錯；因為彈力對小球做了功，小球落地時的動能必然大于mgh，D錯．7．A[解析]棒受重力G、拉力F和安培力FA的作用．由動能定理：WF＋WG＋W安＝ΔEk得WF＋W安＝ΔEk＋mgh，即力F做的功與安培力做功的代數(shù)和等于機械能的增加量，選項A正確．8．D[解析]小球到達最高點時，恰無作用力，故有：mg＝meq\f(v2,R)，解得v＝eq\r(gR)，從最低點到最高點，機械能的變化為：ΔE＝2mgR＋eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝－eq\f(1,2)mgR，即機械能減少了0.5mgR，這一部分能量完全用來克服阻力做功，A錯，D對；在最低點，由F－mg＝meq\f(veq\o\al(2,0),R)得，F(xiàn)＝7mg，B錯；在最高點，重力的方向與速度的方向垂直，重力的瞬時功率為0，C錯．9．(1)1.4N，豎直向下(2)0.5(3)0.2J[解析](1)從P到圓軌道末端，由動能定理有mgReq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1－cos37°))＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,A)在軌道末端，由牛頓第二定律有NA－mg＝meq\f(veq\o\al(2,A),R)解得NA＝1.4N由牛頓第三定律，滑塊對圓軌道末端的壓力為1.4N，方向豎直向下．(2)從A到B，由動能定理有－μmgL＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,A)解得vB＝1m在B點，皮帶對滑塊的支持力為NB，由牛頓第二定律，有mg－NB＝eq\f(mveq\o\al(2,B),r)解得NB＝0.滑塊恰從B開始做平拋運動滑塊的落地點與B間的水平距離x＝vBt＝vBeq\r(\f(2H,g))＝0.5m.(3)滑塊從A到B，與傳送帶間的相對位移Δs＝L＋v0·eq\f(vA－vB,μg)＝2m滑塊在傳送帶上滑行產(chǎn)生的熱量Q＝μmgΔs＝0.2J.10．(1)eq\r(5gr)(2)2.5R(3)eq\f(5（R－r）,2μ)[解析](1)小球在光滑圓軌道上滑行時，機械能守恒，設(shè)小球滑過C點時的速度為vC，通過甲軌道最高點的速度為v′，根據(jù)小球?qū)ψ罡唿c壓力為零，由圓周運動公式有mg＝meq\f(v′2,R)取軌道最低點為零勢能點，由機械守恒定律，有eq\f(1,2)mveq\o\al(2,C)＝2mgR＋eq\f(1,2)mv′2解得：vC＝eq\r(5gR).同理可得小球滑過D點時的速度：vD＝eq\r