2025屆高三物理一輪復(fù)習(xí)第五章第4講功能關(guān)系能量守恒定律課時(shí)作業(yè)含解析

PAGEPAGE1功能關(guān)系能量守恒定律[基礎(chǔ)題組]一、單項(xiàng)選擇題1．如圖是安裝在列車車廂之間的摩擦緩沖器結(jié)構(gòu)圖．圖中①和②為楔塊，③和④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(guò)程中()A．緩沖器的機(jī)械能守恒B．摩擦力做功消耗機(jī)械能C．墊板的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D．彈簧的彈性勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能解析：在車廂相互撞擊使彈簧壓縮過(guò)程中，由于要克服摩擦力做功，因此緩沖器機(jī)械能削減，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；彈簧壓縮過(guò)程中，墊板的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和彈簧的彈性勢(shì)能，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤．答案：B2．起跳摸高是學(xué)生常常進(jìn)行的一項(xiàng)體育活動(dòng)．一質(zhì)量為m的同學(xué)彎曲兩腿向下蹲，然后用力蹬地起跳，從該同學(xué)用力蹬地到剛離開(kāi)地面的起跳過(guò)程中，他的重心上升了h，離地時(shí)他的速度大小為v.下列說(shuō)法正確的是()A．起跳過(guò)程中該同學(xué)機(jī)械能增加了mghB．起跳過(guò)程中該同學(xué)機(jī)械能增量為mgh＋eq\f(1,2)mv2C．地面的支持力對(duì)該同學(xué)做的功為mgh＋eq\f(1,2)mv2D．該同學(xué)所受的合外力對(duì)其做的功為eq\f(1,2)mv2＋mgh解析：該同學(xué)重心上升了h，重力勢(shì)能增加了mgh，又知離地時(shí)獲得動(dòng)能為eq\f(1,2)mv2，則機(jī)械能增加了mgh＋eq\f(1,2)mv2，A錯(cuò)誤，B正確；該同學(xué)在與地面作用過(guò)程中，在支持力方向上的位移為零，則支持力對(duì)該同學(xué)做功為零，C錯(cuò)誤；該同學(xué)所受合外力做的功等于動(dòng)能的增量，則W合＝eq\f(1,2)mv2，D錯(cuò)誤．答案：B3．(2024·江蘇啟東中學(xué)月考)如圖甲所示，質(zhì)量不計(jì)的彈簧豎直固定在水平面上，t＝0時(shí)刻，將一金屬小球從彈簧正上方某一高度處由靜止釋放，小球落到彈簧上壓縮彈簧到最低點(diǎn)，然后又被彈起離開(kāi)彈簧，上升到肯定高度后再下落，如此反復(fù)．通過(guò)安裝在彈簧下端的壓力傳感器，測(cè)出這一過(guò)程彈簧彈力F隨時(shí)間t改變的圖象如圖乙所示，則()A．t1時(shí)刻小球動(dòng)能最大B．t2時(shí)刻小球動(dòng)能最大C．t2～t3這段時(shí)間內(nèi)，小球的動(dòng)能先增加后削減D．t2～t3這段時(shí)間內(nèi)，小球增加的動(dòng)能等于彈簧削減的彈性勢(shì)能解析：由題圖知，t1時(shí)刻小球剛與彈簧接觸，此時(shí)小球的重力大于彈簧的彈力，小球?qū)⒔又蛳伦黾铀龠\(yùn)動(dòng)，此時(shí)小球的動(dòng)能不是最大，當(dāng)彈力增大到與重力平衡，即加速度減為零時(shí)，速度達(dá)到最大，動(dòng)能最大，故A錯(cuò)誤；t2時(shí)刻，彈力F最大，故彈簧的壓縮量最大，小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)，動(dòng)能最小，為0，故B錯(cuò)誤；t2～t3這段時(shí)間內(nèi)，小球處于上升過(guò)程，彈簧的彈力先大于重力，后小于重力，小球先做加速運(yùn)動(dòng)，后做減速運(yùn)動(dòng)，則小球的動(dòng)能先增大后削減，故C正確；t2～t3段時(shí)間內(nèi)，小球和彈簧系統(tǒng)機(jī)械能守恒，故小球增加的動(dòng)能和重力勢(shì)能之和等于彈簧削減的彈性勢(shì)能，故D錯(cuò)誤．