新教材同步備課2024春高中物理素養(yǎng)提升練6動(dòng)能定理機(jī)械能守恒定律及功能關(guān)系的應(yīng)用新人教版必修第二冊(cè)

素養(yǎng)提升練(六)動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒定律及功能關(guān)系的應(yīng)用一、選擇題1．木塊靜止掛在繩子下端，一子彈以水平速度射入木塊并留在其中，再與木塊一起共同擺到一定高度如圖所示，從子彈開始射入到共同上擺到最大高度的過程中，下列說(shuō)法正確的是()A．子彈的機(jī)械能守恒B．木塊的機(jī)械能守恒C．子彈和木塊總機(jī)械能守恒D．子彈和木塊上擺過程中機(jī)械能守恒2．某運(yùn)動(dòng)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(duì)他做功1900J，他克服阻力做功100J。該運(yùn)動(dòng)員在此過程中()A．動(dòng)能增加了1900JB．動(dòng)能增加了2000JC．重力勢(shì)能減小了1900JD．重力勢(shì)能減小了2000J3．如圖所示，假設(shè)在某次比賽中運(yùn)動(dòng)員從10m高處的跳臺(tái)跳下，設(shè)水的平均阻力約為其體重的3倍，在粗略估算中，運(yùn)動(dòng)員可看作質(zhì)點(diǎn)，為了保證運(yùn)動(dòng)員的人身安全，池水深度至少為(不計(jì)空氣阻力)()A．5m B．3mC．7m D．1m4．質(zhì)量為m的物體以初速度v0沿水平面向左開始運(yùn)動(dòng)，起始點(diǎn)A與一輕彈簧O端相距s，如圖所示。已知物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，物體與彈簧相碰后，彈簧的最大壓縮量為x，則從開始碰撞到彈簧被壓縮至最短，物體克服彈簧彈力所做的功為()A．12mv02B．1C．μmgsD．μmg(s＋x)5．(多選)質(zhì)量為m的物體，在距地面h高處以g3的加速度由靜止豎直下落到地面，下列說(shuō)法中正確的有(A．物體的重力勢(shì)能減少mghB．物體的重力勢(shì)能減少了mghC．物體的動(dòng)能增加2mghD．重力做功mgh6．如圖所示，一質(zhì)量為m、長(zhǎng)度為l的均勻柔軟細(xì)繩PQ豎直懸掛。用外力將繩的下端Q緩慢地豎直向上拉起至M點(diǎn)，M點(diǎn)與繩的上端P點(diǎn)相距13l。重力加速度大小為g。在此過程中，外力做的功為(A．19mgl B．1C．13mgl D．17．(多選)如圖所示，一木塊放在光滑的水平面上，一顆子彈水平射入木塊的過程中，子彈受到的平均阻力為f，射入木塊的深度為d，此過程木塊移動(dòng)了s，則該過程有()A．子彈損失的動(dòng)能為f(s＋d)B．子彈對(duì)木塊做功為fsC．子彈動(dòng)能的減少量等于木塊動(dòng)能的增加量D．子彈、木塊組成的系統(tǒng)損失的機(jī)械能為fd8．(2022·西南大學(xué)附屬中學(xué)高一期中)如圖所示，水平固定粗糙長(zhǎng)桿上套有物塊a，細(xì)線跨過O點(diǎn)的輕質(zhì)光滑定滑輪一端連接物塊a，另一端豎直懸掛物塊b，開始時(shí)a位于桿上P點(diǎn)，當(dāng)a、b靜止釋放后b向下運(yùn)動(dòng)，已知所有物體裝置均處于同一豎直面上，忽略空氣阻力。當(dāng)a在水平桿P、C間向右運(yùn)動(dòng)過程，下列說(shuō)法正確的是()A．物塊b減少的重力勢(shì)能等于物塊b增加的動(dòng)能B．物塊b的機(jī)械能在增加C．物塊b重力做的功等于物塊b動(dòng)能的增加量D．物塊a克服桿的作用力做的功等于物塊a、b組成的系統(tǒng)減少的機(jī)械能二、非選擇題9．如圖甲所示，在水平地面上放置一個(gè)質(zhì)量為m＝4kg的物體，讓其在隨位移均勻減小的水平推力作用下運(yùn)動(dòng)，推力F隨位移x變化的圖像如圖乙所示，已知物體與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝0.5，g取10m/s2，求：(1)出發(fā)時(shí)物體運(yùn)動(dòng)的加速度大??；(2)物體能夠運(yùn)動(dòng)的最大位移。10．如圖所示，傳送帶的速度是3m/s，兩圓心的距離s＝4.5m，現(xiàn)將m＝1kg的小物體輕放在左輪正上方的傳送帶上，物體與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.15，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳送帶將物體從左輪運(yùn)送到右輪正上方時(shí)，求：(g取10m/s2)(1)小物體獲得的動(dòng)能Ek；(2)這一過程克服摩擦產(chǎn)生的熱量Q；(3)這一過程電動(dòng)機(jī)多消耗的電能E。11．如圖所示，裝置由一理想彈簧發(fā)射器及兩個(gè)軌道組成。其中軌道Ⅰ由光滑軌道AB與粗糙直軌道BC平滑連接，高度差分別是h1＝0.20m、h2＝0.10m，BC水平距離L＝1.00m。軌道Ⅱ由AE、螺旋圓形EFG和GB三段光滑軌道平滑連接而成，且A點(diǎn)與F點(diǎn)等高。