高中物理訓練【功能關(guān)系及其應(yīng)用】

高中物理專題訓練【功能關(guān)系及其應(yīng)用】

A級合格考達標練

L物體在豎直方向上分別做了勻速上升、加速上升和減速上升三種運動。在這三種情況下物體機械

能的變化情況是（）

A.勻速上升機械能不變,加速上升機械能增加,減速上升機械能減小

B.勻速上升和加速上升機械能增加,減速上升機械能減小

C.勻速上升和加速上升機械能增加,減速上升機械能可能增加,可能減少,也可能不變

D.三種情況中,物體的機械能均增加

?gc

解畫無論物體向上加速運動還是向上勻速運動,除重力外,其他外力的合力一定對物體做正功,物體機

械能一定增加;物體向上喊速運動時,除重力外,物體受到的其他外力不確定,故無法確定其機械能的

變化情況,選項C正確。

2.（多選）節(jié)日燃放禮花彈時,要先將禮花彈放入一個豎直的炮筒中,然后點燃禮花彈的發(fā)射部分,通過

火藥劇烈燃燒產(chǎn)生的高壓燃氣,將禮花彈由炮筒底部射向空中。禮花彈在炮筒中被擊發(fā)過程中,克服

重力做功Wb克服炮筒阻力及空氣阻力做功卬2,高壓燃氣對禮花彈做功卬3,則禮花彈在炮筒內(nèi)運動

的過程中（設(shè)禮花彈發(fā)射過程中質(zhì)量不變）（）

A.禮花彈的動能變化量為w3+ιv2+ιvl

B.禮花彈的動能變化量為Wi-W2-W↑

C.禮花彈的機械能變化量為W3-W1

D.禮花彈的機械能變化量為IV3-W2

??BD

解畫由動能定理可知,所有力對物體做的總功等于物體動能的變化,故B正確;由機械能守恒定律知，

系統(tǒng)機械能的改變只有靠重力和系統(tǒng)內(nèi)的彈力以外的其他力做功才能實現(xiàn),本題中是靠燃氣推力、

炮筒阻力及空氣阻力做功使禮花彈的機械能發(fā)生改變的,所以D項正確。

3.如圖所示,木塊A放在木塊B的左端上方,用水平恒力尸將A拉到B的右端,第一次將B固定在地面

上,F做功生熱口;第二次讓B在光滑水平面上可自由滑動,F做功皿2,生熱Q2。則下列關(guān)系中正

確的是（）

41~~I——.1A.F.____.______

∣

A.WI<W2,QI=Q2B.W=W2,Q=O2

C.WI<W2,QI<Q2D.WI=W2,QI<Q2

??]A

麗在兩次過程中，第一次和第二次A相對于B的位移是相等的,而熱量等于滑動摩擦力乘■以相對住

移,因此Q=Q,第一次A的對地位移要小于第二次A的對地位移,而功等于力乘以對地位移,因此

Wι<W2,所以選項A正確。

4.（多選）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IOm/S?）,以下說法正確的是（）

A.手對物體做功為IOJ

B.合外力對物體做功為12J

C.合外力對物體做功為2J

D.物體重力勢能增加了IOJ

??~∣CD

解畫重力做功WG=-，咫〃=-lxl0xlJ=-IOJ,故重力勢能增加10J,選項D正確;設(shè)手對物體做功為W,

22

由動能定理得合外力做功為lV+WG=ifflv=∣×l×2J=2J,解得W=2J-WG=2J-（-10J）=I2Jo因此,選

項A、B均錯誤,C正確。

5.

-1-

?__；B

（多選）如圖所示,輕質(zhì)彈簧上端固定,下端系一物體。物體在A處時,彈簧處于原長狀態(tài)?，F(xiàn)用手托住

物體使它從A處緩慢下降,到達B處時,手和物體自然分開。此過程中,物體克服手的支持力所做的功

為Wo不考慮空氣阻力。關(guān)于此過程,下列說法正確的有（）

A.物體重力勢能減小量一定大于W

B.彈簧彈性勢能增加量一定小于W

C.物體與彈簧組成的系統(tǒng)機械能增加量為W

D.若將物體從A處由靜止釋放,則物體到達B處時的動能為W

矗IAD

窿麗在此過程中減少的重力勢能mgk=AEp+W,所以物體重力勢能減小量一定大于W,不能確定彈簧

彈性勢能增加量與W的大小關(guān)系,選項A正確,B錯誤;支持力對物體做負功,所以物體與彈簧組成的

系統(tǒng)機械能減少W,選項C錯誤;若將物體從A處由靜止釋放,從A到8的過程,根據(jù)動能定理有

Ek=∕ng∕z-AEP=W,選項D正確。

6.

