2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 2.5.4 功能關(guān)系 能量守恒定律考點(diǎn)訓(xùn)練（含解析）魯科版1運(yùn)動(dòng)員跳傘將經(jīng)歷加速下降和減速下降兩個(gè)過(guò)程，將人和傘看成一個(gè)系統(tǒng)，在這兩個(gè)過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是 ()A阻力對(duì)系統(tǒng)始終做負(fù)功B系統(tǒng)受到的合外力始終向下C重力做功使系統(tǒng)的重力勢(shì)能增加D任意相等的時(shí)間內(nèi)重力做的功相等解析運(yùn)動(dòng)員無(wú)論是加速下降還是減速下降，阻力始終阻礙系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)，所以阻力對(duì)系統(tǒng)始終做負(fù)功，故選項(xiàng)A正確；運(yùn)動(dòng)員加速下降時(shí)系統(tǒng)所受的合外力向下，減速下降時(shí)系統(tǒng)所受的合外力向上，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由WGEp知，運(yùn)動(dòng)員下落過(guò)程中重力始終做正功，系統(tǒng)重力勢(shì)能減少，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；運(yùn)動(dòng)員在加速下降和減速下降的過(guò)程中，任意相等時(shí)間內(nèi)所通過(guò)的位移不一定相等，所以任意相等時(shí)間內(nèi)重力做的功不一定相等，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案A2(多選)某人將質(zhì)量為m的物體由靜止開(kāi)始以加速度a豎直向上勻加速提升h，關(guān)于此過(guò)程下列說(shuō)法中正確的有()A人對(duì)物體做的功為m(ga)hB物體的動(dòng)能增加了mahC物體的重力勢(shì)能增加了m(ga)hD物體克服重力做的功為mgh解析該過(guò)程中物體克服重力做的功為mgh，重力勢(shì)能增加了mgh，C錯(cuò)、D對(duì)；由牛頓第二定律知Fmgma，即Fm(ga)，所以人對(duì)物體做的功為WFhm(ga)h，A錯(cuò)；物體所受合外力為ma，由動(dòng)能定理知物體的動(dòng)能增加了mah，B對(duì)。答案BD3. (多選)如圖1所示，輕質(zhì)彈簧的一端與固定的豎直板P拴接，另一端與物體A相連，物體A置于光滑水平桌面上(桌面足夠大)，A右端連接一細(xì)線，細(xì)線繞過(guò)光滑的定滑輪與物體B相連。開(kāi)始時(shí)托住B，讓A處于靜止且細(xì)線恰好伸直，然后由靜止釋放B，直至B獲得最大速度。下列有關(guān)該過(guò)程的分析中正確的是()圖1AB物體受到細(xì)線的拉力保持不變BB物體機(jī)械能的減少量大于彈簧彈性勢(shì)能的增加量CA物體動(dòng)能的增量等于B物體重力對(duì)B做的功與彈簧彈力對(duì)A做的功之和DA物體與彈簧所組成的系統(tǒng)機(jī)械能的增加量等于細(xì)線拉力對(duì)A做的功解析對(duì)A、B的運(yùn)動(dòng)分析可知，A、B做加速度越來(lái)越小的加速運(yùn)動(dòng)，直至A和B達(dá)到最大速度，從而可以判斷細(xì)線對(duì)B物體的拉力越來(lái)越大，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)能量守恒定律知，B的重力勢(shì)能的減少轉(zhuǎn)化為A、B的動(dòng)能與彈簧的彈性勢(shì)能的增加，據(jù)此可判斷B選項(xiàng)正確，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；而A物體動(dòng)能的增量為細(xì)線拉力與彈簧彈力對(duì)A做功之和，由此可知D選項(xiàng)正確。答案BD4.如圖2所示，足夠長(zhǎng)的傳送帶以恒定速率順時(shí)針運(yùn)行，將一個(gè)物體輕輕放在傳送帶底端，第一階段物體被加速到與傳送帶具有相同的速度，第二階段與傳送帶相對(duì)靜止，勻速運(yùn)動(dòng)到達(dá)傳送帶頂端。下列說(shuō)法正確的是()圖2A第一階段摩擦力對(duì)物體做正功，第二階段摩擦力對(duì)物體不做功B第一階段摩擦力對(duì)物體做的功等于第一階段物體動(dòng)能的增加量C第一階段物體和傳送帶間因摩擦產(chǎn)生的熱量等于第一階段物體機(jī)械能的增加量D物體從底端到頂端全過(guò)程機(jī)械能的增加量等于全過(guò)程物體與傳送帶間因摩擦產(chǎn)生的熱量解析第一階段滑動(dòng)摩擦力對(duì)物體做功，第二階段靜摩擦力對(duì)物體做功，A項(xiàng)錯(cuò)誤；摩擦力做的功等于物體機(jī)械能的增加量，B項(xiàng)錯(cuò)誤；第一階段物體的平均速度是傳送帶速度的一半，因此物體運(yùn)動(dòng)的位移s1恰好等于物體和傳送帶間相對(duì)移動(dòng)的距離d。