2019-2020年高三物理一轮总复习第5章《机械能及其守恒定律》4功能关系能量守恒定律课时作业新人教版.doc

2019-2020年高三物理一轮总复习第5章机械能及其守恒定律4功能关系能量守恒定律课时作业新人教版一、选择题1蹦床是青少年喜欢的一种体育活动，蹦床边框用弹簧固定有弹性网角，运动员从最高点落下直至最低点的过程中，空气阻力大小恒定，则运动员()A刚接触网面时，动能最大B机械能一直减少C重力势能的减少量等于弹性势能的增加量D重力做功等于克服空气阻力做功【解析】当运动员受到的弹力、阻力、重力三力的合力为零时加速度为零，动能最大，A错误；在此过程中除重力外，运动员受到的弹力和阻力一起做负功，所以运动员的机械能减小，B正确；全过程由功能关系知mghW阻Ep弹，所以C、D错误【答案】B2如图所示，在光滑斜面上的A点先后水平抛出和静止释放两个质量相等的小球1和2，不计空气阻力，最终两小球在斜面上的B点相遇，在这个过程中()A小球1重力做的功大于小球2重力做的功B小球1机械能的变化大于小球2机械能的变化C小球1到达B点的动能大于小球2的动能D两小球到达B点时，在竖直方向的分速度相等【解析】重力做功只与初、末位置的高度差有关，与物体经过的路径无关，所以重力对1、2两小球所做的功相等，A错误；1、2两小球从A点运动到B点的过程中，只有重力对其做功，所以它们的机械能均守恒，B错误；由动能定理可得，对小球1有：mghEk1Ek0，对小球2有：mghEk20，显然Ek1Ek2，C正确；由上面的分析可知，两小球到达B点时，小球1的速度大于小球2的速度，且小球1的速度方向与竖直方向的夹角小于小球2速度方向与竖直方向的夹角，因此，小球1在竖直方向上的速度大于小球2在竖直方向上的速度，D错误【答案】C3已知货物的质量为m，在某段时间内起重机将货物以加速度a加速提升高h，则在这段时间内，下列叙述正确的是(重力加速度为g)()A货物的动能一定增加mahmghB货物的机械能一定增加mahC货物的重力势能一定增加mahD货物的机械能一定增加mahmgh【解析】据牛顿第二定律，物体所受的合外力Fma，则动能的增加量为mah，选项A错误；重力势能的增加量等于克服重力做的功mgh，选项C错误；机械能的增量为除重力之外的力做的功(mamg)h，选项B错误，D正确【答案】D4(多选)升降机底板上放一质量为100 kg的物体，物体随升降机由静止开始竖直向上移动5 m时速度达到4 m/s，则此过程中(取g10 m/s2)()A升降机对物体做功5 800 JB合外力对物体做功5 800 JC物体的重力势能增加了5 000 JD物体的机械能增加了5 000 J【解析】升降机对物体所做的功Wmghmv25 800 J，A正确；合外力做功W合mv2800 J，B错；重力势能增加Epmgh5 000 J，C正确；物体机械能增加Emghmv25 800 J，D错【答案】AC5(多选)如图1所示，物体以一定的初速度从倾角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随高度h的变化如图2所示g10 m/s2，sin370.60，cos370.80.则()A物体的质量m0.67 kgB物体与斜面间的动摩擦因数0.40C物体上升过程的加速度大小a10 m/s2D物体回到斜面底端时的动能Ek10 J【解析】上升过程，由动能定理得，(mgsinmgcos)hm/sin0Ek1，摩擦生热mgcoshm/sinE1E2，解得m1 kg，0.50，故A、B错；物体上升过程的加速度大小agsingcos10 m/s2，故C对；上升过程摩擦生热为E1E220 J，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对【答案】CD6.如图所示，长为L的轻绳悬挂一个质量为m的小球，开始时绳竖直，小球与倾角45且静止于水平面的三角形物块刚好接触现用水平恒力F向左推动三角形物块，直至轻绳与斜面平行，此时小球的速度大小为v.