【物理】2020届一轮复习人教版功能关系　能量守恒定律作业

【物理】2020届一轮复习人教版功能关系　能量守恒定律作业

功能关系　能量守恒定律 A组 ‎1．如图所示，滑块以6 m/s的初速度从曲面上的A点滑下，运动到B点(比A点低)时速度仍为6 m/s.若滑块以5 m/s的初速度仍由A点下滑，则它运动到B点时的速度(A)‎ A．大于5 m/s B．等于5 m/s C．小于5 m/s D．无法确定 ‎【解析】两次下滑中，滑块做圆周运动时，曲面对滑块的弹力不同，则滑块受到的摩擦力不同，故摩擦力对滑块做的功不同，而重力对滑块做的功相同，故两次动能的变化不同．因第二次速度小一点，滑块做圆周运动时，曲面对它的弹力也小一些，故它受到的摩擦力也随之减小，因此它克服摩擦力做的功也相应地减小，从而小于滑块重力做的功(因为第一次滑块克服摩擦力做的功等于滑块重力做的功)，故末速度大于初速度．本题正确答案为A.‎ ‎2．(多选)如图所示，足够长传送带与水平方向的夹角为θ，物块a通过平行于传送带的轻绳跨过光滑轻滑轮，与木块b相连，b的质量为m，开始时a、b及传送带均静止，且a不受传送带的摩擦力作用，现将传送带逆时针匀速转动，则在b上升h高度(未与滑轮相碰)的过程中(ABC)‎ A．物块A的质量为 B．摩擦力对a做的功等于物块a、b构成的系统机械能的增加量 C．摩擦力对a做的功等于物块a、b动能增加量之和 D．任意时刻，重力对a、b做功的瞬时功率大小不相等 ‎【解析】开始时，a、b及传送带均静止且a不受传送带摩擦力作用，有magsin θ＝mbg，则ma＝＝，故A正确．摩擦力对a做正功，根据功能关系得：物块a、b构成的系统机械能增加，摩擦力对a做的功等于a、b机械能的增加，故B正确．b上升h，则a下降hsin θ，则a重力势能的减小量为ΔEpa＝mag×hsin θ＝mgh，等于b重力势能的增加量，系统的重力势能不变，所以摩擦力对a做的功等于物块a、b动能增加量之和，故C正确．任意时刻a、b的速率相等，对b，克服重力的瞬时功率Pb＝mgv，对a有：Pa＝magvsin θ＝mgv，所以重力对a、b做功的瞬时功率大小相等，故D错误．‎ ‎3．(多选)光滑水平面上静置一质量为M的木块，一质量为m的子弹以水平速度v1射入木块，以v2速度穿出，木块速度变为v，对这个过程，下列说法中不正确的是(BCD)‎ A．子弹对木块做的功等于Mv2‎ B．子弹对木块做的功等于子弹克服阻力做的功 C．子弹对木块做的功等于木块获得的动能与子弹跟木块间摩擦生热的内能之和 D．子弹损失的动能等于子弹跟木块间摩擦产生的内能 ‎【解析】由动能定理可知，子弹对木块做的功等于木块动能的增加量Mv2，选项A正确，C错误；由动能定理可知，子弹克服阻力做的功等于子弹动能的变化量m(v－v)，由能量守恒定律可知m(v－v)＝Mv2＋Q，故选项B、D错误．故选B、C、D.‎ ‎4．如图所示，用力F拉位于粗糙固定斜面上的木箱，使它沿着斜面加速向上移动．木箱在移动过程中，下列说法正确的是(C)‎ A．重力对木箱做的功等于木箱增加的重力势能 B．F对木箱做的功等于木箱增加的机械能 C．合外力对木箱做的功等于木箱增加的动能 D．F对木箱做的功等于木箱增加的动能与木箱克服摩擦力所做功之和 ‎【解析】克服木箱的重力做的功等于木箱增加的重力势能，选项A错误；F和摩擦力做功的代数和等于木箱增加的机械能，选项B错误；根据动能定理可知，合外力对木箱做的功等于木箱增加的动能，选项C正确；F对木箱做的功等于木箱增加的机械能与木箱克服摩擦力所做功之和，选项D错误．‎ ‎5．