高考物理一輪復習 第5章 機械能及其守恒定律 第4節(jié) 課時提能練17 功能關系 能量守恒定律-人教版高三物理試題

課時提能練(十七)功能關系能量守恒定律(限時：40分鐘)A級跨越本科線1．用恒力F豎直向上拉一物體，使其由地面處開始加速上升到某一高度．若該過程空氣阻力不能忽略，則下列說法中正確的是()A．力F做的功和阻力做的功之和等于物體動能的增量B．重力所做的功等于物體重力勢能的增量C．力F做的功和阻力做的功之和等于物體機械能的增量D．力F、重力、阻力三者的合力所做的功等于物體機械能的增量C[在物體向上運動的過程中，恒力F、重力、空氣阻力做功，根據(jù)動能定理可知，三力做的功之和等于物體的動能增量，所以A錯誤；克服重力做的功等于物體重力勢能的增量，所以B錯誤；除重力外的其它力做的功之和等于物體機械能的增加量，所以C正確，D錯誤．]2.如圖5-4-11所示，跳水運動員跳水前的踏板過程可以簡化為下述模型：運動員從高處落到處于自然狀態(tài)的跳板(A位置)上，隨跳板一同向下運動到最低點(B位置)．對于運動員從開始與跳板接觸到運動至最低點的過程，下列說法正確的是()【導學號：92492238】圖5-4-11A．到達最低點時，運動員所受外力的合力為零B．在這個過程中，運動員的動能一直在減小C．在這個過程中，跳板的彈性勢能一直在增加D．在這個過程中，運動員所受重力對她做的功大于運動員克服跳板彈力做的功C[從運動員與跳板接觸至F彈＝mg，運動員做加速度減小的加速運動，之后F彈>mg，運動員開始減速，到最低點時速度減為零，此時運動員受向上的合力，選項A錯誤；該過程中運動員的動能先增大后減小，選項B錯誤；該過程中跳板的形變量一直增大，彈性勢能一直在增加，選項C正確；對于該過程，由動能定理得WG－W彈＝0－eq\f(1,2)mv2，則WG＝W彈－eq\f(1,2)mv2，選項D錯誤．]3．如圖5-4-12是安裝在列車車廂之間的摩擦緩沖器結構圖，圖中①和②為楔塊，③和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()圖5-4-12A．緩沖器的機械能守恒B．摩擦力做功消耗機械能C．墊板的動能全部轉化為內能D．彈簧的彈性勢能全部轉化為動能B[由于車廂撞擊彈簧壓縮的過程中存在克服摩擦力做功，所以緩沖器的機械能減少，選項A錯誤，B正確；彈簧壓縮的過程中，墊板的動能轉化為內能和彈簧的彈性勢能，選項C、D錯誤．]4.如圖5-4-13所示，足夠長的傳送帶以恒定速率順時針運行，將一個物體輕輕放在傳送帶底端，第一階段物體被加速到與傳送帶具有相同的速度，第二階段與傳送帶相對靜止，勻速運動到達傳送帶頂端．下列說法正確的是()圖5-4-13A．第一階段摩擦力對物體做正功，第二階段摩擦力對物體不做功B．第一階段摩擦力對物體做的功等于第一階段物體動能的增加量C．第一階段物體和傳送帶間因摩擦產(chǎn)生的熱量等于第一階段物體機械能的增加量D．物體從底端到頂端全過程機械能的增加量等于全過程物體與傳送帶間因摩擦產(chǎn)生的熱量C[第一階段滑動摩擦力對物體做正功，第二階段靜摩擦力對物體也做正功，A項錯誤；摩擦力做的功等于物體機械能的增加量，B項錯誤；第一階段物體的平均速度是傳送帶速度的一半，因此物體運動的位移x1恰好等于物體和傳送帶間相對移動的距離d.