與名師對話（新課標）2017屆高考物理一輪總復習 課時跟蹤訓練18 第五章 機械能 第4講 功能關系 能量守恒定律（必修2）

1、第4講 功能關系 能量守恒定律一、選擇題1(2015商丘模擬)自然現(xiàn)象中蘊藏著許多物理知識，如圖所示為一個盛水袋，某人從側面緩慢推袋壁使它變形，則水的重力勢能()A增大 B變小C不變 D不能確定解析人對水做正功，則水的機械能增大，由于水的動能仍為0，故重力勢能增大，A對答案A2(2014廣東卷)如圖是安裝在列車車廂之間的摩擦緩沖器結構圖圖中和為楔塊，和為墊板，楔塊與彈簧盒、墊板間均有摩擦在車廂相互撞擊使彈簧壓縮的過程中()A緩沖器的機械能守恒B摩擦力做功消耗機械能C墊板的動能全部轉化為內(nèi)能D彈簧的彈性勢能全部轉化為動能解析在車廂相互撞擊使彈簧壓縮過程中，由于要克服摩擦力做功，且緩沖器所受合外力

2、做功不為零，因此機械能不守恒，A項錯誤；克服摩擦力做功消耗機械能，B項正確；撞擊以后墊板和車廂有相同的速度，因此動能并不為零，C項錯誤；壓縮彈簧過程彈簧的彈性勢能增加，并沒有減小，D項錯誤答案B3(2016云南第一次檢測)起跳摸高是學生經(jīng)常進行的一項體育活動一質(zhì)量為m的同學彎曲兩腿向下蹲，然后用力蹬地起跳，從該同學用力蹬地到剛離開地面的起跳過程中，他的重心上升了h，離地時他的速度大小為v.下列說法正確的是()A該同學機械能增加了mghB起跳過程中該同學機械能增量為mgheq f(1,2)mv2C地面的支持力對該同學做功為mgheq f(1,2)mv2D該同學所受的合外力對其做功為eq f(1,

3、2)mv2mgh解析學生重心升高h，重力勢能增大了mgh，又知離地時獲得動能為eq f(1,2)mv2，則機械能增加了mgheq f(1,2)mv2，A錯，B對；人與地面作用過程中，支持力對人做功為零，C錯；學生受合外力做功等于動能增量，則W合eq f(1,2)mv2，D錯答案B4(多選)足夠長的水平傳送帶始終以速度v勻速運動某時刻，一質(zhì)量為m、速度大小為v，方向與傳送帶運動方向相反的物體在傳送帶上運動，最后物體與傳送帶相對靜止物體在傳送帶上相對滑動的過程中，滑動摩擦力對物體做的功為W1，傳送帶克服滑動摩擦力做的功為W2，物體與傳送帶間摩擦產(chǎn)生的熱量為Q，則()AW1eq f(1,2)mv2

4、BW12mv2CW2mv2 DQ2mv2解析設小物體速度由v減到零過程對地位移大小為x，則該過程傳送帶對地位移為2x，兩者相對移動的路程為3x，當小物體速度由零增加到v過程，小物體和傳送帶對地位移分別為x和2x，兩者相對移動的路程為x，因此全過程兩者相對移動的路程為4x，摩擦生熱Q4Ffx，而Ffxeq f(1,2)mv2，所以Q2mv2.滑動摩擦力對物體做的功W1eq f(1,2)mv2，物體相對傳送帶滑動的過程中，傳送帶克服摩擦力做的功W24Ffx2mv2，選項A、D正確答案AD5(2015濰坊模擬)如右圖所示，ABCD是一個盆式容器，盆內(nèi)側壁與盆底BC的連接處都是一段與BC相切的圓弧，B

5、、C在水平線上，其距離d0.50 m盆邊緣的高度為h0.30 m在A處放一個質(zhì)量為m的小物塊并讓其從靜止出發(fā)下滑已知盆內(nèi)側壁是光滑的，而盆底BC面與小物塊間的動摩擦因數(shù)為B的距離為()A0.50 m B0.25 mC0.10 m D0解析設小物塊在盆內(nèi)水平面上來回運動的總路程為x，由能量守恒定律可得：mghmgx，解得x3.0 m6d，故小物塊最終停在B點，D正確答案D6(2014山東卷)2013年我國相繼完成“神十”與“天宮”對接、“嫦娥”攜“玉兔”落月兩大航天工程某航天愛好者提出“玉兔”回家的設想：如右圖，將攜帶“玉兔”的返回系統(tǒng)由月球表面發(fā)射到h高度的軌道上，與在該軌道繞月球做圓周運動的

