2019年高考物理大二轮复习 专题二 能量与动量 专题跟踪训练6 机械能守恒　功能关系.doc

专题跟踪训练(六) 机械能守恒功能关系一、选择题1(多选)一带电小球在空中由A点运动到B点的过程中，只受重力和电场力作用若重力做功3 J，电场力做功1 J，则小球的()A重力势能增加3 J B电势能增加1 JC动能减少3 J D机械能增加1 J解析根据重力做功与重力势能的变化关系，重力做功3 J，其重力势能一定增加3 J，选项A正确根据电场力做功与电势能变化关系，电场力做功1 J，其电势能一定减少1 J，选项B错误根据动能定理，合外力做功为3 J1 J2 J，动能减少2 J，选项C错误根据除重力以外的其他力做了多少功，机械能就增加多少，可知电场力做功1 J，机械能增加1 J，选项D正确答案AD2(2018石家庄质检一)如图所示，质量为m的物体A和质量为2m的物体B通过不可伸长的轻绳及轻质弹簧连接在轻滑轮两侧开始用手托着物体A使弹簧处于原长且轻绳伸直，此时物体A与水平地面的距离为h，物体B静止在地面上现由静止释放A，A与地面即将接触时速度恰好为0，此时物体B对地面恰好无压力，重力加速度为g，下列说法正确的是()A物体A下落过程中一直处于失重状态B物体A即将落地时，物体B处于失重状态C从物体A开始下落到即将落地的过程中，弹簧的弹性势能最大值为mghD物体A下落过程中，A的动能和弹簧的弹性势能之和先增大后减小解析根据题述“A与地面即将接触时速度恰好为0”，可知A先加速后减速向下运动，加速度方向先向下后向上，物体A先处于失重状态后处于超重状态，选项A错误；根据题述“A与地面即将接触时速度恰好为0，此时物体B对地面恰好无压力”，可知此时轻绳中拉力大小等于B的重力，B处于静止状态，加速度为零，选项B错误；对A和弹簧组成的系统，在A由静止下落到A与地面即将接触时的过程中，系统的重力势能、动能和弹性势能相互转化，物体A即将落地时，重力势能减少量为mgh，动能与初状态相同为0，此时弹簧的弹性势能最大为mgh，选项C正确；物体A下落过程中，A的重力势能一直减小，A的动能和弹簧的弹性势能之和一直增大，选项D错误答案C3(2018重庆市高三调研)(多选)如图所示，水平传送带以恒定速率转动每隔相同时间T，在左端A点，轻轻放上一个完全相同的工件，已知工件与传送带之间的动摩擦因数为，工件质量为m.经测量，发现那些已经和传送带共速的工件之间的距离均为L.已知重力加速度为g，下列说法正确的是()A传送带的速度大小为B工件在传送带上的加速时间为C每个工件与传送带间因摩擦产生的热量为D传送带因传送一个工件而多消耗的能量为解析工件在传送带上先做匀加速直线运动，然后做匀速直线运动，每个工件放在传送带上后运动的规律相同，可知LvT，解得传送带的速度v，A正确；设每个工件做匀加速运动的时间为t，根据牛顿第二定律有，工件的加速度为g，根据vv0at，解得t，B错误；工件与传送带相对滑动的路程为xv，则摩擦产生的热量为Qmgx，C错误；根据能量守恒有，传送带因传送一个工件多消耗的能量Emv2mgx，D正确答案AD4(2018惠州市高三调研)(多选)如图所示，粗糙斜面上的轻质弹簧一端固定，另一端与小物块相连，弹簧处于自然长度时物块位于O点现将物块拉到A点后由静止释放，物块运动到最低点B，图中B点未画出下列说法正确的是()A速度最大时，B点一定在O点左下方B速度最大时，物块的位置可能在O点左下方C从A到B的过程中，物块和弹簧的总机械能一定减少D从A到B的过程中，物块减少的机械能一定等于它克服摩擦力做的功解析弹簧处于自然长度时物块处于O点，所以在O点时弹簧弹力为零，物块从A