2022年高考物理二轮复习第一部分专题二功和能第讲机械能守恒定律功能关系课时作业 .pdf

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1、1 第 2 讲 机械能守恒定律功能关系 限时规范训练 一、单项选择题1(2016湖南五市联考) 把质量为m的小球 ( 可看作质点 ) 放在竖直的轻质弹簧上，并用手把小球按到位置A，如图所示迅速松手后，弹簧把小球弹起，球升至最高位置C点，途中经过位置B时弹簧正好处于自由状态已知A、B间的高度差为h1，B、C间的高度差为h2，重力加速度为g，不计空气阻力，则( ) A小球从A上升到B位置的过程中，动能一直增大B小球从A上升到C位置的过程中，机械能一直增大C小球在位置A时，弹簧的弹性势能为mg(h2h1) D一定有h2h1解析：小球上升时先加速后减速，当mgF弹时，加速度为零，速度最大，此时弹簧还处

2、于压缩状态，选项A错误从A到B，小球和弹簧组成的系统机械能守恒，弹性势能减小，小球的机械能增大；而从B到C，只有重力对小球做功，机械能不变，选项B错误从A到C系统的机械能守恒，弹性势能全部转化为重力势能，故Epmg(h2h1) ，选项 C 正确从A到C，弹簧的弹性势能转化为小球的重力势能，动能最大位置在B点下方，故h2可等于零，选项 D错误答案： C 2如图所示，一张薄纸板放在光滑水平面上，其右端放有小木块， 小木块与薄纸板的接触面粗糙，原来系统静止 现用水平恒力F向右拉薄纸板， 小木块在薄纸板上发生相对滑动，直到从薄纸板上掉下来上述过程中有关功和能的说法正确的是( ) A拉力F做的功等于薄纸

3、板和小木块动能的增加量B摩擦力对小木块做的功一定等于系统中由摩擦产生的热量C离开薄纸板前小木块可能先做加速运动，后做匀速运动D小木块动能的增加量可能小于系统中由摩擦产生的热量解析：由功能关系，拉力F做的功等于薄纸板和小木块动能的增加量与系统产生的内能之和，选项 A错误；摩擦力对小木块做的功等于小木块动能的增加量，选项 B错误； 离开薄纸板前小木块一直在做匀加速运动，选项C 错误；对于系统，由摩擦产生的热量QFfL，其中L为小木块相对薄纸板运动的路程，若薄纸板的位移为L1，小木块相对地面的位移为L2，则 LL1L2，且 L存在大于、等于或小于L2三种可能，对小木块，FfL2Ek，即Q存在大于、等

4、于或小于Ek三种可能，选项D正确答案： D 3 如图所示， 光滑水平面的左端与一斜面连接，斜面倾角 37，斜面高h0.8 m ，F为斜面的顶点，水平面右端与一半圆形光滑轨名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 7 页 - - - - - - - - - 2 道连接，半圆轨道半径R0.4 m 水平面上有两个静止小球A和B，mA0.20 kg，mB0.30 kg，两球间有一压缩的轻弹簧( 弹簧与小球不拴接) ，弹簧间用一根细线固定两个小球剪断细线，两小球到达水平面的D

5、、F点时弹簧已经与小球脱离小球A刚好到达半圆轨道的最高点C，小球B刚好落在斜面的底端E点g取 10 m/s2，sin 37 0.6 ，cos 37 0.8 ，则( ) A小球A在C点的速度为零，处于完全失重状态B小球B落在E点时的水平速度大小是163 m/s C小球A在D点受到的弹力大小是12 N D细线被剪断前弹簧的弹性势能是2.7 J 解析：小球A刚好到达半圆轨道最高点C，有mAgmAv2CR，vC2 m/s ，小球A处于完全失重状态， A选项错误；小球B从F点做平抛运动，有h12gt2，得t0.4 s，又有 tan hvFt，解得vF83 m/s ，故 B选项错误；小球A从D到C，由功能

6、关系有12mAv2D12mAv2C2mAgR，解得vD25 m/s ，在D点有FmAgmAv2DR，解得F12 N ，C选项正确；剪断细线到弹簧与小球脱离，由机械能守恒定律得Ep12mAv2D12mBv2F3.1 J ，故 D选项错误答案： C 4如图所示，物体以100 J 的初动能从斜面的底端向上运动，斜面足够长当它通过斜面上的M点时，其动能减少了80 J， 机械能减少了32 J 如果物体能从斜面上返回底端，则( ) A物体在斜面上运动时，机械能守恒B物体在向上运动时，机械能减少100 J C物体上升到M还能上升的距离为到达M点前的14D物体返回A点时动能为36 J 解析：由题意， 摩擦力始

