2022届高考物理一轮复习课时作业十九功能关系能量守恒定律含解析新人教版

word 文档 - 1 - / 12 功能关系 能量守恒定律 [双基巩固练] 1．韩晓鹏是我国首位在冬奥会雪上项目夺冠的运动员．他在一次自由式滑雪空中技巧比 赛中沿“助滑区”保持同一姿态下滑了一段距离，重力对他做功 1900J，他克服阻力做功 100J．韩晓鹏在此过程中( ) A．动能增加了 1900J B．动能增加了 2000J C．重力势能减小了 1900J D．重力势能减小了 2000J 2.一线城市道路越来越拥挤，因此自行车越来越受城市人们的喜爱，如图，当你骑自行车 以较大的速度冲上斜坡时，假如你没有蹬车，受阻力作用，则在这个过程中，下面关于你和 自行车的有关说法正确的是( ) A．机械能增加 B．克服阻力做的功等于机械能的减少量 C．减少的动能等于增加的重力势能 D．因为要克服阻力做功，故克服重力做的功小于克服阻力做的功 word 文档 - 2 - / 12 3.滑块静止于光滑水平面上，与之相连的轻质弹簧处于自然伸直状态，现用恒定的水平外 力 F 作用于弹簧右端，在向右移动一段距离的过程中拉力 F 做了 10J 的功．在上述过程中( ) A．弹簧的弹性势能增加了 10J B．滑块的动能增加了 10J C．滑块和弹簧组成的系统机械能增加了 10J D．滑块和弹簧组成的系统机械能守恒 4.[2021·某某某某、某某、贵港等摸底考试](多选)如图所示，竖直平面内固定一半径为 R 的半圆形轨道，其两端等高，一个质量为 m 的质点从左端点由静止开始下滑，滑到最低点时 对轨道压力为 2mg，g 为重力加速度，则此下滑过程( ) A．机械能减少 1 2 mgRB．机械能减少 π 2 mgR C．动能增加 1 2 mgRD．重力势能减少 1 2 mgR word 文档 - 3 - / 12 5.如图所示，小球在竖直向下的力 F 作用下，将竖直轻弹簧压缩，若将力 F 撤去，小球将 向上弹起并离开弹簧，到速度为零时为止，不计空气阻力，则小球在上升过程中( ) A．小球的动能先增大后减小，弹簧弹性势能转化成小球的动能 B．小球在离开弹簧时动能达到最大值 C．小球动能最大时弹簧弹性势能为零 D．小球、弹簧与地球组成的系统机械能守恒 6．[2019·某某卷，8](多选)如图所示，轻质弹簧的左端固定，并处于自然状态．小物块 的质量为 m，从 A 点向左沿水平地面运动，压缩弹簧后被弹回，运动到 A 点恰好静止．物块 向左运动的最大距离为 s，与地面间的动摩擦因数为μ，重力加速度为 g，弹簧未超出弹性限 度．在上述过程中( ) A．弹簧的最大弹力为μmg B．物块克服摩擦力做的功为 2μmgs C．弹簧的最大弹性势能为μmgs D．物块在 A 点的初速度为 2μgs word 文档 - 4 - / 12 7.[2021·某某某某部分市级示示 X 高中联考](多选)将小球以某一初速度从地面竖直向上 抛出，取地面为零势能面，小球在上升过程中的动能 Ek、重力势能 Ep 与其上升高度 h 间的关 系分别如图中两直线所示．g 取 10m/s2，下列说法中正确的是( ) C．小球动能与重力势能相等时的高度为 20 13 m 8．如图所示为某一游戏的局部简化示意图．D 为弹射装置，AB 是长为 21m 的水平轨道， 倾斜直轨道 BC 固定在竖直放置的半径为 R＝10m 的圆形支架上，B 为圆形的最低点，轨道 AB 与 BC 平滑连接，且在同一竖直平面内．某次游戏中，无动力小车在弹射装置 D 的作用下， 以 v0＝10m/s 的速度滑上轨道 AB，并恰好能冲到轨道 BC 的最高点．已知小车在轨道 AB 上 受到的摩擦力为其重量的 0.2 倍，轨道 BC 光滑，则小车从 A 到 C 的运动时间是( ) C．4.4sD．3s [综合提升练] word 文档 - 5 - / 12 9.[2021·某某重点中学协作体模拟]如图所示，固定斜面 AB 和 CB 与水平面均由一小段光 滑圆弧连接，倾角分别为α、β，OB＝h.