所以因摩擦產(chǎn)生的熱量Q＝Ffd，等于物體機械能的增加量而不是動能的增加量，C項正確；第二階段靜摩擦力做正功，物體機械能增加，物體與傳送帶間沒有產(chǎn)生熱量，D項錯誤．]5．(2017·黃山模擬)“彈弓”一直是孩子們最喜愛的彈射類玩具之一，其構造如圖5-4-14所示，橡皮筋兩端點A、B固定在把手上，橡皮筋ACB恰好處于原長狀態(tài)，在C處(AB連線的中垂線上)放一固體彈丸，一手執(zhí)把，另一手將彈丸拉至D點放手，彈丸就會在橡皮筋的作用下迅速發(fā)射出去，打擊目標，現(xiàn)將彈丸豎直向上發(fā)射，已知E是CD中點，則()【導學號：92492239】圖5-4-14A．從D到C，彈丸的機械能守恒B．從D到C，彈丸的動能一直在增大C．從D到C，彈丸的機械能先增大后減小D．從D到E彈丸增加的機械能大于從E到C彈丸增加的機械能D[從D到C，橡皮筋對彈丸做正功，彈丸機械能一直在增加，A、C錯誤；從D到E橡皮筋作用在彈丸上的合力大于從E到C橡皮筋作用在彈丸上的合力，兩段高度相等，所以DE段橡皮筋對彈丸做功較多，即機械能增加的較多，D正確；在CD連線中的某一處，彈丸受力平衡，所以從D到C，彈丸的速度先增大后減小，B錯誤．]6．(多選)(2017·襄陽模擬)如圖5-4-15所示，質量為M、長為L的木板置于光滑的水平面上，一質量為m的滑塊放置在木板左端，滑塊與木板間滑動摩擦力大小為f，用水平的恒定拉力F作用于滑塊．當滑塊運動到木板右端時，木板在地面上移動的距離為s，下列結論中正確的是()圖5-4-15A．上述過程中，F(xiàn)做功等于滑塊和木板動能的增量B．其他條件不變的情況下，M越大，s越小C．其他條件不變的情況下，F(xiàn)越大，滑塊到達木板右端所用時間越長D．其他條件不變的情況下，f越大，滑塊與木板間產(chǎn)生的熱量越多BD[在滑塊滑到木板右端的過程中，F(xiàn)做的功轉化為滑塊和木板的動能以及系統(tǒng)的內能，選項A錯誤；木板質量越大，木板的加速度越小，因而木板的位移越小，選項B正確；其他條件不變，F(xiàn)越大，滑塊滑到木板右端所需的時間越短，選項C錯誤；根據(jù)Q＝fL可知f越大，產(chǎn)生的熱量越多，選項D正確．]7．(2017·海口模擬)如圖5-4-16所示，半圓形軌道MON豎直放置且固定在地面上，直徑MN是水平的，一小物塊從M點正上方高度為H處自由下落，正好在M點滑入半圓軌道，測得其第一次離開N點后上升的最大高度為eq\f(H,2)，小物塊接著下落從N點滑入半圓軌道，在向M點滑行過程中(整個過程不計空氣阻力)，下列說法正確的是()【導學號：92492240】圖5-4-16A．小物塊正好能到達M點B．小物塊一定到不了M點C．小物塊一定能沖出M點D．不能確定小物塊能否沖出M點C[設小物塊由M運動到N克服摩擦力所做的功為W1，則由能量守恒定律可得：W1＝eq\f(1,2)mgH；設小物塊由N運動到M克服摩擦力所做的功為W2，因為速度越大，小物塊對軌道的壓力越大，所受滑動摩擦力越大，所以W2<W1＝eq\f(1,2)mgH，小物塊一定能沖出M點，即只有選項C正確．]8.(2017·杭州模擬)一彈珠彈射玩具模型如圖5-4-17所示，水平粗糙管AB內裝有一輕彈簧，左端固定．豎直放置管道BCD光滑，其中CD為半徑為R＝0.1m的1/4圓周，C與地面高度也為R.用質量m1＝0.3kg的彈珠(可看成質點)將彈簧緩慢壓縮到某一確定位置M，彈珠與彈簧不固連，由靜止釋放后彈珠恰停止在D點．