高三物理总复习 5-4能量转化与守恒定律同步练习 新人教版

1 5 45 4 能量转化与守恒定律能量转化与守恒定律 一 选择题 1 跳伞运动员在刚跳离飞机 降落伞尚未打开的一段时间内 空气阻力做正功 重力势能增加 动能增加 空气阻力做负功 以下说法中正确的是 A B C D 答案 B 解析 跳伞运动员跳离飞机 在尚未打开降落伞的这段时间内 运动员向下运动 重力对运动员做正功 重力势能减少 空气阻力对运动员做负功 由于重力大于空气阻力 运动员向下做加速运动 其动能增加 故 错 对 2 2011 扬州模拟 自然现象中蕴藏着许多物理知识 如图所示为一个盛水袋 某人从侧面缓慢推袋壁使 它变形 则水的势能 A 增大 B 变小 C 不变 D 不能确定 答案 A 解析 由图可知 水袋中的水的重心上升 所以水的重力势能增大 选项 A 正确 3 2011 苏州模拟 如图所示 用手通过弹簧拉着物体沿光滑斜面上滑 下列说法正确的是 A 物体只受重力和弹簧的弹力作用 物体和弹簧组成的系统机械能守恒 B 手的拉力做的功 等于物体和弹簧组成的系统机械能的增加量 C 弹簧弹力对物体做的功 等于物体机械能的增加量 2 D 手的拉力和物体重力做的总功等于物体动能增加量 答案 BC 解析 对于物体和弹簧组成的系统 当只有重力做功时机械能才守恒 手的拉力对 系统做正功 系统的机械能增大 由功能原理可知 A 错误 B 正确 对物体 弹簧弹力是 外力 物体所受外力中 除重力外只有弹簧弹力做功 因此弹簧弹力做的功等于物体机械 能的增加量 C 正确 手的拉力作用于弹簧 因此引起弹簧的形变而改变弹性势能 故 D 错 4 2011 南宁模拟 如图所示 具有一定初速度的物体 沿倾角为 30 的粗糙斜面向上运动的过程中 受 一个恒定的沿斜面向上的拉力F作用 这时物块的加速度大小为 4m s2 方向沿斜面向下 那么 在物块向上运动的过程中 下列说法正确的是 A 物块的机械能一定增加 B 物块的机械能一定减小 C 物块的机械能可能不变 D 物块的机械能可能增加也可能减小 答案 A 解析 除重力 弹力做功以外 其他力做功等于机械能的增加量 题中除重力外 有拉力F和摩擦力Ff做功 则机械能的变化取决于F与Ff做功的大小关系 由mgsin30 Ff F ma知 F Ff mgsin30 ma 0 即F Ff 故F做正功多于克服摩擦力做的功 故机械能增加 A 项正确 5 2011 大连模拟 3 质量为m的小球被系在轻绳一端 在竖直平面内做半径为R的圆周运动 如图所示 运动过程中小球受到空气阻力的作用 设某一时刻小球通过轨道的最低点 此时绳子的张 力为 7mg 在此后小球继续做圆周运动 经过半个圆周恰好能通过最高点 则在此过程中 小球克服空气阻力所做的功是 A mgR B mgR 1 4 1 3 C mgR D mgR 1 2 答案 C 解析 小球通过最低点时 绳的张力为 F 7mg 由牛顿第二定律可知 F mg mv2 1 R 小球恰好过最高点 绳子拉力为零 由牛顿第二定律可知 mg mv2 2 R 小球由最低点到最高点的过程中 由动能定理得 2mgR WFf mv mv 1 22 2 1 22 1 由 可得WFf mgR 所以小球克服空气阻力所做的功为mgR 故 C 正确 1 2 1 2 A B D 错误 6 2011 郑州模拟 如图所示 倾角为 30 的斜面体置于水平地面上 一根不可伸 长的轻绳两端分别系着小球A和物块B 跨过固定于斜面体顶端的小滑轮O A的质量为 m B的质量为 4m 开始时 用手托住A 使OA段绳恰处于水平伸直状态 绳中无拉力 OB 绳平行于斜面 此时B静止不动 将A由静止释放 在其下摆过程中 斜面体始终保持静 止 下列判断中错误的是 A 物块B受到的摩擦力先减小后增大 B 地面对斜面体的摩擦力方向一直向右 C 小球A的机械能守恒 4 D 小球A的机械能不守恒 A B系统的机械能守恒 答案 D 解析 因斜面体和B均不动 小球A下摆过程中只有重力做功 因此机械能守恒 C 正确 D 错误 开始A球在与O等高处时 绳的拉力为零 B受到沿斜面向上的摩擦力 小球A摆至最低点时 由FT mg m和mglOA mv2得FT 3mg 对B物体沿斜面列方 v2 lOA 1 2 程 4mgsin Ff FT 当FT由 0 增加到 3mg的过程中 Ff先变小后反向增大 故 A 正 确 以斜面体和B为一整体 因OA绳的拉力水平方向的分力始终水平向左 故地面对斜面 的摩擦力的方向一直向右 故 B 正确 7 2011 安顺模拟 如图甲所示 足够长的固定光滑细杆与地面成一定倾角 在杆上 套有一个光滑小环 沿杆方向给环施加一个拉力F 使环由静止开始运动 已知拉力F及 小环速度v随时间t变化的规律如图乙所示 重力加速度g取 10m s2 则以下判断正确的 是 A 小环的质量是 1kg