2020年物理高考大一輪復(fù)習(xí) 第5章 機(jī)械能及其守恒定律 第17講 功能關(guān)系 能量守恒定律練習(xí)（含解析）

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1、第17講 功能關(guān)系 能量守恒定律解密考綱主要考查對功能關(guān)系的理解，對各種功能關(guān)系的熟練應(yīng)用；掌握摩擦力做功與能量轉(zhuǎn)化和彈簧彈力做功與能量轉(zhuǎn)化的處理技巧1質(zhì)量為m的小球，自A點(diǎn)自由下落，無空氣阻力時(shí)，下落到B點(diǎn)時(shí)重力勢能與動(dòng)能相等，A到地面的距離為H，若小球運(yùn)動(dòng)過程中受到大小恒定的空氣阻力，下落至C點(diǎn)動(dòng)能與重力勢能相等，以地面為參考平面，下列說法正確的是()AB到地面的距離為，C在B點(diǎn)的下方BB到地面的距離為，C在B點(diǎn)的上方C有空氣阻力的情況下，若小球下落到B點(diǎn)動(dòng)能是勢能的，則小球受的阻力大小為D若小球與地面碰后原速反彈，阻力大小為的情況下，小球上升的最大高度為A解析 設(shè)B到地面的距離是h，無空

2、氣阻力的情況下，小球下落過程機(jī)械能守恒，mgH2mgh，得h，有空氣阻力的情況下，小球下落到B點(diǎn)時(shí)動(dòng)能小于mg，故動(dòng)能與勢能相等的點(diǎn)在B點(diǎn)下方，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；有空氣阻力的情況下，小球下落到B點(diǎn)動(dòng)能是勢能的，由動(dòng)能定理(mgFf)hmgh，得Ff，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；設(shè)小球反彈后上升的最大高度為H，有(mgFf)Hmv2，(mgFf)H0mv2，得H，選項(xiàng)D錯(cuò)誤2(2019無錫普通高中高三期末)(多選)如圖所示，質(zhì)量分別為m1、m2的兩物塊A、B通過一輕質(zhì)彈簧連接，靜止放置在光滑水平面上，彈簧開始時(shí)處于原長，運(yùn)動(dòng)過程中始終處在彈性限度內(nèi)t10時(shí)刻在A上施加一個(gè)水平向左的恒力F，t2t時(shí)刻彈簧第一次

3、恢復(fù)到原長狀態(tài)，此時(shí)A、B速度分別為v1和v2.則t1到t2時(shí)間內(nèi)()AA、B和彈簧組成的系統(tǒng)的機(jī)械能先增大后減小B當(dāng)A的加速度為零時(shí)，B的加速度為C當(dāng)彈簧的彈性勢能最大時(shí)，兩物塊速度相等D物塊B移動(dòng)的距離為CD解析 根據(jù)受力分析可知，物塊A先做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，后做加速度增大的減速的運(yùn)動(dòng)，B先做加速度增大的加速運(yùn)動(dòng)，后做加速減小的加速運(yùn)動(dòng)，在彈簧第一次恢復(fù)到原長時(shí)，系統(tǒng)的機(jī)械能一直增大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；當(dāng)A的加速度為零時(shí)，彈簧彈力等于F，所以B的加速度為，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；速度相等前，A一直比B速度大，所以彈簧一直在變長，當(dāng)兩物塊速度相等時(shí)，彈簧最長，選項(xiàng)C正確；因?yàn)閺椈苫謴?fù)原長，所以彈性勢能為零

4、，根據(jù)功能關(guān)系可知Fxm1vm2v，所以x，選項(xiàng)D正確3(2019廣西百校高三大聯(lián)考)(多選) 光滑斜面AB和水平傳送帶BC通過一小段光滑圓弧平滑連接傳送帶以大小為3 m/s的速率逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，現(xiàn)讓質(zhì)量為0.2 kg的滑塊(視為質(zhì)點(diǎn))輕放在傳送帶的右端C，滑塊恰好能運(yùn)動(dòng)到斜面上最高點(diǎn)A.若滑塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5，傳送帶長度BC1.6 m，取g10 m/s2，不計(jì)空氣阻力，則下列說法正確的是()AA、B兩點(diǎn)間的高度差為0.8 mB滑塊不可能返回到C點(diǎn)C滑塊第一次從C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過程中，摩擦力對滑塊做的功為0.9 JD滑塊最終將靜止不動(dòng)BC解析 根據(jù)動(dòng)能定理 mgx10mv2可得x

5、10.9 mv2)下列說法正確的是()A0t1內(nèi)傳送帶對小物塊做正功B小物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)小于tan C0t2內(nèi)傳送帶對小物塊做功為mvmvD0t2內(nèi)小物塊與傳送帶間因摩擦產(chǎn)生的熱量大于小物塊動(dòng)能的減少量D解析 由圖乙知，物塊先向下運(yùn)動(dòng)后向上運(yùn)動(dòng)，0t1內(nèi)，傳送帶對物塊的摩擦力方向沿傳送帶向上，則傳送帶對小物塊做負(fù)功，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；在t1t2內(nèi)，小物塊向上運(yùn)動(dòng)，則有 mgcos mgsin ，得tan ，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；0t2內(nèi)，由圖“面積”等于位移可知，小物塊的總位移沿斜面向下，高度下降，重力對小物塊做正功，設(shè)為WG，根據(jù)動(dòng)能定理得WWGmvmv，則傳送帶對小物塊做功Wmvmv，選項(xiàng)C錯(cuò)誤

