2019年高中物理课下能力提升二十二第七章第10节能量守恒定律与能源（含解析）新人教版 6页

功能关系的应用[基础练]一、选择题1．(2016·温州高一检测)如图所示，质量为m的物体(可视为质点)以某一速度从A点冲上倾角为30°的固定斜面，其运动的加速度为g，此物体在斜面上上升的最大高度为h，则在这个过程中物体(　　)A．重力势能增加了mghB．动能损失了mghC．动能损失了mghD．动能损失了mgh2．[多选]如图所示，一质点在重力和水平恒力作用下，速度从竖直方向变为水平方向，在此过程中，质点的(　　)A．机械能守恒B．机械能不断增加C．重力势能不断增加D．动能一直不变3．“弹弓”一直是孩子们最喜爱的弹射类玩具之一，其构造如图所示，橡皮筋两端点A、B固定在把手上，橡皮筋ACB恰好处于原长状态，在C处(AB连线的中垂线上)放一固体弹丸，一手执把，另一手将弹丸拉至D点放手，弹丸就会在橡皮筋的作用下迅速发射出去，打击目标，现将弹丸竖直向上发射，已知E是CD中点，则(　　)A．从D到C，弹丸的机械能守恒B．从D到C，弹丸的动能一直在增大C．从D到C，弹丸的机械能先增大后减小D．从D到E弹丸增加的机械能大于从E到C弹丸增加的机械能4．用电梯将货物从六楼送到一楼的过程中，货物的vt图象如图所示。下列说法正确的是(　　)nA．前2s内货物处于超重状态B．最后1s内货物只受重力作用C．货物在10s内的平均速度是1.7m/sD．货物在2～9s内机械能守恒5．如图所示，劲度系数为k的轻弹簧一端固定在墙上，一个小物块(可视为质点)从A点以初速度v0向左运动，接触弹簧后运动到C点时速度恰好为零，弹簧始终在弹性限度内。AC两点间距离为L，物块与水平面间动摩擦因数为μ，重力加速度为g，则物块由A点运动到C点的过程中，下列说法正确的是(　　)A．弹簧和物块组成的系统机械能守恒B．物块克服摩擦力做的功为mvC．弹簧的弹性势能增加量为μmgLD．物块的初动能等于弹簧的弹性势能增加量与摩擦产生的热量之和二、非选择题6．(2016·仙桃高一检测)如图所示，竖直面内的曲线轨道AB的最低点B的切线沿水平方向，且与一位于同一竖直面内、半径R＝0.40m的光滑圆弧轨道平滑连接。现有一质量m＝0.10kg的滑块(可视为质点)，从位于轨道上的A点由静止开始滑下，滑块经B点后恰好能通过圆弧轨道的最高点C。已知A点到B点的高度h＝1.5m，重力加速度g＝10m/s2，空气阻力可忽略不计，求：(1)滑块通过圆弧轨道B点时对轨道的压力大小；(2)滑块从A点滑至B点的过程中，克服摩擦阻力所做的功。[提能练]一、选择题1．升降机底板上放一质量为100kg的物体，物体随升降机由静止开始竖直向上移动5m时速度达到4m/s，则此过程中(g取10m/s2)(　　)A．升降机对物体做功5800JB．合外力对物体做功5800JC．物体的重力势能增加500JD．物体的机械能增加800J2．俄罗斯车里雅宾斯克州曾发生天体坠落事件。坠落的陨石重量接近1万吨，进入地n球大气层的速度约为4万英里每小时，随后与空气摩擦而发生剧烈燃烧，并在距离地面上空12至15英里处发生爆炸，产生大量碎片，假定某一碎片自爆炸后落至地面并陷入地下一定深度过程中，其质量不变，则(　　)A．该碎片在空中下落过程中重力做的功等于动能的增加量B．该碎片在空中下落过程中重力做的功小于动能的增加量C．该碎片在陷入地下的过程中重力做的功等于动能的改变量D．该碎片在整个过程中克服阻力做的功等于机械能的减少量3．[多选](2016·东莞高一检测)如图所示，长木板A放在光滑的水平地面上，物体B以水平速度v0冲上A后，由于摩擦力作用，最后停止在木板A上，则从B冲到木板A上到相对木板A静止的过程中，下述说法中正确的是(　　)A．物体B动能的减少量等于系统损失的机械能B．物体B克服摩擦力做的功等于系统内能的增加量C．