【三維設計】2022屆高三物理一輪復習課時跟蹤檢測(十九)-功能關系-能量守恒定律-

課時跟蹤檢測(十九)功能關系能量守恒定律對點訓練：功能關系的理解和應用1.(2021·安慶模擬)2021年2月15日中午12時30分左右，俄羅斯車里雅賓斯克州發(fā)生天體墜落大事。依據(jù)俄緊急狀況部的說法，墜落的是一顆隕石。這顆隕石重量接近1萬噸，進入地球大氣層的速度約為4萬英里每小時，隨后與空氣摩擦而發(fā)生猛烈燃燒，并在距離地面上空12至15英里處發(fā)生爆炸，產(chǎn)生大量碎片，假定某一碎片自爆炸后落至地面并陷入地下確定深度過程中，其質量不變，則()圖1A．該碎片在空中下落過程中重力做的功等于動能的增加量B．該碎片在空中下落過程中重力做的功小于動能的增加量C．該碎片在陷入地下的過程中重力做的功等于動能的轉變量D．該碎片在整個過程中克服阻力做的功等于機械能的削減量2．(2021·襄陽聯(lián)考)用恒力F豎直向上拉一物體，使其由地面處開頭加速上升到某一高度。若該過程空氣阻力不能忽視，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3．(2021·江西臨川二中月考)如圖2所示，A、B、C三個一樣的滑塊從粗糙斜面上的同一高度同時開頭運動，A由靜止釋放，B的初速度方向沿斜面對下，大小為v0，C的初速度方向沿斜面水平，大小也為v0。下列說法中正確的是()圖2A．A和C將同時滑到斜面底端B．滑到斜面底端時，B的機械能削減最多C．滑到斜面底端時，B的動能最大D．滑到斜面底端時，C的重力勢能削減最多4.(多選)(2021·大綱卷)如圖3，一固定斜面傾角為30°，一質量為m的小物塊自斜面底端以確定的初速度，沿斜面對上做勻減速運動，加速度的大小等于重力加速度的大小g。若物塊上升的最大高度為H，則此過程中，物塊的()圖3A．動能損失了2mgH B．動能損失了mgHC．機械能損失了mgH D．機械能損失了eq\f(1,2)mgH對點訓練：摩擦力做功問題5．(多選)(2021·泰安質檢)如圖4，質量為M、長度為L的小車靜止在光滑水平面上，質量為m的小物塊(可視為質點)放在小車的最左端。現(xiàn)用一水平恒力F作用在小物塊上，使小物塊從靜止開頭做勻加速直線運動。小物塊和小車之間的摩擦力為Ff，小物塊滑到小車的最右端時，小車運動的距離為x。此過程中，以下結論正確的是()圖4A．小物塊到達小車最右端時具有的動能為(F－Ff)·(L＋x)B．小物塊到達小車最右端時，小車具有的動能為FfxC．小物塊克服摩擦力所做的功為Ff(L＋x)D．小物塊和小車增加的機械能為Fx6.(多選)(2021·黃山模擬)如圖5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，滑塊速度為v1，木板速度為v2，下列結論中正確的是()圖5A．上述過程中，F(xiàn)做功大小為eq\f(1,2)mv12＋eq\f(1,2)Mv22B．其他條件不變的狀況下，M越大，s越小C．其他條件不變的狀況下，F(xiàn)越大，滑塊到達右端所用時間越長D．其他條件不變的狀況下，f越大，滑塊與木板間產(chǎn)生的熱量越多7．(多選)(2021·濰坊模擬)如圖6所示，足夠長傳送帶與水平面的夾角為θ，物塊a通過平行于傳送帶的輕繩跨過光滑輕滑輪與物塊b相連。開頭時，a、b及傳送帶均靜止且mb＞masinθ?，F(xiàn)使傳送帶順時針勻速轉動，則物塊在運動(物塊未與滑輪相碰)過程中()圖6A．一段時間后可能勻速運動B．一段時間后，摩擦力對物塊a可能做負功C．開頭的一段時間內(nèi)，重力對a做功的功率大于重力對b做功的功率D．摩擦力對a、b組成的系統(tǒng)做的功等于a、b機械能的增量對點訓練：能量守恒定律的應用8.(多選)(2021·臨沂模擬)如圖7所示，水平桌面上的輕質彈簧一端固定，另一端與小物塊相連，彈簧處于自然長度時物塊位于O點(圖中未標出)。物塊的質量為m，AB＝a，物塊與桌面間的動摩擦因數(shù)為μ，現(xiàn)用水平向右的力將物塊從O點拉至A點，拉力做的功為W。撤去拉力后物塊由靜止向左運動，經(jīng)O點到達B點時速度為零，重力加速度為g。則上述過程中()圖7A．物塊在A點時彈簧的彈性勢能確定大于在B點時彈性勢能B．物塊在O點時動能最大C．