6、飛船對接，然后由飛船送“玉兔”返回地球設“玉兔”質(zhì)量為m，月球半徑為R，月面的重力加速度為g月以月面為零勢能面，“玉兔”在h高度的引力勢能可表示為Epeq f(GMmh,RRh)，其中G為引力常量，M為月球質(zhì)量若忽略月球的自轉，從開始發(fā)射到對接完成需要對“玉兔”做的功為()A.eq f(mg月R,Rh)(h2R) B.eq f(mg月R,Rh)(heq r(2)R)C.eq f(mg月R,Rh)eq blc(rc)(avs4alco1(hf(r(2),2)R) D.eq f(mg月R,Rh)eq blc(rc)(avs4alco1(hf(1,2)R)解析根據(jù)題意可知，要使“玉兔”和飛船在距離月

7、球表面高為h的軌道上對接，若不考慮月球的自轉影響，從開始發(fā)射到完成對接需要對“玉兔”做的功應為克服月球的萬有引力做的功與在該軌道做圓周運動的動能之和，所以WEpEk，Epeq f(GMmh,RRh)，再根據(jù)：eq f(GMm,Rh2)eq f(mv2,Rh)，據(jù)此可求得需要的動能為：Ekeq f(GMm,2Rh)，再聯(lián)系：GMg月R2，由以上三式可求得，從開始發(fā)射到完成對接需要對“玉兔”做的功應為：Weq f(mg月R,Rh)eq blc(rc)(avs4alco1(hf(1,2)R)，所以該題正確選項為D.答案D7(2015黑龍江齊齊哈爾模擬)如圖所示，質(zhì)量相等、材料相同的兩個小球A、B間用

8、一勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧相連組成系統(tǒng)，系統(tǒng)穿過一粗糙的水平滑桿，在作用在B上的水平外力F的作用下由靜止開始運動，一段時間后一起做勻加速運動，當它們的總動能為4Ek時撤去外力F，最后停止運動不計空氣阻力，認為最大靜摩擦力等于滑動摩擦力則在從撤去外力F到停止運動的過程中，下列說法正確的是()A撤去外力F的瞬間，彈簧的壓縮量為eq f(F,2k)B撤去外力F的瞬間，彈簧的伸長量為eq f(F,k)C系統(tǒng)克服摩擦力所做的功小于系統(tǒng)機械能的減少量DA克服外力所做的總功等于2Ek解析撤去F瞬間，彈簧處于拉伸狀態(tài)，對系統(tǒng)，在F作用下一起勻加速運動時，由牛頓第二定律有F2mg2ma，對A有kxmgma，求得拉

9、伸量xeq f(F,2k)，則A、B兩項錯誤；撤去F之后，系統(tǒng)運動過程中，克服摩擦力所做的功等于機械能的減少量，則C錯誤；對A利用動能定理W合0EkA，又有EkAEkB2Ek，則知A克服外力做的總功等于2Ek，則D項正確答案D8(2015山西太原一模)將小球以10 m/s的初速度從地面豎直向上拋出，取地面為零勢能面，小球在上升過程中的動能Ek、重力勢能Ep與上升高度h間的關系分別如圖中兩直線所示取g10 m/s2，下列說法正確的是()A小球的質(zhì)量為0.2 kgB小球受到的阻力(不包括重力)大小為0.20 NC小球動能與重力勢能相等時的高度為eq f(20,13) mD小球上升到2 m時，動能與

10、重力勢能之差為0.5 J解析在最高點，Epmgh得m0.1 kg，A項錯誤；由除重力以外其他力做功E其E可知：fhE高E低，E為機械能，解得f0.25 N，B項錯誤；設小球動能和重力勢能相等時的高度為H，此時有mgHeq f(1,2)mv2，由動能定理：fHmgHeq f(1,2)mv2eq f(1,2)mveq oal(2,0)得Heq f(20,9) m，故C項錯；當上升h2 m時，由動能定理，fhmghEk2eq f(1,2)mveq oal(2,0)得Ek22.5 J，Ep2mgh2 J，所以動能與重力勢能之差為0.5 J，故D項正確答案D9(2016湖北襄陽調(diào)研)如圖所示，質(zhì)量為m的

11、滑塊從斜面底端以平行于斜面的初速度v0沖上固定斜面，沿斜面上升的最大高度為h.已知斜面傾角為，斜面與滑塊間的動摩擦因數(shù)為，且tan，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，取斜面底端為零勢能面，則能表示滑塊，在斜面上運動的機械能E、動能Ek、勢能Ep與上升高度h之間關系的圖象是()解析勢能先隨高度增加而變大，后隨高度減小而變小，上行與下行圖線重合為一條第一象限內(nèi)過原點的傾斜線段，A選項錯誤；機械能變化參考摩擦力做功，上行和下行過程中摩擦力隨高度變化均勻做功，機械能隨高度變化均勻減小，應為直線，B選項錯誤；動能變化參考合外力做功，上行過程的合外力大于下行過程的合外力，且合外力在運動過程中大小恒定，隨高度變化

