【全优课堂】2016高考物理总复习 第5章 第4课时 功能关系、能量转化和守恒定律课时作业（含解析）.doc

‎【全优课堂】2016高考物理总复习 第5章 第4课时 功能关系、能量转化和守恒定律课时作业 一、单项选择题 ‎1．(2015·本溪联考)蹦床是青少年喜欢的一种体育活动，蹦床边框用弹簧固定有弹性网角，运动员从最高点落下直至最低点的过程中，空气阻力大小恒定，则运动员(　　)‎ 图1‎ A．刚接触网面时，动能最大 B．机械能一直减少 C．重力势能的减少量等于弹性势能的增加量 D．重力做功等于克服空气阻力做功 ‎【答案】B ‎【解析】当运动员受到的弹力、阻力、重力三力的合力为零时加速度为零，动能最大，A错误；在此过程中除重力外，运动员受到的弹力和阻力一起做负功，所以运动员的机械能减小，B正确；全过程由功能关系知mgh＝W阻＋Ep弹，所以C、D错误．‎ ‎2．如图2所示，在光滑斜面上的A点先后水平抛出和静止释放两个质量相等的小球1和2，不计空气阻力，最终两小球在斜面上的B点相遇，在这个过程中(　　)‎ 图2‎ A．小球1重力做的功大于小球2重力做的功 B．小球1机械能的变化大于小球2机械能的变化 C．小球1到达B点的动能大于小球2的动能 D．两小球到达B点时，在竖直方向的分速度相等 ‎【答案】C ‎【解析】重力做功只与初、末位置的高度差有关，与物体经过的路径无关，所以重力对1、2两小球所做的功相等，A错误；1、2两小球从A点运动到B 7‎ 点的过程中，只有重力对其做功，所以它们的机械能均守恒，B错误；由动能定理可得，对小球1有：mgh＝Ek1－Ek0，对小球2有：mgh＝Ek2－0，显然Ek1>Ek2，C正确；由上面的分析可知，两小球到达B点时，小球1的速度大于小球2的速度，且小球1的速度方向与竖直方向的夹角小于小球2速度方向与竖直方向的夹角，因此，小球1在竖直方向上的速度大于小球2在竖直方向上的速度，D错误．‎ ‎3.如图3所示，轻弹簧下端固定在地面上，压缩弹簧后用细线绑定拴牢．将一个金属球放置在弹簧顶端(球与弹簧不粘连，放上金属球后细线仍是绷紧的)，某时刻烧断细线，球将被弹起，脱离弹簧后能继续向上运动，那么该球从细线被烧断到金属球刚脱离弹簧的这一运动过程中(　　)‎ 图3‎ A．球所受的合力先增大后减小 B．球的动能减小而它的机械能增加 C．球刚脱离弹簧时的动能最大 D．球刚脱离弹簧时弹簧的弹性势能最小 ‎【答案】D ‎【解析】因为烧断线后小球向上运动，说明烧断线瞬间弹力大于重力，小球受到的合力向上，随着小球向上运动，弹簧形变减小，弹力减小，小球受的合力减小，A错；当弹簧形变产生的弹力与小球重力大小相等时，小球受的合力为零，小球速度达到最大，动能最大，B、C错；此后小球继续上升，小球受到的合力变为竖直向下，小球减速，这个过程中，除重力做功外，还有弹力做功，弹力做正功，所以小球的机械能增加，球刚脱离弹簧时弹簧的弹性形变消失，弹性势能最小，故D正确．‎ ‎4．(2015·陕西师大附中检测)已知货物的质量为m，在某段时间内起重机将货物以a的加速度加速升高h，则在这段时间内，下列叙述正确的是(重力加速度为g)(　　)‎ A．货物的动能一定增加mah－mgh B．货物的机械能一定增加mah C．货物的重力势能一定增加mah D．货物的机械能一定增加mah＋mgh ‎【答案】D ‎【解析】根据动能定理可知，货物动能的增加量等于货物合外力做的功mah 7‎ ‎，A项错误；根据功能关系，货物机械能的增量等于除重力以外的力做的功而不等于合外力做的功，B项错误；由功能关系知，重力势能的增量对应货物重力做的负功的大小mgh，C项错误；由功能关系，货物机械能的增量为起重机拉力做的功m(g＋a)h，D项正确．