物体B损失的机械能等于木板A获得的动能与系统损失的机械能之和D．摩擦力对物体B做的功和对木板A做的功的总和等于系统内能的增加量4．如图所示，足够长的传送带以恒定速率顺时针运行，将一个物体轻轻放在传送带底端，第一阶段物体被加速到与传送带具有相同的速度，第二阶段与传送带相对静止，匀速运动到达传送带顶端。下列说法正确的是(　　)A．第一阶段摩擦力对物体做正功，第二阶段摩擦力对物体不做功B．第一阶段摩擦力对物体做的功等于第一阶段物体动能的增加量C．第一阶段物体和传送带间因摩擦产生的热量等于第一阶段物体机械能的增加量D．物体从底端到顶端全过程机械能的增加量等于全过程物体与传送带间因摩擦产生的热量5．[多选]如图所示，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(　　)A．动能损失了2mgHB．动能损失了mgHC．机械能损失了mgHD．机械能损失了mgH6．[多选]如图所示，质量为m的小球套在倾斜放置的固定光滑杆上，一根轻质弹簧的一端悬挂于O点，另一端与小球相连，弹簧与杆在同一竖直平面内，将小球沿杆拉到弹簧水平位置由静止释放，小球沿杆下滑，当弹簧位于竖直位置时，小球速度恰好为零，此时小球n下降的竖直高度为h。若全过程中弹簧始终处于伸长状态且处于弹性限度范围内，则下列说法正确的是(　　)A．弹簧与杆垂直时，小球速度最大B．弹簧与杆垂直时，小球的动能与重力势能之和最大C．小球下滑至最低点的过程中，弹簧的弹性势能增加量小于mghD．小球下滑至最低点的过程中，弹簧的弹性势能增加量等于mgh二、非选择题7．(2016·安徽高一检测)如图所示，一质量为m＝1kg的可视为质点的滑块，放在光滑的水平平台上，平台的左端与水平传送带相接，传送带以v＝2m/s的速度沿顺时针方向匀速转动(传送带不打滑)。现将滑块缓慢向右压缩轻弹簧，轻弹簧的原长小于平台的长度，滑块静止时弹簧的弹性势能为Ep＝4.5J，若突然释放滑块，滑块向左滑上传送带。已知滑块与传送带间的动摩擦因数为μ＝0.2，传送带足够长，取g＝10m/s2。求：(1)滑块第一次滑上传送带到离开传送带所经历的时间；(2)滑块第一次滑上传送带到离开传送带由于摩擦产生的热量。答案[基础练]1．解析：选D　重力做功WG＝－mgh，故重力势能增加了mgh，A错误；物体所受合力F＝ma＝mg，合力做功W合＝－F·＝－mg×2h＝－mgh，由动能定理知，动能损失了mgh，B、C错误，D正确。2．解析：选BC　运动过程中，水平恒力做正功，物体的机械能增加，A错误，B正确；重力做负功，重力势能增加，C正确；由于不能确定恒力做功与重力做功的大小关系，故不能确定动能是增加还是减小，D错误。3．解析：选D　从D到C，橡皮筋对弹丸做正功，弹丸机械能一直在增加，A、C错误；从D到E橡皮筋作用在弹丸上的合力大于从E到C橡皮筋作用在弹丸上的合力，两段高度相等，所以DE段橡皮筋对弹丸做功较多，即机械能增加的较多，D正确；在CD连线中的某一处，弹丸受力平衡，所以从D到C，弹丸的速度先增大后减小，B错误。4．解析：选C　由题图知，前2s内货物加速下降，加速度方向向下，货物处于失重状态，选项A错误；最后1s内货物减速下降，加速度方向向上，货物一定受到向上的作用力，选项B错误；vt图象中图线与时间轴所围的面积在数值上等于货物发生的位移大小，货物在10s内发生的位移大小为x＝×(7＋10)×2m＝17m，则10s内货物的平均速度是1.7m/s，选项C正确；货物在2～9s内匀速下降，重力势能减小，动能不变，机械能n减小，选项D错误。5．解析：选D　物块与水平面间动摩擦因数为μ，由于摩擦力做功机械能减小，故A错误；此过程动能转换为弹性势能和内能，根据能量守恒知物块克服摩擦力做的功为－Wf＝mv－Ep弹，故B错误，D正确；根据B分析知Ep弹＝mv－μmgL，故C错误。