習(xí)題課功能關(guān)系及其應(yīng)用

習(xí)題課:功能關(guān)系及其應(yīng)用A級(jí)必備知識(shí)基礎(chǔ)練1.(2021遼寧葫蘆島高一階段練習(xí))功是能量轉(zhuǎn)化的量度,下列關(guān)于功與能關(guān)系的說法正確的是()A.物體克服重力做功,物體的重力勢能一定增加,機(jī)械能可能減少B.物體克服重力做功,物體的重力勢能一定增加,機(jī)械能一定增加C.重力對(duì)物體做正功,物體的動(dòng)能一定減小,重力勢能可能增加D.重力對(duì)物體做正功,物體的動(dòng)能一定增加,重力勢能一定增加2.(2021遼寧大連高一期末)如圖所示為高速公路某路段旁的避險(xiǎn)車道,車輛可駛?cè)氡茈U(xiǎn)。若質(zhì)量為m的貨車剎車后以初速度v0經(jīng)A點(diǎn)沖上避險(xiǎn)車道,運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)減速為0,貨車所受摩擦阻力恒定,A、B兩點(diǎn)高度差為h,已知重力加速度為g,下列關(guān)于該貨車從A運(yùn)動(dòng)到B的過程說法正確的是()A.摩擦阻力做功為12B.摩擦力做的功大于機(jī)械能的變化量C.動(dòng)能的變化量等于重力做的功D.產(chǎn)生的熱量為123.(2021河南許昌高一期末)如圖所示,一個(gè)不光滑的圓環(huán)豎直固定在水平面上的底座上,一個(gè)有動(dòng)力的小車通過卡在圓環(huán)上的滑輪可以在圓環(huán)上繞圓環(huán)做圓周運(yùn)動(dòng)。則當(dāng)動(dòng)力小車從最低點(diǎn)B沿著圓環(huán)加速運(yùn)動(dòng)到圖中位置A的過程中,下列說法正確的是()A.動(dòng)力小車所受的合力對(duì)小車所做的功等于小車機(jī)械能的增量B.動(dòng)力小車的牽引力對(duì)小車所做的功等于小車機(jī)械能的增量C.重力對(duì)動(dòng)力小車所做的功等于小車重力勢能的增量D.動(dòng)力小車克服摩擦阻力所做的功等于小車和圓環(huán)之間由于摩擦而產(chǎn)生的熱量4.(2021湖北黃岡高一期末)如圖甲所示,傳送帶沿順時(shí)針方向運(yùn)行,滑塊以初速度v0滑上傳送帶,從傳送帶底端滑至頂端的過程中,滑塊速度隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示,在這一過程中,下列說法正確的是()A.滑塊的機(jī)械能一直減小B.滑塊的機(jī)械能一直增大C.滑塊的機(jī)械能先減小后不變D.滑塊的機(jī)械能先減小后增大5.(2021浙江金華高一期末)空軍飛行員進(jìn)行海上跳傘訓(xùn)練,當(dāng)?shù)竭_(dá)安全極限的高度,飛行員將打開降落傘平穩(wěn)著落。一飛行員下降到極限高度時(shí)打開降落傘,而后做豎直向下勻減速運(yùn)動(dòng)。飛行員和降落傘的質(zhì)量為m,所受空氣阻力大小恒為F。減速下降h的過程中,飛行員和降落傘的動(dòng)能變化量為ΔEk,g為當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?。則減速下降h的過程中,下列說法正確的是()A.飛行員和降落傘所受合力做功為FhmghB.飛行員和降落傘所受阻力做功為FhC.飛行員和降落傘的機(jī)械能減少了mgh+ΔEkD.飛行員和降落傘的機(jī)械能減少了Fh6.從地面豎直向上拋出一物體(可視為質(zhì)點(diǎn)),以地面為參考平面,該物體的機(jī)械能和重力勢能隨它離開地面的高度h的關(guān)系如圖所示,h0為物體上升的最大高度。則物體在上升過程中所受阻力與重力的比值為()A.E2E1C.E1-E7.如圖所示,水平傳送帶以v=2m/s的速率勻速運(yùn)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(yùn)動(dòng)。