2020高中物理第四章机械能和能源第5节机械能守恒定律5功是能量转化的量度同步练习2 5页

第5节 机械能守恒定律5 功是能量转化的量度 ‎（答题时间：30分钟）‎ ‎1. 一质量为‎30 kg的小孩从高度为‎2.0 m的滑梯顶端由静止开始滑下，滑到底端时的速度为‎2.0 m/s。取g＝‎10 m/s2，关于力对小孩做的功，以下说法正确的是（ ）‎ A. 支持力做功50 J B. 克服阻力做功540 J C. 合外力做功60 J D. 重力做功500 J ‎2. 一质量为m的物体，在距地面h高处以的加速度由静止开始竖直落下至地面，则下落过程中（ ）‎ A. 物体的动能增加了 B. 物体的重力势能减少了 ‎ C. 物体的机械能减少了mgh D. 物体的重力做功为mgh ‎3. 如图所示，小球在竖直向下的力F作用下，将竖直轻弹簧压缩了一段距离。若将力F迅速撤去，小球将向上弹起并能离开弹簧。在小球向上弹起到离开弹簧的过程中（ ）‎ A. 小球的速度一直增大 B. 小球的加速度一直减小 C. 小球的动能先增大后减小 D. 弹簧的弹性势能先减小后增大 ‎4. 某人用手将‎1kg的物体由静止向上提起‎1m，这时物体的速度为‎2m/s，取g＝‎10m/s2，下列说法错误的是（ ）‎ A. 合外力做功12 J B. 动能增加了 2 J C. 机械能增加12 J D. 物体克服重力做功10 J ‎5. 下图所示为竖直平面内的直角坐标系。一个质量为m的质点，在恒力F和重力mg的作用下，从坐标原点O由静止开始沿直线OA斜向下运动，直线OA与y轴负方向成角（‎ 5‎ ‎<90°），不计空气阻力，则以下说法正确的是（ ）‎ A. 当时，质点的机械能守恒 B. 当时，质点的机械能守恒 C. 当时，质点的机械能一定增大 D. 当时，质点的机械能可能减小，也可能增大 ‎6. 已知一足够长的传送带与水平面的倾角为30°，以一定的速度匀速运动。某时刻在传送带适当的位置放上具有一定初速度的物块，物块的质量m＝‎1kg。以此时为t＝0时刻记录了小物块之后在传送带上运动速度随时间的变化关系如图所示，若图中取沿斜面向下的运动方向为正方向，其中v1＝－‎6m/s，v2＝‎4m/s，t1＝0.5s，g取‎10 m/s2，已知传送带的速度保持不变。 求：‎ ‎（1）物块与传送带间的动摩擦系数；‎ ‎（2）0～t2内带动传送带的电动机多消耗的电能；‎ ‎（3）0～t2 内系统产生的内能。‎ ‎7. 如图所示，一小物块自平台上以速度v0水平抛出，刚好落在邻近一倾角为的粗糙斜面AB顶端，并恰好沿该斜面下滑，已知斜面顶端与平台的高度差h＝‎0.032 m，小物块与斜面间的动摩擦因数为，A点离B点所在平面的高度H＝‎1.2 m。有一半径为R的光滑圆轨道与斜面AB在B点平滑连接，已知，，g取‎10m/s2。求：‎ ‎（1）小物块水平抛出的初速度v0是多少；‎ ‎（2）小物块能够通过圆轨道，圆轨道半径R的最大值。‎ 5‎ 5‎ ‎1. C 解析：因为滑梯对小孩的支持力与运动方向垂直，支持力不做功，故A错误；根据动能定理知，，故C正确；重力做功为，因为，则克服阻力做功 ，故B、D错误。‎ ‎2. D 解析：据题意，重力做功mgh，其他力做功，则据动能定理，物体动能增加了，故选项A错误而选项D正确；物体重力势能减少量等于重力做的功，即mgh，故选项B错误；物体机械能减少量等于其他力做的功，即，故选项C错误。‎ ‎3. C 解析：根据牛顿第二定律，判断小球加速度的变化，根据加速度方向和速度方向的关系判断小球速度的变化。弹簧的形变量越大，弹性势能越大，根据形变量判断弹性势能的变化。‎ 在撤去F的瞬间，小球受重力和弹簧的弹力作用，弹力大于重力，根据牛顿第二定律，加速度方向向上，向上运动的过程中，弹力减小，则加速度减小，加速度方向与速度方向相同，速度增大；加速度减小为零后，重力大于弹力，加速度方向又变为向下，向上运动的过程中，加速度又逐渐增大，速度与加速度反向，速度逐渐减小。所以速度先增大后减小，加速度先减小后增大。故A、B错误。‎ 速度先增大后减小，则小球的动能先增大后减小，故C正确。‎ 向上运动的过程中，弹簧的形变量越来越小，则弹性势能一直减小。故D错误。‎ ‎4. A 解析：用手将‎1kg的物体由静止向上提起‎1m的过程中，克服重力做功，D正确；物体动能增加，B正确；物体机械能增加12J，C正确；由动能定理知合外力做功等于物体动能的变化量，等于2J，A错误。故选A。‎ ‎5. B 解析：质点只受重力G和拉力F作用，质点做直线运动，合力方向与OA共线，如图所示：‎ 当拉力与OA垂直时，拉力最小，根据几何关系，有，F的方向与OA垂直，拉力F做功为零，所以质点的机械能守恒，故B正确，D错误；若，由于mgtanθ＞mgsinθ，故F的方向与OA不再垂直，有两种可能的方向，即F与物体的运动方向的夹角可能大于90°，也可能小于90°，即拉力F可能做负功，也可能做正功，重力做功不影响机械能的变化，故根据功能定理，物体机械能变化量等于力F做的功，即机械能可能增加，也可能减小，故A、C错误。‎ ‎6. （1） （2）23.3 J （3）29.17 J 5‎ 解析：（1）由于最终物块与传送带共速，由图象可知物块开始向上运动，计算可得加速度大小为，方向沿传送带向下，‎ 根据牛顿第二定律有：‎ 求得：。‎ ‎（2）由图可知：‎ 传送带在0～t2内通过的位移：‎ 根据能的转化和守恒定律，电动机多消耗的电能等于克服滑动摩擦力所做的功，‎ ‎。‎ ‎（3）由图象可求得，因为物体与传送带的相对位移：‎ 产生的内能：。‎ ‎7. （1）m/s （2）m 解析：（1）小物块自平台做平抛运动，由平抛运动知识得：‎ m/s ‎ 由于小物块恰好沿斜面下滑，则，得m/s；‎ ‎（2）设小物块通过圆轨道最高点的速度为v，受到圆轨道的压力为N。则由向心力公式得：‎ 由几何关系可得，圆轨道最高点距B点所在平面的高度为·cos53°‎ 由功能关系得：‎ 小物块能通过圆轨道最高点，必有，故有 联立以上各式并代入数据得：m，R最大值为m。‎ 5‎