新人教版高中物理同步精练精析第五章 第四节 功能关系 能量守恒中学教育高中教育_中学教育-高中教育.pdf

课时 17 第四节 功能关系 能量守恒 一、单项选择题 1(2011 年绍兴一中高三月考)上端固定的一根细线下面悬挂一摆球，摆球在空气中摆动，摆动的幅度越来越小，对此现象下列说法正确的是()A摆球机械能守恒 B总能量守恒，摆球的机械能正在减少，减少的机械能转化为内能 C能量正在消失 D只有动能和重力势能的相互转化 解析：选 B.由于空气阻力的作用，机械能减少，机械能不守恒，内能增加，机械能转化为内能，能量总和不变，B 正确 2滑块静止于光滑水平面上，与之相连的轻质弹簧处于自然伸直状态，现用恒定的水平外力 F 作用于弹簧右端，在向右移动一段距离的过程中拉力 F 做了 10 J 的功在上述过程中()A弹簧的弹性势能增加了 10 J B滑块的动能增加了 10 J C滑块和弹簧组成的系统机械能增加了 10 J D滑块和弹簧组成的系统机械能守恒 解析：选 C.若滑块静止，拉力 F 做了 10 J 的功，则弹簧的弹性势能增加了 10 J；现在滑块通过弹簧在水平外力 F 作用下做加速运动，拉力 F 做了 10 J 的功，使滑块和弹簧组成的系统机械能增加了 10 J，故 C 正确 3起重机将物体由静止举高 h 时，物体的速度为 v，下列各种说法中正确的是(不计空气阻力)()A举力对物体所做的功，等于物体动能和势能的增量 B举力对物体所做的功，等于物体动能的增量 C举力对物体所做的功，等于物体势能的增量 D物体克服重力所做的功，大于物体势能的增量 解析：选 A.根据动能定理 WFWGmv2/2，WGmgh，所以 WFmv2/2mgh，A 正确，B、C 错误；物体克服重力所做的功等于物体重力势能的增量，D 错误 4如图所示，木块 A 放在木块 B 的左端，用恒力 F 将 A 拉至 B 的右端，第一次将 B 固定在地面上，F 做功为 W1，生热为 Q1；第二次让 B可以在光滑地面上自由滑动，F 做的功为 W2，生热为 Q2，则应有()AW1W2，Q1Q2 BW1W2，Q1Q2 CW1W2，Q1Q2 DW1W2，Q1Q2 解析：选 A.WFl，第一次 l 比第二次小，故 W1 E2 E1 B三种情况下摩擦产生的热量 Q1Q2v2v3 D到达底端的速度 v1v2v3 解析：选 BD.机械能的变化量等于除重力之外的其他力做的功，即等于摩擦力做的功 摩擦力 FfFNmg cos(为斜面的倾角)，摩擦力做的功为 WFfFfs斜mg cos s斜mgs水平，所以三种情况下物体损失的机械能 E1 E2 E3，A 错误；三种情况下摩擦产生的热量 Q1Q2h2，WFf1WFf2，联立解得 v1v2；对斜面 2 与 3 有：mghWFf12mv2，又 h2h3，WFf2v3，所以到达底端的速度 v1v2v3，C 错误，D 正确 10(2010 年高考江苏卷)如图所示，平直木板 AB 倾斜放置，板上的 P 点距 A 端较近，小物块与木板间的动摩擦因数由 A 到 B 逐渐减小先让物块从 A 由静止开始滑到 B.然后，将 A 着地，抬高 B，使木板的倾角与前一过程相同，再让物块从 B 由静止开始滑到 A.上述两过程相比较，下列说法中一定正确的有()A物块经过 P 点的动能，前一过程较小 B物块从顶端滑到 P 点的过程中因摩擦产生的热量，前一过程较少 C物块滑到底端的速度，前一过程较大 D物块从顶端滑到底端的时间，前一过程较长 解析：选 AD.前一过程，从 A 到 P，所受摩擦力较大，下滑加速度较小，位移较小，故在 P 点的动能较小；后一过程，从 B 到 P，下滑加速度较大，位移较大，故在 P 点的动能较大，所以 A 正确；两过程中，前者摩擦力大，位移小，后者摩擦力小，位移大，无法比较产生热量的大小，故 B 不正确；物块滑到底端的两过程合外力的功相同，根据动能定理，滑到底端速度相等，即 C 不正确；由牛顿第二定律，结合两次加速度变化特点，两次vt 图象如图所示，位移相等，故前一过程时间较长，D 正确 三、计算题 11.