能量綜合問(wèn)題試卷【教學(xué)相關(guān)】

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1、 溫馨提示： 此套題為Word版，請(qǐng)按住Ctrl,滑動(dòng)鼠標(biāo)滾軸，調(diào)節(jié)合適的觀看比例，答案解析附后。關(guān)閉Word文檔返回原板塊。 高頻考點(diǎn)專項(xiàng)練(五) 能量綜合問(wèn)題試卷 (45分鐘　100分) 一、選擇題(本題共9小題,每小題6分,共54分。多選題已在題號(hào)后標(biāo)出) 1.關(guān)于功和能的關(guān)系,下列說(shuō)法正確的是(　　) A.物體受拉力作用向上運(yùn)動(dòng),拉力做的功是1 J,則物體重力勢(shì)能的增加量也是 1 J B.一個(gè)重10 N的物體,在15 N的水平拉力的作用下,分別在光滑水平面和粗糙水平面上發(fā)生相同的位移,拉力做的功相等 C.一輛汽車的速度從10 km/h增加到20 km/h,

2、或從50 km/h增加到60 km/h,兩種情況下?tīng)恳ψ龅墓σ粯佣? D.“神舟十號(hào)”載人飛船的返回艙在大氣層以外向著地球做無(wú)動(dòng)力飛行的過(guò)程中,機(jī)械能增大 【解析】選B。物體向上運(yùn)動(dòng),重力以外的力(拉力)做功1 J,機(jī)械能的增加量為1 J,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由W=Flcosα知,水平拉力F和位移x均相同,拉力做的功相等,選項(xiàng)B正確;由動(dòng)能定理可知,一輛汽車的速度從10 km/h加速到20 km/h比從50 km/h加速到60 km/h合外力做的功少,牽引力做功無(wú)法比較,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;“神舟十號(hào)”載人飛船的返回艙在大氣層以外僅在引力作用下運(yùn)動(dòng),機(jī)械能守恒,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 2.一帶電小球在空中由A點(diǎn)運(yùn)

3、動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程中,受重力、電場(chǎng)力和空氣阻力三個(gè)力作用。若重力勢(shì)能增加3J,機(jī)械能增加0.5J,電場(chǎng)力對(duì)小球做功1J,則小球 (　　) A.重力做功為3 J B.電勢(shì)能增加1 J C.克服空氣阻力做功0.5 J D.動(dòng)能減少3.5 J 【解析】選C。重力做功等于重力勢(shì)能的減小量,重力勢(shì)能增加3 J,即重力做功-3 J,故A錯(cuò)誤。電場(chǎng)力做功等于電勢(shì)能的減小量,電場(chǎng)力做功1 J,即電勢(shì)能減小1 J,故B錯(cuò)誤。除重力外的各個(gè)力做的總功等于機(jī)械能的增加量,電場(chǎng)力做功1 J,機(jī)械能增加0.5 J,所以克服空氣阻力做功0.5 J,故C正確。合力做功等于動(dòng)能的增加量,合力做功等于各個(gè)力做的

4、總功為-2.5 J,所以動(dòng)能減小2.5 J,故D錯(cuò)誤。 3.(多選)(2015·濰坊模擬)如圖所示,輕彈簧上端通過(guò)一輕繩固定,下端拴一小球,小球與光滑的三角形斜面接觸,彈簧處于豎直狀態(tài)?，F(xiàn)用力F豎直向上推斜面,使斜面緩慢向上運(yùn)動(dòng)直至彈簧與斜面平行,則在此過(guò)程中,以下說(shuō)法正確的是(　　) A.小球?qū)π泵娴膲毫σ恢痹龃? B.彈簧對(duì)小球不做功 C.斜面對(duì)小球做正功 D.推力F做的功等于斜面與小球機(jī)械能的增加 【解析】選A、C。在用力F推動(dòng)斜面上升時(shí),剛開(kāi)始斜面對(duì)小球的作用力為零,彈簧變?yōu)樗胶?小球?qū)π泵嬗幸欢ǖ膲毫?故小球?qū)π泵娴膲毫σ恢痹龃?A正確;在使小球上升時(shí),小球會(huì)沿斜面向下滑