(多选)一物体悬挂在细绳下端，由静止开始沿竖直方向向下运动，运动过程中，物体的机械能与位移的关系图象如图所示，其中0～s1过程的图线为曲线，s1～s2过程的图线为直线．根据该图象，下列判断正确的是(BD)‎ A．0～s1过程中物体所受拉力一定是变力，且不断减小 B．s1～s2过程中物体可能在做匀速直线运动 C．s1～s2过程中物体可能在做变加速直线运动 D．0～s2过程中物体的动能可能在不断增大 ‎【解析】由于除重力和弹簧的弹力之外的其他力做多少负功物体的机械能就减少多少，所以E－x图象的斜率的绝对值等于物体所受拉力的大小，由图可知在0～s1内斜率的绝对值逐渐增大，故在0～s1内物体所受的拉力是不断增大的，故A错误；由于物体在s1～s2内E－x图象的斜率的绝对值不变，故物体所受的拉力保持不变．如果拉力等于物体所受的重力，故物体做匀速直线运动，故B正确；由于物体在s1～s2内所受的拉力保持不变，故加速度保持不变，故物体不可能做变加速直线运动，故C错误；如果物体在0～s2内所受的绳子的拉力小于物体的重力，则物体加速向下运动，故物体的动能不断增大，故D正确．‎ ‎6．如图甲所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t＝0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复．通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图象如图乙所示，则(C)‎ A．t1时刻小球动能最大 B．t2时刻小球动能最大 C．t2～t3这段时间内，小球的动能先增加后减少 D．t2～t3这段时间内，小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能 ‎【解析】球在接触弹簧之前做自由落体运动．碰到弹簧后先做加速度不断减小的加速运动，当加速度为0时，即重力等于弹簧弹力时加速度为0，而后往下做加速度不断增大的减速运动．与弹簧接触的整个下降过程，小球的动能和重力势能转化为弹簧的弹性势能．上升过程恰好与下降过程互逆．由乙图可知t1时刻开始接触弹簧；t2时刻弹力最大，小球处在最低点，动能为0；t3时刻小球往上运动恰好要离开弹簧；t2～t3这段时间内，小球先加速后减速，动能先增加后减少，弹簧的弹性势能转化为小球的动能和重力势能．C对．‎ ‎7．(多选)某位溜冰爱好者先在岸上从O点由静止开始匀加速助跑，2 s后到达岸边A处，接着进入冰面(冰面与岸边在同一水平面内)开始滑行，又经 3 s 停在了冰上的B点，如图所示．若该过程中，他的位移是x，速度是v，受的合外力是F，机械能是E，则对以上各量随时间变化规律的描述正确的是(BC)‎ ‎【解析】此爱好者先做匀加速直线运动再做匀减速直线运动直至静止，故B正确；先后做匀加速运动和匀减速运动，两过程合外力大小均为定值，第一个过程合外力大小是第二个过程合外力的1.5倍，故C正确；位移图象是二次函数曲线，故A错；整个过程中的机械能即动能先增大后减小，故D错．‎ ‎8．(多选)如图所示，质量为 M、长度为l的小车静止在光滑的水平面上，质量为m的小物块(可视为质点)放在小车的最左端．现用一水平恒力F作用在小物块上，使小物块从静止开始做匀加速直线运动．小物块和小车之间的摩擦力为Ff.小物块滑到小车的最右端时，小车运动的距离为x.在这个过程中，以下结论正确的是(ABC)‎ A．小物块到达小车最右端时具有的动能为(F－Ff)(l＋x)‎ B．小物块到达小车最右端时，小车具有的动能为Ffx C．小物块克服摩擦力所做的功为Ff (l＋x)‎ D．