2019届高考物理大一轮复习第5章专题六功能关系能量守恒定律精练 7页

专题六　功能关系　能量守恒定律◎基础巩固练1.一线城市道路越来越拥挤，因此自行车越来越受城市人们的喜爱，如图，当你骑自行车以较大的速度冲上斜坡时，假如你没有蹬车，受阻力作用，则在这个过程中，下面关于你和自行车的有关说法正确的是(　　)A．机械能增加B．克服阻力做的功等于机械能的减少量C．减少的动能等于增加的重力势能D．因为要克服阻力做功，故克服重力做的功小于克服阻力做的功答案：　B2.(多选)如图所示，长木板A放在光滑的水平地面上，物体B以水平速度冲上A后，由于摩擦力作用，最后停止在木板A上，则从B冲到木板A上到相对木板A静止的过程中，下述说法中正确的是(　　)A．物体B动能的减少量等于系统损失的机械能B．物体B克服摩擦力做的功等于系统内能的增加量C．物体B损失的机械能等于木板A获得的动能与系统损失的机械能之和D．摩擦力对物体B做的功和对木板A做的功的总和的绝对值等于系统内能的增加量解析：　物体B以水平速度冲上木板A后，由于摩擦力作用，B减速运动，木板A加速运动，根据能量守恒定律，物体B动能的减少量等于木板A增加的动能和产生的热量之和，选项A错误；根据动能定理，物体B克服摩擦力做的功等于物体B损失的动能，选项B错误；由能量守恒定律可知，物体B损失的机械能等于木板A获得的动能与系统损失的机械能之和，选项C正确；摩擦力对物体B做的功等于物体B动能的减少量，摩擦力对木板A做的功等于木板A动能的增加量，由能量守恒定律，摩擦力对物体B做的功和对木板A做的功的总和的绝对值等于系统内能的增加量，选项D正确。答案：　CD3.n(2018·浙江四校联考)蹦极是一项既惊险又刺激的运动，深受年轻人的喜爱。如图所示，蹦极者从P处由静止跳下，到达A处时弹性绳刚好伸直，继续下降到最低点B处，B离水面还有数米距离。蹦极者(视为质点)在其下降的整个过程中，重力势能的减少量为ΔE1、绳的弹性势能的增加量为ΔE2、克服空气阻力做的功为W，则下列说法正确的是(　　)A．蹦极者从P到A的运动过程中，机械能守恒B．蹦极者与绳组成的系统从A到B的过程中，机械能守恒C．ΔE1＝W＋ΔE2D．ΔE1＋ΔE2＝W解析：　下落过程中有空气阻力做功，所以机械能不守恒，A、B项错误；根据能量守恒，在下落的全过程，有ΔE1＝W＋ΔE2，故C项正确，D项错误。答案：　C4.(2018·潍坊模拟)如图所示，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d＝0.50m。盆边缘的高度为h＝0.30m。在A处放一个质量为m的小物块并让其从静止下滑。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μ＝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(g取10m/s2)(　　)A．0.50m　　　　　　B．0.25mC．0.10mD．0解析：　设小物块在BC段的总路程为x则能量守恒得：mgh＝μmgxx＝＝m＝3m所以到B点距离为0；选项D正确。答案：　D5.n如图所示，劲度系数为k的轻弹簧一端固定在墙上，一个小物块(可视为质点)从A点以初速度v0向左运动，接触弹簧后运动到C点时速度恰好为零，弹簧始终在弹性限度内。A、C两点间距离为L，物块与水平面间动摩擦因数为μ，重力加速度为g，则物块由A点运动到C点的过程中，下列说法正确的是(　　)A．弹簧和物块组成的系统机械能守恒B．物块克服摩擦力做的功为mvC．弹簧的弹性势能增加量为μmgLD．物块的初动能等于弹簧的弹性势能增加量与摩擦产生的热量之和解析：　物块与水平面间动摩擦因数为μ，由于摩擦力做功机械能减小，故A项错误；物块由A点运动到C点过程动能转换为弹性势能和内能，根据能量守恒知物块克服摩擦力做的功为μmgL＝mv－Ep弹，故B项错误，D项正确；根据B项分析知Ep弹＝mv－μmgL，故C项错误。答案：　D6.(多选)如图所示，水平传送带由电动机带动，并始终保持以速度v匀速运动，现将质量为m的某物块由静止释放在传送带上的左端，过—会儿物块能保持与传送带相对静止，设物块与传送带间的动摩擦因数为μ，对于这一过程，下列说法正确的是(　　)A．摩擦力对物块做的功为0.5mv2B．物块对传送带做功为0.5mv2C．系统摩擦生热为0.5mv2D．电动机多做的功为mv2解析：　对物块运用动能定理，摩擦力做的功等于物块动能的增加，即0.5mv2，故A正确；传送带的位移是物块位移的两倍，所以物块对传送带做功的绝对值是摩擦力对物块做功的两倍，即为mv2，故B错误；电动机多做的功就是传送带克服摩擦力做的功，也为mv2，故D正确；系统摩擦生热等于摩擦力与相对位移的乘积，故C正确。答案：　ACD7．(2017·全国卷Ⅰ·24)一质量为8.00×104kg的太空飞船从其飞行轨道返回地面。