7、终做负功，机械能不守恒， 选项 A错误； 物体向上运动到最高点时，重力势能不为零，机械能减少量小于100 J ，选项 B错误；根据题意，当它通过斜面上的M点时，其动能减少了80 J ，机械能减少了32 J ，说明克服摩擦力做功32 J ，从M点上升到最高点的过程中，动能减少了20 J，需要克服摩擦力做功8 J，整个上升过程，共克服摩擦力做功 40 J ，机械能减少了40 J ，物体上升到M还能上升的距离为到达M点前的14，选项 C正确；物体返回A点的过程中，损失的机械能也是40 J ，物体返回A点时动能为20 J ，选项 D错误名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - -

8、- - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 7 页 - - - - - - - - - 3 答案： C 5(2016六盘水高三一模) 一根质量为m、长为L的均匀链条一半放在光滑的水平桌面上，另一半悬在桌边，桌面足够高， 如图 a 所示 若将一个质量为m的小球分别拴在链条左端和右端，如图b、c 所示，约束链条的挡板光滑，三种情况均由静止释放，当整根链条刚离开桌面时，关于它们的速度关系，下列判断正确的是( ) AvavbvcBvavbvcCvcvavbDvavbvc解析：图甲中，当整根链条离开桌面时，根据机械能守恒定律可得12mg3L4

9、12mv2a，解得va3gL2；图乙中，当整根链条离开桌面时，根据机械能定恒定律可得12mg3L4122mv2b，解得vb6gL4；图丙中，当整根链条离开桌面时，根据机械能守恒定律有12mg3L4mgL2122mv2c，解得vc14gL4，故vcvavb，选项 C正确答案： C 二、多项选择题6. (2016成都外国语学校模拟) 如图所示，水平桌面上的轻质弹簧一端固定， 另一端与小物块相连弹簧处于自然长度时物块位于O点( 图中未标出 ) 物块的质量为m，ABa，物块与桌面间的动摩擦因数为. 现用水平向右的力将物块从O点拉至A点，拉力做的功为W. 撤去拉力后物块由静止向左运动，经O点到达B点时速

10、度为零重力加速度为g. 则上述过程中( ) A物块在A点时，弹簧的弹性势能等于W12mgaB物块在B点时，弹簧的弹性势能小于W32mgaC经O点时，物块的动能小于WmgaD物块动能最大时弹簧的弹性势能小于物块在B点时弹簧的弹性势能解析：因为要克服摩擦力做功，所以O点不在AB的中点，如图，xa2，由动能定理，从O到A，WmgxW弹0， 系统增加的弹性势能EpWmgx， 因为xa2， 所以EpW12mga，A 错误；同理，物块在B点时，EpWmg(xa) W32mga，B 正确；经O点时，Ek名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - -

11、- - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 7 页 - - - - - - - - - 4 W2mgxWmga，C正确；AB的过程中当弹力与Ff平衡时速度最大，此点在O点右侧距O点x1Ffkmgk处，x1可能大于BO，所以 D错答案： BC 7某电视台冲关栏目，选手需要抓住固定在支架上的绳子向上攀登，才可冲上领奖台，如图所示如果某选手刚刚匀速攀爬到接近绳子顶端时，突然因抓不牢绳子而加速滑下，对该过程进行分析( 不考虑脚蹬墙壁的作用 )，下列说法正确的是( ) A上行时，人受到绳子的拉力与重力和摩擦力平衡B上行时，绳子拉力对人做的功等于人重力势能的增加量C下滑时，人所受的重

12、力大于摩擦力，加速度小于gD下滑时，重力势能的减少量大于动能的增加量，机械能的减少量等于克服摩擦力做的功解析：匀速上行时，人受到绳子向上的静摩擦力和重力平衡，A错误；匀速上行时，绳子摩擦力对人做的功等于人重力势能的增加量，B错误；加速下滑时，加速度方向向下，则重力大于向上的摩擦力，合力小于重力，加速度小于g，C正确；下滑时，重力和摩擦力做功，根据动能定理WGWfEk，则减少的重力势能转化为动能和克服摩擦产生的内能，机械能的减少量等于克服摩擦力做的功，D正确答案： CD 8如图所示，由电动机带动的水平传送带以速度v2.0 m/s顺时针匀速运行，A端上方靠近传送带的料斗中装有煤，打开阀门，煤以流量

13、Q50 kg/s 落到传送带上，煤与传送带达共同速度后被运至B端在运送煤的过程中，下列说法正确的是( ) A电动机应增加的功率为100 W B电动机应增加的功率为200 W C在 1 min 内因煤与传送带摩擦产生的热量为6.0 103 J D在 1 min 内因煤与传送带摩擦产生的热量为1.2 104 J 解析：煤经时间t加速到v，由动能定理有mgv2t12mv2，t时间内由摩擦产生的热量Q内mgs相对mg(vt12vt) 12mv2， 这段时间内电动机多消耗的能量E12mv2Q内mv2，电动机应增加的功率PEtmv2tQv2200 W ，在 1 min 内因煤与传送带摩擦产生的热量为Q名师