向B运动的过程中，受重力、支持力、弹簧的弹力和滑动摩擦力作用，当受力平衡时物块的速度最大，由于摩擦力平行斜面向上，所以当弹力和重力沿斜面的分力之和大小等于摩擦力时，速度最大，由于不知道物块重力沿斜面方向的分力与摩擦力的大小关系，故无法判断弹簧此时是处于伸长还是压缩状态，即B点可能在O点，也可能在O点左下方，也可能在O点右上方，A错误，B正确；从A到B的过程中，滑动摩擦力一直做负功，故物块和弹簧组成的系统机械能减少，C正确；从A到B的过程中，根据能量守恒定律，当弹簧的弹性势能增加时，物块减少的机械能大于它克服摩擦力做的功，D错误答案BC5. (2018安徽省示范高中联考)(多选)如图所示，静止在光滑水平面上的木板，右端有一根轻质弹簧沿水平方向与木板相连，木板质量M6 kg，质量m2 kg的铁块以水平速度v012 m/s从木板的左端沿板面向右滑行，压缩弹簧后又被弹回，最后恰好停在木板的左端，则下列说法中正确的是()A铁块和木板最终共同以3 m/s的速度向右做匀速直线运动B运动过程中弹簧的最大弹性势能为54 JC运动过程中铁块与木板因摩擦而产生的热量为54 JD运动过程中铁块与木板因摩擦而产生的热量为108 J解析设最终铁块与木板的共同速度大小为v，铁块相对木板向右运动时，滑动的最大路程为L，滑动摩擦力大小为f.取向右为正方向，根据系统动量守恒可知mv0(Mm)v，解得v3 m/s，方向向右，所以铁块和木板最终共同以3 m/s的速度向右做匀速直线运动，A正确铁块相对于木板向右运动，铁块与木板的速度相同时弹簧的弹性势能最大，由动量守恒定律知此时两者的速度也为v3 m/s，根据能量守恒定律，铁块相对于木板向右运动过程，有mvfL(Mm)v2Ep，铁块相对于木板运动的整个过程有，mv2fL(Mm)v2，联立解得弹簧的最大弹性势能Ep54 J、fL54 J，B正确由功能关系知，运动过程中铁块与木板因摩擦而产生的热量Q2fL108 J，C错误，D正确答案ABD6(2018汉中市高三质检一)空降兵是现代军队的重要兵种一次训练中，空降兵从静止在空中的直升机上竖直跳下(初速度可看成零，未打开降落伞前不计空气阻力)，下落高度h之后打开降落伞，接着又下降高度H之后，空降兵匀速下降设空降兵打开降落伞之后受到的空气阻力与速度平方成正比，比例系数为k，即fkv2，重力加速度为g，那么关于空降兵的说法正确的是()A空降兵从跳下到下落高度为h时，机械能一定损失了mghB空降兵从跳下到刚匀速下降时，重力势能一定减少了mgHC空降兵匀速下降时，速度大小为 D空降兵从跳下到刚匀速下降的过程，克服阻力做功为mg(Hh)解析空降兵从跳下到下落高度为h的过程中，只有重力做功，机械能不变，选项A错误；空降兵从跳下到刚匀速下降时，重力做功为mg(Hh)，重力势能一定减少了mg(Hh)，选项B错误；空降兵匀速运动时，重力与阻力大小相等，所以：kv2mg，得：v，选项C正确；空降兵从跳下到刚匀速下降的过程，重力和阻力对空降兵做的功等于空降兵动能的变化，即：mg(Hh)Wfmv2，解得：Wfmg(Hh)m2mg(Hh)，选项D错误答案C7(2018福州四校联考)(多选)如图所示，带有挡板的光滑斜面固定在水平地面上，斜面倾角30，质量均为2 kg的A、B两物体用轻弹簧拴接在一起，弹簧的劲度系数为5 N/cm，质量为4 kg的物体C用细线通过光滑的轻质定滑轮与物体B连接，开始时A、B均静止在斜面上，A紧靠在挡板处，用手托住C，使细线刚好被拉直，现把手拿开，让C由静止开始运动，从C开始运动到A刚要离开挡板的过程中，下列说法正确的是(物体C未触地，g取10 m/s2)()A初状态弹簧的压缩量为2 