2019-2020年高考物理大一輪復習 第五章 第4講 功能關(guān)系 能量守恒課時作業(yè)一、選擇題(在題后給的選項中，第14題只有一項符合題目要求，第59題有多項符合題目要求)1(xx年山西模擬)如圖K541所示，輕彈簧的上端懸掛在天花板上，下端掛一質(zhì)量為m的小球，小球處于靜止狀態(tài)在小球上加一豎直向上的恒力F使小球向上運動，小球運動的最高點與最低點之間的距離為H，則此過程中(g為重力加速度，彈簧始終在彈性限度內(nèi))()圖K541A小球的重力勢能增加mgHB小球的動能增加(Fmg)HC小球的機械能增加FHD小球的機械能守恒【答案】A【解析】在小球上加一豎直向上的恒力F使小球向上運動，小球運動的最高點與最低點之間的距離為H，此過程中小球的重力勢能增加mgH，選項A正確；小球上升過程中，彈性勢能變化，由功能關(guān)系，小球的動能增加不等于(Fmg)H，選項B錯誤；對小球和彈簧組成的系統(tǒng)，在小球上加一豎直向上的恒力F使小球向上運動，小球和彈簧系統(tǒng)的機械能增加FH，選項C錯誤；由于小球受到除重力以外的力作用，小球的機械能不守恒，選項D錯誤2如圖K542所示，汽車從一座拱形橋上的a點勻速率運動到b點，在這個過程中()圖K542A機械能守恒B汽車牽引力做的功等于克服摩擦力做的功C重力做功的功率不變D汽車所受合外力做的功為零【答案】D【解析】汽車從拱型橋上的a點勻速率運動到b點，動能不變，重力勢能增大，機械能增加，A錯誤；由功能關(guān)系知，汽車牽引力做的功等于克服摩擦力做的功和重力勢能增加量之和，故B錯誤；由a到b重力做功的功率減小，故C錯誤；由動能定理知D正確3(xx年浙江聯(lián)考)如圖K543所示，ABCD是一個盆式容器，盆內(nèi)側(cè)壁與盆底BC的連接處都是一段與BC相切的圓弧，B、C在水平線上，其距離d0.5 m盆邊緣的高度為h0.30 m在A處放一個質(zhì)量為m的小物塊并讓其由靜止下滑已知盆內(nèi)側(cè)壁是光滑的，而盆底BC面與小物塊間的動摩擦因數(shù)為0.10.小物塊在盆內(nèi)來回滑動，最后停下來，則停下的位置到B的距離為()圖K543A0.50 mB0.25 m C0.10 mD0【答案】D【解析】設(shè)小物塊在BC段來回滑行的總路程為s，由能量守恒定律可知，mghmgs，解得s3.0 m，由s6d可知，小物塊最終停在B點，D正確4如圖K544所示，某段滑雪雪道傾角為30，總質(zhì)量為m(包括雪具在內(nèi))的滑雪運動員從距底端高為h處的雪道上由靜止開始勻加速下滑，加速度為g.在他從上向下滑到底端的過程中，下列說法正確的是()圖K544A運動員減少的重力勢能全部轉(zhuǎn)化為動能B運動員獲得的動能為mghC運動員克服摩擦力做功為mghD下滑過程中系統(tǒng)減少的機械能為mgh【答案】D【解析】運動員的加速度為g，沿斜面：mgFfmg，F(xiàn)fmg，Wfmg2hmgh，所以選項A、C錯誤，D正確；Ekmghmghmgh，選項B錯誤5(改編)如圖K545所示，在豎直平面內(nèi)有一半徑為R的圓弧軌道，半徑OA水平、OB豎直，一個質(zhì)量為m的小球自A的正上方P點由靜止開始自由下落，小球沿軌道到達最高點B時恰好對軌道沒有壓力已知AP2R，重力加速度為g，則小球從P到B的運動過程中()圖K545A重力做功mgRB機械能減少mgRC合外力做功mgRD克服摩擦力做功mgR【答案】AD【解析】小球在A點正上方由靜止釋放，通過B點時恰好對軌道沒有壓力，此時小球的重力提供向心力，即：mgmv2/R，得v2gR，小球從P到B的過程中，重力做功WmgR，A正確；減小的機械能EmgRmv2mgR，B錯誤；合外力做功W合mv2mgR，C錯誤；由動能