如果要使傳送帶保持原來的速率勻速運(yùn)行,則電動(dòng)機(jī)應(yīng)增加的功率為多少?8.(2021河南許昌高一期末)如圖所示,一固定曲面AB與水平地面BC在B點(diǎn)平滑相連。一質(zhì)量m=1kg的小滑塊從水平地面上的C點(diǎn),在水平向左的恒力F=83N作用下,由靜止開始沿水平地面向左運(yùn)動(dòng)。當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)立即撤去恒力F,物體沿曲面運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)A時(shí)速度剛好為零。已知曲面的高度為h=0.2m,小滑塊與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.1,B、C之間的距離為x=1.5m。重力加速度g取10m/s2B級(jí)關(guān)鍵能力提升練9.(多選)(2021四川內(nèi)江高一期末)如圖所示,纜車在牽引索的牽引下沿固定的傾斜索道加速上行,所受阻力不能忽略。在纜車向上運(yùn)動(dòng)的過程中,下列說法正確的是()A.纜車克服重力做的功等于纜車增加的重力勢能B.纜車增加的動(dòng)能等于牽引力對(duì)纜車做的功和克服阻力做的功之和C.纜車增加的機(jī)械能等于纜車受到的牽引力與阻力做的功之和D.纜車所受牽引力做的功等于纜車克服阻力和克服重力做的功之和10.(多選)如圖所示,某滑雪運(yùn)動(dòng)員由坡道進(jìn)入豎直面內(nèi)的圓弧形滑道AB,從滑道的A點(diǎn)滑行到最低點(diǎn)B的過程中,重力做功1.8×104J,克服阻力做功2000J。則該運(yùn)動(dòng)員()A.重力勢能減小了1.8×104JB.動(dòng)能增加了1.8×104JC.機(jī)械能減小了2000JD.合力做功2×104J11.(多選)(2021吉林長春高一期末)如圖所示,傳送帶的水平部分ab長度為2m,傾斜部分bc長度為4m,bc與水平方向的夾角為37°。傳送帶沿順時(shí)針方向勻速率運(yùn)動(dòng),速率為2m/s?，F(xiàn)將質(zhì)量為m=1kg小煤塊A從靜止輕放到a處,它將被傳送到c點(diǎn),已知小煤塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.25,且此過程中煤塊不會(huì)脫離傳送帶,g取10m/s2,下列說法正確的是()A.小煤塊從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)的過程中,電動(dòng)機(jī)多消耗的電能為4JB.小煤塊從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)所用的時(shí)間為2.2sC.從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)的過程,小煤塊和皮帶間因摩擦而產(chǎn)生的熱量為6JD.從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)的過程,小煤塊在傳送帶上留下的痕跡長度為2.8m12.(2021廣東清遠(yuǎn)高一期末)深坑打夯機(jī)的工作示意圖如圖所示。開始時(shí),電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)兩個(gè)摩擦輪勻速轉(zhuǎn)動(dòng),將夯桿從深坑提起,當(dāng)夯桿的下端剛到達(dá)坑口時(shí),兩個(gè)摩擦輪將夯桿松開,夯桿在自身重力的作用下,落回坑底,這樣周而復(fù)始地進(jìn)行,就可以達(dá)到將坑底夯實(shí)的目的。