（新課標(biāo)）2020版高考物理大二輪復(fù)習(xí) 專題強(qiáng)化訓(xùn)練6 功能關(guān)系在力學(xué)中的應(yīng)用

專題強(qiáng)化訓(xùn)練(六)一、選擇題1(多選)(2019·四川省攀枝花市第二次統(tǒng)考)物體由地面以120 J的初動(dòng)能豎直向上拋出，當(dāng)它從拋出至上升到某一點(diǎn)A的過程中，動(dòng)能減少40 J，機(jī)械能減少10 J設(shè)空氣阻力大小不變，以地面為參考平面，則物體()A落回到地面時(shí)機(jī)械能為70 JB到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)機(jī)械能為90 JC從最高點(diǎn)落回地面的過程中重力做功為60 JD從拋出到落回地面的過程中克服空氣阻力做功為60 J解析物體以120 J的初動(dòng)能豎直向上拋出，做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，向上運(yùn)動(dòng)的過程中重力和阻力都做負(fù)功，當(dāng)上升到某一高度時(shí)，動(dòng)能減少了40 J，而機(jī)械能損失了10 J根據(jù)功能關(guān)系可知：合力做功為40 J，空氣阻力做功為10 J，對(duì)從拋出點(diǎn)到A點(diǎn)的過程，根據(jù)功能關(guān)系：mghFfh40 J，F(xiàn)fh10 J，得Ffmg；當(dāng)上升到最高點(diǎn)時(shí)，動(dòng)能為零，動(dòng)能減少120 J，設(shè)最大高度為H，則有：mgHFfH120 J，解得FfH30 J，即機(jī)械能減少30 J，在最高點(diǎn)時(shí)機(jī)械能為120 J30 J90 J，即上升過程機(jī)械能共減少了30 J；下落過程中，由于空氣阻力做功不變，所以機(jī)械能又損失了30 J，故整個(gè)過程克服空氣阻力做功為60 J，則該物體落回到地面時(shí)的機(jī)械能為60 J，從最高點(diǎn)落回地面的過程中重力做功為mgH90 J，故A、C錯(cuò)誤，B、D正確答案BD2. (多選)(2019·惠州市高三調(diào)研)如圖所示，粗糙斜面上的輕質(zhì)彈簧一端固定，另一端與小物塊相連，彈簧處于自然長(zhǎng)度時(shí)物塊位于O點(diǎn)現(xiàn)將物塊拉到A點(diǎn)后由靜止釋放，物塊運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)B，圖中B點(diǎn)未畫出下列說法正確的是()A速度最大時(shí)，B點(diǎn)一定在O點(diǎn)左下方B速度最大時(shí)，物塊的位置可能在O點(diǎn)左下方C從A到B的過程中，物塊和彈簧的總機(jī)械能一定減少D從A到B的過程中，物塊減少的機(jī)械能一定等于它克服摩擦力做的功解析彈簧處于自然長(zhǎng)度時(shí)物塊處于O點(diǎn)，所以在O點(diǎn)時(shí)彈簧彈力為零，物塊從A向B運(yùn)動(dòng)的過程中，受重力、支持力、彈簧的彈力和滑動(dòng)摩擦力作用，當(dāng)受力平衡時(shí)物塊的速度最大，由于摩擦力平行斜面向上，所以當(dāng)彈力和重力沿斜面的分力之和大小等于摩擦力時(shí)，速度最大，由于不知道物塊重力沿斜面方向的分力與摩擦力的大小關(guān)系，故無法判斷彈簧此時(shí)是處于伸長(zhǎng)還是壓縮狀態(tài)，即B點(diǎn)可能在O點(diǎn)，也可能在O點(diǎn)左下方，也可能在O點(diǎn)右上方，A錯(cuò)誤，B正確；從A到B的過程中，滑動(dòng)摩擦力一直做負(fù)功，故物塊和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能減少，C正確；從A到B的過程中，根據(jù)能量守恒定律，當(dāng)彈簧的彈性勢(shì)能增加時(shí)，物塊減少的機(jī)械能大于它克服摩擦力做的功，D錯(cuò)誤答案BC3. (多選)(2019·安徽省示范高中聯(lián)考)如圖所示，靜止在光滑水平面上的木板，右端有一根輕質(zhì)彈簧沿水平方向與木板相連，木板質(zhì)量M6 