2021版物理名师讲练大一轮复习方略浙江专版课时提升作业： 十七 功能关系　能量守恒定律 .doc

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1、温馨提示： 此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。课时提升作业十七功能关系能量守恒定律(建议用时60分钟)1.北京时间2017年10月4日晚20时7分,一颗小行星以14.6 km/s的速度冲向地球,在云南省香格里拉县城西北40公里处与空气摩擦产生高温从而发生爆炸,爆炸当量相当于540吨TNT,有部分陨石掉入地面。在陨石冲向地面的过程中(假设质量不变)()A.陨石机械能守恒B.陨石动能的减小量等于陨石克服阻力所做的功C.陨石重力势能减小量等于动能的增加量D.陨石重力势能减小量等于重力对陨石做的功【解析】选D。在陨石冲向地面

2、的过程中空气阻力对陨石做功,所以陨石机械能不守恒,故A错误;根据动能定理,陨石动能的增加量等于空气阻力对陨石做的功与重力对陨石做的功的代数和,故B、C错误;根据功能关系可知,陨石重力势能减小量等于重力对陨石做的功,故D正确;故选D。2.如图所示为阿拉斯加当地人的一种娱乐方式。他们用一块弹性毯子将小孩竖直抛起,再保持弹性毯子水平,接住小孩。不计空气阻力,下列说法中正确的是()A.用毯子将小孩上抛,毯子对小孩做正功,小孩机械能增加B.小孩在空中上升时处于超重状态,下落过程处于失重状态C.小孩由最高点下落,一接触到弹性毯子就立刻做减速运动D.小孩由最高点下落至速度为零的过程中,小孩机械能守恒【解析】

3、选A。用毯子将小孩上抛,毯子对小孩做正功,小孩机械能增加,故A符合题意;小孩在空中上升时和下落过程加速度都向下,都处于失重状态,故B不符合题意;小孩由最高点下落,接触到弹性毯子后,在弹力小于重力之前,加速度向下,还是加速运动,故C不符合题意;小孩由最高点下落至速度为零的过程中,除重力外,毯子的弹力对小孩做负功,小孩机械能减小,故D不符合题意。3.弹弓是孩子们喜爱的弹射类玩具,其构造原理如图所示,橡皮筋两端点A、B固定在把手上,橡皮筋处于ACB时恰好为原长状态,在C处(AB连线的中垂线上)放一固体弹丸,一手执把,另一手将弹丸拉至D点放手,弹丸就会在橡皮筋的作用下发射出去,打击目标。现将弹丸竖直向

4、上发射,已知E是CD中点,则()A.从D到C过程中,弹丸的机械能守恒B.从D到C过程中,弹丸的动能一直在增大C.从D到C过程中,橡皮筋的弹性势能先增大后减小D.从D到E过程橡皮筋对弹丸做功大于从E到C过程【解析】选D。从D到C,橡皮筋的弹力对弹丸做功,所以弹丸的机械能增大,故A错误。橡皮筋ACB恰好处于原长状态,在C处橡皮筋的拉力为0,在CD连线中的某一处,弹丸受力平衡,所以从D到C,弹丸的合力先向上后向下,速度先增大后减小,弹丸的动能先增大后减小,故B错误。从D到C,橡皮筋对弹丸一直做正功,橡皮筋的弹性势能一直减小,故C错误。从D到E橡皮筋作用在弹丸上的合力大于从E到C橡皮筋作用在弹丸上的合

5、力,两段位移相等,所以DE段橡皮筋对弹丸做功较多,机械能增加也多,故D正确。故选D。4.如图所示,游乐场有高为H倾角为的滑梯,表面粗糙,一个质量为m的小孩从顶端静止开始出发往下跑,跑到底端时速度为v,不计空气阻力,则下列说法正确的是世纪金榜导学号()A.小孩的机械能减少B.滑梯对人做功为12mv2-mgHC.滑梯对人不做功D.合外力做功为12mv2+mgH【解析】选C。跑步时人体内的化学能一部分转化为机械能,所以小孩的机械能增加,故A错误;小孩在下滑过程中,小孩受重力、支持力和静摩擦力,支持力和静摩擦力都不做功,所以滑梯对小孩做的功为零,故B错误,C正确;根据动能定理可得:W合=12mv2,故