5、動(dòng),同時(shí)彈簧的彈力減小,小球在彈簧的作用下又會(huì)略上升,故彈簧對(duì)小球會(huì)做功,B錯(cuò)誤;小球在斜面作用力的作用下向上移動(dòng)了一段距離,故斜面對(duì)小球做了功,C正確;在整個(gè)過(guò)程中,推力F與彈簧對(duì)小球做的功等于斜面與小球機(jī)械能的增加,故D錯(cuò)誤。 4.如圖所示,A、B、C三個(gè)一樣的滑塊從粗糙斜面上的同一高度同時(shí)開(kāi)始運(yùn)動(dòng),A由靜止釋放,B的初速度方向沿斜面向下,大小為v0,C的初速度方向沿斜面水平向左,大小也為v0。下列說(shuō)法中正確的是(　　) A.A和C將同時(shí)滑到斜面底端 B.滑到斜面底端時(shí),B的機(jī)械能減少最多 C.滑到斜面底端時(shí),B的動(dòng)能最大 D.C的重力勢(shì)能減少最多 【解題指南】解答本題時(shí)要明確

6、以下兩點(diǎn)： (1)由于斜面粗糙,所以A和C不能同時(shí)到達(dá)底端。 (2)滑塊C通過(guò)的路程最大,克服摩擦力做的功最多。 【解析】選C?；瑝KA和C通過(guò)的路程不同,在沿斜面方向的加速度大小也不相同,故A錯(cuò),三個(gè)滑塊滑到底端時(shí)重力勢(shì)能減少量相同,故D錯(cuò)?；瑝KA和B滑到底端時(shí)經(jīng)過(guò)的位移相等,克服摩擦力做功相等,而滑塊C的路程較大,機(jī)械能減少得較多,故B錯(cuò)C對(duì)。 5.(多選)蹦床是一項(xiàng)好看又驚險(xiǎn)的運(yùn)動(dòng),如圖所示為運(yùn)動(dòng)員在蹦床運(yùn)動(dòng)中完成某個(gè)動(dòng)作的示意圖,圖中虛線PQ是彈性蹦床的原始位置,A為運(yùn)動(dòng)員抵達(dá)的最高點(diǎn),B為運(yùn)動(dòng)員剛抵達(dá)蹦床時(shí)的位置,C為運(yùn)動(dòng)員抵達(dá)的最低點(diǎn)。不考慮空氣阻力和運(yùn)動(dòng)員與蹦床作用時(shí)的機(jī)械

7、能損失,在A、B、C三個(gè)位置上運(yùn)動(dòng)員的速度分別是vA、vB、vC,機(jī)械能分別是EA、EB、EC,則它們的大小關(guān)系是(　　) A.vAvC B.vA>vB,vBEC D.EA>EB,EB=EC 【解析】選A、C。運(yùn)動(dòng)員在最高點(diǎn)A的速度為零,剛抵達(dá)B位置時(shí)的速度不為零,vAvC,故A對(duì),B錯(cuò);以運(yùn)動(dòng)員為研究對(duì)象,B→A機(jī)械能守恒,EA=EB,B→C彈力對(duì)運(yùn)動(dòng)員做負(fù)功,機(jī)械能減小,EB>EC,故C對(duì),D錯(cuò)。 6.(多選)(2014·東北師大附中模擬)如圖所示,一輕彈簧的左端固定,右端與一小球相連

8、,小球處于光滑水平面上。現(xiàn)對(duì)小球施加一個(gè)方向水平向右的恒力F,使小球從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),則小球在向右運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過(guò)程中(　　) A.小球和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒 B.小球和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能逐漸增大 C.小球的動(dòng)能逐漸增大 D.小球的動(dòng)能先增大然后減小 【解析】選B、D。小球在向右運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過(guò)程中,力F做正功,由功能關(guān)系知小球和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能逐漸增大,A項(xiàng)錯(cuò)誤,B項(xiàng)正確;彈力一直增大,當(dāng)彈力等于F時(shí),小球的速度最大,動(dòng)能最大,當(dāng)彈力大于F時(shí),小球開(kāi)始做減速運(yùn)動(dòng),速度減小,動(dòng)能減小,C項(xiàng)錯(cuò)誤,D項(xiàng)正確。 【加固訓(xùn)練】(多選)如圖所示,一質(zhì)量為m的小球固定于輕質(zhì)彈簧的一端,彈簧的另