飞船在离地面高度1.60×105m处以7.50×103m/s的速度进入大气层，逐渐减慢至速度为100nm/s时下落到地面。取地面为重力势能零点，在飞船下落过程中，重力加速度可视为常量，大小取为9.8m/s2。(结果保留2位有效数字)(1)分别求出该飞船着地前瞬间的机械能和它进入大气层时的机械能；(2)求飞船从离地面高度600m处至着地前瞬间的过程中克服阻力所做的功，已知飞船在该处的速度大小是其进入大气层时速度大小的2.0%。解析：　(1)飞船着地前瞬间的机械能为Ek0＝mv①式中，m和v0分别是飞船的质量和着地前瞬间的速率。由①式和题给数据得Ek0＝4.0×108J②设地面附近的重力加速度大小为g。飞船进入大气层时的机械能为Eh＝mv＋mgh③式中，vh是飞船在高度1.60×105m处的速度大小。由③式和题给数据得Eh≈2.4×1012J④(2)飞船在高度h′＝600m处的机械能为Eh′＝m2＋mgh′⑤由功能关系得W＝Eh′－Ek0⑥式中，W是飞船从高度600m处至着地前瞬间的过程中克服阻力所做的功。由②⑤⑥式和题给数据得W≈9.7×108J⑦答案：　(1)4.0×108J　2.4×1012J　(2)9.7×108J◎能力提升练8.(多选)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，AC＝h。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(　　)nA．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mv2－mghD．上滑经过B的速度大于下滑经过B的速度解析：　由题意知，圆环从A到C先加速后减速，到达B处的加速度减小为零，故加速度先减小后增大，故A错误；根据能量守恒，从A到C有mgh＝Wf＋Ep，从C到A有mv2＋Ep＝mgh＋Wf，联立解得：Wf＝mv2，Ep＝mgh－mv2，所以B正确，C错误；根据能量守恒，从A到B的过程有mv＋ΔEp′＋Wf′＝mgh′，B到A的过程有mvB′2＋ΔEp′＝mgh′＋Wf′，比较两式得vB′>vB，所以D正确。答案：　BD9．如图所示为某娱乐活动小组设计的活动方案示意图，游戏者通过助跑后从A点以某一速度沿斜面滑下，到达斜面底端B点后滑过水平无摩擦的BC段，顺势抓住C点正上方P点处的轻质吊环，人和吊环一起沿水平杆向前滑去，沿水平杆前进一定距离后松手，要求落在位于水面上的平台M上。已知斜面AB的长度s＝12m，斜面倾角为37°，人与斜面间和吊环与水平杆间的动摩擦因数均为μ＝0.5，P点到平台中心M点的水平距离d＝8m，某人在游戏活动中助跑后到达A点的速度为vA＝4m/s，下滑后在P点抓住吊环滑行一段距离，松手后下落的高度为h＝3.2m，不考虑人体型变化所带来的影响，人经过B点时速度大小不变，g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。(1)该人到达B点时的速度为多大？(2)该人若正好落到M点，人和吊环一起沿水平杆向前滑行的距离x应多大？解析：　(1)由能量守恒定律得mgssin37°＋mv＝mv＋μmgscos37°其中vA＝4m/s，代入数据解得vB＝8m/s。(2)设人下落的时间为t，根据h＝gt2，解得t＝0.8s设人松手时速度为v，人和吊环一起沿水平杆向前时由能量守恒定律得nmv＝mv2＋μmgx人平抛的水平距离d－x＝vt联立解得x＝4.8m。答案：　(1)8m/s　(2)4.8m10．如图所示是翻滚过山车的模型，光滑的竖直圆轨道半径R＝2m，入口的平直轨道AC和出口的平直轨道CD均是粗糙的，质量m＝2kg的小车(可看成质点)与水平轨道之间的动摩擦因数均为μ＝0.5，加速阶段AB的长度l＝3m，小车从A点由静止开始受到水平拉力F＝60N的作用，在B点撤去拉力，取g＝10m/s2。不计空气阻力。(1)要使小车恰好能通过圆轨道的最高点，小车在C点的速度为多大？(2)满足第(1)问的条件下，小车能沿着出口平直轨道CD滑行多远的距离？(3)要使小车不脱离轨道，求平直轨道BC段的长度范围。解析：　(1)设小车恰好能通过最高点的速度为v0，则有mg＝①由C点到最高点满足机械能守恒定律，有mv＝mg·2R＋mv②联立解得vC＝10m/s。③(2)小车从最高点滑下到最终停在轨道CD上，设小车在轨道CD上滑行距离为x由动能定理有mg·2R－μmgx＝0－mv④联立①④解得x＝10m。(3)小车经过C点的速度vC≥10m/s就能做完整的圆周运动小车由A到C，由动能定理得Fl－μmg(l＋xBC)＝mv解得xBC≤5m小车进入圆轨道时，上升的高度h≤R＝2m，小车返回而不会脱离轨道，由动能定理有Fl－μmg(l＋xBC)－mgh＝0解得xBC≥11mn综上可得，xBC≤5m或者xBC≥11m，小车不脱离轨道。答案：　(1)10m/s　(2)10m　(3)xBC≤5m或xBC≥11m