高考物理一轮复习 第五章 机械能 第四讲 功能关系 能量守恒定律课时作业-人教版高三全册物理试题.doc

第四讲 功能关系 能量守恒定律 A组·基础题一、单项选择题1.(2014·高考广东卷)如图是安装在列车车厢之间的摩擦缓冲器结构图，图中和为楔块，和为垫板，楔块与弹簧盒、垫板间均有摩擦，在车厢相互撞击使弹簧压缩的过程中()A缓冲器的机械能守恒B摩擦力做功消耗机械能C垫板的动能全部转化为内能D弹簧的弹性势能全部转化为动能解析：在弹簧压缩过程中，由于摩擦力做功消耗机械能，因此机械能不守恒，选项A错，B对；弹簧压缩的过程中，垫板的动能转化为弹性势能和内能，选项C、D均错误答案：B2.如图所示，BC是竖直面内的四分之一圆弧形光滑轨道，下端C与水平直轨道相切一个小物块从B点正上方R处的A点处由静止释放，从B点刚好进入圆弧形光滑轨道下滑，已知圆弧形轨道半径为R0.2 m，小物块的质量为m0.1 kg，小物块与水平面间的动摩擦因数0.5，g取10 m/s2.小物块在水平面上滑动的最大距离是()A0.1 mB0.2 mC0.6 m D0.8 m解析：设小物块在水平面上滑动的最大距离为x，由动能定理得mg·2Rmgx0，x0.8 m，选项D正确答案：D3如图所示，建筑工地上载人升降机用不计质量的细钢绳跨过定滑轮与一电动机相连，通电后电动机带动升降机沿竖直方向先匀加速上升后匀速上升摩擦及空气阻力均不计则()A升降机匀加速上升过程中，升降机底板对人做的功等于人增加的动能B升降机匀加速上升过程中，升降机底板对人做的功小于人增加的机械能C升降机匀速上升过程中，升降机底板对人做的功等于人增加的机械能D升降机上升的全过程中，升降机拉力做的功大于升降机和人增加的机械能解析：根据动能定理可知，合外力对物体做的功等于物体动能的变化量，所以升降机匀加速上升过程中，升降机底板对人做的功和重力做功之和等于人增加的动能，故A、B错误；升降机匀速上升过程中，升降机底板对人做的功等于克服重力做的功(此过程中动能不变)，即增加的机械能，C正确；升降机上升的全过程中，升降机拉力做的功等于升降机和人增加的机械能，D错误答案：C4.(2017·江苏联考)如图甲所示，小物体从竖直弹簧上方离地高h1处由静止释放，其动能Ek与离地高度h的关系如图乙所示其中高度从h1下降到h2，图象为直线，其余部分为曲线，h3对应图象的最高点，轻弹簧的劲度系数为k，小物体的质量为m，重力加速度为g.以下说法正确的是()A小物体下降至高度h3时，弹簧形变量为0B小物体下落至高度h5时，加速度为0C小物体从高度h2下降到h4，弹簧的弹性势能增加D小物体从高度h1下降到h5，弹簧的最大弹性势能为2mg(h1h5)解析：小物体的高度从h1下降到h2，图象为直线，说明该过程是自由落体运动，所以小物体下降至高度h2时，弹簧形变量为0，故A错误；物体的动能先增大，后减小，小物体下落至高度h4时，小物体的动能与h2时的动能相同，由弹簧振子运动的对称性可知，在h4时弹簧的弹力一定是重力的2倍，小物体下落至高度h5时动能又回到0，说明h5是最低点，弹簧的弹力到达最大值，一定大于重力的2倍，所以此时物体的加速度最大，故B错误；小物体下落至高度h4时，物体的动能与h2时的动能相同，由弹簧振子运动的对称性可知，在h4时弹簧的弹力一定是重力的2倍，此时弹簧的压缩量x，小物体从高度h2下降到h4，重力做功Wmgxmg·，重力做功等于弹簧的弹性势能增加，所以弹簧的弹性势能增加了，故C正确；小物体从高度h1下降到h5，重力做功等于弹簧弹性势能的增加量，所以弹簧的最大弹性势能为mg(h1h5)，故D错误答案：C5.(2017·陕西西安铁一中模拟)如图所示，光滑水平面OB与足够长粗糙斜面BC交于B点轻弹簧左端固定于竖直墙面，现用质量为m1的滑块压缩弹簧至D点，然后由静止释放，滑块脱离弹簧后经B点滑上斜面，上升到最大高度，并静止在斜面上不计滑块在B点的机械能损失，换用材料相同，质量为m2的滑块(m2>m1)压缩弹簧至同一点D后，重复上述过程，下列说法正确的是()A两滑块到达B点时速度相同B两滑块沿斜面上升的最大高度相同C两滑块上升到最高点的过程中克服重力做的功不相同D两滑块上升到最高点的过程中机械能损失相同解析：两滑块到达B点的动能相同，但速度不同，故A错误；两滑块在斜面上运动时加速度相同，由于初速度不同，故上升的最大高度不同，故B错误；两滑块上升到最高点过程克服重力做功为mgh，由能量守恒定律得Epmghmgcos ×，所以mgh，故两滑块上升到最高点过程克服重力做的功相同，故C错误；由能量守恒定律得E损Wfmgcos ×mghcot Ep，故D正确答案：D二、多项选择题6.