如圖所示,一表面光滑的木板可繞固定的水平軸。轉(zhuǎn)動。木板從水平位置OA轉(zhuǎn)到位置02的過程

中,木板上重為5N的物塊從靠近轉(zhuǎn)軸的位置由靜止開始滑到圖中虛線所示位置.在這一過程中,物

塊的重力勢能減少了4J。以下說法正確的是（g取IOn√s2）（）

A.物塊的豎直高度降低了0.8m

B.由于木板轉(zhuǎn)動,物塊下降的豎直高度必大于0.8m

C.物塊獲得的動能為4J

D.由于木板轉(zhuǎn)動,物塊的機械能必定增加

≡UA

解畫重力勢能的表達式EP=,“g∕z,重力勢能減少了4J,而mg=5N,故〃=0.8m,選項A正確、B錯誤;木

板轉(zhuǎn)動,木板的支持力對物塊做負功,則物塊的機械能必定減少,物塊獲得的動能小于4J,選項C、D

均錯誤。

7.如圖所示,水平傳送帶以v=2m/s的速率勻速運行,上方漏斗每秒將40kg的煤粉豎直放到傳送帶上,

然后一起隨傳送帶勻速運動。如果要使傳送帶保持原來的速率勻速運行,則電動機應(yīng)增加的功率為

多少？

答案∣16OW

解畫由功能關(guān)系,電動機多做的功等于使單位時間內(nèi)落在傳送帶上的煤粉獲得的動能以及煤粉相對

傳送帶滑動過程中產(chǎn)生的熱量,所以AP∕=5"v2+Q,傳送帶做勻速運動,而煤粉相對地面做勻加速運動

過程中的平均速度為傳送帶速度的一半,所以爆粉相對傳送帶的位移等于相對地面的位移,故

25

Q=Ff??x=尸fX=Tmv,解得Δ∕=160Wo

8.

30

24

18

12

6

(多選)一物塊在高3.0m、長5.0m的斜面頂端從靜止開始沿斜面下滑,其重力勢能和動能隨下滑距

離S的變化如圖中直線/、〃所示,重力加速度取IOmH。貝∣J()

A.物塊下滑過程中機械能不守恒

B.物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為0.5

C物塊下滑時加速度的大小為6.0m∕s2

D.當物塊下滑2.0m時機械能損失了12J

??AB

麗由圖像可知,物塊在斜面頂端時重力勢能為30J,物塊滑到斜面底端時動能為10J,該過程損失了

20J的機械能,所以物塊下滑過程中機械能不守恒,選項A正確;物塊在斜面頂端時Mg力=30J,在下滑

全過程中由能量守恒得WngCoS夕s=20J,解得/ZZ=Ikg∕=0.5,選項B正確;物塊下滑時wt^siriθ-μmgcos

解得tz=2.0m/s2,選項C錯誤;物塊下滑2.0m時損失的機械能為Q=μmgcos

^=0.5×10×0.8×2.0J=8J,選項D錯誤。

B級等級考提升練

9.

（多選）如圖所示,在抗洪救災(zāi)中,一架直升機通過繩索用恒力尸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,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.拉力廠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.拉力尸、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

??∣BCD

噩木箱運動過程中,有拉力尸、重力、阻力三個力對木箱做功,合力做功決定著物體動能的改變

量,C正確;重力做功決定著重力勢能的改變量,B正確,A錯誤;除重力做功以外,其他力做功的代數(shù)和

等于物體機械能的改變量,D正確。

彈簧盒

E一

FL③

10.如圖是安裝在列車車廂之間的摩擦緩沖器結(jié)構(gòu)圖。圖中①和領(lǐng)楔塊,朗④為墊板,楔塊與彈簧

盒、墊板間均有摩擦。在車廂相互撞擊使彈簧壓縮的過程中（）

A.緩沖器的機械能守恒

B.摩擦力做功消耗機械能

C墊板的動能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能

D.彈簧的彈性勢能全部轉(zhuǎn)化為動能

??