所以因摩擦產(chǎn)生的熱量Qfdfs1，等于物體機(jī)械能的增加量而不是動(dòng)能的增加量，C正確；因第二階段靜摩擦力做功，物體機(jī)械能增加，物體與傳送帶間沒(méi)有產(chǎn)生熱量，可知D錯(cuò)誤。答案C5. (多選)(xx廣東韶關(guān)一模)一輕質(zhì)彈簧，固定于天花板上的O點(diǎn)處，原長(zhǎng)為L(zhǎng)，如圖3所示，一個(gè)質(zhì)量為m的物塊從A點(diǎn)豎直向上拋出，以速度v與彈簧在B點(diǎn)相接觸，然后向上壓縮彈簧，到C點(diǎn)時(shí)物塊速度為零，在此過(guò)程中無(wú)機(jī)械能損失，則下列說(shuō)法正確的是()圖3A由A到C的過(guò)程中，動(dòng)能和重力勢(shì)能之和保持不變B由B到C的過(guò)程中，彈性勢(shì)能和動(dòng)能之和逐漸減小C由A到C的過(guò)程中，物塊m的機(jī)械能守恒D由B到C的過(guò)程中，物塊與彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒解析對(duì)物塊由A到C的過(guò)程中，除重力做功外還有彈簧彈力做功，物塊機(jī)械能不守恒，A、C錯(cuò)誤；對(duì)物塊和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，即重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能和動(dòng)能之和不變，上升過(guò)程中，重力勢(shì)能增加，故彈性勢(shì)能和動(dòng)能之和逐漸減小，B、D正確。答案BD6. (多選)如圖4所示，一固定斜面傾角為30，一質(zhì)量為m的小物塊自斜面底端以一定的初速度沿斜面向上做勻減速運(yùn)動(dòng)，加速度的大小等于重力加速度的大小g。若物塊上升的最大高度為H，則此過(guò)程中，物塊的()圖4A動(dòng)能損失了2mgH B動(dòng)能損失了mgHC機(jī)械能損失了mgH D機(jī)械能損失了mgH解析運(yùn)動(dòng)過(guò)程中有摩擦力做功，考慮動(dòng)能定理和功能關(guān)系。物塊以大小為g的加速度沿斜面向上做勻減速運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中F合mg，由受力分析知摩擦力fmg，當(dāng)上升高度為H時(shí)，位移s2H，由動(dòng)能定理得Ek2mgH；選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；由功能關(guān)系知EWfmgsmgH，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。答案AC7. (多選)有一系列斜面，傾角各不相同，它們的底端相同，都是O點(diǎn)，如圖5所示。有一些完全相同的滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))從這些斜面上的A、B、C、D各點(diǎn)同時(shí)由靜止釋放，下列判斷正確的是()圖5A若各斜面均光滑，且這些滑塊到達(dá)O點(diǎn)的速率相同，則A、B、C、D各點(diǎn)處在同一水平線上B若各斜面均光滑，且這些滑塊到達(dá)O點(diǎn)的速率相同，則A、B、C、D各點(diǎn)處在同一豎直面內(nèi)的圓周上C若各斜面均光滑，且這些滑塊到達(dá)O點(diǎn)的時(shí)間相同，則A、B、C、D各點(diǎn)處在同一豎直面內(nèi)的圓周上D若各斜面與這些滑塊間有相同的動(dòng)摩擦因數(shù)，滑到O點(diǎn)的過(guò)程中，各滑塊損失的機(jī)械能相同，則A、B、C、D各點(diǎn)處在同一豎直線上解析由機(jī)械能守恒可知A正確、B錯(cuò)誤；若A、B、C、D各點(diǎn)在同一豎直平面內(nèi)的圓周上，則下滑時(shí)間均為t，d為直徑，因此選項(xiàng)C正確；設(shè)斜面和水平面間夾角為，損失的機(jī)械能為Emgscos ，損失機(jī)械能相同，則scos 相同，因此A、B、C、D各點(diǎn)在同一豎直線上，D正確。答案ACD能力提高練8(多選)(xx海南卷，10)如圖6所示，質(zhì)量相同的兩物體a、b，用不可伸長(zhǎng)的輕繩跨接在同一光滑的輕質(zhì)定滑輪兩側(cè)，a在水平桌面的上方，b在水平粗糙桌面上。初始時(shí)用力壓住b使a、b靜止，撤去此壓力后，a開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，在a下降的過(guò)程中，b始終未離開(kāi)桌面。在此過(guò)程中()圖6Aa的動(dòng)能小于b的動(dòng)能B兩物體機(jī)械能的變化量相等Ca的重力勢(shì)能的減小量等于兩物體總動(dòng)能的增加量D繩的拉力對(duì)a所做的功與對(duì)b所做的功的代數(shù)和為零解析輕繩兩端沿繩方向的速度分量大小相等，故可知a的速度等于b的速度沿繩方向的分量，a的動(dòng)能比b的動(dòng)能小，A對(duì)；因?yàn)閎與地面有摩擦力，運(yùn)動(dòng)時(shí)有熱量產(chǎn)生，所以該系統(tǒng)機(jī)械能減少，而B(niǎo)、C兩項(xiàng)均為系統(tǒng)機(jī)械能守恒的表現(xiàn)，故B、C錯(cuò)誤；輕繩不可伸長(zhǎng)，兩端分別對(duì)a、b做功大小相等，符號(hào)相反，D正確。