(2017·四川成都七中诊测)如图所示，轻质弹簧的一端固定在粗糙斜面的挡板O点，另一端固定一个小物块小物块从P1位置(此位置弹簧伸长量为零)由静止开始运动，运动到最低点P2位置，然后在弹力作用下上升，运动到最高点P3位置(图中未标出)在此两个过程中，下列判断正确的是()A下滑和上滑过程中弹簧和小物块组成的系统机械能守恒B下滑过程物块速度最大位置比上滑过程速度最大位置高C下滑过程弹簧和小物块组成的系统机械能减小量比上升过程小D下滑过程重力、弹簧弹力和摩擦力对物块做功总值等于上滑过程重力、弹簧弹力和摩擦力做功总值解析：对物块受力分析，受重力、弹簧的弹力、斜面对物块的支持力和摩擦力，摩擦力做负功，机械能减少，A错误；全程分析可知P3一定在P1的下方，P1到P2和P2到P3过程对比分析，P1到P2过程摩擦力沿斜面向上，P2到P3过程摩擦力沿斜面向下，下滑过程物块速度最大位置比上滑过程速度最大位置高，B正确；P1、P2的距离大于P2、P3的距离，摩擦力大小相等，则下滑过程机械能损失多，C错误；下滑与上滑过程的动能变化量均为零，根据动能定理知，两个过程总功为零，所以下滑过程重力、弹簧弹力和摩擦力做功总值等于上滑过程重力、弹簧弹力和摩擦力做功总值，D正确答案：BD7.如图所示，楔形木块abc固定在水平面上，粗糙斜面ab和光滑斜面bc与水平面的夹角相同，顶角b处安装一定滑轮质量分别为M、m(M>m)的滑块，通过不可伸长的轻绳跨过定滑轮连接，轻绳与斜面平行两滑块由静止释放后，沿斜面做匀加速运动若不计滑轮的质量和摩擦，在两滑块沿斜面运动的过程中()A两滑块组成系统的机械能守恒B重力对M做的功等于M动能的增加C轻绳对m做的功等于m机械能的增加D两滑块组成系统的机械能损失等于M克服摩擦力做的功解析：对于M和m组成的系统，除了重力、轻绳弹力做功外，摩擦力对M做了功，系统机械能不守恒，A错误；对于M，合力做的功等于其重力、轻绳拉力及摩擦力做功的代数和，根据动能定理可知，M动能的增加量等于其所受合力做的功，B错误；对于m，只有其重力和轻绳拉力做了功，根据功能关系可知，除重力之外的其他力对物体做的功等于物体机械能的增加量，C正确；对于M和m组成的系统，系统内轻绳上弹力做功的代数和等于零，只有两物体的重力和M受到的摩擦力对系统做了功，根据功能关系，M受到的摩擦力对系统做的功等于系统机械能的损失量，D正确答案：CD8.(2017·山东师大附中模拟)如图所示，小球从A点以初速度v0沿粗糙斜面向上运动，到达最高点B后返回A，C为AB的中点下列说法正确的是()A小球从A出发到返回A的过程中，位移为零，外力做功为零B小球从A到C与从C到B的过程，减少的动能相等C小球从A到C与从C到B的过程，速度的变化率相等D小球从A到C与从C到B的过程，损失的机械能相等解析：小球从A出发到返回A，位移为0，但整个过程中摩擦力的方向与小球运动的方向始终相反，故整个过程中摩擦力对物体做负功，故A错误；设A到C的高度和从C到B的高度为h，AC的距离为s，斜面的倾角为，则有ssin h，根据mghmgscos Ek，可知小球从A到C过程与从C到B过程合外力对物体做的功相同，故小球减少的动能相等，故B正确；小球从A到C与从C到B的过程，受力情况不变，加速度相同，所以速度的变化率相等，故C正确；克服除重力之外其他力做多少功物体的机械能就减少多少，根据mgscos E可得小球从A到C过程与从C到B过程，损失的机械能相等，故D正确答案：BCDB组·能力题一、选择题9(多选)(2017·江苏连云港外国语学院月考)如图所示为水平抛出的小球与地面碰撞前后的频闪照片，其先后经过的位置分别用18标记已知小球的质量为0.1 kg，照片中对应每格的实际长度为0.05 m，不计空气阻力，重力加速度g取10 m/s2，则以下判断正确的是()A小球与地面碰撞后速度变化率小于碰撞前速度变化率B小球经过位置3时的瞬时速度方向与位置2、4连线方向平行C小球经过位置6时的瞬时速度大小为0.5 m/sD小球与地面碰撞过程机械能损失为0.25 J解析：小球与地面碰撞后的加速度与碰撞前的加速度相等，可知小球与地面碰撞后速度变化率等于碰撞前速度变化率，故A错误在竖直方向上，根据y2LgT2得，T