答案：C4．(2024·安徽安慶高三質(zhì)檢)安徽首家滑雪場(chǎng)正式落戶國(guó)家AAAA級(jí)旅游景區(qū)——安慶巨石山，現(xiàn)已正式“開(kāi)滑”．如圖所示，滑雪者從O點(diǎn)由靜止沿斜面自由滑下，接著在水平面上滑至N點(diǎn)停下．斜面、水平面與滑雪板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)都為μ＝0.1.滑雪者(包括滑雪板)的質(zhì)量為m＝50kg，g取10m/s2，O、N兩點(diǎn)間的水平距離為s＝100m．在滑雪者經(jīng)過(guò)ON段運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，克服摩擦力做的功為()A．1250J B．2500JC．5000J D．7500J解析：設(shè)斜面的傾角為θ，則滑雪者從O到N的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中克服摩擦力做的功Wf＝μmgcosθ·xOM＋μmgxMN，由題圖可知，xOMcosθ＋xMN＝s，兩式聯(lián)立可得Wf＝μmgs＝0.1×50×10×100J＝5000J，故選項(xiàng)A、B、D錯(cuò)誤，C正確．答案：C5．如圖所示，木塊A放在木塊B的左端上方，用水平恒力F將A拉到B的右端，第一次將B固定在地面上，F(xiàn)做功W1，生熱Q1；其次次讓B在光滑水平面上可自由滑動(dòng)，F(xiàn)做功W2，生熱Q2.則下列關(guān)系中正確的是()A．W1<W2，Q1＝Q2 B．W1＝W2，Q1＝Q2C．W1<W2，Q1<Q2 D．W1＝W2，Q1<Q2解析：在A、B分別過(guò)程中，第一次和其次次A相對(duì)于B的位移是相等的，而熱量等于滑動(dòng)摩擦力乘以相對(duì)位移，因此Q1＝Q2；在A、B分別過(guò)程中，第一次A的對(duì)地位移要小于其次次A的對(duì)地位移，而功等于力乘以對(duì)地位移，因此W1＜W2，所以選項(xiàng)A正確．答案：A二、多項(xiàng)選擇題6．如圖所示，在豎直平面內(nèi)有一半徑為R的圓弧軌道，半徑OA水平、OB豎直，一個(gè)質(zhì)量為m的小球自A的正上方P點(diǎn)由靜止起先自由下落，小球沿軌道到達(dá)最高點(diǎn)B時(shí)恰好對(duì)軌道沒(méi)有壓力．已知AP＝2R，重力加速度為g，則小球從P到B的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中()A．重力做功2mgR B．機(jī)械能削減eq\f(1,2)mgRC．合外力做功mgR D．克服摩擦力做功eq\f(1,2)mgR解析：小球由P到B的過(guò)程重力做功WG＝mg(2R－R)＝mgR，A錯(cuò)誤．小球經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)恰好對(duì)軌道沒(méi)有壓力，由牛頓其次定律可知mg＝meq\f(v2,R)，即小球在B點(diǎn)的速度v＝eq\r(gR)；小球由P到B的過(guò)程，由動(dòng)能定理可知合外力做功W合＝ΔEk＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(1,2)mgR，C錯(cuò)誤．又因?yàn)閃合＝WG＋Wf，所以小球由P到B的過(guò)程摩擦力做功Wf＝W合－WG＝－eq\f(1,2)mgR，由功能關(guān)系知，物體的機(jī)械能將削減eq\f(1,2)mgR，B、D正確．答案：BD7．(2024·湖北七市聯(lián)考)如圖所示，傾角為37°的光滑斜面上粘貼有一厚度不計(jì)、寬度為d＝0.2m的橡膠帶，橡膠帶的上表面與斜面位于同一平面內(nèi)，其上、下邊緣與斜面的上、下邊緣平行，橡膠帶的上邊緣到斜面頂端的距離為L(zhǎng)＝0.4m．現(xiàn)使質(zhì)量為m＝1kg、寬度為d的薄矩形板上邊緣與斜面頂端平齊且從斜面頂端由靜止釋放．已知矩形板與橡膠帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5，重力加速度g取10m/s2，不計(jì)空氣阻力，矩形板由斜面頂端靜止釋放到下滑到完全離開(kāi)橡膠帶的過(guò)程中(此過(guò)程矩形板始終在斜面上)，下列說(shuō)法正確的是()A．