2020届高三物理一轮复习 第五章 第4讲 功能关系 能量守恒定律课时作业（含解析）

功能关系 能量守恒定律 基础题组一、单项选择题1如图是安装在列车车厢之间的摩擦缓冲器结构图图中和为楔块，和为垫板，楔块与弹簧盒、垫板间均有摩擦在车厢相互撞击使弹簧压缩的过程中()A缓冲器的机械能守恒B摩擦力做功消耗机械能C垫板的动能全部转化为内能D弹簧的弹性势能全部转化为动能解析：在车厢相互撞击使弹簧压缩过程中，由于要克服摩擦力做功，因此缓冲器机械能减少，选项A错误，选项B正确；弹簧压缩过程中，垫板的动能转化为内能和弹簧的弹性势能，选项C、D错误答案：B2起跳摸高是学生经常进行的一项体育活动一质量为m的同学弯曲两腿向下蹲，然后用力蹬地起跳，从该同学用力蹬地到刚离开地面的起跳过程中，他的重心上升了h，离地时他的速度大小为v.下列说法正确的是()A起跳过程中该同学机械能增加了mghB起跳过程中该同学机械能增量为mghmv2C地面的支持力对该同学做的功为mghmv2D该同学所受的合外力对其做的功为mv2mgh解析：该同学重心升高了h，重力势能增加了mgh，又知离地时获得动能为mv2，则机械能增加了mghmv2，A错误，B正确；该同学在与地面作用过程中，在支持力方向上的位移为零，则支持力对该同学做功为零，C错误；该同学所受合外力做的功等于动能的增量，则W合mv2，D错误答案：B3(2019江苏启东中学月考)如图甲所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图象如图乙所示，则()At1时刻小球动能最大Bt2时刻小球动能最大Ct2t3这段时间内，小球的动能先增加后减少Dt2t3这段时间内，小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能解析：由题图知，t1时刻小球刚与弹簧接触，此时小球的重力大于弹簧的弹力，小球将继续向下做加速运动，此时小球的动能不是最大，当弹力增大到与重力平衡，即加速度减为零时，速度达到最大，动能最大，故A错误；t2时刻，弹力F最大，故弹簧的压缩量最大，小球运动到最低点，动能最小，为0，故B错误；t2t3这段时间内，小球处于上升过程，弹簧的弹力先大于重力，后小于重力，小球先做加速运动，后做减速运动，则小球的动能先增大后减少，故C正确；t2t3段时间内，小球和弹簧系统机械能守恒，故小球增加的动能和重力势能之和等于弹簧减少的弹性势能，故D错误答案：C4(2019安徽安庆高三质检)安徽首家滑雪场正式落户国家AAAA级旅游景区安庆巨石山，现已正式“开滑”如图所示，滑雪者从O点由静止沿斜面自由滑下，接着在水平面上滑至N点停下斜面、水平面与滑雪板之间的动摩擦因数都为0.1.滑雪者(包括滑雪板)的质量为m50 kg，g取 10 m/s2，O、N两点间的水平距离为s100 m在滑雪者经过ON段运动的过程中，克服摩擦力做的功为()A1 250 JB2 500 JC5 000 J D7 500 J解析：设斜面的倾角为，则滑雪者从O到N的运动过程中克服摩擦力做的功Wfmgcos xOMmgxMN，由题图可知，xOMcos xMNs，两式联立可得Wfmgs0.15010100 J5 000 J，故选项A、B、D错误，C正确答案：C5如图所示，木块A放在木块B的左端上方，用水平恒力F将A拉到B的右端，第一次将B固定在地面上，F做功W1，生热Q1；第二次让B在光滑水平面上可自由滑动，F做功W2，生热Q2.