kg，質(zhì)量m2 kg的鐵塊以水平速度v012 m/s從木板的左端沿板面向右滑行，壓縮彈簧后又被彈回，最后恰好停在木板的左端，則下列說法中正確的是()A鐵塊和木板最終共同以3 m/s的速度向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)B運(yùn)動(dòng)過程中彈簧的最大彈性勢(shì)能為54 JC運(yùn)動(dòng)過程中鐵塊與木板因摩擦而產(chǎn)生的熱量為54 JD運(yùn)動(dòng)過程中鐵塊與木板因摩擦而產(chǎn)生的熱量為108 J解析設(shè)最終鐵塊與木板的共同速度大小為v，鐵塊相對(duì)木板向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)的最大路程為L(zhǎng)，滑動(dòng)摩擦力大小為f.取向右為正方向，根據(jù)系統(tǒng)動(dòng)量守恒可知mv0(Mm)v，解得v3 m/s，方向向右，所以鐵塊和木板最終共同以3 m/s的速度向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，A正確鐵塊相對(duì)于木板向右運(yùn)動(dòng)，鐵塊與木板的速度相同時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能最大，由動(dòng)量守恒定律知此時(shí)兩者的速度也為v3 m/s，根據(jù)能量守恒定律，鐵塊相對(duì)于木板向右運(yùn)動(dòng)過程，有mvfL(Mm)v2Ep，鐵塊相對(duì)于木板運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過程有，mv2fL(Mm)v2，聯(lián)立解得彈簧的最大彈性勢(shì)能Ep54 J、fL54 J，B正確由功能關(guān)系知，運(yùn)動(dòng)過程中鐵塊與木板因摩擦而產(chǎn)生的熱量Q2fL108 J，C錯(cuò)誤，D正確答案ABD4(2019·漢中市高三質(zhì)檢一)空降兵是現(xiàn)代軍隊(duì)的重要兵種一次訓(xùn)練中，空降兵從靜止在空中的直升機(jī)上豎直跳下(初速度可看成零，未打開降落傘前不計(jì)空氣阻力)，下落高度h之后打開降落傘，接著又下降高度H之后，空降兵勻速下降設(shè)空降兵打開降落傘之后受到的空氣阻力與速度平方成正比，比例系數(shù)為k，即fkv2，重力加速度為g，那么關(guān)于空降兵的說法正確的是()A空降兵從跳下到下落高度為h時(shí)，機(jī)械能一定損失了mghB空降兵從跳下到剛勻速下降時(shí)，重力勢(shì)能一定減少了mgHC空降兵勻速下降時(shí)，速度大小為 D空降兵從跳下到剛勻速下降的過程，克服阻力做功為mg(Hh)解析空降兵從跳下到下落高度為h的過程中，只有重力做功，機(jī)械能不變，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；空降兵從跳下到剛勻速下降時(shí)，重力做功為mg(Hh)，重力勢(shì)能一定減少了mg(Hh)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；空降兵勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，重力與阻力大小相等，所以：kv2mg，得：v ，選項(xiàng)C正確；空降兵從跳下到剛勻速下降的過程，重力和阻力對(duì)空降兵做的功等于空降兵動(dòng)能的變化，即：mg(Hh)Wfmv2，解得：Wfmg(Hh)m2mg(Hh)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤答案C5(多選)(2019·重慶市高三調(diào)研)如圖所示，水平傳送帶以恒定速率轉(zhuǎn)動(dòng)每隔相同時(shí)間T，在左端A點(diǎn)，輕輕放上一個(gè)完全相同的工件，已知工件與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，工件質(zhì)量為m.