6．解析：(1)因滑块恰能通过C点，对滑块在C点，根据牛顿第二定律有mg＝解得vC＝＝2.0m/s对于滑块从B点到C点的过程，根据机械能守恒定律有mv＝mv＋2mgR滑块在B点受重力mg和轨道的支持力FN，根据牛顿第二定律有FN－mg＝联立上述两式可解得FN＝6mg＝6.0N根据牛顿第三定律可知，滑块在B点时对轨道的压力大小F′N＝6.0N(2)滑块从A点滑至B点的过程中，根据动能定理有mgh－Wf＝mv解得Wf＝mgh－mv＝0.50J答案：(1)6.0N　(2)0.50J[提能练]1．解析：选A　根据动能定理得W升－mgh＝mv2，可解得W升＝5800J，A正确；合外力做的功为mv2＝×100×42J＝800J，B错误；物体重力势能增加mgh＝100×10×5J＝5000J，C错误；物体机械能增加ΔE＝Fh＝W升＝5800J，D错误。2．解析：选D　陨石在空中下落过程中，陨石与空气之间的摩擦力对陨石做负功，由动能定理有：WG－Wf＝ΔEk，故WG＞ΔEk，A、B错误；陨石碎片在陷入地下的过程中，阻力同样做负功，WG＞ΔEk，C错误；对全过程，由能量守恒定律可知机械能转化为内能，机械能减少，内能增大，由功能关系可知该碎片在整个过程中克服阻力做的功等于机械能的减少量，D正确。3．解析：选CD　物体B以水平速度v0冲上A后，由于摩擦力作用，B减速运动，A加速运动，根据能量守恒定律，物体B动能的减少量等于A增加的动能和产生的热量之和，选项A错误；根据动能定理，物体B克服摩擦力做的功等于B损失的动能，选项B错误；由能量守恒定律可知，物体B损失的机械能等于木板A获得的动能与系统损失的机械能之和，选项C正确；摩擦力对物体B做的功等于B动能的减少量，摩擦力对木板A做的功等于A动能的增加量，由能量守恒定律，摩擦力对物体B做的功和对木板A做的功的总和等于系统内能的增加量，选项D正确。4．解析：选C　第一阶段滑动摩擦力对物体做功，第二阶段静摩擦力对物体做功，A项错误；摩擦力做的功等于物体机械能的增加量，B项错误；第一阶段物体的平均速度是传送带速度的一半，物体运动的位移x1恰好等于物体和传送带间相对移动的距离d，所以因摩擦产生的热量Q＝Ffd＝Ffx1，等于物体机械能的增加量而不是动能的增加量，C正确；因第二阶段静摩擦力做功，物体机械能增加，物体与传送带间没有产生热量，D错误。5．解析：选AC　运动过程中有摩擦力做功，考虑动能定理和功能关系。物块以大小为ng的加速度沿斜面向上做匀减速运动，运动过程中F合＝mg，由受力分析知摩擦力Ff＝mg，当上升高度为H时，位移s＝2H，由动能定理得ΔEk＝－2mgH，选项A正确，B错误；由功能关系知ΔE＝Wf＝－mgs＝－mgH，选项C正确，D错误。6．解析：选BD　小球、弹簧组成的系统满足机械能守恒，当弹簧与杆垂直时，弹簧的弹性势能最小，则小球的动能与重力势能之和最大，A项错误，B项正确；小球下滑至最低点的过程中，重力势能的减小量等于弹簧的弹性势能增加量，即等于mgh，C项错误，D项正确。7．解析：(1)释放滑块的过程中机械能守恒，设滑块滑上传送带的速度为v1，则Ep＝mv，得v1＝3m/s滑块在传送带上运动的加速度a＝μg＝2m/s2滑块向左运动的时间t1＝＝1.5s向右匀加速运动的时间t2＝＝1s向左的最大位移为x1＝＝2.25m向右加速运动的位移为x2＝＝1m向右匀速运动的时间为t3＝＝0.625s所以t＝t1＋t2＋t3＝3.125s。(2)滑块向左运动x1的位移时，传送带向右的位移为x1′＝vt1＝3m则Δx1＝x1′＋x1＝5.25m滑块向右运动x2时，传送带向右位移为x2′＝vt2＝2m则Δx2＝x2′－x2＝1mΔx＝Δx1＋Δx2＝6.25m则产生的热量为Q＝μmg·Δx＝12.5J。答案：(1)3.125s　(2)12.5J