(2011 年山东济南模拟)如图所示，B 是质量为 2m、半径为 R 的光滑半球形碗，放在光滑的水平桌面上A 是质量为 m 的细长直杆，光滑套管 D 被固定，A可以自由上下运动，物块 C 的质量为 m，紧靠半球形碗放置初始时，A 杆被握住，使其下端正好与碗的半球面的上边缘接触(如图)然后从静止开始释放 A，A、B、C 便开始运动求：(1)长直杆的下端运动到碗的最低点时，长直杆竖直方向的速度和 B、C 水平方向的速度；(2)运动的过程中，长直杆的下端能上升到的最高点距离半球形碗底部的高度 解析：(1)长直杆的下端运动到碗的最低点时，长直杆在竖直方向的速度为 0，而 B、C水平速度相同，设为 v，由机械能守恒定律得：mgR123mv2 中摆动摆动的幅度越来越小对此现象下列说法正确的是摆球机械能守恒总能量守恒摆球的机械能正在减少减少的机械能转化为内能能量正在消失只有动能和重力势能的相互转化解析选由于空气阻力的作用机械能减少机械能不守恒内恒定的水平外力作用于弹簧右端在向右移动一段距离的过程中拉力做了的功在上述过程中弹簧的弹势能增加了滑块的动能增加了滑块和弹簧组成的系统机械能增加了滑块和弹簧组成的系统机械能守恒解析选若滑块静止拉力做了的功械能增加了故正确起重机将物体由静止举高时物体的速度为下列各种说法中正确的是不计空气阻力举力对物体所做的功等于物体动能和势能的增量举力对物体所做的功等于物体动能的增量举力对物体所做的功等于物体势能的增量物所以 v2Rg3.(2)长直杆的下端上升到所能达到的最高点时，长直杆在竖直方向的速度为 0，碗的水平速度亦为零由机械能守恒定律得：122mv2mgh，解得 h2R3.答案：(1)0 2Rg3 2Rg3(2)2R3 12(2011 年永嘉模拟)如图所示，倾角为 30 的光滑斜面的下端有一水平传送带，传送带正以 6 m/s 的速度运动，运动方向如图所示 一个质量为 2 kg 的物体(物体可以视为质点)，从 h3.2 m 高处由静止沿斜面下滑，物体经过 A点时，不管是从斜面到传送带还是从传送带到斜面，都不计其动能损失物体与传送带间的动摩擦因数为 0.5，物体向左最多能滑到传送带左右两端 AB 的中点处，重力加速度 g10 m/s2，则：(1)物体由静止沿斜面下滑到斜面末端需要多长时间？(2)传送带左右两端 AB 间的距离 l 至少为多少？(3)上述过程中物体与传送带组成的系统产生的摩擦热为多少？解析：(1)物体在斜面上由牛顿第二定律得：mgsin ma，hsin12at2，可得 t1.6 s.(2)由能的转化和守恒得：mghmgl2，l12.8 m.(3)此过程中，物体与传送带间的相对位移 x相l2v带t1，又l212gt21，而摩擦热 Qmgx相，以上三式可联立得 Q160 J.中摆动摆动的幅度越来越小对此现象下列说法正确的是摆球机械能守恒总能量守恒摆球的机械能正在减少减少的机械能转化为内能能量正在消失只有动能和重力势能的相互转化解析选由于空气阻力的作用机械能减少机械能不守恒内恒定的水平外力作用于弹簧右端在向右移动一段距离的过程中拉力做了的功在上述过程中弹簧的弹势能增加了滑块的动能增加了滑块和弹簧组成的系统机械能增加了滑块和弹簧组成的系统机械能守恒解析选若滑块静止拉力做了的功械能增加了故正确起重机将物体由静止举高时物体的速度为下列各种说法中正确的是不计空气阻力举力对物体所做的功等于物体动能和势能的增量举力对物体所做的功等于物体动能的增量举力对物体所做的功等于物体势能的增量物答案：(1)1.6 s(2)12.8 m(3)160 J 中摆动摆动的幅度越来越小对此现象下列说法正确的是摆球机械能守恒总能量守恒摆球的机械能正在减少减少的机械能转化为内能能量正在消失只有动能和重力势能的相互转化解析选由于空气阻力的作用机械能减少机械能不守恒内恒定的水平外力作用于弹簧右端在向右移动一段距离的过程中拉力做了的功在上述过程中弹簧的弹势能增加了滑块的动能增加了滑块和弹簧组成的系统机械能增加了滑块和弹簧组成的系统机械能守恒解析选若滑块静止拉力做了的功械能增加了故正确起重机将物体由静止举高时物体的速度为下列各种说法中正确的是不计空气阻力举力对物体所做的功等于物体动能和势能的增量举力对物体所做的功等于物体动能的增量举力对物体所做的功等于物体势能的增量物