高考总复习物理随堂课件与课后习题第五章机械能课时规范练18功能关系能量守恒定律.docx

《高考总复习物理随堂课件与课后习题第五章机械能课时规范练18功能关系能量守恒定律.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考总复习物理随堂课件与课后习题第五章机械能课时规范练18功能关系能量守恒定律.docx（7页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、课时规范练18功能关系能量守恒定律基础对点练 1.(功能关系)宇航员利用太空跑台动感单车锻炼,如图所示。假设宇航员锻炼15 min克服动感单车阻力而消耗的能量约为900 kJ,动感单车的阻力主要来源于距车轴30 cm的阻尼装置(可视为质点),宇航员每分钟蹬车90圈,则阻尼装置对车轮的阻力约为()A.180 NB.350 NC.580 ND.780 N2.(功能关系)(2022河北唐山迁西一中高三月考)静止在地面上的物体在竖直向上的恒力作用下上升,在某一高度撤去恒力。不计空气阻力,在整个上升过程中,物体机械能E随时间t变化关系可能是()3.(多选)(能量守恒定律)如图所示,质量为m的物体(可视为

2、质点)以某一速度从A点冲上倾角为30的固定斜面,其减速运动的加速度大小为34g。此物体在斜面上能够上升的最大高度为h,则在这个过程中物体()A.重力势能增加了mghB.机械能损失了12mghC.动能损失了mghD.克服摩擦力做功14mgh4.(多选)(功能关系)某地利用无人机空投药品,假设无人机在离地面高度为12 m处悬停后将药品由静止释放,药品匀加速竖直下落了2 s后落地,若药品质量为0.5 kg,重力加速度g取10 m/s2,则药品从释放到刚接触地面的过程中()A.机械能守恒B.机械能减少了24 JC.动能增加了36 JD.所受的合力做了60 J的功5.(多选)(功能关系)(2020全国卷

3、)一物块在高3.0 m、长5.0 m的斜面顶端从静止开始沿斜面下滑,其重力势能和动能随下滑距离s的变化如图中直线、所示,重力加速度取10 m/s2。则()A.物块下滑过程中机械能不守恒B.物块与斜面间的动摩擦因数为0.5C.物块下滑时加速度的大小为6.0 m/s2D.当物块下滑2.0 m时机械能损失了12 J6.(功能关系)如图甲,倾角=37的光滑斜面有一轻质弹簧下端固定在O点,上端可自由伸长到A点。在A点放一个物体,在力F的作用下向下缓慢压缩弹簧到B点(图中未画出),该过程中力F随压缩距离x的变化如图乙所示。重力加速度g取10 m/s2,sin 37=0.6,cos 37=0.8。(1)求物

4、体的质量m。(2)求弹簧的最大弹性势能。(3)在B点撤去力F,求物体被弹回到A点时的速度。素养综合练7.(多选)(2021山东青岛模拟)如图甲所示,质量m=50 kg的物块以某一初速度v0从倾角=37的斜面底端冲上足够长的斜面,取斜面底端为参考平面,该物块的机械能E总和重力势能Ep随离开斜面底端的高度h的变化规律如图乙所示。将物块视为质点,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g取10 m/s2,sin 37=0.6,cos 37=0.8,则由图中数据可得()A.初速度v0=5 m/sB.物块与斜面间的动摩擦因数为0.3C.物块在斜面上运动的时间为43 sD.物块回到斜面底端时的动能为375

5、J8.(多选)如图所示,固定斜面的倾角=37,斜面与水平台面间有一轻质定滑轮,质量分别为2m、m的两小滑块P、Q,通过跨过定滑轮的轻绳连接,滑轮左侧轻绳水平,右侧轻绳与斜面平行,已知滑块Q与台面间的动摩擦因数为0.3,其他摩擦均不计,重力加速度大小为g,sin 37=0.6,cos 37=0.8。在两滑块由静止释放后做匀加速运动的过程中()A.两滑块的加速度大小均为0.3gB.轻绳对Q做的功等于Q动能的增加量C.Q的机械能增加量小于P的机械能减少量D.P的机械能减少量等于系统摩擦产生的热量9.机场用于检查物品的装置,主要由水平传送带和X光透视系统两部分组成。若乘客把物品轻放在传送带上之后,物品