细线一端固定在竖直挡板上，另一端连接一质量为 m 的小物块，在小物块和挡板之间压缩一轻质弹簧(小物块与弹簧不连接)，烧断细线，小物块被 弹出，滑上斜面 AB 后，恰好能运动到斜面的最高点，已知 AD＝l，小物块与水平面、斜面间 的动摩擦因数均为μ，重力加速度为 g，则( ) A．弹簧对小物块做功为μmgl B．斜面摩擦力对小物块做功为 μmgh sinα C．细线烧断前，弹簧具有的弹性势能为 mgh＋μmg h tanα ＋l D．撤去斜面 AB，小物块还从 D 点弹出，将沿斜面 CB 上滑并从 B 点飞出 10．[2020·某某某某 4 月模拟](多选)滑板运动是以滑行为特色、崇尚自由的一种运动， 深受青少年的喜爱．滑板的一种运动情境可简化为如下模型：如图甲所示，将运动员(包括滑 板)简化为质量 m＝50kg 的物块，物块以某一初速度 v0 从倾角θ＝37°的斜面底端冲上足够长 的斜面，取斜面底端为重力势能零势能面，该物块的机械能 E 总和重力势能 Ep 随离开斜面底 端的高度 h 的变化规律如图乙所示．将物块视为质点，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力 加速度 g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，则由图中数据可得( ) word 文档 - 6 - / 12 A．初速度 v0＝5m/s C．物块在斜面上运动的时间为 4 3 s D．物块回到斜面底端时的动能为 375J 11．[2021·某某中学模拟]如图甲中，质量 m1＝1kg 的物块叠放在质量 m2＝3kg 的木板 右端．木板足够长，放在光滑的水平地面上，木板与物块之间的动摩擦因数μ1＝0.2.整个系统 开始时静止，重力加速度 g 取 10m/s2. (1)在木板右端施加水平向右的拉力 F，为使木板和物块发生相对运动，拉力 F 至少应为 多大？ (2)在 0～4s 内，若拉力 F 的变化如图乙所示．在 2s 后木板进入μ2＝0.25 的粗糙水平面， 在图丙中画出 0～4s 内木板和物块的 vt 图象，并求出 0～4s 内物块相对木板的位移大小和 整个系统因摩擦而产生的内能． word 文档 - 7 - / 12 word 文档 - 8 - / 12 课时作业(十九) 1．解析：由动能定理可知，ΔEk＝1 900 J－100 J＝1 800 J，故 A、B 均错．重力势能 的减少量等于重力做的功，故 C 正确，D 错误． 答案：C 2．解析：A 项，骑自行车以较大的速度冲上斜坡时，受阻力作用，部分的机械能转化为 内能，所以机械能减小，故 A 不正确；B 项，由于你没有蹬车，受阻力作用，所以除重力外， 只有阻力做功，人与自行车克服阻力做的功等于机械能的减少量，故 B 正确；C 项，由于阻 力做负功，所以减少的动能大于增加的重力势能，故 C 错误；D 项，克服重力做功，与克服 阻力做功的大小无法比较，故 D 错误．故选 B. 答案：B 3．解析：拉力 F 做功的同时，弹簧伸长，弹性势能增大，滑块向右加速，滑块动能增加， 由功能关系可知，拉力做功等于滑块的动能与弹簧弹性势能的增加量之和，C 正确，A、B、 D 均错误． 答案：C 4．解析：质点经过 Q 点时，重力和轨道的支持力提供向心力，由牛顿第二定律得 N－ mg＝m v2 Q R ，N＝2mg，可得 v2 Q＝gR，质点自 P 滑到 Q 的过程中，动能增加 1 2 mv2 Q＝ 1 2 mgR， C 正确；由动能定理得 mgR－Wf＝ 1 2 mv2 Q－0，则克服摩擦力所做的功为 Wf＝ 1 2 mgR，故机 械能减少 1 2 mgR，B 错误，A 正确；重力势能减少 mgR，D 错误． 答案：AC 5．