2019屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 第五章 能量和運(yùn)動(dòng) 課時(shí)作業(yè)17 功能關(guān)系 能量守恒定律.doc

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課時(shí)作業(yè)（十七）功能關(guān)系 能量守恒定律 [基礎(chǔ)小題練] 1．自然現(xiàn)象中蘊(yùn)藏著許多物理知識(shí)，如圖所示為一個(gè)盛水袋，某人從側(cè)面緩慢推袋壁使它變形，則水的勢(shì)能(　　) A．變大　　 B．變小　　 C.不變　　 D．不能確定 【解析】　人緩慢推水袋，對(duì)水袋做正功，由功能關(guān)系可知，水的重力勢(shì)能一定增加，A正確． 【答案】　A 2．如圖所示，A物體用板托著，細(xì)繩跨過(guò)輕質(zhì)光滑定滑輪與A、B相連，繩處于繃直狀態(tài)，已知A、B的質(zhì)量分別為2m和m.現(xiàn)將板抽走，則A下落一段距離的過(guò)程中(　　) A．A物體減少的機(jī)械能大于B物體增加的機(jī)械能 B．A物體減少的機(jī)械能等于B物體增加的機(jī)械能 C．懸掛滑輪的繩子對(duì)天花板的拉力大于3mg D．懸掛滑輪的繩子對(duì)天花板的拉力小于3mg 【解析】　對(duì)A、B組成的系統(tǒng)，沒(méi)有機(jī)械能與其他形式能的轉(zhuǎn)化，因此系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，A物體減少的機(jī)械能等于B物體增加的機(jī)械能，A錯(cuò)誤，B正確；對(duì)滑輪受力分析，根據(jù)平衡條件得F＝2FT，對(duì)A、B整體受力分析，根據(jù)牛頓第二定律得2mg－mg＝3ma，對(duì)B物體受力分析得FT－mg＝ma，聯(lián)立得F＝mg，C錯(cuò)誤，D正確． 【答案】　BD 3．小車靜止在光滑的水平導(dǎo)軌上，一個(gè)小球用細(xì)繩懸掛在車上由圖中位置無(wú)初速度釋放，在小球下擺到最低點(diǎn)的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．繩對(duì)球的拉力不做功 B．球克服繩拉力做的功等于球減少的機(jī)械能 C．繩對(duì)車做的功等于球減少的重力勢(shì)能 D．球減少的重力勢(shì)能等于球增加的動(dòng)能 【解析】　小球下擺的過(guò)程中，小車的機(jī)械能增加，小球的機(jī)械能減少，球克服繩拉力做的功等于減少的機(jī)械能，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；繩對(duì)車做的功等于球減少的機(jī)械能，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；球減少的重力勢(shì)能等于球增加的動(dòng)能和小車增加的機(jī)械能之和，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 【答案】　B 4．懸崖跳水是一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)性的極限運(yùn)動(dòng)，需要運(yùn)動(dòng)員具有非凡的膽量和過(guò)硬的技術(shù)．跳水運(yùn)動(dòng)員進(jìn)入水中后受到水的阻力而做減速運(yùn)動(dòng)，設(shè)質(zhì)量為m的運(yùn)動(dòng)員剛?cè)胨畷r(shí)的速度為v，水對(duì)他的阻力大小恒為F，那么在他減速下降深度為h的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是(g為當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?(　　) A．他的動(dòng)能減少了(F－mg)h B．他的重力勢(shì)能減少了mgh－mv2 C．他的機(jī)械能減少了Fh D．他的機(jī)械能減少了mgh 【解析】　合力做的功等于動(dòng)能的變化，合力做的功為(F－mg)h，A正確；重力做的功等于重力勢(shì)能的減少量，故重力勢(shì)能減小了mgh，B錯(cuò)誤；重力以外的力做的功等于機(jī)械能的變化，故機(jī)械能減少了Fh，C正確，D錯(cuò)誤． 【答案】　AC 5．如圖所示，在光滑斜面上的A點(diǎn)先后水平拋出和靜止釋放兩個(gè)質(zhì)量相等的小球1和2，不計(jì)空氣阻力，最終兩小球在斜面上的B點(diǎn)相遇，在這個(gè)過(guò)程中(　　) A．