經(jīng)測(cè)量，發(fā)現(xiàn)那些已經(jīng)和傳送帶共速的工件之間的距離均為L(zhǎng).已知重力加速度為g，下列說法正確的是()A傳送帶的速度大小為B工件在傳送帶上的加速時(shí)間為C每個(gè)工件與傳送帶間因摩擦產(chǎn)生的熱量為D傳送帶因傳送一個(gè)工件而多消耗的能量為解析工件在傳送帶上先做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，然后做勻速直線運(yùn)動(dòng)，每個(gè)工件放在傳送帶上后運(yùn)動(dòng)的規(guī)律相同，可知LvT，解得傳送帶的速度v，A正確；設(shè)每個(gè)工件做勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t，根據(jù)牛頓第二定律有，工件的加速度為g，根據(jù)vv0at，解得t，B錯(cuò)誤；工件與傳送帶相對(duì)滑動(dòng)的路程為xv，則摩擦產(chǎn)生的熱量為Qmg·x，C錯(cuò)誤；根據(jù)能量守恒有，傳送帶因傳送一個(gè)工件多消耗的能量Emv2mg·x，D正確答案AD6(多選)(2019·安徽師大附中模擬) 如圖所示，質(zhì)量m1 kg的物體從高為h0.2 m的光滑軌道上P點(diǎn)由靜止開始下滑，滑到水平傳送帶上的A點(diǎn)，物體和傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2，傳送帶AB之間的距離為L(zhǎng)5 m，傳送帶一直以v4 m/s的速度勻速運(yùn)動(dòng)，則()A物體從A運(yùn)動(dòng)到B的時(shí)間是1.5 sB物體從A運(yùn)動(dòng)到B的過程中，摩擦力對(duì)物體做功為2 JC物體從A運(yùn)動(dòng)到B的過程中，產(chǎn)生的熱量為2 JD物體從A運(yùn)動(dòng)到B的過程中，帶動(dòng)傳送帶轉(zhuǎn)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)多做功10 J解析設(shè)物體下滑到A點(diǎn)的速度為v0，對(duì)PA過程，由機(jī)械能守恒定律有：mvmgh，代入數(shù)據(jù)得：v02 m/s<v4 m/s，則物體滑上傳送帶后，在滑動(dòng)摩擦力的作用下做勻加速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為ag2 m/s2；當(dāng)物體的速度與傳送帶的速度相等時(shí)，用時(shí)為：t1 s1 s，勻加速運(yùn)動(dòng)的位移x1t1×1 m3 m<L5 m，所以物體與傳送帶共速后向右做勻速運(yùn)動(dòng)，勻速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t2 s0.5 s，故物體從A運(yùn)動(dòng)到B的時(shí)間為：tt1t21.5 s，A正確；物體運(yùn)動(dòng)到B的速度是v4 m/s，根據(jù)動(dòng)能定理得：摩擦力對(duì)物體做功Wfmv2mv J6 J，B錯(cuò)誤；在t1時(shí)間內(nèi)，傳送帶做勻速運(yùn)動(dòng)的位移為x帶vt14 m，故產(chǎn)生熱量Qmgxmg(x帶x1)，代入數(shù)據(jù)得：Q2 J，C正確；電動(dòng)機(jī)多做的功一部分轉(zhuǎn)化成了物體的動(dòng)能，另一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，則電動(dòng)機(jī)多做的功WQ J8 