用同種材料、質量為m2＝0.1kg的彈珠仍將彈簧緩慢壓縮到M點釋放，由靜止釋放后彈珠由D點飛出后落在與D點正下方D′點相距x＝0.8m處．g取10m/s2，求：圖5-4-17(1)m2從D點飛出時的速度大??；(2)彈珠m2在D點時對軌道的彈力；(3)彈簧緩慢壓縮到M點時儲存的彈性勢能．【解析】(1)對m2由平拋運動規(guī)律得：2R＝eq\f(1,2)gt2，t＝0.2sx＝vDt，vD＝4m/s.(2)在D處：m2g＋FN＝m2eq\f(v\o\al(2,D),R)，F(xiàn)N＝15N，方向豎直向下由牛頓第三定律知m2在D點時對軌道的彈力F′N＝15N方向豎直向上．(3)對m1，由能量轉化和守恒知Ep＝μm1gxMB＋m1g·2R對m2，由能量轉化和守恒知Ep＝μm2gxMB＋m2g·2R＋eq\f(1,2)m2veq\o\al(2,D)解得Ep＝1.2J.【答案】(1)4m/s(2)15N(3)1.2JB級名校必刷題9．如圖5-4-18所示，質量為m的滑塊以一定初速度滑上傾角為θ的固定斜面，同時施加一沿斜面向上的恒力F＝mgsinθ；已知滑塊與斜面間的動摩擦因數(shù)μ＝tanθ，取出發(fā)點為參考點，能正確描述滑塊運動到最高點過程中產(chǎn)生的熱量Q，滑塊動能Ek、勢能Ep、機械能E與時間t、位移x關系的選項是()圖5-4-18ABCDC[根據(jù)滑塊與斜面間的動摩擦因數(shù)μ＝tanθ可知，滑動摩擦力等于重力沿斜面向下的分力．施加一沿斜面向上的恒力F＝mgsinθ，物體機械能保持不變，重力勢能隨位移x均勻增大，選項C正確，D錯誤．產(chǎn)生的熱量Q＝Ffx，隨位移均勻增大，滑塊動能Ek隨位移x均勻減小，選項A、B錯誤．]10．(多選)如圖5-4-19甲所示，傾角為θ足夠長的傳送帶以恒定的速率v0沿逆時針方向運行．t＝0時，將質量m＝1kg的物體(可視為質點)輕放在傳送帶上，物體相對地面的v-t圖象如圖乙所示．設沿傳送帶向下為正方向，重力加速度g取10m/s2.則()甲乙圖5-4-19A．傳送帶的速率v0＝10m/sB．傳送帶的傾角θ＝30°C．物體與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)μ＝0.5D．0～2.0s摩擦力對物體做功Wf＝－24JACD[物體與傳送帶同速之前的加速度為a1，同速之后的加速度為a2，由v-t圖象可知，a1＝10m/s2，a2＝2m/s2，由mgsinθ＋μmgcosθ＝ma1，mgsinθ－μmgcosθ＝ma2可解得：θ＝37°，μ＝0.5，B錯誤，C正確；物體與傳送帶同速后物體的加速度發(fā)生變化，由此可知，傳送帶的速度v0＝10m/s，A正確；由動能定理得：mgLsinθ＋Wf＝eq\f(1,2)mv2，L＝eq\f(10,2)×1m＋eq\f(10＋12,2)×1m＝16m，物體末速度v＝12m/s，故Wf＝－24J，D正確．]11．(2017·鄭州模擬)如圖5-4-20所示，固定在水平地面上的工件，由AB和BD兩部分組成．其中AB部分為光滑的圓弧，∠AOB＝37°，圓弧的半徑R＝0.5m，圓心O點在B點正上方，BD部分水平，長度為l＝0.2m，C為BD的中點．現(xiàn)有一質量m＝1kg的物塊(可視為質點)，從A端由靜止釋放，恰好能運動到D點．