定理得：mgRWfmv20，所以WfmgR，D項正確6如圖K546所示，一個小物體在足夠長的斜面上以一定初速度釋放，斜面各處粗糙程度相同，初速度方向沿斜面向上，則物體在斜面上運動的過程中()圖K546A動能一定是先減小后增大B機械能一直減小C如果某段時間內(nèi)摩擦力做功與物體動能的改變量相同，則此后物體動能將不斷減小D如果某段時間內(nèi)摩擦力做功為W，再經(jīng)過相同的時間，兩段時間內(nèi)摩擦力做功可能相等【答案】BD7如圖K547所示，質(zhì)量m10 kg和M20 kg的兩物塊，疊放在光滑水平面上，其中物塊m通過處于水平方向的輕彈簧與豎直墻壁相連，初始時刻，彈簧處于原長狀態(tài)，彈簧的勁度系數(shù)k250 N/m.現(xiàn)用水平力F作用在物塊M上，使其緩慢地向墻壁移動，當移動40 cm時，兩物塊間開始相對滑動，在相對滑動前的過程中，下列說法正確的是()圖K547AM受到的摩擦力保持不變B物塊m受到的摩擦力對物塊m不做功C推力做的功等于彈簧增加的彈性勢能D開始相對滑動時，推力F的大小等于100 N【答案】CD【解析】取m和M為一整體，由平衡條件可得Fkx，隔離m，由平衡條件，可得Ffkxm100 N，故此時推力F為100 N，選項A錯誤，D正確；m的摩擦力對m做正功，選項B錯誤；系統(tǒng)緩慢移動，動能不變且又無內(nèi)能產(chǎn)生，由能量守恒定律，可知推力F做的功全部轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能，選項C正確8(xx年中山模擬)如圖K548所示，傾角為30、高為L的固定斜面底端與水平面平滑相連，質(zhì)量分別為3m、m的兩個小球A、B用一根長為L的輕繩連接，A球置于斜面頂端，現(xiàn)由靜止釋放A、B兩球，球B與弧形擋板碰撞過程中無機械能損失且碰后只能沿斜面下滑，它們最終均滑至水平面上重力加速度為g，不計一切摩擦則()圖K548A小球A下滑過程中，小球A、B系統(tǒng)的重力對系統(tǒng)做正功，系統(tǒng)的重力勢能減小BA球剛滑至水平面時，速度大小為C小球B升高時，重力對小球A做功的功率大于重力對小球B做功的功率D小球B從剛開始上升到開始進入斜面過程中，繩的拉力對小球B做功為【答案】AC【解析】小球A下滑過程中，B球的重力對B球做負功，A球的重力對A球做正功，但由于系統(tǒng)的動能增大，可知系統(tǒng)的重力勢能減小，故小球A、B系統(tǒng)的重力對系統(tǒng)做正功，選項A正確；對A、B系統(tǒng)利用機械能守恒，可知A球從開始滑動到剛滑至水平面過程中，有3mgLmgL4mv2，故v ，選項B錯誤；小球B升高時，因兩球的速度大小相等，而A球沿斜面向下的分力為1.5mg，故此時重力對小球做功的功率大于重力對小球B做功的功率，選項C正確；小球B從剛開始上升到開始進入斜面過程中，有3mgmgL4mv2，故v，對B球用動能定理又有WmgLmv2，故W，選項D錯誤9如圖K549所示，質(zhì)量為m的物體在水平傳送帶上由靜止釋放，傳送帶由電動機帶動，始終保持以速度v勻速運動，物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為，物體過一會兒能保持與傳送帶相對靜止，對于物體從靜止釋放到相對靜止這一過程，下列說法正確的是()圖K549A電動機做的功為mv2B摩擦力對物體做的功為mv2C傳送帶克服摩擦力做的功為mv2D電動機增加的功率為mgv【答案】CD【解析】在此過程中，傳送帶運動的距離是物體運動距離的2倍，則電動機做功即傳送帶克服摩擦力做功為2mv2mv2，摩擦力對物體做功等于物體動能的增加為mv2，電動機的增加的功率為fvmgv.