1、高考物理一轮复习 54功能关系能量守恒定律课时提升作业 沪科版必修22021年高考物理一轮复习 5.4功能关系能量守恒定律课时提升作业 沪科版必修2一、选择题(本题共5小题,每小题7分,共35分。多选题已在题号后标出)1.(xx宝鸡模拟)对于功和能的关系,下列说法中正确的是()A.功就是能,能就是功B.功可以变为能,能可以变为功C.做功的过程就是能量转化的过程D.功是物体能量的量度2.(多选)(xx济南模拟)质量为m的物体由静止开始以2g的加速度竖直向下运动h高度。下列说法中正确的是()A.物体的势能减少mghB.物体的机械能保持不变C.物体的动能增加mghD.物体的机械能增加mgh3.(xx
2、鸡西模拟)如图所示,质量为m的小车在水平恒力F推动下,从山坡(粗糙)底部A处由静止起运动至高为h的坡顶B,获得的速度为v,A、B之间的水平距离为s,重力加速度为g。下列说法正确的是()A.小车重力所做的功是mghB.合外力对小车做的功是mv2C.推力对小车做的功是mv2+mghD.阻力对小车做的功是Fs-mv2-mgh4.(xx沈阳模拟)如图所示,质量为m的物体在水平传送带上由静止释放,传送带由电动机带动,始终保持以速度v匀速运动,物体与传送带间的动摩擦因数为,物体过一会儿能保持与传送带相对静止,对于物体从静止释放到相对静止这一过程中,下列说法正确的是()A.电动机做的功为mv2B.摩擦力对物
3、体做的功为mv2C.传送带克服摩擦力做的功为mv2D.电动机增加的功率为mgv5.(xx江苏高考)水平面上,一白球与一静止的灰球碰撞,两球质量相等,碰撞过程的频闪照片如图所示,据此可推断,碰撞过程中系统损失的动能约占碰撞前动能的()A.30%B.50%C.70%D.90%二、计算题(本题15分。需写出规范的解题步骤)6.(xx江门模拟)如图所示,滑块质量为m,与水平地面间的动摩擦因数为0.1,它以v0=3的初速度由A点开始向B点滑行,AB=5R,并滑上光滑的半径为R的圆弧BC,在C点正上方有一离C点高度也为R的旋转平台,沿平台直径方向开有两个离轴心距离相等的小孔P、Q,旋转时两孔均能达到C点的
4、正上方。若滑块滑过C点后从P孔上升又恰能从Q孔落下,求：(1)滑块在B点时对轨道的压力大小;(2)平台转动的角速度应满足什么条件?强化专练(建议：25分钟)强化点1：力学中功能关系的应用1.(xx郑州模拟)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()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2.(多选)(xx梅州模拟)光滑水平面上静止一质量为M的木块,一颗质量为m的子弹以水平速度v1射入木块,并以速度v2穿出,对这个过程,下列说法正确的
5、是()A.子弹克服阻力做的功等于m(-)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摩擦生热产生的内能之和D.子弹损失的动能等于木块的动能和子弹与木块摩擦转化的内能之和3.(多选)(xx浙江高考)由光滑细管组成的轨道如图所示,其中AB段和BC段是半径为R的四分之一圆弧,轨道固定在竖直平面内。一质量为m的小球,从距离水平地面高为H的管口D处静止释放,最后能够从A端水平抛出落到地面上。下列说法正确的是()A.小球落到地面时相对于A点的水平位移值为2B.小球落到地面时相对于A点的水平位移值为2C.小球能从细管A端水平抛出的条件是H2RD.小球能从细管A
6、端水平抛出的最小高度Hmin=R强化点2：功能关系及能量守恒的综合应用4.(xx杭州模拟)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C.第一阶段物体和传送带间的摩擦生热等于第一阶段物体机械能的增加D.物体从底端到顶端全过程机械能的增加等于全过程物体与传送带间的摩擦生热5.(xx泰安模拟)如图所示,一物体质量m=2kg,在倾角为=37的斜