已知兩摩擦輪始終以大小相同的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng),對(duì)夯桿的壓力大小均為F=2.5×104N,兩摩擦輪與夯桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.25,夯桿的質(zhì)量m=1×103kg,坑深h=6.75m,每個(gè)打夯周期中,摩擦輪對(duì)夯桿做的功W=8×104J,重力加速度大小g取10m/s2,不計(jì)夯實(shí)坑底引起的深度變化,求:(1)兩摩擦輪邊緣的線速度大小v;(2)每個(gè)打夯周期中,摩擦輪與夯桿摩擦產(chǎn)生的熱量Q。13.如圖所示,水平傳送帶長L=12m,且以v=5m/s的恒定速率順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),光滑軌道與傳送帶的右端B點(diǎn)平滑連接,有一質(zhì)量m=2kg的物塊從距傳送帶高h(yuǎn)=5m的A點(diǎn)由靜止開始滑下。已知物塊與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5,重力加速度g取10m/s2,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(diǎn)后滑上曲面的最大高度;(3)在上述整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中,物塊與傳送帶間因摩擦而產(chǎn)生的熱量。

習(xí)題課:功能關(guān)系及其應(yīng)用1.A物體克服重力做功,物體的重力勢能一定增加,但若除重力做功外,其他外力對(duì)物體做負(fù)功,則物體的機(jī)械能將減小,故A正確,B錯(cuò)誤;重力對(duì)物體做正功,物體的重力勢能一定減小,物體動(dòng)能的變化取決于合力所做的功,合力做正功,動(dòng)能增加,合力做負(fù)功,動(dòng)能減小,故C、D錯(cuò)誤。2.D貨車剎車過程由動(dòng)能定理有Wfmgh=012mv02,解得摩擦阻力做功為Wf=mgh12mv02,故A錯(cuò)誤;根據(jù)能量守恒可知,除重力外的摩擦力做的功等于機(jī)械能的變化量,故B錯(cuò)誤;動(dòng)能的變化量等于重力做的功和摩擦力做的功之和,故C錯(cuò)誤;摩擦力做的負(fù)功產(chǎn)生熱量,3.D根據(jù)動(dòng)能定理,動(dòng)力小車所受的合力對(duì)小車所做的功等于小車動(dòng)能的增量,故A錯(cuò)誤;根據(jù)功能關(guān)系,動(dòng)力小車的牽引力和小車受到的摩擦力對(duì)小車所做的功等于小車機(jī)械能的增量,故B錯(cuò)誤;根據(jù)重力做功和重力勢能變化量之間的關(guān)系可知,重力對(duì)動(dòng)力小車所做的功與小車重力勢能的增量是相反數(shù),故C錯(cuò)誤;由功能關(guān)系可知,動(dòng)力小車克服摩擦阻力所做的功等于小車和圓環(huán)之間由于摩擦而產(chǎn)生的熱量,故D正確。4.D由vt圖像可知,開始滑塊的速度大于傳送帶的速度,摩擦力對(duì)滑塊做負(fù)功,機(jī)械能減小,當(dāng)滑塊速度與傳送帶速度相等后,滑塊勻速上升,摩擦力對(duì)滑塊做正功,滑塊的機(jī)械能增大,因此滑塊的機(jī)械能先減小后增大,故選D。5.D飛行員和降落傘所受合力做功為W合=mghFh,故A錯(cuò)誤;飛行員和降落傘所受阻力做功為WF=Fh,故B錯(cuò)誤;由除了重力和彈簧彈力之外的力做功等于機(jī)械能的變化得出W外=ΔE,飛行員和降落傘除了重力還有阻力做功,所以W外=WF=Fh,所以飛行員和降落傘的機(jī)械能減少了Fh,故D正確,C錯(cuò)誤。6.C設(shè)物體在上升過程中所受阻力大小為F阻,由功能關(guān)系得F阻h0=E1E2,mgh0=E2,解得F阻mg7.答案160W解析由功能關(guān)系,電動(dòng)機(jī)多做的功等于使單位時(shí)間內(nèi)落在傳送帶上的煤粉獲得的動(dòng)能以及煤粉相對(duì)傳送帶滑動(dòng)過程中產(chǎn)生的熱量,所以ΔPt=12mv2+Q,傳送帶做勻速運(yùn)動(dòng),而煤粉相對(duì)地面做勻加速運(yùn)動(dòng)過程中的平均速度為傳送帶速度的一半,所以煤粉相對(duì)傳送帶的位移等于相對(duì)地面的位移,故Q=Ff·Δx=Ffx=12mv2,解得ΔP=1608.