‎ ‎5．(2015·江门调研)冬奥会自由式滑雪比赛中，运动员沿着山坡上的雪道从高处滑下，如图4所示．下列描述正确的是(　　)‎ 图4‎ A．雪地对雪橇的摩擦力做正功 B．运动员的重力势能增大 C．运动员的机械能增大 D．运动员的动能增大 ‎【答案】D ‎【解析】本题以自由式滑雪比赛为载体考查受力分析、摩擦力做功、机械能守恒条件、动能定理和重力势能等知识点．运动员从高处滑下，摩擦力与运动方向相反，做负功，选项A错误；重力做正功，重力势能减小，选项B错误；摩擦力做负功，故其机械能减小，选项C错误；选项D正确．‎ 二、双项选择题 ‎6．若礼花弹在由炮筒底部击发至炮筒口的过程中，克服重力做功W1，克服炮筒阻力及空气阻力做功W2，高压燃气对礼花弹做功W3，则礼花弹在炮筒内运动的过程中(设礼花弹发射过程中质量不变)(　　)‎ A．礼花弹的动能变化量为W3＋W2＋W1‎ B．礼花弹的动能变化量为W3－W2－W1‎ C．礼花弹的机械能变化量为W3－W2‎ D．礼花弹的机械能变化量为W3－W2－W1‎ ‎【答案】BC ‎【解析】动能变化量等于各力做功的代数和，阻力、重力都做负功，故W3－W1－W2＝ΔEk，所以B对，A错．重力以外其他力做功的和为W3－W2即等于机械能增加量，所以C对，D错．‎ ‎7.为了让乘客乘车更为舒适，某探究小组设计了一种新的交通工具，乘客的座椅能随着坡度的变化而自动调整，使座椅始终保持水平，如图5所示，当此车减速上坡时，乘客(　　)‎ 图5‎ A．处于失重状态 B．重力势能增加 7‎ C．受到向前的摩擦力作用 D．所受力的合力沿斜面向上 ‎【答案】AB ‎【解析】当车减速上坡时，因加速度有向下的分量，所以乘客处于失重状态，A正确；乘客的高度增加，重力势能增加，B正确；因为乘客的加速度沿斜坡向下，故所受合力沿斜坡向下，D错误；乘客受到水平向左的摩擦力作用，C错误．‎ ‎8．(2015·广东六校联考)升降机底板上放一质量为‎100 kg的物体，物体随升降机由静止开始竖直向上移动‎5 m时速度达到‎4 m/s，则此过程中(取g＝‎10 m/s2)(　　)‎ A．升降机对物体做功5 800 J B．合外力对物体做功5 800 J C．物体的重力势能增加了5 000 J D．物体的机械能增加了5 000 J ‎【答案】AC ‎【解析】升降机对物体所做的功W＝mgh＋mv2＝5800 J，A正确；合外力做功W合＝mv2＝800 J，B错；重力势能增加Ep＝mgh＝5 000 J，C正确；物体机械能增加E＝mgh＋mv2＝5 800 J，D错．‎ ‎9.(2013·全国大纲)如图6所示，一固定斜面倾角为30°，一质量为m的小物块自斜面底端以一定的初速度，沿斜面向上做匀减速运动，加速度的大小等于重力加速度的大小g.若物块上升的最大高度为H，则此过程中，物块的(　　)‎ 图6‎ A．动能损失了2mgH B．动能损失了mgH C．机械能损失了mgH D．机械能损失了mgH ‎【答案】AC ‎【解析】 本题综合考查了动能定理、功能关系等知识．难度中等．根据几何关系，小物块的位移为2H，动能的损失等于合外力做功的绝对值，小物块受到的合外力大小为mg，合外力做功的绝对值等于2mgH，所以选项A正确，选项B错误；根据牛顿第二定律有mgsin 30°＋f＝mg，解得f＝ mg，机械能损失了2fH＝mgH，选项C正确，选项D错误．