s0.1 s，落地前水平分速度vx m/s1 m/s,2、4两点连线与水平方向夹角的正切值tan 2，位置3的竖直分速度vy3 m/s2 m/s，则位置3瞬时速度方向与水平方向夹角的正切值tan 2，可知小球经过位置3的瞬时速度方向与位置2、4连线方向平行，故B正确小球经过位置6时竖直分速度为零，则v6 m/s0.5 m/s，故C正确在下落过程和上升过程中机械能守恒，位置3的速度v3 m/s m/s，位置3动能比位置6动能多Ekm(v32v62)×0.1×(50.25) J0.237 5 J，位置3的重力势能比位置6的重力势能多EpmgL0.1×10×0.05 J0.05 J，可知机械能多0.287 5 J，所以小球与地面碰撞过程中机械能损失0.287 5 J，故D错误答案：BC10.(多选)(2017·江苏淮阴中学月考)如图所示，倾角30°的固定斜面上固定着挡板，轻弹簧下端与挡板相连，弹簧处于原长时上端位于D点用一根不可伸长的轻绳通过轻质光滑定滑轮连接物体A和B，使滑轮左侧绳子始终与斜面平行，初始时A位于斜面的C点，C、D两点间的距离为L.现由静止同时释放A、B，物体A沿斜面向下运动，将弹簧压缩到最短的位置E点，D、E两点间的距离为.若A、B的质量分别为4m和m，A与斜面间的动摩擦因数，不计空气阻力，重力加速度为g，整个过程中，轻绳始终处于伸直状态，则()AA在从C至E的过程中，先做匀加速运动，后做匀减速运动BA在从C至D的过程中，加速度大小为gC弹簧的最大弹性势能为mgLD弹簧的最大弹性势能为mgL解析：对A、B整体从C到D的过程受力分析，根据牛顿第二定律得ag，从D点开始与弹簧接触，压缩弹簧，弹簧被压缩到E点的过程中，弹簧的弹力是变力，则加速度是变化的，所以A在从C至E的过程中，先做匀加速运动，后做变加速运动，最后做变减速运动，直到速度为零，故A错误，B正确；当A的速度为零时，弹簧被压缩到最短，此时弹簧弹性势能最大，整个过程中对A、B整体应用动能定理得4mg(L)sin 30°mg(L)(4mg)cos 30°(L)W弹0，解得W弹mgL，则弹簧具有的最大弹性势能EpW弹mgL，故C错误，D正确答案：BD二、非选择题11.(2017·福建质检)如图所示，光滑曲面AB与水平面BC平滑连接于B点，BC右端连接内壁光滑、半径为r的细圆管CD，管口D端正下方直立一根劲度系数为k的轻弹簧，轻弹簧一端固定，另一端恰好与管口D端平齐质量为m的滑块在曲面上距BC的高度为2r处从静止开始下滑，滑块与BC间的动摩擦因数，进入管口C端时与圆管恰好无作用力，通过CD后压缩弹簧，在压缩弹簧过程中滑块速度最大时弹簧的弹性势能为Ep.求：(1)滑块到达B点时的速度大小vB；(2)水平面BC的长度x；(3)在压缩弹簧过程中滑块的最大速度vm.解析：(1)滑块在曲面上下滑过程，由动能定理得mg·2rmvB2解得vB2(2)在C点，由mgm得vC滑块从A点运动到C点过程，由动能定理得mg·2rmgxmvC2解得x3r(3)设在压缩弹簧过程中速度最大时，滑块离D端的距离为x0，则有kx0mg，得x0由能量守恒定律得mg(rx0)mvC2mvm2Ep得vm 答案：(1)2(2)3r(3) 12(2017·济南模拟)如图，在高h130 m的光滑水平平台上，质量m1 kg的小物块压缩弹簧后被锁扣K锁住，储存了一定量的弹性势能Ep.若打开锁扣K，物块将以一定的水平速度v1向右滑下平台，做平抛运动，并恰好能从光滑圆弧形轨道BC的B点沿切线方向进入圆弧形轨道B点的高度h215 m，圆弧轨道的圆心O与平台等高，轨道最低点C的切线水平，并与地面上长为L70 m的水平粗糙轨道CD平滑连接；小物块沿轨道BCD运动与右边墙壁发生碰撞，g取10 m/s2.求：(1)小物块由A到B的运动时间；(2)小物块原来压缩弹簧时储存的弹性势能Ep的大小；(3)若小物块与墙壁只发生一次碰撞，碰后速度等大反向，运动至C点停止，试求动摩擦因数.解析：(1)设从A运动到B的时间为t，则h1h2gt2，t s.(2)由Rh1，得BOC60°.设小物块平抛的水平速度是v1，则tan 60°v110 m/s故Epmv1250 J.(3)设小物块在水平轨道CD上通过的总路程为2L，由能量守恒知，mghmv12mg·2L代入数据计算得出答案：(1) s(2)50 J(3)