cmB末状态弹簧的伸长量为2 cmC物体B、C组成的系统机械能守恒D物体C克服细线的拉力所做的功为0.8 J解析初状态细线中拉力为0，对B受力分析，由平衡条件可得F1mgsin3010 N，解得轻弹簧弹力F110 N，根据胡克定律可得，初状态弹簧的压缩量为x12 cm，选项A正确；A刚要离开挡板时，轻弹簧对A的拉力F2mgsin3010 N，根据胡克定律可得，末状态弹簧的伸长量为x22 cm，选项B正确；C由静止开始运动，从C开始运动到A刚要离开挡板的过程中，物体B、C和轻弹簧组成的系统机械能守恒，在运动过程中，弹簧的弹性势能一直在改变，故物体B、C组成的系统机械能并不守恒，选项C错误；从C开始运动到A刚要离开挡板的过程中，物体C下落hx1x24 cm，对A、B、C和轻弹簧组成的系统，机械能守恒，轻弹簧的弹性势能在运动过程的初、末位置相等，则有mCgh(mBmC)v21.6 J，对物体C由动能定理，mCghWmCv2，解得物体C克服细线的拉力所做的功为WmCghmCv2 J，选项D错误答案AB8(2018合肥市质检一)把质量为0.2 kg的小球放在竖立的轻质弹簧上，并将球向下按至A的位置，如图甲所示迅速松手后，球被弹起并沿竖直方向运动到最高位置C(图丙)，途中经过B的位置时弹簧正好处于自由状态(图乙)已知B、A高度差为0.1 m，C、B高度差为0.2 m，不计空气阻力，重力加速度取10 m/s2.下列说法正确的是()A从A到C的过程中，球先加速后减速，在B位置时动能最大B从A到C的过程中，球的机械能守恒C松手瞬间球的加速度为10 m/s2D弹簧被压缩至A位置时具有的弹性势能为0.6 J解析小球由A运动到C的过程中，先做加速度减小的加速运动，当重力大小等于弹簧的弹力时，小球的加速度为零，此时小球的速度最大、动能最大，然后小球向上做减速运动，直到运动到最高点，A错误；小球由A到B的过程中，弹簧的弹力对小球做正功，则该过程中小球的机械能不守恒，B错误；如果放手后小球刚好运动到B点速度减为零，则小球在B点的加速度大小为10 m/s2，由简谐运动的对称性可知，松手的瞬间小球加速度大小也为10 m/s2，而本题中由于小球离开弹簧后能继续向上运动，则表明在松手的瞬间小球的加速度大于10 m/s2，C错误；由题意可知，小球和弹簧组成的系统机械能守恒，则由机械能守恒定律可知，弹簧被压缩到A位置时的弹性势能等于小球从A到C的过程中重力势能的增加量，即EpmghAC0.210(0.10.2) J0.6 J，D正确答案D9(2018昆明市高三摸底)如图所示，两平行带电金属板水平放置，板间距为d.若在两板正中间O点放一质量为m的带电微粒，微粒恰好保持静止状态现将两板绕过O点且垂直纸面的轴顺时针旋转60，再由O点从静止释放一同样的微粒，该微粒恰好能从上极板边缘射出，取重力加速度为g，下列说法正确的是()A极板长为dB微粒在电场中运动的时间为C微粒在电场中运动的过程，其重力势能减小mgdD微粒在电场中运动的过程，其电势能增加mgd解析根据微粒恰好保持静止可得mgF，其中F为微粒在两平行金属板间所受的电场力大小，将两板绕过O点且垂直纸面的轴顺时针旋转60，电场力的大小没有改变，但方向改变了，将重力沿平行金属板方向和垂直金属板方向分解，则有沿平行金属板方向：F1mgsin60ma1，La1t2，其中L为平行金属板的板长；垂直于平行金属板的方向：F2Fmgcos60ma2，da2t2，联立解得t ，Ld，选项A正确，B错误；微粒在电场中运动的过程中，重力做正功，重力势能减少Epmgcos60dmgd，选项C错误；微粒在电场中运动的过程中，电场力做正功，电势能减少EpFdmgd，选项D错误答案A二、非选择题10(2018江西六校联考)如图甲所示，质量为M、长度为L的平板车B静止在光滑水平面上某时刻质量m1 kg的滑块A以水平向右、大小为v03 m/s的初速度滑上平板车B的上表面，忽略滑块A的大小从滑块A刚滑上平板车B开始计时，它们在01 s时间内的速度随时间变化的图象如图乙所示，已知滑块A在平板车B上运动的总时间t1 s求滑块A在平板车B上运动的过程中，滑块A和平板车B组成的系统产生的内能解析解法一：设平板车B对滑块A的摩擦力的大小为f，滑块A对平板车B的摩擦力的大小为f，滑块A与平板B的加速度大小分别为aA、aB，根据牛顿第二定律，对滑块A有fmaA，对平板车B有fMaB，根据牛顿第三定律可知ff，由题图乙知v03 m/s，vA2 m/s，vB1 m/s，aA1 m/s2，aB1 m/s2，解得M1 kg，滑块A在平板车上运动的过程中，根据能量守恒定律，滑块A和平板车B组成的系统产生的内能EmvmvMv2 J.解法二：滑块A和平板车组成的系统所受的合外力为零，取水平向右为正方向，由动量守恒定律有mv0mvAMvB，由题图乙知v03 m/s，vA2 m/s，vB1 m/s，得M1 kg，滑块A在平板车上运动的过程中，根据能量守恒定律，滑块A和平板车B组成的系统产生的内能EmvmvMv2 J.解法三：由题图乙知v03 m/s，vA2 m/s，aA1 m/s2，对滑块A，由牛顿第二定律得fmaA1 N，题图乙中滑块A与平板车B的vt图线包围的梯形的面积表示滑块A相对于平板车B的运动路程L，即L(13)1 m2 m，滑块A在平板车B上运动的过程中，滑块A和平板车B组成的系统产生的内能EfL2 J.答案2 J11(2018浙江五校联考)如图所示，质量mB3.5 kg的物体B通过下端固定在地面上的轻弹簧与地面连接，弹簧的劲度系数k100 N/m.轻绳一端与物体B连接，另一端绕过两个光滑的轻质小定滑轮O1、O2后，与套在光滑直杆顶端E处的质量mA1.6 kg的小球A连接已知直杆固定不动，杆长L为0.8 m，且与水平面的夹角37.初始时使小球A静止不动，与A相连的一段绳子保持水平，此时绳子中的张力F为45 N已知EO10.5 m，重力加速度g取10 m/s2，绳子不可伸长现将小球A从静止释放(1)求在释放小球A之前弹簧的形变量；(2)若直线CO1与杆垂直，求小球A从静止运动到C点的过程中绳子拉力对小球A所做的功；(3)求小球A运动到直杆底端D点时的速度大小解析(1)释放小球A前，B处于静止状态，由于绳子中的张力大于物体B的重力，故弹簧被拉伸，设弹簧形变量为x，有kxFmBg，解得x0.1 m.(2)对A球从E点运动到C的过程应用动能定理得WmAghmAv0其中hxCO1cos37，而xCO1xEO1sin370.3 m物体B下降的高度hxEO1xCO10.2 m由此可知，弹簧这时被压缩了0.1 m，此时弹簧弹性势能与初始时刻相等，A、B和弹簧组成的系统机械能守恒，有mAghmBghmAvmBv由题意知，小球A在C点时运动方向与绳垂直，此时B物体速度vB0由得W7 J.(3)由题意知，杆长L0.8 m，由几何知识可知ECCD，CDO1CEO137，故DO1EO1当A到达D点时，弹簧弹性势能与初状态相等，物体B又回到原位置，将A在D点的速度沿平行于绳和垂直于绳两方向进行分解，平行于绳方向的速度即B的速度，由几何关系得vBvAcos37整个过程机械能守恒，可得mAgLsin37mAvA2mBvB2由得vA2 m/s.答案(1)0.1 m(2)7 J(3)2 m/s