6、；小物塊的重力勢能減小、動(dòng)能也減小都轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能，則由能量守恒得知，系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量一定大于小物塊動(dòng)能的變化量，選項(xiàng)D正確9(2019南京師范大學(xué)附屬中學(xué)高三模擬)(多選)如圖所示，一質(zhì)量為M2m、長為L質(zhì)量均勻的板放在光滑水平桌面上，板的右端與桌邊定滑輪距離足夠大，板的左端有一可視為質(zhì)點(diǎn)、質(zhì)量為m的物塊，物塊上連接一條很長的細(xì)繩，某人拉繩并使其以恒定速率v向下運(yùn)動(dòng)，物塊只能運(yùn)動(dòng)到板的中點(diǎn)下列說法正確的是()A物塊對板做功的功率保持不變B物塊與板間因摩擦產(chǎn)生的熱量為mgLC整個(gè)過程繩的拉力對物塊做的功為mgLD若板與桌面間有摩擦，且當(dāng)板與桌面間動(dòng)摩擦因數(shù)為時(shí)，物塊一定能到達(dá)板右端BD解析

7、 木板受木塊對它的摩擦力作用，做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)速度與木塊速度相等后保持相對靜止，根據(jù)PFfv知，物塊對板的功率逐漸增大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；當(dāng)物塊到達(dá)板的中點(diǎn)時(shí)，此時(shí)物塊的位移x1vt，木板的位移x2t，根據(jù)x1x2得，板的位移x2，相對位移的大小等于物塊位移的一半，等于木板的位移，因?yàn)镕fx板Mv2，產(chǎn)生的熱量QFfx板Mv22m()2mgL，選項(xiàng)B正確；繩子拉力做的功，等于系統(tǒng)動(dòng)能增加量與產(chǎn)生的熱量之和，故WMv2Q2mgL，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；如果板與桌面有摩擦，因?yàn)镸與桌面摩擦因數(shù)越大，m越易從右端滑下，所以當(dāng)m滑到M右端兩者剛好共速時(shí)摩擦因數(shù)最小，設(shè)為2，對M，由牛頓第二定律得Ma1mg2(mM

8、)g，板的位移x2t；速度位移公式v22ax2，對m有vtx1，x1x2L，聯(lián)立得2，所以桌面與板間的摩擦因數(shù)應(yīng)滿足2，所以當(dāng)板與桌面間動(dòng)摩擦因數(shù)為時(shí)，物塊一定能到達(dá)板右端，選項(xiàng)D正確10(2019江淮十校高三聯(lián)考)如圖甲所示為傾斜的傳送帶，正以恒定的速度v，沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，傳送帶的傾角為37.一質(zhì)量m1 kg的物塊以初速度v0從傳送帶的底部沖上傳送帶并沿傳送帶向上運(yùn)動(dòng)，物塊到傳送帶頂端的速度恰好為零，其運(yùn)動(dòng)的vt圖象如圖乙所示，已知重力加速度為g 10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8，求：(1)02 s內(nèi)物塊的加速度a及傳送帶底端到頂端的距離x；(2)物塊與傳送帶間的動(dòng)摩

9、擦因數(shù)；(3)04 s物塊與傳送帶間由于摩擦而產(chǎn)生的熱量Q.解析 (1)vt圖象的斜率表示加速度，由圖象可知a10 m/s2，方向沿傳送帶向下，傳送帶底端到頂端的距離等于vt圖象包含的面積x(244)2 m24 m32m. (2)02 s內(nèi)由牛頓第二定律可得mgsin mgcos ma， 由a10 m/s2，解得0.5.(3)根據(jù)vt圖象可知，物塊02 s內(nèi)向上做減速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)減速到與傳送帶共速時(shí)，由于重力沿傳送帶向下的分力大于傳送帶給它的向上的最大靜摩擦力，故物塊繼續(xù)向上做減速運(yùn)動(dòng)，因此可斷定傳送帶的速度為4 m/s；02 s的相對位移d1(244)2 m42 m20 m，則Q1mgcos 3

10、7d180 J；24 s的相對位移d142 m(04)2 m4 m，則Q2mgcos 37d216 J，綜上得QQ1Q296 J.答案 (1)10 m/s232 m(2)0.5(3)96 J11(2019洛陽孟津第二高級中學(xué)高三月考)如圖所示，傾角為的斜面與光滑的水平面平滑相連，在水平面的左端固定有一輕質(zhì)水平彈簧，一質(zhì)量為m0.1 kg的小物塊以初速度v04 m/s由水平面滑上斜面，小物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，斜面的傾角可在075的范圍內(nèi)變化(調(diào)節(jié)好后即保持不變)已知重力加速度g取10 m/s2，不計(jì)空氣阻力(1)求當(dāng)取何值時(shí)，小物塊第一次沿斜面上滑到最高點(diǎn)所用的時(shí)間最短，并求出最短時(shí)間；(

11、2)當(dāng)取不同值時(shí)，求小物塊在運(yùn)動(dòng)的全過程中產(chǎn)生的摩擦熱量Q與tan 的關(guān)系式解析 (1)小物塊沿斜面上滑時(shí)，由牛頓第二定律mgsin mgcos ma，上滑時(shí)間t，解得t，由數(shù)學(xué)知識可知，當(dāng)60時(shí)，tmins.(2)小物塊恰好在斜面上保持靜止時(shí)有mgsin mgcos ，解得30，則當(dāng)030，小物塊在斜面上停下后即保持靜止，小物塊在斜面上滑行的距離為x，小物塊因摩擦產(chǎn)生的熱量為Qmgcos x，聯(lián)立解得Q J.當(dāng)3075，小物塊在斜面上到達(dá)最高點(diǎn)后返回，經(jīng)多次往返運(yùn)動(dòng)后，最終靜止在水平面上，則小物塊摩擦產(chǎn)生的熱量為Qmv0.8 J.答案 (1)60t s(2)0Q30時(shí)，Q J3075時(shí)，Q0.8 J8