小球1重力做的功大于小球2重力做的功 B．小球1機(jī)械能的變化大于小球2機(jī)械能的變化 C．小球1到達(dá)B點(diǎn)的動(dòng)能大于小球2的動(dòng)能 D．兩小球到達(dá)B點(diǎn)時(shí)，在豎直方向的分速度相等 【解析】　重力做功只與初、末位置的高度差有關(guān)，與物體經(jīng)過(guò)的路徑無(wú)關(guān)，所以重力對(duì)1、2兩小球所做的功相等，A錯(cuò)誤；1、2兩小球從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程中，只有重力對(duì)其做功，所以它們的機(jī)械能均守恒，B錯(cuò)誤；由動(dòng)能定理可得，對(duì)小球1有：mgh＝Ek1－Ek0，對(duì)小球2有：mgh＝Ek2－0，顯然Ek1＞Ek2，C正確；由上面的分析可知，兩小球到達(dá)B點(diǎn)時(shí)，小球1的速度大于小球2的速度，且小球1的速度方向與豎直方向的夾角小于小球2速度方向與豎直方向的夾角，因此，小球1在豎直方向上的速度大于小球2在豎直方向上的速度，D錯(cuò)誤． 【答案】　C 6．如圖所示，水平傳送帶AB長(zhǎng)為21 m，以6 m/s的速度順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，臺(tái)面與傳送帶平滑連接于B點(diǎn)，半圓形光滑軌道半徑R＝1.25 m，與水平臺(tái)面相切于C點(diǎn)，BC長(zhǎng)x＝5.5 m，P點(diǎn)是圓弧軌道上與圓心O等高的一點(diǎn)．一質(zhì)量為m＝1 kg的物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))，從A點(diǎn)無(wú)初速度釋放，物塊與傳送帶及臺(tái)面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.1，則關(guān)于物塊的運(yùn)動(dòng)情況，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．物塊不能到達(dá)P點(diǎn) B．物塊能越過(guò)P點(diǎn)做斜拋運(yùn)動(dòng) C．物塊能越過(guò)P點(diǎn)做平拋運(yùn)動(dòng) D．物塊能到達(dá)P點(diǎn)，但不會(huì)出現(xiàn)選項(xiàng)B、C所描述的運(yùn)動(dòng)情況 【解析】　物塊從A點(diǎn)釋放后在傳送帶上做加速運(yùn)動(dòng)，假設(shè)到達(dá)臺(tái)面之前能夠達(dá)到傳送帶的速度v，則由動(dòng)能定理得，μmgx1＝mv2，得x1＝18 m＜21 m，假設(shè)成立．物塊以6 m/s沖上臺(tái)面，假設(shè)物塊能到達(dá)P點(diǎn)，則到達(dá)P點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能EkP可由動(dòng)能定理求得，－μmgx－mgR＝EkP－mv2，得EkP＝0，可見(jiàn)，物塊能到達(dá)P點(diǎn)，速度恰為零，之后從P點(diǎn)沿圓弧軌道滑回，不會(huì)出現(xiàn)選項(xiàng)B、C所描述的運(yùn)動(dòng)情況，D正確． 【答案】　D [創(chuàng)新導(dǎo)向練] 7．生活?yuàn)蕵?lè)——蹦床娛樂(lè)中的能量轉(zhuǎn)化問(wèn)題 在兒童樂(lè)園的蹦床項(xiàng)目中，小孩在兩根彈性繩和蹦床的協(xié)助下實(shí)現(xiàn)上下彈跳．如圖所示，某次蹦床活動(dòng)中小孩靜止時(shí)處于O點(diǎn)，當(dāng)其彈跳到最高點(diǎn)A后下落可將蹦床壓到最低點(diǎn)B，小孩可看成質(zhì)點(diǎn)，不計(jì)空氣阻力．下列說(shuō)法正確的是(　　) A．從A運(yùn)動(dòng)到O，小孩重力勢(shì)能減少量大于動(dòng)能增加量 B．從O運(yùn)動(dòng)到B，小孩動(dòng)能減少量等于蹦床彈性勢(shì)能增加量 C．從A運(yùn)動(dòng)到B，小孩機(jī)械能減少量小于蹦床彈性勢(shì)能增加量 D．