當(dāng)彈簧壓縮量為d時(shí)，恰能使質(zhì)量m＝0.05kg的滑塊沿軌道Ⅰ上升到B點(diǎn)；當(dāng)彈簧壓縮量為2d時(shí)，恰能使滑塊沿軌道Ⅰ上升到C點(diǎn)。(已知彈簧彈性勢(shì)能與壓縮量的平方成正比，g＝10m/s2)(1)當(dāng)彈簧壓縮量為d時(shí)，求彈簧的彈性勢(shì)能及滑塊離開彈簧瞬間的速度大??；(2)求滑塊與軌道BC間的動(dòng)摩擦因數(shù)；(3)當(dāng)彈簧壓縮量為d時(shí)，若沿軌道Ⅱ運(yùn)動(dòng)，滑塊能否上升到B點(diǎn)？請(qǐng)通過計(jì)算說(shuō)明理由。素養(yǎng)提升練(六)12345678DCAABDAABDD1．D[子彈射入木塊過程中，系統(tǒng)中摩擦力做負(fù)功，機(jī)械能減少；而共同上擺過程中，系統(tǒng)只有重力做功，機(jī)械能守恒。綜上所述，整個(gè)過程機(jī)械能減少，減少部分等于克服摩擦力做功產(chǎn)生的熱量。]2．C[由題可得：重力做功WG＝1900J，則重力勢(shì)能減小1900J，故選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤；由動(dòng)能定理得WG－Wf＝ΔEk，克服阻力做功Wf＝100J，則動(dòng)能增加1800J，故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤。]3．A[設(shè)水深h，對(duì)全程運(yùn)用動(dòng)能定理得mg(H＋h)－fh＝0，f＝3mg，即mg(H＋h)＝3mgh。所以h＝5m。]4．A[根據(jù)功的定義式可知物體克服摩擦力做功為Wf＝μmg(s＋x)，由能量守恒定律可得12mv02＝W彈＋Wf，解得W彈＝12mv02－5．BD[物體在下落過程中，重力做正功為mgh，則重力勢(shì)能減小mgh，A錯(cuò)誤，B、D正確；物體的合力為mg3，則合力做功為mgh3，所以物體的動(dòng)能增加mgh6．A[由題意可知，PM段細(xì)繩的機(jī)械能不變，未拉起時(shí)，MQ段細(xì)繩重心在MQ中點(diǎn)處，與M距離為l3，Q拉到M點(diǎn)時(shí)，MQ段細(xì)繩重心與M距離為l6，則MQ段細(xì)繩的重心升高了l6，則重力勢(shì)能增加ΔEp＝23mg·l6＝19mgl，由功能關(guān)系可知，在此過程中，外力做的功為W＝19mgl，故選項(xiàng)A正確，7．ABD[對(duì)子彈，根據(jù)動(dòng)能定理有－f(s＋d)＝ΔEk1，可知子彈損失的動(dòng)能為f(s＋d)，A正確；對(duì)木塊，有fs＝ΔEk2，可知木塊增加的動(dòng)能為fs，則子彈對(duì)木塊做功為fs，B正確；根據(jù)能量守恒，子彈動(dòng)能的減少量等于木塊動(dòng)能的增加量和系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量之和，C錯(cuò)誤；系統(tǒng)機(jī)械能損失為E損＝f(s＋d)－fs＝fd，D正確。]8．D[由于繩子拉力對(duì)物塊b做負(fù)功，物塊b的機(jī)械能不守恒，機(jī)械能在減少，B錯(cuò)誤；物塊b的機(jī)械能不守恒，則物塊b減少的重力勢(shì)能不等于物塊b增加的動(dòng)能，A錯(cuò)誤；對(duì)物塊b根據(jù)動(dòng)能定理有WG－WF＝ΔEk，即物塊b重力做的功不等于物塊b動(dòng)能的增加量，C錯(cuò)誤；對(duì)于a、b系統(tǒng)，根據(jù)能量守恒定律，物塊a與粗糙長(zhǎng)桿之間的摩擦產(chǎn)生的熱量等于系統(tǒng)的機(jī)械能的減少量，即物塊a克服桿的作用力做的功等于物塊a、b組成的系統(tǒng)減少的機(jī)械能，D正確。故選D。]9．解析：(1)由牛頓第二定律得F－μmg＝ma，由題圖乙可知出發(fā)時(shí)推力F0＝100N，代入數(shù)據(jù)得a＝20m/s2。(2)根據(jù)題圖像得推力對(duì)物體做的功等于圖線與x軸圍成的面積，則推力對(duì)物體做功W＝12F0x0＝250J根據(jù)動(dòng)能定理可得W－μmgxm＝0，解得xm＝12.5m。答案：(1)20m/s2(2)12.5m10．解析：(1)設(shè)小物體與傳送帶達(dá)到共同速度時(shí)，物體相對(duì)地面的位移為x由動(dòng)能定理可得μmgx＝12mv2解得x＝3m＜4.5m，即物體可與傳送帶達(dá)到共同速度，此時(shí)Ek＝12mv2＝12×1×32J＝(2)由μmg＝ma得a＝1.5m/s2，由v＝at得t＝2s，則Q＝μmg(vt－x)＝0.15×1×10×(6－3)J＝4.5J。(3)由能量守恒知，E＝Ek＋Q＝4.5J＋4.5J＝9J。答案：(1)4.5J(2)4.5J(3)9J11．解析：(1)由機(jī)械能守恒定律可得：E彈＝ΔEk＝ΔEp＝mgh1＝0.05×10×0.2J＝0.1J由ΔEk＝12mv02可得，(2)當(dāng)彈簧壓縮量為2d時(shí)，由E彈∝d2可得E彈′＝4E彈＝4mgh1對(duì)滑塊從彈簧釋放運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的過程，由能量守恒定律可得：E彈′＝mg(h1＋h2)＋μmgL，解