解析：撤去外力后刚开始的一段时间内，小球受到的弹力大于重力，合力向上，小球 word 文档 - 9 - / 12 向上加速运动，随着弹簧形变量的减小，弹力减小，当弹力小于重力时，小球做减速运动， 离开弹簧后，小球仅受重力作用而做竖直上抛运动，由此可知，小球的动能先增大后减小， 弹簧的弹性势能转化为小球的动能和重力势能，故 A 错误；由上述分析可知，小球先做加速 度减小的加速运动，当弹力等于重力时，a＝0，速度最大，动能最大，此后弹力小于重力， 小球做加速度增大的减速运动，直到弹簧恢复原长时，小球离开弹簧，故小球在离开弹簧时 动能不是最大，小球动能最大时弹簧弹性势能不为零，故 B、C 错误；由于整体所受外力不做 功，因此小球、弹簧与地球所组成的系统机械能守恒，故 D 正确． 答案：D 6．解析：小物块处于最左端时，弹簧的压缩量最大，然后小物块先向右加速运动再减速 运动，可知弹簧的最大弹力大于滑动摩擦力μmg，选项 A 错误；物块从开始运动至最后回到 A 点过程，由功的定义可得物块克服摩擦力做功为 2μmgs，选项 B 正确；自物块从最左侧运 动至 A 点过程由能量守恒定律可知 Ep＝μmgs，选项 C 正确；设物块在 A 点的初速度为 v0， 整个过程应用动能定理有－2μmgs＝0－ 1 2 mv2 0，解得 v0＝2 μgs，选项 D 错误． 答案：BC 7．解析：小球上升到最高点时，Ep＝mgh，得 m＝ Ep gh ＝ 4 10×4 kg＝0.1 kg，A 错误； 由除重力以外其他力做的功 W 其＝ΔE，可知－fh＝E 高－E 低，解得 f＝0.25 N，B 正确；设小 球动能和重力势能相等时的高度为 H，此时有 mgH＝ 1 2 mv2，由动能定理得－fH－mgH＝ 1 2 mv2－ 1 2 mv2 0，解得 H＝ 20 9 m，C 错误；由图可知，在 h＝2 m 处，小球的重力势能是 2 J， 动能是 2.5 J，所以小球上升到 2 m 时，动能与重力势能之差为 2.5 J－2 J＝0.5 J，D 正确． 答案：BD word 文档 - 10 - / 12 8．解析：小车从 A 到 Cmg·l－mgh＝0－ 1 2 mv2 0，得 B、C 两点的高度差 h＝0.8 m，根 据几何知识，倾斜轨道的长度 s＝ h2＋[R2－R－h2]＝4 m，得倾斜轨道的倾角满足 sin θ ＝ h s a1＝错误!＝2 m/s2，小车沿倾斜轨道上滑时的加速度大小 a2＝gsin θ＝2 m/s2，在水平 轨道运动时，满足 vB＝v0－a1t1，沿倾斜轨道上滑时，满足 vB＝a2t2，故 v0－a1t1＝a2t2，解 得 t1＋t2＝ 10 m/s 2 m/s2 ＝5 s，故 A 选项正确． 答案：A 9．解析：本题考查斜面模型中的功能问题．由功能关系可知，弹簧对小物块做功为 W＝ μmgl＋μmgcos α· h sin α ＋mgh＝mgh＋μmg l＋ h tan α ，细线烧断前，弹簧具有的弹性势 能为 Ep＝mgh＋μmg l＋ h tan α ，选项 A 错误，C 正确；斜面摩擦力对小物块做功为 WFf＝μ mgcos α· h sin α ＝μmg h tan α ，选项 B 错误；物块滑上斜面 AB 后，恰好能运动到斜面的最高 点，在此过程中克服摩擦力做的功为 Wf＝μmgl＋μmgcos α· h sin α ，由此可见 Wf＝μ mg h tan α ＋l ＝μmgLDO D 到 B 克服摩擦力做的功与路径无关，所以撤去斜面 AB，小物块刚好能达到 B 点，故 D 错误．故选 C. 答案：C 10．解析：斜面底端为重力势能零势能面，结合图乙知 E 总 1＝ 1 2 mv2 0＝625 J，解得 v0＝ word 文档 - 11 - / 12 5 m/s，选项 A 正确；当 E 总＝Ep 时，物块运动到最高点，由图乙可知 hm＝1.00 m，该过程 根据功能关系有－μmgcos θ· hm sin θ ＝ΔE 总＝－125 J，解得物块与斜面间的动摩擦因数μ＝ 3 16 ，选项 B 错误；物块沿斜面上滑的时间 t1＝ v0 gsin θ＋μgcos θ ＝ 2 3 s，上滑的位移 s＝ hm sin θ ＝ 5 3 m，因为μ