14、资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 7 页 - - - - - - - - - 5 内12mv212Qtv26.0 103 J ，选项 B、C正确答案： BC 三、非选择题9如图所示，绷紧的传送带始终以v05 m/s 的速度匀速斜向上运行，传送带与水平面成30角，现把质量m10 kg 的工件轻轻地放在传送带底端P处， 由传送带传送至顶端Q处 已知P、Q之间的距离为s3.2 m ，工件与传送带间的动摩擦因数为32，g取 10 m/s2，求：(1) 工件被运送到Q点时

15、所具有的动能；(2) 在传送工件过程中产生的内能解析： (1) 传送带速度为5 m/s ，初始阶段工件速度小于传送带速度，因此工件所受摩擦力沿斜面向上，根据牛顿第二定律可知，工件运动的加速度为agcos gsin 2.5 m/s2工件加速到5 m/s 发生的位移为x1v20022a5 ms3.2 m ，即工件速度没达到5 m/s 时已到达Q点设工件到达Q点时速度为v，由v22as及动能Ek12mv2得工件被运送到Q点时所具有的动能为Ek80 J. (2) 由s12at2可知工件从P到Q所经历的时间t1.6 s 此过程中传送带的路程为xv0t8 m 所以工件与传送带相对运动过程中，两者的相对路程

16、为x0 xs4.8 m 由功能关系知此过程中产生的内能为Qmgcos x0360 J. 答案： (1)80 J (2)360 J 10如图所示，P是倾角为30的光滑固定斜面劲度系数为k的轻弹簧一端固定在斜面底端的固定挡板C上， 另一端与质量为m的物块A相连接细绳的一端系在物块A上，细绳跨过不计质量和摩擦的定滑轮，另一端有一个不计质量的小挂钩小挂钩不挂任何物体时，物块A处于静止状态，细绳与斜面平行在小挂钩上轻轻挂上一个质量也为m名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共

17、 7 页 - - - - - - - - - 6 的物块B后，物块A沿斜面向上运动斜面足够长，运动过程中B始终未接触地面(1) 求物块A刚开始运动时的加速度大小a；(2) 设物块A沿斜面上升通过Q点位置时速度最大， 求Q点到出发点的距离x0及最大速度vm；(3) 把物块B的质量变为nm(n0.5) ，小明同学认为，只要n足够大，就可以使物块A沿斜面上滑到Q点时的速度增大到2vm，你认为是否正确？如果正确，请说明理由， 如果不正确，请求出A沿斜面上升到Q点位置时的速度的范围解析： (1) 以A、B组成的系统为研究对象，A刚开始运动的瞬间，由牛顿第二定律得mg (mm)a，解得a0.5g. (2)

18、 开始时，对A，由平衡条件得mgsin 3 0kx，当A受到的合力为零时速度最大，此时mgsin 30 kxmg，解得xxmg2k，Q点到出发点的距离x02xmgk，在出发点与Q点弹簧的形变量相同，弹簧的弹性势能相等，由机械能守恒定律得mgx0mgx0sin 30 122mv2m，解得最大速度vmgm2k. (3) 当B的质量变为nm时，由机械能守恒定律得nmgx0mgx0sin 30 12(nmm)v2，解得vgmnkn，n时，vg2mk2vm，n不断增大时，速度无限接近2vm，因此小明的说法是错误的，速度范围是0vg2mk. 答案： (1)0.5g(2)mgkgm2k(3) 小明的说法是错

19、误的，A沿斜面上升到Q点位置时的速度的范围为0vg2mk11 (2016浙江五校联考) 如图甲所示，竖直平面内的光滑轨道由倾斜直轨道AB和圆轨道BCD组成，AB和BCD相切于B点，CD连线是圆轨道竖直方向的直径(C、D为圆轨道的最低点名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 7 页 - - - - - - - - - 7 和最高点 )，已知BOC30. 可视为质点的小滑块从轨道AB上高H处的某点由静止滑下，用力传感器测出滑块经过圆轨道最高点D时对轨道的压力为F，并得

20、到如图乙所示的压力F与高度H的关系图像，g取 10 m/s2. 求：(1) 滑块的质量和圆轨道的半径；(2) 是否存在某个H值， 使得滑块经过最高点D后能直接落到直轨道AB上与圆心等高的点 若存在，请求出H值；若不存在，请说明理由解析： (1) 小滑块由AD，根据机械能守恒定律有mg(H2R)12mv2D在D点，由牛顿第二定律得Fmgmv2DR解得F2mg H2RRmg取点 (0.50 m,0)和(1.00 m,5.0 N)代入上式得m0.1 kg ，R0.2 m (2) 假设滑块经过最高点D后能直接落到直轨道AB上与圆心等高的E点( 如图所示 ) ，OERsi n 30滑块的水平位移xOEvDPt滑块的竖直位移R12gt2解得vDP2 m/s 而滑块过D点的临界速度vDLgR2 m/s 由于vDPvDL，所以存在一个H值，使得滑块经过最高点D后能直接落到直轨道AB上与圆心等高的点此时，根据机械能守恒定律有mg(H2R)12mv2DP解得H0.6 m 答案： (1)0.1 kg 0.2 m (2) 存在0.6 m 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 7 页 - - - - - - - - -