若從B返回到A，小孩機(jī)械能增加量等于蹦床彈性勢(shì)能減少量 【解析】　從A運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)，小孩重力勢(shì)能減少量等于動(dòng)能增加量與彈性繩的彈性勢(shì)能的增加量之和，選項(xiàng)A正確；從O運(yùn)動(dòng)到B，小孩動(dòng)能和重力勢(shì)能的減少量等于彈性繩和蹦床的彈性勢(shì)能的增加量，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；從A運(yùn)動(dòng)到B，小孩機(jī)械能減少量大于蹦床彈性勢(shì)能增加量，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若從B返回到A，小孩機(jī)械能增加量等于蹦床和彈性繩彈性勢(shì)能減少量之和，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 【答案】　A 8．物理與生物——以“跳蚤”彈跳為背景考查能量問(wèn)題 在日常生活中，人們習(xí)慣于用幾何相似性放大(或縮小)的倍數(shù)去得出推論，例如一個(gè)人身體高了50%，做衣服用的布料也要多50%，但實(shí)際上這種計(jì)算方法是錯(cuò)誤的．若物體的幾何線度為L(zhǎng)，當(dāng)L改變時(shí)，其他因素按怎樣的規(guī)律變化？這類規(guī)律可稱之為標(biāo)度律，它們是由量綱關(guān)系決定的．在上例中，物體的表面積S＝kL2，所以身高變?yōu)?.5倍，所用的布料變?yōu)?.52＝2.25倍．以跳蚤為例：如果一只跳蚤的身長(zhǎng)為2 mm，質(zhì)量為0.2 g，往上跳的高度可達(dá)0.3 m．可假設(shè)其體內(nèi)能用來(lái)跳高的能量E∝L3(L為幾何線度)，在其平均密度不變的情況下，身長(zhǎng)變?yōu)? m，則這只跳蚤往上跳的最大高度最接近(　　) A．0.3 m B．3 m C．30 m D．300 m 【解析】　根據(jù)能量關(guān)系可知E＝mgh，由題意可知E＝kL3，則mgh＝kL3；因跳蚤的平均密度不變，則m＝ρL3，則ρgh＝k，因ρ、g、k均為定值，故h不變，則這只跳蚤往上跳的最大高度最接近0.3 m，故選A. 【答案】　A 9．就地取材——利用“彈弓”考查功能關(guān)系問(wèn)題 彈弓是80后童年生活最喜愛(ài)的打擊類玩具之一，其工作原理如圖所示，橡皮筋兩端點(diǎn)A、B固定在把手上，橡皮筋A(yù)BC恰好處于原長(zhǎng)狀態(tài)，在C處(AB連線的中垂線上)放一固體彈丸，一手執(zhí)把，另一手將彈丸拉至D點(diǎn)放手，彈丸就會(huì)在橡皮筋的作用下迅速發(fā)射出去，打擊目標(biāo)，現(xiàn)將彈丸豎直向上發(fā)射，已知E是CD的中點(diǎn)，則(　　) A．從D到C，彈丸的動(dòng)能一直在增大 B．從D到C的過(guò)程中，彈丸在E點(diǎn)的動(dòng)能一定最大 C．從D到C，彈丸的機(jī)械能先增大后減少 D．從D到E彈丸增加的機(jī)械能大于從E到C彈丸增加的機(jī)械能 【解析】　在CD連線中的某一處，彈丸受力平衡，但是此點(diǎn)不一定是E點(diǎn)，所以從D到C，彈丸的速度先增大后減小，彈丸的動(dòng)能先增大后減小，故A、B錯(cuò)誤；從D到C，橡皮筋對(duì)彈丸做正功，彈丸機(jī)械能一直在增加，故C錯(cuò)誤；從D到E橡皮筋作用在彈丸上的合力大于從E到C橡皮筋作用在彈丸上的合力，兩段長(zhǎng)度相等，所以DE段橡皮筋對(duì)彈丸做功較多，即機(jī)械能增加的較多，故D正確，故選D. 【答案】　D 10．綜合應(yīng)用——能量轉(zhuǎn)化與守恒定律的實(shí)際應(yīng)用 如圖所示，傾角θ＝37的光滑斜面上粘貼有一厚度不計(jì)、寬度為d＝0.2 m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的頂端距離為L(zhǎng)＝0.4 m，現(xiàn)將質(zhì)量為m＝1 kg、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，重力加速度大小為g＝10 m/s2，不計(jì)空氣阻力，矩形板由斜面頂端靜止釋放到完全離開橡膠帶的過(guò)程中(此過(guò)程矩形板始終在斜面上)，sin 37＝0.6，cos 37＝0.8，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．矩形板受到的摩擦力大小為4 N B．矩形板的重力做功為3.6 J C．產(chǎn)生的熱量為0.8 J D．矩形板的上邊緣穿過(guò)橡膠帶下邊緣時(shí)其速度大小為 m/s 【解析】　當(dāng)矩形板全部在橡膠帶上時(shí)摩擦力為Ff＝μmgcos 37＝4 N，此時(shí)摩擦力最大，其他情形摩擦力均小于4 N，故A錯(cuò)誤；重力對(duì)矩形板做功WG＝mgh＝mg(L＋d)sin 37＝3.6 J，B正確；從滑上橡膠帶到完全離開橡膠帶，因矩形板受到的摩擦力與位移的變化為線性關(guān)系，則產(chǎn)生的熱量Q＝2d＝0.8 J，C正確；從釋放到完全離開橡膠帶，對(duì)矩形板由動(dòng)能定理有mg(L＋d)sin 37－2d＝mv2，代入可得v＝m/s，D正確． 