9、一端固定于O點(diǎn)處,將小球拉至A處,彈簧恰好無(wú)形變,由靜止釋放小球,它運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)正下方B點(diǎn)的速度為v,與A點(diǎn)的豎直高度差為h,則(　　) A.由A至B重力做功為mgh B.由A至B重力勢(shì)能減少mv2 C.由A至B小球克服彈力做功為mgh D.小球到達(dá)位置B時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能為(mgh-mv2) 【解析】選A、D。由A到B,高度減小h,重力做功mgh,重力勢(shì)能減少mgh,但因彈簧伸長(zhǎng),彈性勢(shì)能增加,由能量守恒得：mgh=mv2+Ep,可得：Ep=mgh-mv2,小球克服彈力做功應(yīng)小于mgh,故B、C錯(cuò)誤,A、D正確。 7.(多選)如圖所示,傾角θ=30°的粗糙斜面固定在地面上,長(zhǎng)為l、質(zhì)

10、量為m、粗細(xì)均勻、質(zhì)量分布均勻的軟繩置于斜面上,其上端與斜面頂端齊平。用細(xì)線將物塊與軟繩連接,物塊由靜止釋放后向下運(yùn)動(dòng)直到軟繩剛好全部離開(kāi)斜面(此時(shí)物塊未到達(dá)地面),在此過(guò)程中(　　) A.物塊的機(jī)械能逐漸增加 B.軟繩重力勢(shì)能共減少了mgl C.物塊重力勢(shì)能的減少等于軟繩克服摩擦力所做的功 D.軟繩重力勢(shì)能的減少小于其動(dòng)能的增加與克服摩擦力所做功之和 【解題指南】解答本題時(shí)可按以下思路分析： (1)分析物塊和軟繩的受力及各力的做功情況。 (2)確定各力做功所對(duì)應(yīng)的能量如何變化。 【解析】選B、D。因物塊所受的細(xì)線的拉力做負(fù)功,所以物塊的機(jī)械能逐漸減小,A錯(cuò)誤;軟繩重力勢(shì)能共減

11、少mg[(-lsinθ)-(-l)]=mgl,B正確;物塊和軟繩組成的系統(tǒng)受重力和摩擦力作用,由動(dòng)能定理可得：重力做功(包括物塊和軟繩)減去軟繩克服摩擦力做功等于系統(tǒng)(包括物塊和軟繩)動(dòng)能的增加,設(shè)物塊的質(zhì)量為M,即WM+Wm-Wf=ΔEkM+ΔEkm,物塊重力勢(shì)能的減少等于WM,所以C錯(cuò)誤。對(duì)軟繩有Wm-Wf+WF=ΔEkm,F表示細(xì)線對(duì)軟繩的拉力,軟繩重力勢(shì)能的減少等于Wm,顯然小于其動(dòng)能的增加與克服摩擦力所做功之和,D正確。 【加固訓(xùn)練】在傾角為30°的斜面上,某人用平行于斜面的力把原靜止于斜面上的質(zhì)量為2 kg的物體沿斜面向下推了2 m的距離,并使物體獲得1 m/s的速度,已知物體與

12、斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,g取10m/s2,則在這過(guò)程中(　　) A.人對(duì)物體做功21 J B.合外力對(duì)物體做功1 J C.物體克服摩擦力做功21 J D.物體重力勢(shì)能減小40 J 【解析】選B。根據(jù)動(dòng)能定理可知,合外力對(duì)物體做的功等于物體動(dòng)能的增加量,即W合=mv2=×2kg×(1m/s)2=1 J,所以選項(xiàng)B正確;對(duì)物體受力分析,根據(jù)物體在垂直斜面方向上的合力為零求出物體與斜面間的正壓力N=mgcosθ,從而計(jì)算出斜面對(duì)物體沿斜面向上的滑動(dòng)摩擦力大小為f=μN(yùn)=μmgcosθ,所以物體克服摩擦力做功Wf=fs=μmgscosθ,代入數(shù)據(jù)可得Wf=20J,所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤;物體重力勢(shì)能的