6、总会先、后经历两个阶段的运动,传送过程传送带速度不变。用v表示传送带速率,用表示物品与传送带间的动摩擦因数,则()A.前阶段,物品可能向传送方向的相反方向运动B.后阶段,物品受到摩擦力的方向跟传送方向相同C.v相同时,不同的等质量物品与传送带摩擦产生的热量相同D.相同时,v增大为原来的2倍,前阶段物品的位移也增大为原来的2倍10.(多选)图甲是一种大型抛石机,将石块放在长臂一端的石袋中,在短臂端挂上重物,发射前将长臂端往下拉至地面,然后突然松开,石袋中的石块经过最高点时就被抛出。现将其简化为图乙所示装置。将一质量m=80 kg的可视为质点的石块装在长L=403 m的长臂末端的石袋中,初始时长臂

7、与水平面的夹角为=30。松开后,长臂转至竖直位置时,石块被水平抛出,落在水平地面上。石块落地点与O点的水平距离s=100 m。忽略长臂、短臂和石袋的质量,不计空气阻力和所有摩擦,g取10 m/s2,下列说法正确的是()A.石块水平抛出时的初速度为25 m/sB.重物重力势能的减少量等于石块机械能的增加量C.石块从A到最高点的过程中,石袋对石块做功1.16105 JD.石块运动至最高点时,石袋对石块的作用力大小为1.42104 N11.(2021浙江东阳模拟)如图所示,水平面上的A点有一固定的理想弹簧发射装置,发射装置内壁光滑,A点为发射口所在的位置,在竖直面内由内壁光滑的钢管弯成的“9”字形固

8、定轨道在B点与水平面平滑相接,钢管内径很小,“9”字全高H=1 m,“9”字上半部分圆弧轨道半径R=0.1 m,圆弧为34圆周,圆弧轨道与其下端相接的水平部分轨道相切,当弹簧压缩量为2 cm(弹性限度内)时,启动发射装置,恰能使质量m=0. 1 kg的滑块沿轨道上升到最高点C,已知弹簧弹性势能与其压缩量的二次方成正比,A、B间距离为L=4 m,滑块与水平面间的动摩擦因数为0.2,重力加速度g取10 m/s2 ,求:(1)当弹簧压缩量为2 cm时,弹簧的弹性势能;(2)当弹簧压缩量为3 cm(弹性限度内)时,启动发射装置,滑块滑到轨道最高点C时对轨道的作用力;(3)当弹簧压缩量为3 cm(弹性限

9、度内)时,启动发射装置,滑块从D点水平抛出后的水平射程。参考答案课时规范练18功能关系能量守恒定律1.B解析 设阻力为F阻,则W阻=F阻2rnt=900 kJ,解得F阻=354 N,故选B。2.C解析 恒力做功的大小等于机械能的增量,撤去恒力后,物体仅受重力,只有重力做功,机械能守恒,则B、D错误;设在恒力作用下物体的加速度为a,则机械能增量E=Fh=F12at2,可知机械能不是随时间线性增加的,故A错误,C正确。3.AB解析加速度大小a=34g=mgsin30+Ffm,解得摩擦力Ff=14mg,物体在斜面上能够上升的最大高度为h,所以重力势能增加了mgh,故A项正确;机械能损失了Ffx=14

10、mg2h=12mgh,故B项正确;动能损失量为克服合力做功的大小,即Ek=F合x=34mg2h=32mgh,故C项错误;克服摩擦力做功12mgh,故D项错误。4.BC解析药品下落过程中有空气阻力做功,机械能不守恒,故A错误;药品在下落过程中,由运动学公式可得h=12at2,vt=at,药品落地的动能为Ek=12mvt2,联立解得Ek=36 J,根据动能定理有W合=WG+W阻=Ek-0,重力做功为WG=mgh,解得WG=60 J,W阻=-24 J,W合=36 J,由功能关系可知,机械能减少了24 J,故B、C正确,D错误。5.AB解析由图像可知,物块在斜面顶端时重力势能为30 J,物块滑到斜面底

11、端时动能为10 J,该过程损失了20 J的机械能,所以物块下滑过程中机械能不守恒,选项A正确;物块在斜面顶端时,mgh=30 J,在下滑全过程中由能量守恒得mgcos s=20 J,解得m=1 kg,=0.5,选项B正确;物块下滑时mgsin -mgcos =ma,解得a=2.0 m/s2,选项C错误;物块下滑2.0 m时损失的机械能为Q=mgcos s=0.5100.82.0 J=8 J,选项D错误。6.答案 (1)2 kg(2)2.56 J(3)0.8 m/s解析 (1)由题图乙可知mgsin 37=12 N解得m=2 kg。(2)题图乙中图线与横轴所围成的面积表示力F所做的功,WF=-1