J，D錯(cuò)誤答案AC7(多選)(2019·江蘇卷)如圖所示，輕質(zhì)彈簧的左端固定，并處于自然狀態(tài)小物塊的質(zhì)量為m，從A點(diǎn)向左沿水平地面運(yùn)動(dòng)，壓縮彈簧后被彈回，運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)恰好靜止物塊向左運(yùn)動(dòng)的最大距離為s，與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，重力加速度為g，彈簧未超出彈性限度在上述過程中()A彈簧的最大彈力為mgB物塊克服摩擦力做的功為2mgsC彈簧的最大彈性勢(shì)能為mgsD物塊在A點(diǎn)的初速度為解析小物塊處于最左端時(shí)，彈簧的壓縮量最大，然后小物塊先向右加速運(yùn)動(dòng)再減速運(yùn)動(dòng)，可知彈簧的最大彈力大于滑動(dòng)摩擦力mg，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；物塊從開始運(yùn)動(dòng)至最后回到A點(diǎn)過程，由功的定義可得物塊克服摩擦力做功為2mgs，選項(xiàng)B正確；自物塊從最左側(cè)運(yùn)動(dòng)至A點(diǎn)過程由能量守恒定律可知Epmgs，選項(xiàng)C正確；設(shè)物塊在A點(diǎn)的初速度為v0，整個(gè)過程應(yīng)用動(dòng)能定理有2mgs0mv，解得v02，選項(xiàng)D錯(cuò)誤答案BC8(多選)(2019·全國(guó)卷)從地面豎直向上拋出一物體，其機(jī)械能E總等于動(dòng)能Ek與重力勢(shì)能Ep之和取地面為重力勢(shì)能零點(diǎn)，該物體的E總和Ep隨它離開地面的高度h的變化如圖所示重力加速度取10 m/s2.由圖中數(shù)據(jù)可得()A物體的質(zhì)量為2 kgBh0時(shí)，物體的速率為20 m/sCh2 m時(shí)，物體的動(dòng)能Ek40 JD從地面至h4 m，物體的動(dòng)能減少100 J解析根據(jù)題給圖像可知h4 m時(shí)物體的重力勢(shì)能mgh80 J，解得物體質(zhì)量m2 kg，拋出時(shí)物體的動(dòng)能為Ek100 J，由動(dòng)能表達(dá)式Ekmv2，可知h0時(shí)物體的速率為v10 m/s，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；由功能關(guān)系可知fh|E|20 J，解得物體上升過程中所受空氣阻力f5 N，從物體開始拋出至上升到h2 m的過程中，由動(dòng)能定理有mghfhEk100 J，解得Ek50 J，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由題給圖像可知，物體上升到h4 m時(shí)，機(jī)械能為80 J，重力勢(shì)能為80 J，動(dòng)能為零，即物體從地面上升到h4 m，物體動(dòng)能減少100 J，選項(xiàng)D正確答案AD9(多選)(2019·鄭州外校期末測(cè)試)如圖所示，質(zhì)量為m的物塊從傾角為的傳送帶底端由靜止釋放，傳送帶由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，始終保持速率v勻速運(yùn)動(dòng)，物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為(>tan)，物塊到達(dá)頂端前能與傳送帶保持相對(duì)靜止在物塊從靜止釋放到相對(duì)傳送帶靜止的過程中，下列說法正確的是()A電動(dòng)機(jī)因運(yùn)送物塊多做的功為mv2B系統(tǒng)因運(yùn)送物塊增加的內(nèi)能為C傳送帶克服摩擦力做的功為mv2D電動(dòng)機(jī)因運(yùn)送物塊增加的功率為mgvcos解析電動(dòng)機(jī)多做的功等于系統(tǒng)摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能和物塊機(jī)械能的增加量對(duì)物塊，增加的機(jī)械能為Ef·Lmgcos··t，系統(tǒng)增加的內(nèi)能Qf·sf·(s帶s物)fmgcos·t，故EQ.故電動(dòng)機(jī)多做的功等于物塊機(jī)械能增加量的2倍，大于mv2，故A錯(cuò)誤系統(tǒng)增加的內(nèi)能Qf·smgcos·t.