矩形板受到的摩擦力為Ff＝4NB．矩形板的重力做功為WG＝3.6JC．產(chǎn)生的熱量為Q＝0.8JD．矩形板的上邊緣穿過(guò)橡膠帶下邊緣時(shí)的速度大小為eq\f(2\r(35),5)m/s解析：矩形板在滑過(guò)橡膠帶的過(guò)程中對(duì)橡膠帶的正壓力是改變的，所以矩形板受到的摩擦力是改變的，故A錯(cuò)誤；重力做功WG＝mg(L＋d)sinθ＝3.6J，所以B正確；產(chǎn)生的熱量等于克服摩擦力做功Q＝2×eq\f(1,2)μmgcosθ·d＝0.8J，所以C正確；對(duì)全過(guò)程，依據(jù)動(dòng)能定理有WG－Q＝eq\f(1,2)mv2－0，解得v＝eq\f(2\r(35),5)m/s，所以D正確．答案：BCD8．(2024·湖北孝感調(diào)研)如圖甲所示，物體以肯定的初速度從傾角為α＝37°的斜面底端沿斜面對(duì)上運(yùn)動(dòng)，上升的最大高度為3.0m．選擇地面為參考平面，上升過(guò)程中物體的機(jī)械能E機(jī)隨高度h的改變?nèi)鐖D乙所示．g取10m/s2，sin37°＝0.60，cos37°＝0.80.則()A．物體的質(zhì)量m＝1.0kgB．物體與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.80C．物體上升過(guò)程中的加速度大小a＝10m/s2D．物體回到斜面底端時(shí)的動(dòng)能Ek＝10J解析：物體上升到最高點(diǎn)時(shí)，E＝Ep＝mgh＝30J，得m＝1.0kg，物體損失的機(jī)械能ΔE損＝μmgcosα·eq\f(h,sinα)＝20J，得μ＝0.50，A正確，B錯(cuò)誤．物體上升過(guò)程中的加速度大小a＝gsinα＋μgcosα＝10m/s2，C正確．下降過(guò)程摩擦生熱也應(yīng)為20J，故物體回到斜面底端時(shí)的動(dòng)能Ek＝50J－40J＝10J，D正確．答案：ACD[實(shí)力題組]一、選擇題9．(多選)光滑水平面上靜止一質(zhì)量為M的木塊，一顆質(zhì)量為m的子彈以水平速度v1射入木塊，并以速度v2穿出．對(duì)這個(gè)過(guò)程，下列說(shuō)法正確的是()A．子彈克服阻力做的功等于eq\f(1,2)m(v12－v22)B．子彈對(duì)木塊做的功等于子彈克服阻力做的功C．子彈對(duì)木塊做的功等于木塊獲得的動(dòng)能與子彈跟木塊摩擦生熱產(chǎn)生的內(nèi)能之和D．子彈損失的動(dòng)能等于木塊的動(dòng)能和子彈與木塊摩擦轉(zhuǎn)化的內(nèi)能之和解析：對(duì)子彈由動(dòng)能定理有Wf＝eq\f(1,2)m(v22－v12)，即子彈克服阻力做的功等于eq\f(1,2)m(v12－v22)，A正確；子彈對(duì)木塊做的功W木＝Ff·x木，子彈克服阻力做的功W子＝Ff·x子，由于水平面光滑，故x木＜x子，B項(xiàng)錯(cuò)誤；由動(dòng)能定理知，子彈對(duì)木塊做的功，等于木塊獲得的動(dòng)能，C項(xiàng)錯(cuò)誤；由能量守恒知，D項(xiàng)正確．答案：AD10．(多選)(2024·山西高校附屬中學(xué)模擬)如圖甲所示，一傾角為37°的傳送帶以恒定速度運(yùn)行．現(xiàn)將一質(zhì)量m＝1kg的物體拋上傳送帶，物體相對(duì)地面的速度隨時(shí)間改變的關(guān)系如圖乙所示，取沿傳送帶向上為正方向，g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.則下列說(shuō)法正確的是()A．0～8s內(nèi)物體位移的大小是18mB．0～8s內(nèi)物體機(jī)械能增量是90JC．0～8s內(nèi)物體機(jī)械能增量是84JD．0～8s內(nèi)物體與傳送帶因摩擦產(chǎn)生的熱量是126J解析：從題圖乙求出0～8s內(nèi)物體位移的大小s＝14m，A錯(cuò)誤；0～8s內(nèi)，物體上升的高度h＝ssinθ＝8.4m，物體機(jī)械能增量ΔE＝ΔEp＋ΔEk＝90J，B正確，C錯(cuò)誤；0～6s內(nèi)物體的加速度a＝μgcosθ－gsinθ＝1m/s2，得μ＝eq\f(7,8)，傳送帶速度大小為4m/s，Δs＝18m,0～8s內(nèi)物體與傳送帶摩擦產(chǎn)生的熱量Q＝μmgcosθ·Δs＝126J，D正確．答案：BD11．