12、20.0612 J+1220(0.16-0.06) J=0.64 J从A点到B点的过程中,由能量守恒可得Ep=WF+mgxsin 37=2.56 J。(3)撤去力F,设物体返回至A点时速度大小为v0,从A出发到返回A处的过程中应用动能定理有WF=12mv02,解得v0=0.8 m/s。7.AD解析 斜面底端为参考平面,结合图乙知E总1=12mv02=625 J,解得v0=5 m/s,选项A正确;当E总=Ep时,物块运动到最高点,由图乙可知hm=1.00 m,该过程根据功能关系有-mgcos hmsin=E总=-125 J,解得物块与斜面间的动摩擦因数=316,选项B错误;物块沿斜面上滑的时间t

13、1=v0gsin+gcos=23 s,上滑的位移s=hmsin=53 m,因为tan ,所以物块最终会沿斜面下滑,下滑的时间t2=2sgsin-gcos=2159 s,物块在斜面上运动的总时间为t=t1+t2=6+2159 s,滑到斜面底端时的动能Ek=E总1-2mgcos s=375 J,选项C错误,D正确。8.AC解析设两滑块的加速度大小为a。对Q,由牛顿第二定律得FT-mg=ma,对P,由牛顿第二定律得2mgsin -FT=2ma,联立解得a=0.3g,故A正确;在Q运动的过程中,轻绳的拉力对Q做正功,摩擦力对Q做负功,其他力不做功,根据动能定理可知,轻绳对Q做的功与摩擦力对Q做功之和等

14、于Q动能的增加量,则轻绳对Q做的功大于Q动能的增加量,故B错误;对P、Q组成的系统,由于Q要克服摩擦力做功,所以系统的机械能减少,则Q的机械能增加量小于P的机械能减少量,故C正确;P的机械能减少量等于系统摩擦产生的热量与Q的机械能增加量之和,故D错误。9.C解析前阶段,物品的速度小于传送带的速度,相对传送带向后运动,受到与传送方向相同的滑动摩擦力作用,在这个滑动摩擦力作用下向传送方向做初速度为零的匀加速直线运动,当物品的速度与传送带的速度相同时,两者无相对运动或者相对运动趋势,摩擦力为零,A、B错误;过程中物体的加速度为a=g,加速运动时间t=va=vg,所以摩擦产生的热量为Q=mgvt-vt

15、2=12mgvt=12mgvvg=12mv2,故v相同时,不同的等质量物品与传送带摩擦产生的热量相同,C正确;物品加速位移x=v22a=v22g,当相同时,v增大为原来的2倍,前阶段物品的位移增大为原来的4倍,D错误。10.CD解析石块平抛运动的高度h=L+Lsin 30=403 m+40312m=20 m,根据h=12gt2得,t=2hg=22010 s=2 s,故石块水平抛出时的初速度v0=st=1002 m/s=50 m/s,选项A错误;转动过程中,重物的动能也在增加,因此重物重力势能的减少量不等于石块机械能的增加量,选项B错误;石块从A到最高点的过程中,石袋对石块做功W=12mv02+

16、mgh=1280502 J+801020 J=1.16105 J,选项C正确;石块运动至最高点时,有F+mg=mv02L,所以F=mv02L-mg=1.42104 N,选项D正确。11.答案 (1)1.8 J(2)44 N,方向竖直向上(3)2.8 m解析 (1)根据能量守恒定律得,Ep=mgL+mgH,解得Ep=1.8 J。(2)因为弹簧弹性势能与压缩量的二次方成正比故当弹簧压缩量为3 cm时,Ep=94Ep根据能量守恒定律得Ep=mgL+mgH+12mvC2由牛顿第二定律得FN+mg=mvC2R,解得FN=44 N由牛顿第三定律可知,滑块滑到轨道最高点C时对轨道作用力的大小FN=44 N,方向竖直向上。(3)根据能量守恒定律可得Ep=mgL+mg(H-2R)+12mvD2解得vD=7 m/s由平抛运动规律得H-2R=12gt2,x=vDt故水平射程x=2.8 m。 7