答案AD9如圖7所示，在光滑水平地面上放置質(zhì)量M2 kg的長(zhǎng)木板，木板上表面與固定的豎直弧形軌道相切。一質(zhì)量m1 kg的小滑塊自A點(diǎn)沿弧面由靜止滑下，A點(diǎn)距離長(zhǎng)木板上表面高度h0.6 m。滑塊在木板上滑行t1 s后，和木板以共同速度v1 m/s勻速運(yùn)動(dòng)，取g10 m/s2。求：圖7(1)滑塊與木板間的摩擦力；(2)滑塊沿弧面下滑過(guò)程中克服摩擦力做的功；(3)滑塊相對(duì)木板滑行的距離。解析(1)對(duì)木板fMa1，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得va1t解得a11 m/s2，f2 N(2)對(duì)滑塊有fma2設(shè)滑塊滑上木板時(shí)的初速度為v0，由公式vv0a2t解得a22 m/s2，v03 m/s滑塊沿弧面下滑的過(guò)程中，由動(dòng)能定理得mghWfmv可得滑塊克服摩擦力做的功為Wfmghmv1.5 J(3)t1 s內(nèi)木板的位移s1a1t20.5 m此過(guò)程中滑塊的位移s2v0ta2t22 m故滑塊相對(duì)木板滑行距離Ls2s11.5 m答案(1)2 N(2)1.5 J(3)1.5 m10.如圖8所示，一質(zhì)量為m1 kg的可視為質(zhì)點(diǎn)的滑塊，放在光滑的水平平臺(tái)上，平臺(tái)的左端與水平傳送帶相接，傳送帶以v2 m/s的速度沿順時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)(傳送帶不打滑)。現(xiàn)將滑塊緩慢向右壓縮輕彈簧，輕彈簧的原長(zhǎng)小于平臺(tái)的長(zhǎng)度，滑塊靜止時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能為Ep4.5 J，若突然釋放滑塊，滑塊向左滑上傳送帶。已知滑塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 0.2，傳送帶足夠長(zhǎng)，取g10 m/s2。求：圖8(1)滑塊第一次滑上傳送帶到離開(kāi)傳送帶所經(jīng)歷的時(shí)間；(2)滑塊第一次滑上傳送帶到離開(kāi)傳送帶由于摩擦產(chǎn)生的熱量。解析(1)釋放滑塊的過(guò)程中機(jī)械能守恒，設(shè)滑塊滑上傳送帶的速度為v1，則Epmv，得v13 m/s滑塊在傳送帶上運(yùn)動(dòng)的加速度ag2 m/s2滑塊向左運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t11.5 s向右勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間 t21 s向左的最大位移為s12.25 m向右加速運(yùn)動(dòng)的位移為s21 m勻速向右的時(shí)間為t30.625 s所以tt1t2t33.125 s。(2)滑塊向左運(yùn)動(dòng)s1的位移時(shí)，傳送帶向右的位移為s1vt13 m則s1s1s15.25 m滑塊向右運(yùn)動(dòng)s2時(shí)，傳送帶向右位移為s2vt22 m則s2s2s21 mss1s26.25 m則產(chǎn)生的熱量為Qmgs12.5 J。答案(1)3.125 s(2)12.5 J11.如圖9所示，一質(zhì)量為m的物塊A與直立輕彈簧的上端連接，彈簧的下端固定在地面上，一質(zhì)量也為m的物塊B疊放在A的上面，A、B處于靜止?fàn)顟B(tài)。若A、B粘連在一起，用一豎直向上的拉力緩慢上提B，當(dāng)拉力的大小為時(shí)，A物塊上升的高度為L(zhǎng)，此過(guò)程中，該拉力做功為W；若A、B不粘連，用一豎直向上的恒力F作用在B上，當(dāng)A物塊上升的高度也為L(zhǎng)時(shí)，A與B恰好分離。重力加速度為g，不計(jì)空氣阻力，求：圖9(1)恒力F的大小；(2)A與B分離時(shí)的速度大小。解析(1)設(shè)彈簧的勁度系數(shù)為k，A、B靜止時(shí)彈簧的壓縮量為x，則xA、B粘連在一起緩慢上移，以A、B整體作為研究對(duì)象，當(dāng)拉力為時(shí)，根據(jù)平衡條件有k(xL)2mgA、B不粘連，在恒力F作用下A、B恰好分離時(shí)，以A、B整體為研究對(duì)象，根據(jù)牛頓第二定律有Fk(xL)2mg2ma以B為研究對(duì)象，根據(jù)牛頓第二定律有Fmgma聯(lián)立解得F。(2)A、B粘連在一起緩慢上移L，設(shè)彈簧彈力做功為W彈，根據(jù)功能關(guān)系可知WW彈2mgL0在恒力F作用下，設(shè)A、B分離時(shí)的速度為v，根據(jù)功能關(guān)系可知FLW彈2mgL2mv2解得v。答案(1)(2)