二、非選擇題10為了了解過山車的原理，物理小組提出下列設(shè)想：取一個與水平方向夾角為37、長L2.0 m的粗糙的傾斜軌道AB，通過水平軌道BC與豎直圓軌道相連，出口為水平軌道DE，整個軌道除AB段以外都是光滑的其中AB與BC軌道以微小圓弧相接，如圖K5410所示，一個小物塊以初速度v04.0 m/s，從某一高處水平拋出，到A點時速度方向恰沿AB方向，并沿傾斜軌道滑下已知物塊與傾斜軌道的動摩擦因數(shù)0.5(g取10 m/s2，sin 370.60，cos 370.80)求：(1)小物塊的拋出點和A點的高度差；(2)為了讓小物塊不離開軌道，并且能夠滑回傾斜軌道AB，則豎直圓軌道的半徑應該滿足什么條件？圖K5410【答案】(1)0.45 m(2)不小于1.65 m【解析】(1)設(shè)小物塊的拋出點和A的高度差為h0，則tan 37，解得h00.45 m.(2)物塊能夠滑回AB，則物塊在圓軌道內(nèi)上升的最大高度為圓軌道的半徑，物體進入圓軌道前的動能為EkmvmghLsin 37mgLcos 37.那么圓軌道的最小半徑R滿足EkmgR，聯(lián)立解得R1.65 m，即圓軌道的半徑因不小于1.65 m.11如圖K5411所示，水平軌道PAB與圓弧軌道BC相切于B點，其中，PA段光滑，AB段粗糙，動摩擦因數(shù)0.1，AB段長L2 m，BC段光滑，半徑R1 m輕質(zhì)彈簧的勁度系數(shù)k200 N/m，左端固定于P點，右端處于自由狀態(tài)時位于A點現(xiàn)用力推質(zhì)量m2 kg的小滑塊，使其緩慢壓縮彈簧，當推力做功W25 J時撤去推力已知彈簧的彈性勢能表達式為Ekkx2，其中k為彈簧的勁度系數(shù)，x為彈簧的形變量，重力加速度取g10 m/s2.圖K5411(1)求推力撤去瞬間，滑塊的加速度；(2)求滑塊第一次到達圓弧軌道最低點B時對B點的壓力FN；(3)判斷滑塊能否超過C點【答案】(1)50 m/s2(2)62 N(3)滑塊能夠越過C點【解析】(1)設(shè)滑塊此時的加速度為a，彈簧彈力為F，則WEp，Epkx2，F(xiàn)kx，F(xiàn)ma.聯(lián)立以上各式，解得a50 m/s.(2)設(shè)滑塊第一次到達B點的速度為v，則 mv2EpmgL，解得v m/s，合外力提供向心力，則FNmg，聯(lián)立以上二式，解得FNmg62 N.(3)假設(shè)剛好能夠達到C點的滑塊在B點的速度為vB，則mvmgR，解得vB m/s，vvB，故能夠越過C點12(xx年汕尾質(zhì)檢)如圖K5412所示，在大型超市的倉庫中，要利用皮帶運輸機將貨物由平臺D運送到高h2.5 m的C平臺上，為了便于運輸，倉儲員在平臺D與傳送帶間放了一個圓周的光滑軌道ab，軌道半徑R0.8 m，軌道最低端與皮帶接觸良好，已知皮帶和水平面間的夾角37，皮帶和貨物間的動摩擦因數(shù)0.75，運輸機的皮帶以v01 m/s的速度順時針勻速運動(皮帶和輪子之間不打滑)，倉儲員將質(zhì)量m200 kg的貨物放于軌道的a端(g取10 m/s2)，求：圖K5412(1)貨物到達圓軌道最低點b時對軌道的壓力；(2)貨物沿皮帶向上滑行多遠才能相對皮帶靜止；(3)皮帶將貨物由A運送到B需對貨物做多少功【答案】(1)6103 N(2)0.625 m(3)3 500 J【解析】(1)設(shè)貨物到達圓軌道最低點時的速度為v，對軌道的壓力為FN，則mgRmv2，F(xiàn)Nmg，聯(lián)立解得v4 m/s，F(xiàn)N3mg6103 N.(2)設(shè)剛好相對靜止時貨物滑行的距離為L，則mv2mvmgLsin 37mgLcos 37，解得L0.625 m.(3)設(shè)皮帶對貨物做的功為W，則mvmv2mghW，解得W3 500 J.