為使物塊運動到C點時速度為零，可先將BD部分以B為軸向上轉動一銳角θ，求：圖5-4-20(1)該銳角θ(假設物塊經(jīng)過B點時沒有能量損失)；(2)物塊在BD板上運動的總路程．(g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)【導學號：92492241】【解析】(1)設動摩擦因數(shù)為μ，當BD水平時，研究物塊的運動，根據(jù)動能定理得從A到D的過程中mgR(1－cos37°)－μmgl＝0代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得μ＝0.5當BD以B為軸向上轉動一個銳角θ時，從A到C的過程中，根據(jù)動能定理mgR(1－cos37°)－mgeq\f(l,2)sinθ－μFNeq\f(l,2)＝0其中FN＝mgcosθ聯(lián)立解得θ＝37°.(2)物塊在C處速度減為零后，由于mgsinθ>μmgcosθ物塊將會下滑，而AB段光滑，故物塊將做往復運動，直到停止在B點．根據(jù)能量守恒定律mgR(1－cos37°)＝Q而摩擦產(chǎn)生的熱量Q＝fs，f＝μmgcosθ代入數(shù)據(jù)解得，物塊在BD板上的總路程s＝0.25m.【答案】(1)37°(2)0.25m12．自由式滑雪空中技巧是一項有極大觀賞性的運動，其場地由①出發(fā)區(qū)、②助滑區(qū)、③過渡區(qū)、④高度h＝4m的跳臺組成．其中過渡區(qū)的CDE部分是半徑為R＝4m的圓弧，D是最低點，∠DOE＝60°，如圖5-4-21所示．比賽時運動員由A點靜止出發(fā)進入助滑區(qū)，經(jīng)過渡區(qū)后，沿跳臺的斜坡勻減速上滑，至跳臺的F處飛出表演空中動作．運動員要成功完成空中動作，必須在助滑區(qū)用滑雪桿助滑，使離開F點時速度在36km/h到48km/h之間．不計所有阻力，已知eq\x\to(AB)＝2eq\x\to(EF)，g取10m/s2.圖5-4-21(1)一次，某總質量為60kg的運動員進行試滑，他從A點滑下后不用滑雪桿助滑，結果從F點飛出后無法完成空中動作．教練測得他在②、④兩段運動時間之比t1∶t2＝3∶1，求他在②、④兩段運動的平均速度之比和加速度之比；(2)這次試滑，他通過D點時受到的支持力多大？(3)試求為了能成功完成空中動作，助滑過程中他至少需要消耗多少體能？【導學號：92492242】【解析】(1)位移之比為2∶1，時間之比為3∶1，由eq\x\to(v)＝eq\f(x,t)可得，eq\x\to(v1)∶eq\x\to(v2)＝2∶3，eq\x\to(AB)＝eq\f(1,2)a1teq\o\al(2,1)，eq\x\to(EF)＝vEt2－eq\f(1,2)a2teq\o\al(2,2)，vB＝vE＝a1t1，解得：a1∶a2＝2∶3.(2)在eq\x\to(EF)段，有：eq\x\to(EF)＝eq\f(h,sin60°)＝eq\f(8\r(3),3)ma2＝gsin60°＝5eq\r(3)m/s2在eq\x\to(AB)段，有：eq\x\to(AB)＝2eq\x\to(EF)＝eq\f(16\r(3),3)ma1＝eq\f(2,3)a2＝eq\f(10\r(3),3)m/s2運動員從A點由靜止出發(fā)做勻加速運動，由運動學公式得：veq\o\al(2,B)＝2a1eq\x\to(AB)從B點到D點的過程中，由動能定理得