物塊在B點時，彈簧的彈性勢能大于W－eq\f(3,2)μmgaD．經(jīng)O點時，物塊的動能小于W－μmga9．(2021·武漢部分學校調(diào)研)某汽車研發(fā)機構在汽車的車輪上安裝了小型發(fā)電機，將減速時的部分動能轉化并儲存在蓄電池中，以達到節(jié)能的目的。某次測試中，汽車以額定功率行駛700m后關閉發(fā)動機，測出了汽車動能Ek與位移x的關系圖像如圖8所示，其中①是關閉儲能裝置時的關系圖線，②是開啟儲能裝置時的關系圖線。已知汽車的質量為1000kg，設汽車運動過程中所受地面阻力恒定，空氣阻力不計，求圖8(1)汽車的額定功率P；(2)汽車加速運動500m所用的時間t；(3)汽車開啟儲能裝置后向蓄電池供應的電能E?對點訓練：功能關系的綜合應用10．如圖9所示，一質量為m的物塊以確定的初速度v0從斜面底端沿斜面對上運動，恰能滑行到斜面頂端。設物塊和斜面的動摩擦因數(shù)確定，斜面的高度h和底邊長度x可獨立調(diào)整(斜邊長隨之轉變)，下列說法錯誤的是()圖9A．若增大m，物塊仍能滑到斜面頂端B．若增大h，物塊不能滑到斜面頂端，但上滑最大高度確定增大C．若增大x，物塊不能滑到斜面頂端，但滑行水平距離確定增大D．若再施加一個水平向右的恒力，物塊確定從斜面頂端滑出11．(多選)(2021·湖北重點中學聯(lián)考)在離水平地面h高處將一質量為m的小球水平拋出，在空中運動的過程中所受空氣阻力大小恒為f，落地時小球距拋出點的水平距離為x，速率為v，那么，在小球運動的過程中()A．重力做功為mghB．克服空氣阻力做的功為f·eq\r(h2＋x2)C．落地時，重力的瞬時功率為mgvD．重力勢能和機械能都漸漸削減12．如圖10所示，斜面體斜面AC長為L，傾角為30°，B是斜面的中點，BC段放一長為eq\f(L,2)的輕彈簧，下端固定在斜面底端C，彈簧的勁度系數(shù)為k，質量為m的物塊固定在斜面頂端A，物塊與斜面體在AB段的動摩擦因數(shù)從A點到B點隨長度的變化規(guī)律滿足μ＝k0x，在BC段動摩擦因數(shù)恒定不變，已知eq\f(1,2)k0L＜eq\f(\r(3),3)，現(xiàn)讓物塊從A點由靜止釋放。圖10(1)推斷物塊能否運動到B點，若能，求物塊在B點的加速度大??；若不能，請說明理由。(2)求彈簧被壓縮的最大長度。答案1．選D由能量轉化和守恒定律可知，該碎片在空氣中下落過程中，重力和空氣阻力做功之和等于動能的增加量，因空氣阻力做負功，故重力做的功大于動能的增加量，A、B均錯誤；該碎片陷入地下的過程中，因有阻力做負功，且克服阻力做的功等于其機械能的削減量，故D正確，C錯誤。2．選C在物體向上運動的過程中，恒力F、重力、空氣阻力做功，依據(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。3．選C將滑塊C的運動沿水平方向和沿斜面對下方向正交分解，A、C兩個滑塊所受的滑動摩擦力大小相等，A所受滑動摩擦力沿斜面對上，C沿斜面對上的力是滑動摩擦力的分力，依據(jù)牛頓其次定律知，沿斜面方向C的加速度大于A的加速度，又沿斜面對下A、C都做初速度為零的加速運動，由運動規(guī)律知C先到達斜面底端，故A錯誤；三個滑塊所受的滑動摩擦力大小相等，滑動摩擦力做功與路程有關，C運動的路程最大，C克服摩擦力做功最大，機械能減小量等于克服阻力做的功，故滑塊C機械能減小的最多，故B錯誤；重力做功相同，摩擦力對A、B做功相同，C克服摩擦力做功最多，而B有初速度，依據(jù)動能定理可知，滑到斜面底端時，B滑塊的動能最大，故C正確；三個滑塊下降的高度相同，重力勢能減小相同，故D錯誤。4．選AC本題考查力學的基本規(guī)律，意在考查考生對牛頓運動定律和能量守恒定律的綜合應用力氣。由于上升過程中的加速度大小等于重力加速度，則由牛頓其次定律mgsin30°＋f＝mg，則f＝eq\f(1,2)mg。由動能定理可知ΔEk＝mgH＋fL＝2mgH，則A正確，B錯誤；機械能的削減量在數(shù)值上等于克服摩擦力做的功，Wf＝fL＝mgH，則C正確，D錯誤。5．選ABC由動能定理可得小物塊到達小車最右端時的動能Ek物＝W合＝(F－Ff)(L＋x)，A正確；小車的動能Ek車＝Ffx，B正確；小物塊克服摩擦力所做的功Wf＝Ff·(L＋x)，C正確；小物塊和小車增加的機械能為F(L＋x)－Ff·L，D錯誤。