7、面上的A点以初速度v0=3m/s下滑,A点距弹簧上端B的距离AB=4m。当物体到达B后将弹簧压缩到C点,最大压缩量BC=0.2m,然后物体又被弹簧弹上去,弹到的最高位置为D点,D点距A点AD=3m。挡板及弹簧质量不计,g取10m/s2,sin 37=0.6,求：(1)物体与斜面间的动摩擦因数;(2)弹簧的最大弹性势能Epm。6.(xx汕头模拟)如图所示,遥控电动赛车(可视为质点)从A点由静止出发,经过时间t后关闭电动机,赛车继续前进至B点后进入固定在竖直平面内的圆形光滑轨道,通过轨道最高点P后又进入水平轨道CD上。已知赛车在水平轨道AB部分和CD部分运动时受到的阻力恒为车重的0.5倍,即k=0
8、.5,赛车的质量m=0.4kg,通电后赛车的电动机以额定功率P=2W工作,轨道AB的长度L=2m,圆形轨道的半径R=0.5m,空气阻力可以忽略,取重力加速度g=10m/s2。某次比赛,要求赛车在运动过程中既不能脱离轨道,又要在CD轨道上运动的路程最短。在此条件下,求：(1)赛车在CD轨道上运动的最短路程;(2)赛车电动机工作的时间。答案解析素能全练1.【解析】选C。功和能是两个密切相关的物理量,但功和能有本质的区别,功是反映物体在相互作用过程中能量变化多少的物理量,与具体的能量变化过程相联系,是一个过程量;能是用来反映物体具有做功本领的物理量,物体处于一定的状态(如速度和相对位置)就具有一定的
9、能量,功是反映能量变化的多少,而不是反映能量的多少。2.【解析】选A、D。重力势能的减少量等于重力所做的功,即Ep=mgh,选项A正确;由题意可知物体除受重力之外,还受到大小为mg的向下的作用力,机械能不守恒,选项B错误;物体所受的合外力F=2mg,由动能定理可知物体动能的增加量为2mgh,选项C错误;机械能的变化量等于除重力之外的其他力做的功,W其他=mgh,故物体的机械能增加mgh,选项D正确。【加固训练】(xx大连模拟)如图所示,一个小孩从粗糙的滑梯上加速滑下,对于其机械能的变化情况,下列判断正确的是()A.重力势能减小,动能不变,机械能减小B.重力势能减小,动能增加,机械能减小C.重力
10、势能减小,动能增加,机械能增加D.重力势能减小,动能增加,机械能不变【解析】选B。小孩下滑时高度降低,则重力势能减小,加速运动,动能增加,摩擦力做负功,机械能减小,B正确,A、C、D错误。3.【解析】选B。小车重力所做的功为-mgh,A错误;由动能定理得合外力对小车做的功W=mv2,B正确;推力对小车做的功为Fs,C错误;根据动能定理,阻力对小车做的功为-(Fs-mv2-mgh),故D错误。4.【解析】选D。由能量守恒,电动机做的功等于物体获得的动能和由于摩擦而产生的内能,选项A错误;对物体受力分析知,仅有摩擦力对物体做功,由动能定理知,选项B错误;传送带克服摩擦力做功等于摩擦力与传送带对地位
11、移的乘积,可知这个位移是物体对地位移的两倍,即W=mv2,选项C错误;由功率公式知传送带增加的功率为mgv,选项D正确。【总结提升】解决传送带问题的两个角度(1)动力学角度,如求物体在传送带上运动的时间、物体在传送带上能达到的速度、物体相对传送带滑过的位移,依据牛顿第二定律结合运动学规律求解。(2)能量的角度：求传送带对物体所做的功、物体和传送带由于相对滑动而产生的热量、因放上物体而使电动机多消耗的电能等,常依据功能关系或能量守恒定律求解。若利用公式Q=fl相对求摩擦热,式中l相对为两接触物体间的相对路程。5.【解题指南】(1)根据频闪照片估测出小球的速度。(2)碰撞中能量的损失为初动能与末动
12、能之差。【解析】选A。本题可用刻度尺量一下碰撞前频闪照片所对应的白球间距,作为速度单位,计算出相应动能,同样,再计算出碰撞后灰、白两球的总动能,碰撞前后白球的速度之比为=,=m,=2m,则损失的动能-30%,选项A正确。6.【解题指南】解答本题时应注意以下两点：(1)滑块穿过P孔后做竖直上抛运动。(2)滑块穿过P孔竖直上抛的时间内,平台转动的可能角度。【解析】(1)设滑块滑至B点时速度为vB,对滑块由A点到B点应用动能定理有-mg5R=m-m (2分)滑块在B点,由牛顿第二定律有N-mg=m (2分)解得N=9mg (1分)由牛顿第三定律可知,滑块在B点时对轨道的压力大小N=N=9mg(1分)
13、(2)滑块从B点开始运动后机械能守恒,设滑块到达P处时速度为vP,则m=m+mg2R (2分)解得vP=2 (1分)滑块穿过P孔后再回到平台的时间t=4 (2分)要想实现题述过程,需满足t=(2n+1) (2分)=(n=0、1、2) (2分)答案：(1)9mg(2)=(n=0、1、2)强化专练1.【解析】选B。当运动员受到的弹力、阻力、重力三力的合力为零,即加速度为零时,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。【加固训练】(多选)(xx哈尔滨模拟)竖直向上抛出一个物体,由于受到空