重力加速度为g，不计所有的摩擦下列说法中正确的是()A上述过程中，推力F做的功为FLB上述过程中，斜面对小球做的功等于小球增加的动能C上述过程中，推力F做的功等于小球增加的机械能D轻绳与斜面平行时，绳对小球的拉力大小为mgsin45【解析】题述过程中，三角形物块向左的位移大小为L，恒力F做的功为FL，选项A正确；轻绳对小球不做功，斜面的支持力做正功即斜面对小球做正功，重力对小球做负功，由动能定理知支持力、重力对小球做的总功等于小球增加的动能，选项B错误；由功能关系知F做的功应等于斜面和小球这一系统增加的机械能，选项C错误；小球做圆周运动，则沿绳方向有Tmgsin45m，v0，故Tmgsin45，选项D错误【答案】A7(多选)如图所示，在竖直平面内半径为R的四分之一圆弧轨道AB、水平轨道BC与斜面CD平滑连接在一起，斜面足够长在圆弧轨道上静止着N个半径为r(rR)的光滑钢性小球，小球恰好将圆弧轨道铺满，从最高点A到最低点B依次标记为1、2、3N.现将圆弧轨道末端B处的阻挡物拿走，N个小球由静止开始沿轨道运动，不计摩擦与空气阻力，下列说法正确的是()AN个小球在运动过程中始终不会散开B第N个小球在斜面上能达到的最大高度为RC第1个小球到达最低点的速度vD第1个小球到达最低点的速度v【解析】小球下滑和沿斜面上滑时，后面的小球对前面的小球有向前的弹力，小球之间始终相互挤压，N个小球在运动过程中始终不会分开，A正确；第N个小球上升的最大高度与右侧斜面轨道的倾角有关，题中没有给出倾角，即第N个球的最大高度可能比R大，也可能比R小，也可能相等，B错；以N个小球为整体，其重心位置低于，由此可得所有小球到达水平面上后的速度v应满足mv2mg，即v.可知C错，D正确【答案】AD8.如图所示，工厂利用皮带传输机把货物从地面运送到高处水平地面的C平台上，C平台离地面的高度一定运输机的皮带以一定的速度v顺时针转动且不打滑将货物轻轻地放在A处，货物随皮带到达平台货物在皮带上相对滑动时，会留下一定长度的痕迹已知所有货物与皮带间的动摩擦因数为.若皮带的倾角、运行速度v和货物质量m都可以改变，始终满足tan mgsin，货物将做匀速运动，根据运动学公式得货物匀速运动的时间t2，因此货物从底端运送到顶端的时间tt2t1，当速度一定时，越大，加速度越小运送的时间越长，A错误；当一定时，加速度一定，速度不同，运送时间不同，B错误；货物相对传送带运动的位移xvt1t1t1，v和一定，加速度一定，速度一定，由t1得货物的加速时间t1一定，货物相对传送带的位移一定，C错误；摩擦产生的热量为mgcosx，当倾角和速度v一定时，货物质量越大，摩擦产生的热越多，D正确【答案】D9(多选)目前，在地球周围有许多人造地球卫星绕着它运转，其中一些卫星的轨道可近似为圆，且轨道半径逐渐变小若卫星在轨道半径逐渐变小的过程中，只受到地球引力和稀薄气体阻力的作用，则下列判断正确的是()A卫星的动能逐渐减小B由于地球引力做正功，引力势能一定减小C由于气体阻力做负功，地球引力做正功，机械能保持不变D卫星克服气体阻力做的功小于引力势能的减小【解析】本题考查万有引力定律、圆周运动的相关知识和动能定理难度中等由于有空气阻力做功，卫星机械能不守恒，由Gm可知，v，因此随着轨道半径的变小，卫星速率增大，动能增大，卫星动能增大，说明引力与阻力的总功大于零，因此，引力做的正功大于空气阻力做的负功，即卫星减少的引力势能大于克服阻力做的功，选项AC错误，BD正确【答案】BD二、非选择题10(xx北京卷)如图所示，弹簧的一端固定，另一端连接一个物块，弹簧质量不计物块(可视为质点)的质量为m，在水平桌面上沿x轴运动，与桌面间的动摩擦因数为.以弹簧原长时物块的位置为坐标原点O，当弹簧的伸长量为x时，物块所受弹簧弹力大小为Fkx，k为常量(1)请画出F随x变化的示意图；并根据Fx图象求物块沿x轴从O点运动到位置x的过程中弹力所做的功；(2)物块由x1向右运动到x3，然后由x3返回到x2，在这个过程中，求弹力所做的功，并据此求弹性势能的变化量；求滑动摩擦力所做的功；并与弹力做功比较，说明为什么不存在与摩擦力对应的“摩擦力势能”的概念【解析】(1)Fx图象如图所示物块沿x轴从O点运动到位置x的过程中，弹力做负功：Fx图线下的面积等于弹力做功大小弹力做功WTkxxkx2(2)