6．選BD由牛頓其次定律得：f＝Ma1，F(xiàn)－f＝ma2，又L＝eq\f(1,2)a2t2－eq\f(1,2)a1t2，s＝eq\f(1,2)a1t2，M越大，a1越小，t越小，s越小，B正確；F越大，a2越大，t越小，C錯誤；由Q＝fL可知，f越大，滑塊與木板間產(chǎn)生的熱量越多，D正確；力F做的功還有一部分轉化為系統(tǒng)熱量Q，故A錯誤。7．選ABD當傳送帶向上勻速的開頭階段，因傳送帶對a的摩擦力沿帶向上，且Ff＋mbg＞magsinθ，故物塊a向上加速，當物塊a、b的速度大小與帶速相等時，開頭做勻速運動，此時因mbg＞magsinθ，物塊a受的摩擦力對a做負功，A、B均正確；設a、b的速度大小均為v，則Pa＝magvsinθ，Pb＝mbg·v，故Pa＜Pb，C錯誤；由功能關系可知，摩擦力對a、b系統(tǒng)所做的功等于a、b系統(tǒng)機械能的增量，D正確。8．選AD因物塊由A到B的過程中有一部分彈性勢能用于克服摩擦力做功，故A正確；當物塊從A向B運動過程中加速度為零時速度最大，此時kx－μmg＝0，彈簧仍處于伸長狀態(tài)，故B錯誤；由動能定理可得：W－μmg·2xOA＝Ek0，xOA＞eq\f(a,2)，可得物塊在O點的動能小于W－μmga，D正確；由能量守恒定律可得，物塊在B點時，彈簧的彈性勢能EpB＝W－μmg·xOA－μmga＜W－eq\f(3,2)μmga，C錯誤。9．解析：(1)關閉發(fā)動機且關閉儲能裝置后，汽車在地面阻力f的作用下減速至靜止，由動能定理－fx＝0－Ek解得f＝2×103N汽車勻速運動的動能Ek＝eq\f(1,2)mv2＝8×105J解得v＝40m/s汽車勻速運動時牽引力大小等于阻力，故汽車的額定功率P＝Fv＝fv解得P＝8×104W。(2)汽車加速運動過程中，由動能定理得Pt－fx1＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mv02解得t＝16.25s。(3)由功能關系，汽車開啟儲能裝置后向蓄電池供應的電能為E＝Ek－fx′解得E＝5×105J。答案：(1)8×104W(2)16.25s(3)5×105J10．選D對物塊，初始時受重力mg、斜面的支持力和滑動摩擦力作用，依據(jù)功能關系有：eq\f(1,2)mv02＝mgh＋μmgx，明顯方程左右兩端的質量m可以消去，即轉變物塊的質量m不影響物塊在斜面上滑動的結果，故選項A說法正確；若增大h，物塊滑行的水平位移將小于x，即不能滑到斜面頂端，假設物塊照舊滑行上升原有高度，依據(jù)圖中幾何關系可知，滑行的水平位移變小，物塊損失的動能將小于eq\f(1,2)mv02，因此還能連續(xù)上滑，故選項B說法正確；同理若增大x，物塊滑行上升的高度將小于h，即物塊不能滑到斜面頂端，假設物塊照舊滑行原來的水平位移x，依據(jù)圖中幾何關系可知，物塊滑行上升的高度將變小，物塊損失的動能將小于eq\f(1,2)mv02，物塊連續(xù)上滑，故選項C說法正確；若再施加一個水平向右的恒力F，由于不清楚斜面的傾角θ和動摩擦因數(shù)μ的具體關系，若μtanθ＝1，則物塊照舊恰好能滑至斜面頂端，若μtanθ＞1，則物塊不能滑至斜面頂端，若μtanθ＜1，則物塊將從斜面頂端滑出，故選項D說法錯誤。11．選AD重力做功為WG＝mgh，A正確?？諝庾枇ψ龉εc經(jīng)過的路程有關，而小球經(jīng)過的路程大于eq\r(h2＋x2)，故克服空氣阻力做的功大于f·eq\r(h2＋x2)，B錯誤。落地時，重力的瞬時功率為重力與沿重力方向的分速度的乘積，故落地時重力的瞬時功率小于mgv，C錯誤。重力做正功，重力勢能削減，空氣阻力做負功，機械能削減，D正確。12．解析：(1)由題意可知，物塊與斜面體AB段的動摩擦因數(shù)在B點最大，為eq\f(1,2)k0L，由于eq\f(1,2)k0L＜eq\f(\r(3),3)，即eq\f(1,2)k0L＜tan30°，mgsin30°－eq\f(1,2)k0Lmgcos30°＞0，因此物塊能運動到B點。在B點，據(jù)牛頓其次定律得mgsin30°－eq\f(1,2)k0Lmgcos30°＝ma解得：a＝eq\f(1,2)g－eq\f(\r