则下列关系中正确的是()AW1W2，Q1Q2 BW1W2，Q1Q2CW1W2，Q1Q2 DW1W2，Q1Q2解析：在A、B分离过程中，第一次和第二次A相对于B的位移是相等的，而热量等于滑动摩擦力乘以相对位移，因此Q1Q2；在A、B分离过程中，第一次A的对地位移要小于第二次A的对地位移，而功等于力乘以对地位移，因此W1W2，所以选项A正确答案：A二、多项选择题6如图所示，在竖直平面内有一半径为R的圆弧轨道，半径OA水平、OB竖直，一个质量为m的小球自A的正上方P点由静止开始自由下落，小球沿轨道到达最高点B时恰好对轨道没有压力已知AP2R，重力加速度为g，则小球从P到B的运动过程中()A重力做功2mgR B机械能减少mgRC合外力做功mgR D克服摩擦力做功mgR解析：小球由P到B的过程重力做功WGmg(2RR)mgR，A错误小球经过B点时恰好对轨道没有压力，由牛顿第二定律可知mgm，即小球在B点的速度v；小球由P到B的过程，由动能定理可知合外力做功W合Ekmv2mgR，C错误又因为W合WGWf，所以小球由P到B的过程摩擦力做功WfW合WGmgR，由功能关系知，物体的机械能将减少mgR，B、D正确答案：BD7(2019湖北七市联考)如图所示，倾角为37的光滑斜面上粘贴有一厚度不计、宽度为d0.2 m的橡胶带，橡胶带的上表面与斜面位于同一平面内，其上、下边缘与斜面的上、下边缘平行，橡胶带的上边缘到斜面顶端的距离为L0.4 m现使质量为m1 kg、宽度为d的薄矩形板上边缘与斜面顶端平齐且从斜面顶端由静止释放已知矩形板与橡胶带之间的动摩擦因数为0.5，重力加速度g取10 m/s2，不计空气阻力，矩形板由斜面顶端静止释放到下滑到完全离开橡胶带的过程中(此过程矩形板始终在斜面上)，下列说法正确的是()A矩形板受到的摩擦力为Ff4 NB矩形板的重力做功为WG3.6 JC产生的热量为Q0.8 JD矩形板的上边缘穿过橡胶带下边缘时的速度大小为 m/s解析：矩形板在滑过橡胶带的过程中对橡胶带的正压力是变化的，所以矩形板受到的摩擦力是变化的，故A错误；重力做功WGmg(Ld)sin 3.6 J，所以B正确；产生的热量等于克服摩擦力做功Q2mgcos d0.8 J，所以C正确；对全过程，根据动能定理有WGQmv20，解得v m/s，所以D正确答案：BCD8(2019湖北孝感调研)如图甲所示，物体以一定的初速度从倾角为37的斜面底端沿斜面向上运动，上升的最大高度为3.0 m选择地面为参考平面，上升过程中物体的机械能E机随高度h的变化如图乙所示g取10 m/s2，sin 370.60，cos 370.80.则()A物体的质量m1.0 kgB物体与斜面之间的动摩擦因数0.80C物体上升过程中的加速度大小a10 m/s2D物体回到斜面底端时的动能Ek10 J解析：物体上升到最高点时，EEpmgh30 J，得m1.0 kg，物体损失的机械能E损mgcos 20 J，得0.50，A正确，B错误物体上升过程中的加速度大小agsin gcos 10 m/s2，C正确下降过程摩擦生热也应为20 J，故物体回到斜面底端时的动能Ek50 J40 J10 J，D正确答案：ACD能力题组一、选择题9(多选)光滑水平面上静止一质量为M的木块，一颗质量为m的子弹以水平速度v1射入木块，并以速度v2穿出对这个过程，下列说法正确的是()A子弹克服阻力做的功等于m(v12v22)B子弹对木块做的功等于子弹克服阻力做的功C子弹对木块做的功等于木块获得的动能与子弹跟木块摩擦生热产生的内能之和D子弹损失的动能等于木块的动能和子弹与木块摩擦转化的内能之和解析：对子弹由动能定理有Wfm(v22v12)，即子弹克服阻力做的功等于m(v12v22)，A正确；子弹对木块做的功W木Ffx木，子弹克服阻力做的功W子Ffx子，由于水平面光滑，故x木x子，B项错误；由动能定理知，子弹对木块做的功，等于木块获得的动能，C项错误；由能量守恒知，D项正确答案：AD10(多选)(2019山西大学附属中学模拟)如图甲所示，一倾角为37的传送带以恒定速度运行现将一质量m1 kg的物体抛上传送带，物体相对地面的速度随时间变化的关系如图乙所示，取沿传送带向上为正方向，g取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8.