答案0.5J解析設(shè)小滑塊在曲面AB上由于摩擦而產(chǎn)生的熱量為Q,C到A的整個(gè)過程中,由動(dòng)能定理有(Fμmg)x+WAB摩mg=0,由摩擦力做功與摩擦生熱的關(guān)系,有WAB摩=Q,聯(lián)立解得Q=(Fμmg)xmgh,代入數(shù)據(jù)得Q=0.5J。9.AC纜車克服重力做的功等于纜車增加的重力勢能,A正確;纜車增加的動(dòng)能等于牽引力對(duì)纜車做的功和阻力做的功、重力做的功之和,B錯(cuò)誤;除重力外的其他力所做的功等于機(jī)械能的變化量,故纜車增加的機(jī)械能等于纜車受到的牽引力與阻力做的功之和,C正確;結(jié)合B的解析可知,纜車所受牽引力做的功大于纜車克服阻力和克服重力做的功之和,D錯(cuò)誤。10.AC根據(jù)功能關(guān)系,重力對(duì)物體做正功,物體的重力勢能減少,A正確;根據(jù)動(dòng)能定理,合力對(duì)運(yùn)動(dòng)員做的功為16000J,則動(dòng)能增加16000J,B、D錯(cuò)誤;根據(jù)功能關(guān)系,非重力對(duì)運(yùn)動(dòng)員做了多少功,運(yùn)動(dòng)員的機(jī)械能就變化多少,阻力做功2000J,則機(jī)械能減少2000J,C正確。11.AC煤塊A輕放在a點(diǎn)后在摩擦力作用下向右做勻加速運(yùn)動(dòng),假設(shè)達(dá)b之前可以和皮帶共速,則有a1=μg=2.5m/s2,x1=v22a=0.8m<lab(假設(shè)成立),t1=va1=0.8s,皮帶在煤塊和皮帶共速過程位移為x2=vt1=1.6m,煤塊和傳送帶的相對(duì)滑動(dòng)位移為Δx1=x2x1=0.8m,因摩擦產(chǎn)生的熱量為Q1=μmg·Δx1=2J,電動(dòng)機(jī)多消耗的電能W1=μmg·x1+Q1=4J,之后煤塊勻速t2=lab-x1v=0.6s,煤塊在b到c過程中,由于mgsin37°=0.6mg>μmgcos37°=0.2mg,所以煤塊一直勻加速運(yùn)動(dòng),在bc段的加速度大小為a2=(mgsin37°-μmgcos37°)m=4m/s2,lbc=vt3+12at32,解得t3=1s,該過程皮帶位移為x3=vt3=2m,煤塊和傳送帶相對(duì)滑動(dòng)位移為Δx2=lbcx3=2m,因摩擦產(chǎn)生的熱量為Q2=μmgcos37°·Δx2=4J,所以煤塊由a運(yùn)動(dòng)到c的時(shí)間為t=t1+t2+t3=2.412.答案(1)5m/s(2)6.25×104J解析(1)設(shè)夯桿的下端到達(dá)坑口前的速度大小已經(jīng)達(dá)到v,由動(dòng)能定理有Wmgh=12mv解得v=5m/s夯桿向上加速過程,由牛頓第二定律有2μFmg=ma設(shè)夯桿從靜止到剛達(dá)到速度v的過程向上運(yùn)動(dòng)的高度為h1,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有v2=2ah1解得h1=5mh1<h,假設(shè)成立,即v=5m/s。(2)夯桿上升h1=5m所用的時(shí)間t=v該時(shí)間內(nèi)摩擦輪邊緣通過的路程s=vt由功能關(guān)系有Q=2μF(sh1)解得Q=6.25×104J。13.答案(1)2m(2)1.25m(3)225J解析(1)物塊從A到B的過程中由動(dòng)能定理得mgh=12mvB2,解得v物塊在傳送帶上向左運(yùn)動(dòng)的過程中由牛頓第二定律得μmg=ma,解得a=5m/s2由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得0vB2=2解得x1=10m,且t1=vBa=2物塊距傳送帶左端C的最小距離dmin=Lx1=2m。(2)物塊在傳送帶上向右運(yùn)動(dòng)的過程中由牛頓第