2019版高考物理总复习 第17课 功能关系 能量守恒定律练习

第17课功能关系能量守恒定律1功能关系的理解与应用 a利用功能关系求解力做功多少(1)(2017全国，6分)如图所示，一质量为m，长度为l的均匀柔软细绳PQ竖直悬挂。用外力将绳的下端Q缓慢地竖直向上拉起至M点，M点与绳的上端P相距l。重力加速度大小为g。在此过程中，外力做的功为()A.mgl B.mgl C.mgl D.mgl答案：A解析：绳MQ的重心在MQ的中点处，MQl，将绳的下端Q拉至M点，设此时绳的最低点为D点，MD段绳的重心为MD的中点，MDl，那么绳MQ重心上升的距离为hll，绳MQ的质量为m1m，根据功能关系，外力做的功即为绳子增加的重力势能，即Wm1ghmgl，故A项正确。b解析式法解决功能关系中的图像问题(2)(经典题，6分)如图所示，质量为m的滑块从斜面底端以平行于斜面的初速度v0冲上固定斜面，沿斜面上升的最大高度为H，已知斜面倾角为，斜面与滑块间的动摩擦因数为，且tan ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取斜面底端为零势能面，则能表示滑块在斜面上运动的机械能E、动能Ek、势能Ep与上升高度h之间关系的图像是() 答案：D解析：重力势能的变化仅与重力做功有关，随着上升高度h的增大，重力势能增大，故A项错误。机械能的变化仅与重力和系统内弹力之外的其他力做功有关，上滑过程中有FfEE0，即EE0Ff；下滑过程中有FfEE0，即EE02FfFf，故上滑和下滑过程中E-h图线均为直线，故B项错误。动能的变化与合力做功有关，上滑过程中有mghhEkEk0，即EkEk0h，下滑过程中有mghFfEkEk0，即EkEk02Ffh，故Ekh图线为直线，但下滑过程斜率小，故C项错误，D项正确。2摩擦力做功与能量的关系 a摩擦生热计算公式Qf滑x相对的应用 (3)(多选)(2017安徽模拟，6分)如图所示，质量m1 kg的物体从高为h0.2 m的光滑轨道上P点由静止开始下滑，滑到水平传送带上的A点，物体和传送带之间的动摩擦因数为0.2，传送带AB之间的距离为L5 m，传送带一直以v4 m/s的速度匀速运动，取g10 m/s2，则()A物体从A运动到B的时间是1.5 sB物体从A运动到B的过程中，摩擦力对物体做功为2 JC物体从A运动到B的过程中，产生的热量为2 JD物体从A运动到B的过程中，带动传送带转动的电动机多做的功为10 J答案：AC解析：设物体下滑到A点的速度为v0，对PA过程，由机械能守恒定律有mvmgh，代入数据得v02 m/sv4 m/s，则物体滑上传送带后，在滑动摩擦力的作用下做匀加速运动，加速度大小为ag2 m/s2；当物体的速度与传送带的速度相等时用时t1 s1 s，匀加速运动的位移x1t11 m3 mL5 m，所以物体与传送带共速后向右做匀速运动，匀速运动的时间为t2 s0.5 s，故物体从A运动到B的时间为tt1t21.5 s，故A项正确。物体运动到B的速度是v4 m/s，根据动能定理得，摩擦力对物体做功Wmv2mv142J122 J6 J，故B项错误。在t1时间内，传送带做匀速运动的位移为x带vt14 m，故产生热量Qmgxmg(x带x1)，代入数据得Q2 J，故C项正确。电动机多做的功一部分转化成了物体的动能，另一部分转化为内能，则电动机多做的功WQ1(4222) J2 J8 J，故D项错误。 b. 用整体法、隔离法和功能关系分析摩擦力做功(4)(多选)(2013山东理综，6分)如图所示，楔形木块abc固定在水平面上，粗糙斜面ab和光滑斜面bc与水平面的夹角相同，顶角b处安装一定滑轮，质量分别为M、m(Mm)的滑块，通过不可伸长的轻绳跨过定滑轮连接，轻绳与斜面平行。两滑块由静止释放后，沿斜面做匀加速运动。若不计滑轮的质量和摩擦，在两滑块沿斜面运动的过程中()A两滑块组成系统的机械能守恒B重力对M做的功等于M动能的增加C轻绳对m做的功等于m机械能的增加D两滑块组成系统的机械能损失等于M克服摩擦力做的功答案：CD解析：以M和m两滑块整体为研究对象，除重力外，M受到的摩擦力做负功，所以两滑块组成系统的机械能不守恒，且系统机械能的损失等于M克服摩擦力做的功，故A项错误，D项正确。由动能定理可知，M动能的增加应等于重力、摩擦力、轻绳的拉力对M做功之和，故B项错误。以m为研究对象，除重力外，只有轻绳对其做功，所以其机械能的增加等于轻绳对其做的功，故C项正确。3守恒思想的结晶能量守恒定律 a. 根据能量守恒定律求解恒力做功(5)(多选)(经典题，6分)如图所示，AB为固定水平长木板，长为L，C为长木板的中点，AC段光滑，CB段粗糙，一原长为的轻弹簧一端连在长木板左端的挡板上，另一端连一物块，开始时将物块拉至长木板的右端B点，由静止释放物块，物块在弹簧弹力的作用下向左滑动，已知物块与长木板间的动摩擦因数为，物块的质量为m，弹簧的劲度系数为k，且k，物块第一次到达C点时，物块的速度大小为v0，这时弹簧的弹性势能为E0，不计物块的大小，则下列说法正确是()A物块可能会停在CB面上某处B物块最终会做往复运动C弹簧开始具有的最大弹性势能为mvE0D物块克服摩擦力做的功最大为mvmgL答案：BD解析：由于k，因此kmg，因此物块不可能停在CB面上某处，故A项错误。只要物块滑上CB段，则弹簧与物块的机械能就会减小，因此物块最终在AC段做往复运动，故B项正确。物块从开始到第一次运动到C点，根据能量守恒，弹簧开始具有的最大弹性势能EpmmvE0mgL，故C项错误。根据能量守恒，物块克服摩擦力做功的最大值WmEpmE0mvmgL，故D项正确。b根据能量守恒定律求解变力做功(6)(多选)(2015江苏单科，4分)如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端与一质量为m、套在粗糙竖直固定杆A处的圆环相连，弹簧水平且处于原长。圆环从A处由静止开始下滑，经过B处的速度最大，到达C处的速度为零，ACh。圆环在C处获得一竖直向上的速度v，恰好能回到A。弹簧始终在弹性限度内，重力加速度为g，则圆环()A下滑过程中，加速度一直减小B下滑过程中，克服摩擦力做的功为mv2C在C处，弹簧的弹性势能为mv2mghD上滑经过B的速度大于下滑经过B的速度答案：BD解析：圆环下落时，先做加速运动，在B位置时速度最大，加速度减小至0。从B到C圆环减速，加速度增大，方向向上，故A项错误。圆环下滑时，设克服摩擦力做功为Wf，弹簧的最大弹性势能为Ep，由A到C的过程中，根据功能关系有mghEpWf。由C到A的过程中，有mv2EpWfmgh。联立解得Wfmv2，Epmghmv2，故B项正确，C项错误。设圆环在B位置时，弹簧的弹性势能为Ep，ABh，根据能量守恒，A到B的过程有mvEpWfmgh，B到A的过程有mvB2EpmghWf，比较两式得vBvB，故D项正确。5