6、D错误。所以C正确,A、B、D错误。5.(2019舟山模拟)原来静止在光滑水平桌面上的木块,被水平飞来的子弹击中,当子弹深入木块d深度时,木块相对桌面移动了s,然后子弹和木块以共同速度运动,设阻力大小恒为f,对这一过程,下列说法正确的是()A.子弹与木块组成的系统机械能守恒B.系统损失的机械能等于f(d+s)C.子弹动能的减少量等于fdD.系统机械能转变为内能的量等于fd【解析】选D。根据能量转化和守恒定律分析可知:子弹原有的动能转化为子弹和木块的内能与后来木块和子弹的动能之和,机械能有损失,故A不符合题意。木块和子弹所组成的系统损失的机械能与产生的热能相等,为摩擦力与相对位移的乘积,即:Q=

7、fd,故B不符合题意,D符合题意。只有阻力对子弹做功,由动能定理知:子弹损失的动能等于子弹克服阻力所做的功,大小为f(d+s)。故C不符合题意。6.中国已成为世界上高铁系统技术最全、集成能力最强、运营里程最长、运行速度最高、在建规模最大的国家。报道称新一代高速列车牵引功率达9 000 kW,持续运行速度为350 km/h,新一代高速列车从北京开到杭州全长约为1 300 km,则列车在动力上耗电约为()A.3.3103 kWh B.3.3104 kWhC.3.3105 kWh D.3.3106 kWh【解析】选B。列车从北京开到杭州所用时间为t=sv=1 300 km350 km/h=3.71

8、h。列车在动力上耗电约为E=Pt=3.3104 kWh,故B正确。【加固训练】太阳能汽车是利用太阳能电池板将太阳能转化为电能工作的一种新型汽车。已知太阳辐射的总功率约为41026 W,太阳到地球的距离约为1.51011 m,假设太阳光传播到达地面的过程中约有40%的能量损耗,某太阳能汽车所用太阳能电池板接收到的太阳能转化为机械能的转化效率约为15%。如果驱动该太阳能汽车正常行驶所需的机械功率为5 kW,且其中的15来自太阳能电池,则所需的太阳能电池板的面积至少约为(已知半径为r的球体积为V=43r3,球表面积为S=4r2)()A.2 m2B.6 m2C.8 m2D.12 m2【解析】选C。先建

9、立如图球体均匀辐射模型。根据能量分配关系得:P60%4r2S15%=P15,求得S=7.85 m2,故只有选项C正确。7.滑块以某一初速度v0沿固定粗糙的斜面底端向上运动,当它回到出发点时速率为v1,若滑块向上运动的时间中点为A,取斜面底端重力势能为零,则下列说法正确的是()A.上升时机械能减小,下降时机械能增大B.v0=v1C.上升过程中势能是动能3倍的位置在A点上方D.上升过程中势能是动能3倍的位置在A点下方【解析】选C。斜面与滑块间有摩擦,滑块无论上升还是下降时,都有机械能损失,v0v1,故A、B错误;可知A点的速度vA=v02,点A的动能Ek和势能Ep分别是Ek=12mv2=18mv0

10、2,物体沿斜面向上运动时,加速度a=gsin +gcos ,Ep=mgLsin =mgv02-v0222asin =3mv028gsina3mv028,所以在点A有EpvCvB,故vACvCB,又因为sAC=sCB,由s=vt,可知tACtCB,根据v=at,可知vACvCB,故C错误。克服除重力之外其他力做多少功小球的机械能就减少多少,根据E=mgcos s,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。【加固训练】空中花样跳伞是流行于全世界的一种极限运动。假设某跳伞运动员从静止在空中的飞机上无初速度跳下,沿竖直方向下落,运动过程中,运动员受到的空气阻力随着速度的增大而增大

11、,运动员的机械能与位移的关系图象如图所示,其中0x1过程中的图线为曲线,x1x2过程中的图线为直线。根据该图象,下列判断正确的是()A.0x1过程中运动员受到的空气阻力不断减小B.x1x2过程中运动员做匀减速直线运动C.x1x2过程中运动员做变加速直线运动D.0x1过程中运动员的动能不断增大【解析】选D。根据功能关系,阻力对运动员做的功等于运动员机械能的减少量,则有E=E0-Ffx,可见图线的斜率表示阻力大小,图线为曲线时阻力是变力,图线为直线时阻力是恒力,可见0x1过程中运动员加速下降,阻力不断增大,选项A错误,D正确;x1x2过程中阻力不变,运动员匀速下降,选项B、C均错误。11.蹦床比赛