则下列说法正确的是()A08 s内物体位移的大小是18 mB08 s内物体机械能增量是90 JC08 s内物体机械能增量是84 JD08 s内物体与传送带因摩擦产生的热量是126 J解析：从题图乙求出08 s内物体位移的大小s14 m，A错误；08 s内，物体上升的高度hssin 8.4 m，物体机械能增量EEpEk90 J，B正确，C错误；06 s内物体的加速度agcos gsin 1 m/s2，得，传送带速度大小为4 m/s，s18 m,08 s内物体与传送带摩擦产生的热量Qmgcos s126 J，D正确答案：BD11(2019四川成都诊断)如图甲所示，在倾角30的足够长固定光滑斜面上，用平行于斜面的轻弹簧拉着质量m1 kg的物体沿斜面向上运动已知物体在t1 s到t3 s这段时间的vt图象如图乙所示，弹簧的劲度系数k200 N/m，重力加速度g 取10 m/s2.则在该段时间内()A物体的加速度大小为2 m/s2B弹簧的伸长量为3 cmC弹簧的弹力做功为30 JD物体的重力势能增加36 J解析：根据vt图象的斜率表示加速度可知，物体的加速度大小为a1 m/s2，选项A错误；对斜面上的物体受力分析，受到竖直向下的重力mg、斜面的支持力和轻弹簧的弹力F，由牛顿第二定律，Fmgsin 30ma，解得F6 N，由胡克定律Fkx可得弹簧的伸长量x3 cm，选项B正确；在t1 s到t3 s这段时间内，物体动能增大Ekmv22mv126 J，根据v t图线与时间轴所围面积等于位移，可知物体向上运动的位移x6 m，物体重力势能增加Epmgxsin 3030 J，根据功能关系可知，弹簧弹力做功WEkEp36 J，选项C、D错误答案：B二、非选择题12如图所示，光滑水平面AB与竖直面内的半圆形导轨在B点相切，半圆形导轨的半径为R.一个质量为m的物体将弹簧压缩至A点后由静止释放，在弹力作用下物体获得某一向右的速度后脱离弹簧，当它经过B点进入导轨的瞬间对轨道的压力为其重力的8倍，之后向上运动恰能到达最高点C，C、O、B三点在同一竖直线上(不计空气阻力)试求：(1)物体在A点时弹簧的弹性势能；(2)物体从B点运动至C点的过程中产生的内能解析：(1)设物体在B点的速度为vB，受到的弹力为FNB，则有FNBmgm又FNB8mg由能量守恒定律可知弹性势能EpmvB2mgR.(2)设物体在C点的速度为vC，由题意可知mgm物体由B点运动到C点的过程中，由能量守恒定律得QmvB2(mvC2mg2R)mgR.答案：(1)mgR(2)mgR13如图所示，传送带A、B之间的距离为L3.2 m，与水平面间的夹角为37，传送带沿顺时针方向转动，速度恒为v2 m/s，在上端A点无初速度地放置一个质量为m1 kg、大小可视为质点的金属块，它与传送带的动摩擦因数为0.5，金属块滑离传送带后，经过弯道，沿半径R0.4 m的光滑圆轨道做圆周运动，刚好能通过最高点E，已知B、D两点的竖直高度差为h0.5 m(g取10 m/s2)求：(1)金属块经过D点时的速度大小；(2)金属块在BCD弯道上克服摩擦力做的功解析：(1)金属块在E点时，mg，解得vE2 m/s，在从D到E的过程中由动能定理得mg2RmvE2mvD2，解得vD2 m/s.(2)金属块刚刚放上传送带时，mgsin mgcos ma1解得a110 m/s2设经位移s1达到相同速度，则v22a1s1，解得s10.2 m3.2 m继续加速的过程中，mgsin mgcos ma2，解得a22 m/s2由s2Ls13 m，vB2v22a2s2，解得vB4 m/s在从B到D的过程中由动能定理得mghWmvD2mvB2，解得W3 J.答案：(1)2 m/s(2)3 J8