14、气阻力作用,物体落回抛出点的速率小于抛出时的速率,则在这个过程中()A.物体的机械能守恒B.物体的机械能不守恒C.物体上升时机械能减小,下降时机械能减小D.物体上升时机械能增大,下降时机械能减小【解析】选B、C。物体在运动过程中受到空气阻力的作用,将会有一部分机械能转化成因摩擦生热而产生的内能,所以无论上升过程还是下降过程,机械能均不守恒,且机械能都在减小,故本题只有B、C正确。2.【解析】选A、D。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,即W=m(-),故A正确。子弹对木块做的功等于木块动能的变化量,故B和C均错误,据功能关系,这一过程因摩擦而产生的内能E=m-m-M,式中v
15、3是木块最后获得的速度,所以子弹损失的动能Ek=m-m=E+M,故D正确。3.【解题指南】解答本题可按以下思路进行：(1)用动能定理(或机械能守恒定律)求出小球运动到A点的速度大小;(2)根据平抛运动规律求解水平位移值;(3)能从A端水平抛出的条件是小球到达A点的速率大小必须大于零,若等于零的话,小球刚好静止在管口不能抛出去。【解析】选B、C。设小球运动到A点的速度为vA,根据动能定理,有m=mg(H-2R),得vA=,小球做平抛运动,有x=vAt,2R=gt2,所以水平位移x=2,选项B正确,A错误;能从A端水平抛出的条件是小球到达A点的速率vA=0,即H2R,选项C正确,D错误。4.【解析
16、】选C。第一阶段为滑动摩擦力做功,第二阶段为静摩擦力做功,两个阶段摩擦力方向都跟物体运动方向相同,所以摩擦力都做正功,选项A错误;由功能关系可知,第一阶段摩擦力对物体做的功(除重力之外的力所做的功)等于物体机械能的增加,即E=W阻=F阻s物,摩擦生热为Q=F阻s相对,又由于s带=vt,s物=t,所以s物=s相对=s带,即Q=E,选项C正确,B错误;第二阶段没有摩擦生热,但物体的机械能继续增加,结合选项C可以判断选项D错误。5.【解析】(1)物体从开始位置A点到最后D点的过程中,弹性势能没有发生变化,动能和重力势能减少,机械能的减少量为E=Ek+Ep=m+mgsADsin 37 物体克服摩擦力产
17、生的热量为Q=fs 其中s为物体的路程,即s=5.4m f=mgcos 37 由能量守恒定律可得E=Q 由式解得=0.52。(2)物体由A到C的过程中,动能减少Ek=m 重力势能减少Ep=mgsACsin 37 摩擦生热Q=fsAC=mgcos 37sAC 由能量守恒定律得弹簧的最大弹性势能为Epm=Ek+Ep-Q 联立解得Epm=24.5J。答案:(1)0.52(2)24.5J6. 【解析】(1)要求赛车在运动过程中既不能脱离轨道,又要在CD轨道上运动的路程最短,则赛车经过圆轨道P点时速度最小,此时赛车对轨道的压力为零,重力提供向心力:mg=m赛车在C点的速度为vC,由机械能守恒定律可得:m
18、g2R+m=m由上述两式联立,代入数据可得:vC=5m/s设赛车在CD轨道上运动的最短路程为s,由动能定理可得:-kmgs=0-m代入数据可得:s=2.5m(2)由于竖直圆轨道光滑,由机械能守恒定律可知:vB=vC=5m/s从A点到B点的运动过程中,由能量守恒定律可得:Pt=kmgL+m代入数据可得:t=4.5s答案:(1)2.5m(2)4.5 s【总结提升】与功能关系相结合的圆周运动问题的分析方法(1)确定研究对象,对研究对象进行受力分析和做功情况分析,对于多个过程的情形,要分析出在每一个过程中的受力和做功情况。(2)注意不同过程的衔接,前一个过程的末状态就是后一个过程的初状态。(3)分析每一个过程中的能量转化情况,机械能是否守恒,列出每一个过程的对应方程。(4)确定临界状态及特点,并列出相应的方程。(5)求解方程并进行验证。-37414 9226 鈦X26336 66E0 曠25890 6522 攢21871 556F 啯jzx328931 7103 焃32587 7F4B 罋24997 61A5 憥