‎ 合外力做的功等于动能的变化，除重力以外的力做的功等于机械能的变化，对于功能关系问题，要弄清什么力做的功对应着什么能量的变化．‎ 7‎ ‎10．(2013·全国新课标)目前，在地球周围有许多人造地球卫星绕着它运转，其中一些卫星的轨道可近似为圆，且轨道半径逐渐变小．若卫星在轨道半径逐渐变小的过程中，只受到地球引力和稀薄气体阻力的作用，则下列判断正确的是(　　)‎ A．卫星的动能逐渐减小 B．由于地球引力做正功，引力势能一定减小 C．由于气体阻力做负功，地球引力做正功，机械能保持不变 D．卫星克服气体阻力做的功小于引力势能的减小 ‎【答案】BD ‎【解析】本题考查万有引力定律、圆周运动的相关知识和动能定理．难度中等．由于有空气阻力做功，卫星机械能不守恒，由G ＝m可知，v＝，因此随着轨道半径的变小，卫星速率增大，动能增大，卫星动能增大，说明引力与阻力的总功大于零，因此，引力做的正功大于空气阻力做的负功，即卫星减少的引力势能大于克服阻力做的功，选项AC错误，BD正确．‎ 三、非选择题 ‎11．(2015·师大附中检测)如图7所示，传送带与水平面之间的夹角θ＝30°，其上A、B两点间的距离L＝‎5 m，传送带在电动机的带动下以v＝‎1 m/s的速度匀速运动．现将一质量m＝‎10 kg的小物体(可视为质点)轻放在传送带的A点，已知小物体与传送带之间的动摩擦因数μ＝，在传送带将小物体从A点传送到B点的过程中，求：(取g＝‎10m/s2)‎ 图7‎ ‎(1)传送带对小物体做的功．‎ ‎(2)电动机做的功．‎ ‎【答案】(1)255 J　(2)270 J ‎【解析】(1)小物块加速过程根据牛顿第二定律有：‎ μmgcos θ－mgsin θ＝ma 物块上升的加速度a＝g＝2.5 m/s2‎ 当物块的速度v＝1 m/s时，位移是：x＝＝0.2 m 即物块将以v＝1 m/s的速度完成4.8 m的路程，‎ 由功能关系得：W＝ΔEp＋ΔEk＝mgLsin θ＋mv2＝255 J.‎ ‎(2)电动机做功使小物体机械能增加，同时小物体与传送带间因摩擦产生热量Q，由v＝at 7‎ 得t＝＝0.4 s 相对位移x′＝vt－vt＝0.2 m 摩擦生热Q＝μmgx′cos θ＝15 J 故电动机做的功W电 ＝W＋Q＝270 J.‎ ‎12．如图8所示，水平轨道上轻弹簧左端固定，弹簧处于自然状态时，其右端位于P点．现用一质量m＝‎0.1 kg的小物块(可视为质点)将弹簧压缩后释放，物块经过P点时的速度v0＝‎18 m/s，经过水平轨道右端Q点后恰好沿半圆轨道的切线进入竖直固定的圆轨道，最后物块经轨道最低点A抛出后落到B点，若物块与水平轨道间的动摩擦因数μ＝0.15，R＝‎1 m，P到Q的长度l＝‎1 m，A到B的竖直高度h＝‎1.25 m，取g＝‎10 m/s2.‎ 图8‎ ‎(1)求物块到达Q点时的速度大小(保留根号)；‎ ‎(2)判断物块经过Q点后能否沿圆周轨道运动；‎ ‎(3)求物块水平抛出的位移大小．‎ ‎【答案】(1) m/s　(2)能　(3)9.5 m ‎【解析】(1)设物块到达Q点时的速度为v，由动能定理得 ‎－μmgl＝mv2－mv 代入数据解得v＝ m/s.‎ ‎(2)设物块刚离开Q点时，圆轨道对物块的压力为FN 根据牛顿定律有 FN＋mg＝m 则FN＝m－mg＝31.1 N>0，故物块能沿圆周轨道运动．‎ ‎(3)设物块到达半圆轨道最低点A时的速度为v1，由机械能守恒得 mv2＋mg·2R＝mv 解得v1＝19 m/s 由滑块从A点下落，h＝gt2‎ 做平抛运动的水平位移x＝v1t 7‎ 得x＝v1 代入数据，得x＝9.5 m.‎ 7‎