【答案】　BCD [綜合提升練] 11．如圖所示，A、B間是一個(gè)風(fēng)洞，水平地板AB延伸至C點(diǎn)，通過(guò)半徑r＝0.5 m、圓心角為θ的光滑圓弧CD與足夠長(zhǎng)的光滑斜面DE連接，斜面傾角為θ.可以看成質(zhì)點(diǎn)、質(zhì)量m＝2 kg的滑塊在風(fēng)洞中受到水平向右的恒定風(fēng)力F＝20 N，滑塊與地板AC間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.2.已知xAB＝5 m，xBC＝2 m，如果將滑塊在風(fēng)洞中A點(diǎn)由靜止釋放，已知sin θ＝0.6，cos θ＝0.8，重力加速度g取10 m/s2.求(計(jì)算結(jié)果要求保留3位有效數(shù)字)： (1)滑塊經(jīng)過(guò)圓弧軌道的C點(diǎn)時(shí)對(duì)地板的壓力大小及在斜面上上升的最大高度； (2)滑塊第一次返回風(fēng)洞速率為零時(shí)的位置； (3)滑塊在A、C間運(yùn)動(dòng)的總路程． 【解析】　(1)滑塊在風(fēng)洞中A點(diǎn)由靜止釋放后，設(shè)經(jīng)過(guò)C點(diǎn)時(shí)速度為v1，由動(dòng)能定理得 FxAB－μmgxAC＝mv 在C點(diǎn)由牛頓第二定律有 FNC－mg＝m 代入數(shù)據(jù)解得FNC＝308 N，由牛頓第三定律知滑塊經(jīng)過(guò)C點(diǎn)時(shí)對(duì)地板的壓力為308 N 滑塊由C點(diǎn)上滑過(guò)程中，機(jī)械能守恒 mv＝mgr(1－cos θ)＋mgh 代入數(shù)據(jù)解得h＝3.50 m. (2)滑塊返回風(fēng)洞時(shí)，風(fēng)力與摩擦力皆為阻力，設(shè)滑塊運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)速率為零，由能量守恒得 mv＝μmg(xBC＋xPB)＋FxPB 代入數(shù)據(jù)解得xPB＝ m≈2.67 m 滑塊第一次返回風(fēng)洞速率為零時(shí)的位置在B點(diǎn)左側(cè)2.67 m處． (3)整個(gè)過(guò)程等效為滑塊從A處在風(fēng)力和滑動(dòng)摩擦力的共同作用下被推到B處，然后在足夠長(zhǎng)水平面上滑行至靜止，設(shè)總路程為s，由動(dòng)能定理得 FxAB－μmgs＝0 代入數(shù)據(jù)解得s＝25.0 m. 【答案】　(1)308 N　3.50 m　(2)在B點(diǎn)左側(cè)2.67 m處　(3)25.0 m 12．如圖所示，在豎直方向上A、B兩物體通過(guò)勁度系數(shù)為k＝16 N/m的輕質(zhì)彈簧相連，A放在水平地面上，B、C兩物體通過(guò)細(xì)線繞過(guò)輕質(zhì)定滑輪相連，C放在傾角α＝30的固定光滑斜面上．用手拿住C，使細(xì)線剛好拉直但無(wú)拉力作用，并保證ab段的細(xì)線豎直、cd段的細(xì)線與斜面平行．已知A、B的質(zhì)量均為m＝0.2 kg，重力加速度取g＝10 m/s2，細(xì)線與滑輪之間的摩擦不計(jì)，開始時(shí)整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)．釋放C后它沿斜面下滑，A剛離開地面時(shí)，B獲得最大速度，求： (1)從釋放C到物體A剛離開地面時(shí)，物體C沿斜面下滑的距離； (2)物體C的質(zhì)量； (3)釋放C到A剛離開地面的過(guò)程中細(xì)線的拉力對(duì)物體C做的功． 【解析】　(1)設(shè)開始時(shí)彈簧的壓縮量為xB，得 kxB＝mg① 設(shè)物體A剛離開地面時(shí)，彈簧的伸長(zhǎng)量為xA，得 kxA＝mg② 當(dāng)物體A剛離開地面時(shí)，物體C沿斜面下滑的距離為 h＝xA＋xB③ 由①②③解得h＝＝0.25 m．④ (2)物體A剛離開地面時(shí)，物體B獲得最大速度vm，加速度為零，設(shè)C的質(zhì)量為M，對(duì)B有 FT－mg－kxA＝0⑤ 對(duì)C有Mgsin α－FT＝0⑥ 由②⑤⑥解得M＝4m＝0.8 kg. (3)由于xA＝xB，物體B開始運(yùn)動(dòng)到速度最大的過(guò)程中，彈簧彈力做功為零，且B、C兩物體速度大小相等，由能量守恒有Mghsin α－mgh＝(m＋M)v 解得vm＝1 m/s 對(duì)C由動(dòng)能定理可得Mghsin α＋WT＝Mv 解得WT＝－0.6 J. 【答案】　(1)0.25 m　(2)0.8 kg　(3)－0.6 J