13、減小量等于重力做的功WG=mgssinθ=2kg×10 m/s2×2 m×=20 J,選項(xiàng)D錯(cuò)誤;對(duì)物體受力分析可知,物體共受到四個(gè)力的作用,其中只有3個(gè)力對(duì)物體做功,即人對(duì)物體的推力做正功,摩擦力做負(fù)功,重力做正功,它們?nèi)齻€(gè)力做功的代數(shù)和就等于合外力做的功,所以若設(shè)人對(duì)物體做功為W人,則應(yīng)滿足W人+WG-Wf=W合,代入數(shù)據(jù)可得W人=1J,即人對(duì)物體做功1 J,選項(xiàng)A錯(cuò)誤。 8.(多選)由光滑細(xì)管組成的軌道如圖所示,其中AB段和BC段是半徑為R的四分之一圓弧,軌道固定在豎直平面內(nèi)。一質(zhì)量為m的小球,從距離水平地面高為H的管口D處?kù)o止釋放,最后能夠從A端水平拋出落到地面上。下列說(shuō)法正確的是(

14、　　) A.小球落到地面時(shí)相對(duì)于A點(diǎn)的水平位移值為2 B.小球落到地面時(shí)相對(duì)于A點(diǎn)的水平位移值為2 C.小球能從細(xì)管A端水平拋出的條件是H>2R D.小球能從細(xì)管A端水平拋出的最小高度Hmin=R 【解題指南】解答本題可按以下思路進(jìn)行： (1)用動(dòng)能定理(或機(jī)械能守恒定律)求出小球運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)的速度大小。 (2)根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律求解水平位移值。 (3)能從A端水平拋出的條件是小球到達(dá)A點(diǎn)的速率大小必須大于零,若等于零的話,小球剛好靜止在管口不能拋出去。 【解析】選B、C。設(shè)小球運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)的速度為vA,根據(jù)動(dòng)能定理,有m=mg(H-2R),得vA=,小球做平拋運(yùn)動(dòng),有x=vAt,

15、2R=gt2,所以水平位移x=2,選項(xiàng)B正確,A錯(cuò)誤;能從A端水平拋出的條件是小球到達(dá)A點(diǎn)的速率vA=>0,即H>2R,選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤。 9.(2014·襄陽(yáng)模擬)如圖所示,質(zhì)量為m的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α,斜面與滑塊間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,且μ

16、;機(jī)械能變化參考摩擦力做功,上行和下行過(guò)程中摩擦力隨高度變化均勻做功,機(jī)械能隨高度變化均勻減小,B選項(xiàng)錯(cuò)誤;動(dòng)能變化參考合外力做功,上行過(guò)程的合外力大于下行過(guò)程的合外力,且合外力在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中大小恒定,隨高度變化均勻做功,D選項(xiàng)正確、C選項(xiàng)錯(cuò)誤。 二、計(jì)算題(本題共3小題,共46分。需寫(xiě)出規(guī)范的解題步驟) 10.(14分)如圖所示,靜止放在水平桌面上的紙帶,其上有一質(zhì)量為m=1.0kg的鐵塊,它與紙帶右端的距離為L(zhǎng)=0.5m,所有接觸面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同?，F(xiàn)用水平向左的恒力,經(jīng)1s時(shí)間將紙帶從鐵塊下抽出,當(dāng)紙帶全部抽出時(shí)鐵塊恰好到達(dá)桌面邊緣且速度為v=2m/s。已知桌面高度為H=0.8m,

17、不計(jì)紙帶重力,鐵塊可視為質(zhì)點(diǎn)。重力加速度g取10m/s2,求： (1)鐵塊拋出后落地點(diǎn)離拋出點(diǎn)的水平距離。 (2)紙帶抽出過(guò)程中系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能。 【解析】(1)鐵塊離開(kāi)桌面后做平拋運(yùn)動(dòng),水平方向： x=vt1 豎直方向：H=g 解得：x=0.8m (2)設(shè)鐵塊的加速度為a1,由牛頓第二定律得 μmg=ma1 紙帶抽出時(shí),鐵塊的速度 v=a1t1 聯(lián)立解得：μ=0.2 設(shè)紙帶的位移為x2,鐵塊的位移： x1=a1 由題意知：x2-x1=L 由功能關(guān)系可得系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能 E=μmgx2+μmg(x2-x1) 聯(lián)立解得E=4J。 答案：(1)0.8m　(2)4 J