小物块和小车增加的机械能为Fx ‎【解析】小物块受到向右的拉力F作用，向右运动受到向左的摩擦力Ff，根据相互作用，小车受到向右的摩擦力Ff而运动．小车运动距离为x，而物块从小车的左端运动到右端位移为l＋x.对小车根据动能定理有Ff×x＝Ek1－0，选项B对，对小物块根据动能定理有(F－Ff)×(x＋l)＝Ek2－0，选项A对．小物块克服摩擦力做功Ff(l＋x)，选项C对．小物块和小车重力势能都没有变化，所以他们机械能的增加量等于动能的增加量即Ek1＋Ek2＝Ff×x＋(F－Ff)×(x＋l)＝F(x＋l)－Ffl，选项D错．‎ B组 ‎9．如图甲所示，一条轻质弹簧左端固定在竖直墙面上，右端放一个可视为质点的小物块，小物块的质量为m＝1.0 kg，当弹簧处于原长时，小物块静止于O点．现对小物块施加一个外力F，使它缓慢移动，将弹簧压缩至A点，压缩量为x＝0.1 m，在这一过程中，所用外力F与压缩量的关系如图乙所示．然后撤去F释放小物块，让小物块沿桌面运动，已知O点至桌边B点的距离为L＝2x，水平桌面的高为h＝5.0 m，计算时，可认为滑动摩擦力近似等于最大静摩擦力．(g取10 m/s2)求：‎ ‎(1)在压缩弹簧过程中，弹簧存贮的最大弹性势能；‎ ‎(2)小物块到达桌边B点时速度的大小；‎ ‎(3)小物块落地点与桌边B的水平距离．‎ ‎【解析】(1)取向左为正方向，从F－x图中可以看出，小物块与桌面间的滑动摩擦力大小为Ff＝1.0 N，方向为负方向 在压缩过程中，摩擦力做功为 Wf＝－Ff·x＝－0.1 J 由图线与x轴所围的“面积”可得外力做功为 WF＝×0.1 J＝2.4 J 所以弹簧存贮的弹性势能为Ep＝WF＋Wf＝2.3 J.‎ ‎(2)从A点开始到B点的过程中，由于L＝2x，‎ 摩擦力做功为Wf′＝Ff·3x＝0.3 J 对小物块用动能定理有Ep－Wf′＝mv 解得vB＝2 m/s.‎ ‎(3)物块从B点开始做平抛运动，h＝gt2‎ 下落时间t＝1 s 水平距离s＝vBt＝2 m.‎ ‎10．如图所示，AB与CD为两个对称斜面，其上部都足够长，下部分别与一个光滑的圆弧面的两端相切，圆弧圆心角为120°，半径R＝2.0 m，一个物体在离弧底E高度为h＝3.0 m处，以初速度v0＝4 m/s沿斜面运动，若物体与两斜面的动摩擦因数均为μ＝0.02，则物体在两斜面上(不包括圆弧部分)一共能走多长路程？(g＝10 m/s2)‎ ‎【解析】由于滑块在斜面上受到摩擦阻力作用，所以物体的机械能将逐渐减少，最后物体在BEC圆弧上作永不停息的往复运动．由于物体只在BEC圆弧上作永不停息的往复运动，之前的运动过程中，减小的重力势能为Ep＝mg(h－)，摩擦力做功产生的热量为Q＝μmgscos 60°，由能量转化和守恒定律得：‎ mv＋mg(h－)＝μmgscos 60°‎ ‎∴s＝280 m.‎ ‎11．推行节水工程的转动喷水“龙头”如图所示．“龙头”距地面h(m)，可将水水平喷出，其喷灌半径可达10h.每分钟喷水m(kg)，所用的水是从地下H(m)深的井里抽取．设水以相同的速率喷出，水泵效率为η，不计空气阻力，试求：‎ ‎(1)水从喷水“龙头”喷出的初速度；‎ ‎(2)水泵每分钟对水做的功；‎ ‎(3)带动水泵的电动机的最小输出功率．‎ ‎【解析】(1)平抛运动的时间t＝ 水喷出的初速度为v＝＝＝5 ‎(2)1 min内喷出水的动能为Ek＝mv2＝25mgh 水泵提水，1 min内水获得的重力势能为 Ep＝mg(H＋h)‎ 故1 min内水泵对水所做的功为 W＝Ek＋Ep＝mg(H＋26h)‎ ‎(3)设电动机的最小输出功率为P，有ηPt′＝W 则P＝＝