12、均勻做功，應為直線，D選項正確，C選項錯誤答案D10(多選)(2015四川資陽模擬)如圖甲所示，足夠長的固定光滑細桿與地面成一定夾角，在桿上套有一個光滑小環(huán)，沿桿方向給環(huán)施加一個拉力F，使環(huán)由靜止開始運動，已知拉力F及小環(huán)速度v隨時間t變化的規(guī)律如圖乙所示，重力加速度g取10 m/s2.則以下判斷正確的是()A小環(huán)的質(zhì)量是1 kgB細桿與地面間的夾角是30C前3 s內(nèi)拉力F的最大功率是2.5 WD前3 s內(nèi)小環(huán)機械能的增加量是6.25 J解析在第1 s內(nèi)拉力F15 N，加速度a10.5 m/s2，在第2 s和第3 s內(nèi)拉力F24.5 N，加速度a20，設夾角為，根據(jù)牛頓第二定律，F(xiàn)1mgsin

13、ma1，F(xiàn)2mgsinma2，可得m1 kg，arcsin0.45，選項A正確，B錯誤；前3 s內(nèi)拉力F的最大功率是PmF1vm5 N0.5 m/s2.5 W，選項C正確；前3 s內(nèi)小環(huán)機械能的增加量等于拉力F做的功，即EF1x1F2x25eq f(1,2)10.5 J4.520.5 J5.75 J，選項D錯誤答案AC二、非選擇題11(2015山西太原模擬)如圖所示，在水平地面上固定一個半徑為R的半圓形軌道，其中圓弧部分光滑，水平段長為L，一質(zhì)量為m的小物塊緊靠一根被壓縮的固定在水平軌道的最右端的彈簧，小物塊與水平軌道間的動摩擦因數(shù)為，現(xiàn)突然釋放小物塊，小物塊被彈出，恰好能夠到達圓弧軌道的最高

14、點A，取g10 m/s2，且彈簧長度忽略不計，求：(1)小物塊的落點距O的距離；(2)小物塊釋放前彈簧具有的彈性勢能解析設小物塊被彈簧彈出時的速度大小為v1，到達圓弧軌道的最低點時速度大小為v2，到達圓弧軌道的最高點時速度大小為v3.(1)因為小物塊恰好能到達圓弧軌道的最高點，故向心力剛好由重力提供，有eq f(mvoal(2,3),R)mg小物塊由A飛出后做平拋運動，由平拋運動的規(guī)律有xv3t2Req f(1,2)gt2聯(lián)立解得：x2R，即小物塊的落點距O的距離為2R.(2)小物塊在圓弧軌道上從最低點運動到最高點的過程中，由機械能守恒定律得eq f(1,2)mveq oal(2,2)mg2R

15、eq f(1,2)mveq oal(2,3)小物塊被彈簧彈出至運動到圓弧軌道的最低點的過程，由功能關系得：eq f(1,2)mveq oal(2,1)eq f(1,2)mveq oal(2,2)mgL小物塊釋放前彈簧具有的彈性勢能就等于小物塊被彈出時的動能，故有Epeq f(1,2)mveq oal(2,1)由聯(lián)立解得：Epeq f(5,2)mgRmgL.答案(1)2R(2)eq f(5,2)mgRmgL12一質(zhì)量為M2 kg的小物塊隨足夠長的水平傳送帶一起運動，被一水平向左飛來的子彈擊中，子彈從物塊中穿過，如下圖甲所示，地面觀察者記錄了小物塊被擊穿后的速度隨時間的變化關系，如圖乙所示(圖中取向右運動的方向為正方向)，已知傳送帶的速度保持不變，g取10 m/s2.(1)指出傳送帶的速度v的方向及大小，說明理由(2)計算物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)(3)計算物塊對傳送帶總共做了多少功？系統(tǒng)有多少能量轉化為內(nèi)能？解析(1)由題圖可知，物塊被擊穿后先向左做勻減速運動，速度為零后，又向右做勻加速運動，當速度等于2 m/s以后隨傳送帶一起勻速運動，所以傳送帶的速度方向向右，大小為2 m/s.(2)由題圖可知，aeq f(v,t)eq f(4,2) m/s22 m/s2由牛頓第二定律得，滑動摩擦力FfMa，其中FfFN，F(xiàn)NMg，所