窿畫在車廂相互撞擊使彈簧壓縮的過程中,由于要克服摩擦力做功,故緩沖器機械能減少,選項A錯

誤,選項B正確;彈簧壓縮過程中,墊板的動能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和彈簧的彈性勢能,選項C、D錯誤。

IL如圖所示,極限跳傘是世界上流行的空中極限運動,它的獨特魅力在于跳傘者可以從正在飛行的各

種飛行器上跳下,也可以從固定在高處的器械、陡峭的山頂、高地甚至建筑物上縱身而下,并且通常

起跳后傘并不是馬上自動打開,而是由跳傘者自己控制開傘時間。傘打開前可看成是自由落體運動,

打開傘后減速下降,最后勻速下落。用Zi表示人下落的高度J表示下落的時間表示人的重力勢

能,Ek表示人的動能,E表示人的機械能,U表示人下落的速度,如果打開傘后空氣阻力與速度的二次方

成正比,則下列圖像可能正確的是（）

解畫重力勢能與人下落的高度呈一次函數(shù)關(guān)系,選項A錯誤。人先做自由落體運動,機械能守恒,可

得Ek=AEp=mg∕?,動能與下落的高度成正比,打開降落傘后人做減速運動,隨速度的減小,阻力減小,由

牛頓第二定律可知,人做加速度減小的減速運動,最后當阻力與重力大小相等后,人做勻速直線運動，

所以動能先減小得快,后減小得慢,當阻力與重力大小相等后,動能不再發(fā)生變化,而機械能繼續(xù)減小,

選項B正確,C、D錯誤。

12.

A

JWWM??r[~∣?￡

B

如圖所示,一輕彈簧左端固定在長木板B的左端,右端與小木塊A連接,且A與B及B與地面間的接

觸面均光滑。開始時4和8均靜止,現(xiàn)同時對A、B施加等大反向的水平恒力FI和F2。從兩物體開

始運動之后的整個運動過程中,彈簧形變不超過其彈性限度。對于4、B和彈簧組成的系統(tǒng),下列說

法正確的是（）

A.由于Q、B等大反向,故系統(tǒng)機械能守恒

B.當彈簧彈力大小與人、B大小相等時4、8各自的動能最大,此時系統(tǒng)機械能最大

C在運動的過程中力、8動能的變化量加上彈簧彈性勢能的變化量等于Q、B做功的代數(shù)和

D.在運動過程中Λ的最大速度一定大于B的最大速度

??C

畫由于Q、B對A、B都做正功,故系統(tǒng)機械能增加,即系統(tǒng)機械能不守恒,選項A錯誤;當彈簧彈

力大小與Fi、F2大小相等時,4、B受力平衡,加速度減為0,此時速度達到最大值,故各自的動能最大，

之后Q和B繼續(xù)對系統(tǒng)做正功,系統(tǒng)機械能繼續(xù)增大,故此時系統(tǒng)機械能不是最大,選項B錯誤;在運

動的過程中,根據(jù)除重力和彈簧彈力以外的力對系統(tǒng)做的功等于系統(tǒng)機械能的變化量可知/、B動能

的變化量加上彈簧彈性勢能的變化量等于FH尸2做功的代數(shù)和,選項C正確;由于不知道A和8質(zhì)

量大小的關(guān)系,所以不能判斷誰的最大速度更大,選項D錯誤。

13.

Rc

ab

如圖是豎直面內(nèi)的光滑固定軌道,加水平,長度為2R;歷是半徑為R的四分之一圓弧,與曲相切

于b點。一質(zhì)量為根的小球,始終受到與重力大小相等的水平外力的作用,自。點處從靜止開始向右

運動。重力加速度大小為g。小球從。點開始運動到其軌跡最高點,機械能的增量為多大？

答案5mgR

Ig明以小球為研究對象,在小球由“到C的過程中,應(yīng)用動能定理有Fxab+FR-mgR=^ι√,其中水平

力大小F=mg,得vc=2y[gRo經(jīng)過C點以后,在豎直方向上小球做豎直上拋運動,上升的時間1升

9Igo在水平方向上小球做加速度為〃X的勻加速運

動,由牛頓第二定律得/7=∕Mt,且F=mg,故ClX=g。在時間力升內(nèi),小球在水平方向上的位移

1

X=加4升2=2氏故力F在整個過程中對小球做的功W=Fxah+FR+Fx=5mgR.由功能關(guān)系

得,AE=W=5"igR°

14.如圖所示,水平傳送帶長L=12m,且以v=5m/s的恒定速率順時針轉(zhuǎn)動,光滑軌道與傳送帶的右端

B點平滑連接,有一質(zhì)量ln=2kg的物塊從距傳送帶高6=5m的A點由靜止開始滑下。已知物塊與傳

送帶之間的動摩擦因數(shù)》=0.5,重力加速度g取10m/s1求：

(1)物塊距傳送帶左端C的最小距離；

(2)物塊再次經(jīng)過B點后滑上曲面的最大高度；

(3)在上述整個運動過程中,物塊與傳送帶間因摩擦而產(chǎn)生的熱量。

??∣(l)2m(2)1.25m⑶22