(2024·四川成都診斷)如圖甲所示，在傾角θ＝30°的足夠長(zhǎng)固定光滑斜面上，用平行于斜面的輕彈簧拉著質(zhì)量m＝1kg的物體沿斜面對(duì)上運(yùn)動(dòng)．已知物體在t＝1s到t＝3s這段時(shí)間的v-t圖象如圖乙所示，彈簧的勁度系數(shù)k＝200N/m，重力加速度g取10m/s2.則在該段時(shí)間內(nèi)()A．物體的加速度大小為2m/s2B．彈簧的伸長(zhǎng)量為3cmC．彈簧的彈力做功為30JD．物體的重力勢(shì)能增加36J解析：依據(jù)v-t圖象的斜率表示加速度可知，物體的加速度大小為a＝eq\f(Δv,Δt)＝1m/s2，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；對(duì)斜面上的物體受力分析，受到豎直向下的重力mg、斜面的支持力和輕彈簧的彈力F，由牛頓其次定律，F(xiàn)－mgsin30°＝ma，解得F＝6N，由胡克定律F＝kx可得彈簧的伸長(zhǎng)量x＝3cm，選項(xiàng)B正確；在t＝1s到t＝3s這段時(shí)間內(nèi)，物體動(dòng)能增大ΔEk＝eq\f(1,2)mv22－eq\f(1,2)mv12＝6J，依據(jù)v-t圖線與時(shí)間軸所圍面積等于位移，可知物體向上運(yùn)動(dòng)的位移x＝6m，物體重力勢(shì)能增加ΔEp＝mgxsin30°＝30J，依據(jù)功能關(guān)系可知，彈簧彈力做功W＝ΔEk＋ΔEp＝36J，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤．答案：B二、非選擇題12．如圖所示，光滑水平面AB與豎直面內(nèi)的半圓形導(dǎo)軌在B點(diǎn)相切，半圓形導(dǎo)軌的半徑為R.一個(gè)質(zhì)量為m的物體將彈簧壓縮至A點(diǎn)后由靜止釋放，在彈力作用下物體獲得某一向右的速度后脫離彈簧，當(dāng)它經(jīng)過(guò)B點(diǎn)進(jìn)入導(dǎo)軌的瞬間對(duì)軌道的壓力為其重力的8倍，之后向上運(yùn)動(dòng)恰能到達(dá)最高點(diǎn)C，C、O、B三點(diǎn)在同一豎直線上．(不計(jì)空氣阻力)試求：(1)物體在A點(diǎn)時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能；(2)物體從B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至C點(diǎn)的過(guò)程中產(chǎn)生的內(nèi)能．解析：(1)設(shè)物體在B點(diǎn)的速度為vB，受到的彈力為FNB，則有FNB－mg＝meq\f(vB2,R)又FNB＝8mg由能量守恒定律可知彈性勢(shì)能Ep＝eq\f(1,2)mvB2＝eq\f(7,2)mgR.(2)設(shè)物體在C點(diǎn)的速度為vC，由題意可知mg＝meq\f(vC2,R)物體由B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的過(guò)程中，由能量守恒定律得Q＝eq\f(1,2)mvB2－(eq\f(1,2)mvC2＋mg·2R)＝mgR.答案：(1)eq\f(7,2)mgR(2)mgR13．如圖所示，傳送帶A、B之間的距離為L(zhǎng)＝3.2m，與水平面間的夾角為θ＝37°，傳送帶沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，速度恒為v＝2m/s，在上端A點(diǎn)無(wú)初速度地放置一個(gè)質(zhì)量為m＝1kg、大小可視為質(zhì)點(diǎn)的金屬塊，它與傳送帶的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝0.5，金屬塊滑離傳送帶后，經(jīng)過(guò)彎道，沿半徑R＝0.4m的光滑圓軌道做圓周運(yùn)動(dòng)，剛好能通過(guò)最高點(diǎn)E，已知B、D兩點(diǎn)的豎直高度差為h＝0.5m(g取10m/s2)．求：(1)金屬塊經(jīng)過(guò)D點(diǎn)時(shí)的速度大小；(2)金屬塊在BCD彎道上克服摩擦力做的功．解析：(1)金屬塊在E點(diǎn)時(shí)，mg＝eq\f(mvE2,R)，解得vE＝2m/s，在從D到E的過(guò)程中由動(dòng)能定理得－mg·2R＝eq\f(1,2)mvE2－