物块由x1向右运动到x3的过程中，弹力做功WT1(kx1kx3)(x3x1)kxkx物块由x3向左运动到x2的过程中，弹力做功WT2(kx2kx3)(x3x2)kxkx整个过程中，弹力做功WTWT1WT2kxkx弹性势能的变化量EpWTkxkx整个过程中，摩擦力做功Wfmg(2x3x1x2)与弹力做功比较，弹力做功与x3无关，即与实际路径无关，只与始末位置有关，所以，我们可以定义一个由物体之间的相互作用力(弹力)和相对位置决定的能量弹性势能而摩擦力做功与x3有关，即与实际路径有关，所以，不可以定义与摩擦力对应的“摩擦力势能”【答案】(1)图见解析；kx2(2)kxkxkxkxmg(2x3x1x2)；见解析11.(xx福建卷)如图所示，质量为M的小车静止在光滑水平面上，小车AB段是半径为R的四分之一圆弧光滑轨道，BC段是长为L的水平粗糙轨道，两段轨道相切于B点一质量为m的滑块在小车上从A点由静止开始沿轨道滑下，重力加速度为g.(1)若固定小车，求滑块运动过程中对小车的最大压力；(2)若不固定小车，滑块仍从A点由静止下滑，然后滑入BC轨道，最后从C点滑出小车已知滑块质量m，在任一时刻滑块相对地面速度的水平分量是小车速度大小的2倍，滑块与轨道BC间的动摩擦因数为，求：滑块运动过程中，小车的最大速度大小vm；滑块从B到C运动过程中，小车的位移大小s.【解析】(1)滑块滑到B点时对小车压力最大，从A到B机械能守恒，mgRmv滑块在B点处，由牛顿第二定律Nmgm解得N3mg由牛顿第三定律N3mg(2)滑块下滑到达B点时，小车速度最大由机械能守恒有：mgRMvm(2vm)2解得vm 设滑块运动到C点时，小车速度大小为vC，由功能关系mgRmgLMvm(2vC)2设滑块从B到C过程中，小车运动加速度大小为a，由牛顿第二定律mgMa由运动学规律vv2as解得sL【答案】(1)3mg(2) L12如图为某游乐场内水上滑梯轨道示意图，整个轨道在同一竖直平面内，表面粗糙的AB段轨道与四分之一光滑圆弧轨道BC在B点水平相切点A距水面的高度为H，圆弧轨道BC的半径为R，圆心O恰在水面一质量为m的游客(视为质点)可从轨道AB的任意位置滑下，不计空气阻力(1)若游客从A点由静止开始滑下，到B点时沿切线方向滑离轨道落在水面D点，OD2R，求游客滑到B点时的速度vB大小及运动过程轨道摩擦力对其所做的功Wf；(2)若游客从AB段某处滑下，恰好停在B点，又因受到微小扰动，继续沿圆弧轨道滑到P点后滑离轨道，求P点离水面的高度h.(提示：在圆周运动过程中任一点，质点所受的向心力与其速率的关系为F向m)【解析】(1)游客从B点滑离轨道后做平抛运动，有2RvBtRgt2由式得vB从A到B，根据动能定理，有mg(HR)Wfmv0由式得Wf(mgH2mgR)(2)设OP与OB间夹角为，游客在P点时的速度为vP，从B到P由机械能守恒定律，有mg(RRcos)mv0过P点时，根据向心力公式，有mgcosmcos由式解得hR【答案】(1)；(mgH2mgR)(2)R13如图所示，水平轨道上轻弹簧左端固定，弹簧处于自然状态时，其右端位于P点现用一质量m0.1 kg的小物块(可视为质点)将弹簧压缩后释放，物块经过P点时的速度v018 m/s，经过水平轨道右端Q点后恰好沿半圆轨道的切线进入竖直固定的圆轨道，最后物块经轨道最低点A抛出后落到B点，若物块与水平轨道间的动摩擦因数0.15，R1 m，P到Q的长度l1 m，A到B的竖直高度h1.25 m，取g10 m/s2.(1)求物块到达Q点时的速度大小(保留根号)；(2)判断物块经过Q点后能否沿圆周轨道运动；(3)求物块水平抛出的位移大小【解析】(1)设物块到达Q点时的速度为v，由动能定理得mglmv2mv代入数据解得v m/s.(2)设物块刚离开Q点时，圆轨道对物块的压力为FN根据牛顿定律有FNmgm则FNmmg31.1 N0，故物块能沿圆周轨道运动(3)设物块到达半圆轨道最低点A时的速度为v1，由机械能守恒得mv2mg2Rmv解得v119 m/s由滑块从A点下落，hgt2做平抛运动的水平位移xv1t得xv1代入数据，得x9.5 m.【答案】(1) m/s(2)能(3)9.5 m