18、 11.(16分)如圖甲所示,一傾角為θ=37°的傳送帶以恒定速度運(yùn)行?，F(xiàn)將一質(zhì)量m=1kg的小物體拋上傳送帶,物體相對(duì)地面的速度隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖乙所示,取沿傳送帶向上為正方向,g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。求： (1)0～8s內(nèi)物體位移的大小。 (2)物體與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)。 (3)0～8 s內(nèi)物體機(jī)械能增量及因與傳送帶摩擦產(chǎn)生的熱量Q。 【解析】(1)從圖乙中求出物體位移 x=-2×2×m+4×4×m+2×4 m=14 m (2)由圖像知,物體相對(duì)傳送帶滑動(dòng)時(shí)的加速度 a=1m/s2 對(duì)此過(guò)程中物體受力分析得 μmgcosθ-

19、mgsinθ=ma 得μ=0.875 (3)物體被送上的高度h=xsinθ=8.4m 重力勢(shì)能增量ΔEp=mgh=84J 動(dòng)能增量ΔEk=m-m=6J 機(jī)械能增加ΔE=ΔEp+ΔEk=90J 0～8s內(nèi)只有前6 s發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)。 0～6 s內(nèi)傳送帶運(yùn)動(dòng)距離 x1=4×6m=24 m 0～6s內(nèi)物體位移x2=6m 產(chǎn)生的熱量 Q=μmgcosθ·Δx=μmgcosθ(x1-x2)=126J 答案：(1)14m　(2)0.875　(3)90 J　126 J 12.(16分)如圖所示,在豎直平面內(nèi),粗糙的斜面軌道AB的下端與光滑的圓弧軌道BCD相切于B點(diǎn),C點(diǎn)是最低點(diǎn),

20、圓心角∠BOC=37°,D點(diǎn)與圓心O等高,圓弧軌道半徑R=1.0m,現(xiàn)在一個(gè)質(zhì)量為m=0.2kg可視為質(zhì)點(diǎn)的小物體,從D點(diǎn)的正上方E點(diǎn)處自由下落,DE距離h=1.6m,小物體與斜面AB之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5。取sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2。求： (1)小物體第一次通過(guò)C點(diǎn)時(shí)軌道對(duì)小物體的支持力FN的大小。 (2)要使小物體不從斜面頂端飛出,斜面的長(zhǎng)度LAB至少要多長(zhǎng)。 (3)若斜面已經(jīng)滿足(2)中的要求,小物體從E點(diǎn)開(kāi)始下落,直至最后在光滑圓弧軌道上做周期性運(yùn)動(dòng),在此過(guò)程中系統(tǒng)因摩擦所產(chǎn)生的熱量Q的大小。 【解析】(1)小物體從E到C,由機(jī)械能守恒定

21、律得 mg(h+R)=m　 ① 在C點(diǎn),由牛頓第二定律得：FN-mg=m　 ② 聯(lián)立①②解得FN=12.4N。 (2)從E→D→C→B→A過(guò)程,由動(dòng)能定理得 WG-W阻=0　 ③ WG=mg[(h+Rcos37°)-LABsin37°]　 ④ W阻=μmgcos37°LAB　 ⑤ 聯(lián)立③④⑤解得LAB=2.4m。 (3)因?yàn)閙gsin37°>μmgcos37°(或μ

22、做往返運(yùn)動(dòng)。 從E點(diǎn)開(kāi)始直至穩(wěn)定,系統(tǒng)因摩擦所產(chǎn)生的熱量 Q=ΔE　 ⑥ ΔE=mg(h+Rcos37°)　 ⑦ 聯(lián)立⑥⑦解得Q=4.8J。 答案：(1)12.4N　(2)2.4 m　(3)4.8 J 【總結(jié)提升】與功能關(guān)系相結(jié)合的圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的分析方法 (1)確定研究對(duì)象,對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析和做功情況分析,對(duì)于多個(gè)過(guò)程的情形,要分析出在每一個(gè)過(guò)程中的受力和做功情況。 (2)注意不同過(guò)程的銜接,前一個(gè)過(guò)程的末狀態(tài)就是后一個(gè)過(guò)程的初狀態(tài)。 (3)分析每一個(gè)過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)化情況,機(jī)械能是否守恒,列出每一個(gè)過(guò)程的對(duì)應(yīng)方程。 (4)確定臨界狀態(tài)及特點(diǎn),并列出相應(yīng)的方程。 (5)求解方程并進(jìn)行驗(yàn)證。 關(guān)閉Word文檔返回原板塊 - 12 - 試題yu教育