2019-2020年高考物理大一轮复习 第五章 第4讲 功能关系 能量守恒课时作业.doc

2019-2020年高考物理大一轮复习 第五章 第4讲 功能关系 能量守恒课时作业一、选择题(在题后给的选项中，第14题只有一项符合题目要求，第59题有多项符合题目要求)1(xx年山西模拟)如图K541所示，轻弹簧的上端悬挂在天花板上，下端挂一质量为m的小球，小球处于静止状态在小球上加一竖直向上的恒力F使小球向上运动，小球运动的最高点与最低点之间的距离为H，则此过程中(g为重力加速度，弹簧始终在弹性限度内)()图K541A小球的重力势能增加mgHB小球的动能增加(Fmg)HC小球的机械能增加FHD小球的机械能守恒【答案】A【解析】在小球上加一竖直向上的恒力F使小球向上运动，小球运动的最高点与最低点之间的距离为H，此过程中小球的重力势能增加mgH，选项A正确；小球上升过程中，弹性势能变化，由功能关系，小球的动能增加不等于(Fmg)H，选项B错误；对小球和弹簧组成的系统，在小球上加一竖直向上的恒力F使小球向上运动，小球和弹簧系统的机械能增加FH，选项C错误；由于小球受到除重力以外的力作用，小球的机械能不守恒，选项D错误2如图K542所示，汽车从一座拱形桥上的a点匀速率运动到b点，在这个过程中()图K542A机械能守恒B汽车牵引力做的功等于克服摩擦力做的功C重力做功的功率不变D汽车所受合外力做的功为零【答案】D【解析】汽车从拱型桥上的a点匀速率运动到b点，动能不变，重力势能增大，机械能增加，A错误；由功能关系知，汽车牵引力做的功等于克服摩擦力做的功和重力势能增加量之和，故B错误；由a到b重力做功的功率减小，故C错误；由动能定理知D正确3(xx年浙江联考)如图K543所示，ABCD是一个盆式容器，盆内侧壁与盆底BC的连接处都是一段与BC相切的圆弧，B、C在水平线上，其距离d0.5 m盆边缘的高度为h0.30 m在A处放一个质量为m的小物块并让其由静止下滑已知盆内侧壁是光滑的，而盆底BC面与小物块间的动摩擦因数为0.10.小物块在盆内来回滑动，最后停下来，则停下的位置到B的距离为()图K543A0.50 mB0.25 m C0.10 mD0【答案】D【解析】设小物块在BC段来回滑行的总路程为s，由能量守恒定律可知，mghmgs，解得s3.0 m，由s6d可知，小物块最终停在B点，D正确4如图K544所示，某段滑雪雪道倾角为30，总质量为m(包括雪具在内)的滑雪运动员从距底端高为h处的雪道上由静止开始匀加速下滑，加速度为g.在他从上向下滑到底端的过程中，下列说法正确的是()图K544A运动员减少的重力势能全部转化为动能B运动员获得的动能为mghC运动员克服摩擦力做功为mghD下滑过程中系统减少的机械能为mgh【答案】D【解析】运动员的加速度为g，沿斜面：mgFfmg，Ffmg，Wfmg2hmgh，所以选项A、C错误，D正确；Ekmghmghmgh，选项B错误5(改编)如图K545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()图K545A重力做功mgRB机械能减少mgRC合外力做功mgRD克服摩擦力做功mgR【答案】AD【解析】小球在A点正上方由静止释放，通过B点时恰好对轨道没有压力，此时小球的重力提供向心力，即：mgmv2/R，得v2gR，小球从P到B的过程中，重力做功WmgR，A正确；减小的机械能EmgRmv2mgR，B错误；合外力做功W合mv2mgR，C错误；由动能定理得：mgRWfmv20，所以WfmgR，D项正确6如图K546所示，一个小物体在足够长的斜面上以一定初速度释放，斜面各处粗糙程度相同，初速度方向沿斜面向上，则物体在斜面上运动的过程中()图K546A动能一定是先减小后增大B机械能一直减小C如果某段时间内摩擦力做功与物体动能的改变量相同，则此后物体动能将不断减小D如果某段时间内摩擦力做功为W，再经过相同的时间，两段时间内摩擦力做功可能相等【答案】BD7如图K547所示，质量m10 kg和M20 kg的两物块，叠放在光滑水平面上，其中物块m通过处于水平方向的轻弹簧与竖直墙壁相连，初始时刻，弹簧处于原长状态，弹簧的劲度系数k250 N/m.现用水平力F作用在物块M上，使其缓慢地向墙壁移动，当移动40 cm时，两物块间开始相对滑动，在相对滑动前的过程中，下列说法正确的是()图K547AM受到的摩擦力保持不变B物块m受到的摩擦力对物块m不做功C推力做的功等于弹簧增加的弹性势能D开始相对滑动时，推力F的大小等于100 N【答案】CD【解析】取m和M为一整体，由平衡条件可得Fkx，隔离m，由平衡条件，可得Ffkxm100 N，故此时推力F为100 