12、分成预备运动和比赛动作两个阶段。最初,运动员静止站在蹦床上;在预备运动阶段,他经过若干次蹦跳,逐渐增加上升高度,最终达到完成比赛动作所需的高度;此后,进入比赛动作阶段。把蹦床简化为一个竖直放置的轻弹簧,弹力大小F=kx(x为床面下沉的距离,k为常量)。质量m=50 kg的运动员静止站在蹦床上,床面下沉x0=0.10 m;在预备运动中,假定运动员所做的总功W全部用于增加其机械能;在比赛动作中,把该运动员视作质点,其每次离开床面做竖直上抛运动的腾空时间均为t=2.0 s,设运动员每次落下使床面压缩的最大深度均为x1。取重力加速度g=10 m/s2,忽略空气阻力的影响。世纪金榜导学号(1)求常量k,

13、并在图中画出弹力F随x变化的示意图。(2)求在比赛动作中,运动员离开床面后上升的最大高度hm。(3)借助F-x图象可以确定弹力做功的规律,在此基础上,求x1和W的值。【解题指导】解答本题可按以下思路进行:(1)运动员静止在蹦床上时,依据物体的平衡条件,求解k值。(2)根据竖直上抛运动的规律计算运动员上升的最大高度。(3)根据功与能的关系计算x1和W的值,其中弹力做的功由F-x图象中图象与横坐标轴包围的面积表示。【解析】(1)根据题意,弹力大小F=kx,在F-x图象上应为过原点的直线,如图所示。当运动员静止在蹦床上时,应有mg=kx0,代入相关数据解得k=5 000 N/m(2)根据竖直上抛运动

14、的规律可知,运动员上升时间与下落时间相等,即上升时间为t=1 s,所以运动员上升的最大高度为hm=12gt2=5 m(3)在F-x图象中,图象与横坐标轴包围的面积表示弹力做的功,其大小也等于蹦床具有的弹性势能,即Ep=12kx2取床面为参考面,运动员上升到最高点的过程中,由功能关系得12kx02-mgx0+W=mghm,代入数据解得W=2 525 J运动员从最高点下落到最低点的过程中,由机械能守恒定律得:mg(hm+x1)=12kx12,代入数据解得x1=1.1 m答案:(1)5 000 N/m图象见解析(2)5 m(3)1.1 m2 525 J12.某缓冲装置的理想模型如图所示,劲度系数足够

15、大的轻质弹簧与轻杆相连,轻杆可在固定的槽内移动,与槽间的滑动摩擦力恒为f。轻杆向右移动不超过l时,装置可安全工作。一质量为m的小车若以速度v0撞击弹簧,将导致轻杆向右移动l4。轻杆与槽间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,且不计小车与地面的摩擦。世纪金榜导学号(1)若弹簧的劲度系数为k,求轻杆开始移动时,弹簧的压缩量x。(2)求为使装置安全工作,允许该小车撞击的最大速度vm。(3)讨论在装置安全工作时,该小车弹回速度v和撞击速度v的关系。【解题指导】解答本题时可按以下思路分析:(1)根据胡克定律求解弹簧的压缩量。(2)小车每次撞击时克服弹簧的弹力做功相同。(3)撞击时小车减少的动能等于克服弹力和摩擦

16、力做的功。(4)小车被弹回时的动能等于弹簧的弹力对小车做的功。【解析】(1)轻杆开始移动时,弹簧的弹力F=kx且F=f解得x=fk(2)设轻杆移动前小车对弹簧所做的功为W,则小车从撞击到停止的过程中由动能定理得-fl4-W=0-12mv02同理,小车以vm撞击弹簧时-fl-W=0-12mvm2解得vm=v02+3fl2m(3)设轻杆恰好移动时,小车撞击速度为v112mv12=W由解得:v1=v02-fl2m,当vv02-fl2m时,v=v当v02-fl2mvv02+3fl2m时,v=v02-fl2m答案:(1)fk(2)v02+3fl2m(3)当vmgcos37(或tan37),所以,小物体不

17、会停在斜面上,小物体最后以C为中心,B为一侧最高点沿圆弧轨道做往返运动。从E点开始直至稳定,系统因摩擦所产生的热量Q=EE=mg(h+Rcos37)联立解得Q=4.8 J。答案:(1)12.4 N(2)2.4 m(3)4.8 J【总结提升】与功能关系相结合的圆周运动问题的分析方法(1)确定研究对象,对研究对象进行受力分析和做功情况分析,对于多个过程的情形,要分析出在每一个过程中的受力和做功情况。(2)注意不同过程的衔接,前一个过程的末状态就是后一个过程的初状态。(3)分析每一个过程中的能量转化情况,机械能是否守恒,列出每一个过程的对应方程。(4)确定临界状态及特点,并列出相应的方程。(5)求解方程并进行验证。关闭Word文档返回原板块