物塊的加速度ag(cossin)故加速時(shí)間t，故系統(tǒng)增加的內(nèi)能Q，故B正確傳送帶運(yùn)動(dòng)的距離s帶vt，故傳送帶克服摩擦力做功Wf克f·s帶mgcos·，故C錯(cuò)誤電動(dòng)機(jī)增加的功率即為克服摩擦力做功的功率，大小為Pfvmgcos·v，故D正確答案BD二、非選擇題10(2019·寧夏銀川模擬)如圖所示，在光滑水平地面上放置質(zhì)量M2 kg的長(zhǎng)木板，木板上表面與固定的豎直弧形軌道相切一質(zhì)量m1 kg的小滑塊自A點(diǎn)沿弧面由靜止滑下，A點(diǎn)距離長(zhǎng)木板上表面的高度h0.6 m滑塊在木板上滑行t1 s后和木板以共同速度v1 m/s勻速運(yùn)動(dòng)，取g10 m/s2.求： (1)滑塊與木板間的摩擦力；(2)滑塊沿弧面下滑過程中克服摩擦力做的功；(3)滑塊自A點(diǎn)沿弧面由靜止滑下到與木板共同運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生的內(nèi)能是多少？解析(1)滑塊在木板上滑行時(shí)，對(duì)木板，根據(jù)牛頓第二定律有FfMa1由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得va1t代入數(shù)據(jù)解得Ff2 N.(2)滑塊在木板上滑行時(shí)，對(duì)滑塊，根據(jù)牛頓第二定律有Ffma2設(shè)滑塊滑上木板時(shí)的初速度為v0，則有vv0a2t，代入數(shù)據(jù)解得v03 m/s滑塊沿弧面下滑的過程，由動(dòng)能定理得mghWfmv，則WfmghmvQ1Wfmghmv1.5 J.(3)滑塊在木板上滑行，t1 s時(shí)木板的位移為s1a1t2此過程中滑塊的位移為s2v0ta2t2故滑塊相對(duì)木板滑行的距離為L(zhǎng)s2s11.5 m所以Q2Ff·L3 J，則QQ1Q24.5 J.答案(1)2 N(2)1.5 J(3)4.5 J11(2019·山東省淄博市一中三模)如圖所示，一勁度系數(shù)很大的輕質(zhì)彈簧下端固定在傾角30°的斜面底端，將彈簧上端壓縮到A點(diǎn)鎖定一質(zhì)量為m的小物塊緊靠彈簧上端放置，解除彈簧鎖定，小物塊將沿斜面上滑至B點(diǎn)后又返回，A、B兩點(diǎn)的高度差h，彈簧鎖定時(shí)具有的彈性勢(shì)能Epmgh，鎖定及解除鎖定均無機(jī)械能損失，斜面上A點(diǎn)以下部分的摩擦不計(jì)，已知重力加速度為g.求：(1)物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)；(2)物塊在離開彈簧后上滑和下滑過程中的加速度大小之比；(3)若每次當(dāng)物塊離開彈簧后立即將彈簧壓縮到A點(diǎn)鎖定，當(dāng)物塊返回A點(diǎn)時(shí)立刻解除鎖定設(shè)斜面最高點(diǎn)C(未畫出)與A的高度差為3h，試通過計(jì)算判斷物塊最終能否從C點(diǎn)拋出解析(1)物塊從A第一次上滑到B的過程中，由功能關(guān)系得：WfmghEp.即mgcos·mghmgh解得：(2)在上滑和下滑的過程中物塊都受到重力、支持力和滑動(dòng)摩擦力的作用，設(shè)上滑和下滑過程中的加速度大小分別是a1和a2，根據(jù)牛頓第二定律得：物塊上滑過程中有：mgsinmgcosma1，得a1g(sincos)g×g物塊下滑過程中有：mgsinmgcosma2，得a2g(sincos)g×g故a1a253.(3)經(jīng)過足夠長(zhǎng)時(shí)間后，彈簧給物塊補(bǔ)充的彈性勢(shì)能將全部用來克服物塊在斜面上來回運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力做功，設(shè)穩(wěn)定時(shí)物塊上升的最大高度為hm.則由功能關(guān)系得：EpWf總即mgh2mgcos·解得；hm2.5h<3h所以物塊不可能到達(dá)C點(diǎn)，即不能從C點(diǎn)拋出答案(1)(2)53(3)不能9