N，选项A错误，D正确；m的摩擦力对m做正功，选项B错误；系统缓慢移动，动能不变且又无内能产生，由能量守恒定律，可知推力F做的功全部转化为弹簧的弹性势能，选项C正确8(xx年中山模拟)如图K548所示，倾角为30、高为L的固定斜面底端与水平面平滑相连，质量分别为3m、m的两个小球A、B用一根长为L的轻绳连接，A球置于斜面顶端，现由静止释放A、B两球，球B与弧形挡板碰撞过程中无机械能损失且碰后只能沿斜面下滑，它们最终均滑至水平面上重力加速度为g，不计一切摩擦则()图K548A小球A下滑过程中，小球A、B系统的重力对系统做正功，系统的重力势能减小BA球刚滑至水平面时，速度大小为C小球B升高时，重力对小球A做功的功率大于重力对小球B做功的功率D小球B从刚开始上升到开始进入斜面过程中，绳的拉力对小球B做功为【答案】AC【解析】小球A下滑过程中，B球的重力对B球做负功，A球的重力对A球做正功，但由于系统的动能增大，可知系统的重力势能减小，故小球A、B系统的重力对系统做正功，选项A正确；对A、B系统利用机械能守恒，可知A球从开始滑动到刚滑至水平面过程中，有3mgLmgL4mv2，故v ，选项B错误；小球B升高时，因两球的速度大小相等，而A球沿斜面向下的分力为1.5mg，故此时重力对小球做功的功率大于重力对小球B做功的功率，选项C正确；小球B从刚开始上升到开始进入斜面过程中，有3mgmgL4mv2，故v，对B球用动能定理又有WmgLmv2，故W，选项D错误9如图K549所示，质量为m的物体在水平传送带上由静止释放，传送带由电动机带动，始终保持以速度v匀速运动，物体与传送带间的动摩擦因数为，物体过一会儿能保持与传送带相对静止，对于物体从静止释放到相对静止这一过程，下列说法正确的是()图K549A电动机做的功为mv2B摩擦力对物体做的功为mv2C传送带克服摩擦力做的功为mv2D电动机增加的功率为mgv【答案】CD【解析】在此过程中，传送带运动的距离是物体运动距离的2倍，则电动机做功即传送带克服摩擦力做功为2mv2mv2，摩擦力对物体做功等于物体动能的增加为mv2，电动机的增加的功率为fvmgv.二、非选择题10为了了解过山车的原理，物理小组提出下列设想：取一个与水平方向夹角为37、长L2.0 m的粗糙的倾斜轨道AB，通过水平轨道BC与竖直圆轨道相连，出口为水平轨道DE，整个轨道除AB段以外都是光滑的其中AB与BC轨道以微小圆弧相接，如图K5410所示，一个小物块以初速度v04.0 m/s，从某一高处水平抛出，到A点时速度方向恰沿AB方向，并沿倾斜轨道滑下已知物块与倾斜轨道的动摩擦因数0.5(g取10 m/s2，sin 370.60，cos 370.80)求：(1)小物块的抛出点和A点的高度差；(2)为了让小物块不离开轨道，并且能够滑回倾斜轨道AB，则竖直圆轨道的半径应该满足什么条件？图K5410【答案】(1)0.45 m(2)不小于1.65 m【解析】(1)设小物块的抛出点和A的高度差为h0，则tan 37，解得h00.45 m.(2)物块能够滑回AB，则物块在圆轨道内上升的最大高度为圆轨道的半径，物体进入圆轨道前的动能为EkmvmghLsin 37mgLcos 37.那么圆轨道的最小半径R满足EkmgR，联立解得R1.65 m，即圆轨道的半径因不小于1.65 m.11如图K5411所示，水平轨道PAB与圆弧轨道BC相切于B点，其中，PA段光滑，AB段粗糙，动摩擦因数0.1，AB段长L2 m，BC段光滑，半径R1 m轻质弹簧的劲度系数k200 N/m，左端固定于P点，右端处于自由状态时位于A点现用力推质量m2 kg的小滑块，使其缓慢压缩弹簧，当推力做功W25 J时撤去推力已知弹簧的弹性势能表达式为Ekkx2，其中k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量，重力加速度取g10 m/s2.图K5411(1)求推力撤去瞬间，滑块的加速度；(2)求滑块第一次到达圆弧轨道最低点B时对B点的压力FN；(3)判断滑块能否超过C点【答案】(1)50 m/s2(2)62 N(3)滑块能够越过C点【解析】(1)设滑块此时的加速度为a，弹簧弹力为F，则WEp，Epkx2，Fkx，Fma.联立以上各式，解得a50 m/s.(2)设滑块第一次到达B点的速度为v，则 mv2EpmgL，解得v m/s，合外力提供向心力，则FNmg，联立以上二式，解得FNmg62 N.(3)假设刚好能够达到C点的滑块在B点的速度为vB，则mvmgR，解得vB m/s，vvB，故能够越过C点12(xx年汕尾质检)如图K5412所示，在大型超市的仓库中，要利用皮带运输机将货物由平台D运送到高h2.5 m的C平台上，为了便于运输，仓储员在平台D与传送带间放了一个圆周的光滑轨道ab，轨道半径R0.8 m，轨道最低端与皮带接触良好，已知皮带和水平面间的夹角37，皮带和货物间的动摩擦因数0.75，运输机的皮带以v01 m/s的速度顺时针匀速运动(皮带和轮子之间不打滑)，仓储员将质量m200 kg的货物放于轨道的a端(g取10 m/s2)，求：图K5412(1)货物到达圆轨道最低点b时对轨道的压力；(2)货物沿皮带向上滑行多远才能相对皮带静止；(3)皮带将货物由A运送到B需对货物做多少功【答案】(1)6103 N(2)0.625 m(3)3 500 J【解析】(1)设货物到达圆轨道最低点时的速度为v，对轨道的压力为FN，则mgRmv2，FNmg，联立解得v4 m/s，FN3mg6103 N.(2)设刚好相对静止时货物滑行的距离为L，则mv2mvmgLsin 37mgLcos 37，解得L0.625 m.(3)设皮带对货物做的功为W，则mvmv2mghW，解得W3 500 J.