B 细杆与地面间的倾角是 30 C 前 3s 内拉力F的最大功率是 2 25W D 前 3s 内小环机械能的增加量是 5 75J 答案 AD 解析 设小环的质量为m 细杆与地面间的倾角为 由题图乙知 小环在第 1s 内 的加速度a m s2 0 5m s2 由牛顿第二定律得 5 mgsin ma 又 0 5 1 4 5 mgsin 得m 1kg A 正确 sin 0 45 B 错误 分析可得前 3s 内拉力F的最 大功率以 1s 末为最大 Pm Fv 5 0 5W 2 5W C 错误 前 3s 内小环沿杆上升的位移 x 1m 0 5 2m 1 25m 前 3s 内小环机械能的增加量 E mv2 mgssin 0 5 2 1 2 5 75J 故 D 正确 8 2011 淮南模拟 如图所示 一个质量m 0 5kg 的小球 视为质点 从H 12m 高处 由静止开始沿光滑弧形轨道AB滑下 接着进入半径R 4m 的粗糙竖直圆环轨道 当到达环 顶C时 刚好对轨道压力为零 小球在沿左半环CB滑下后 再进入光滑弧形轨道BD 且 到达D点时速度为零 g取 10m s2 下列说法正确的是 5 A 在由A到D的过程中 小球的机械能守恒 B D点离地面的高度是 12m C 小球第一次过B点时对轨道的压力大小是 30N D 小球从B到C的过程中克服阻力做的功是 10J 答案 D 解析 小球在圆环轨道运动过程中受摩擦阻力 机械能不守恒 故 A 错误 因为由A到D小球机械能不守恒 所以D点离地面高度小于 12m 故 B 错误 小球从A到B机械能守恒 mgH mv 在B点由牛顿第二定律FN mg m 解得 1 22B v2B R FN 35N 故 C 错误 小球从B到C过程 据动能定理得 mg 2R Wf mv mv 小球在C点时 1 22C 1 22B mg m 解得Wf 10J 故 D 正确 v2C R 二 非选择题 9 如图所示 斜面的倾角为 质量为m的滑块距挡板P的距离为l0 滑块以初速度 v0沿斜面上滑 滑块与斜面间的动摩擦因数为 滑块所受摩擦力小于重力沿斜面向下 的分力 若滑块每次与挡板相碰均无机械能损失 求滑块经过的总路程 答案 l0tan 1 v2 0 2gcos 解析 滑块最终要停在斜面底部 设滑块经过的总路程为s 对滑块运动的全程应 用功能关系 全程所产生的热量为Q mv mgl0sin 1 22 0 又全程产生的热量等于克服摩擦力所做的功 即Q mgscos 解以上两式可得s l0tan 1 v2 0 2gcos 6 10 2011 桂林模拟 传送带与水平面之间的夹角为 30 其上A B两点间的距离为l 5m 传送带在 电动机的带动下以v 1m s 的速度匀速运动 现将一质量为m 10kg 的小物体 可视为质点 轻 放在传送带的A点 已知小物体与传送带之间的动摩擦因数 在传送带将小物体从 3 2 A点传送到B点的过程中 求 g取 10m s2 1 传送带对小物体做的功 2 电动机做的功 答案 1 255J 2 270J 解析 1 小物体轻放在传送带上时 受力分析如图所示 根据牛顿第二定律得 沿斜面方向 mgcos mgsin ma 可知 小物体上升的加速度为 a 2 5m s2 当小物体的速度为v 1m s 时 位移x 0 2m 然后小物体将以v 1m s 的速度完 v2 2a 成 4 8m 的路程 由功能关系得 W Ep Ek mglsin mv2 255J 1 2 2 电动机做功使小物体机械能增加 同时小物体与传送带间因摩擦产生热量Q 由 v at得t 0 4s v a 7 相对位移x vt at2 0 2m 1 2 摩擦热Q mgx cos 15J 故电动机做的功为W电 W Q 270J 11 2011 苏北四市模拟 如图所示装置由AB BC CD三段轨道组成 轨道交接处均由很小的圆弧平滑连接 其 中轨道AB CD段是光滑的 水平轨道BC的长度s 5m 轨道CD足够长且倾角 37 A D两点离轨道BC的高度分别为h1 4 30m h2 1 35m 现让质量为m的小滑块自A点由 静止释放 已知小滑块与轨道BC间的动摩擦因数 0 5 重力加速度g取 10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 求 1 小滑块第一次到达D点时的速度大小 2 小滑块第一次与第二次通过C点的时间间隔 3 小滑块最终停止的位置距B点的距离 答案 1 3m s 2 2s 3 1 4m 解析 1 小滑块从A B C D过程中 由动能定理得mg h1 h2 mgs mv 0 1 22D 代入数据得 vD 3m s 2 小滑块从A B C过程中 由动能定理得 mgh1 mgs mv 1 22C 代入数据得 vC 6m s 小滑块沿CD段上滑的加速度大小a gsin 6m s2 小滑块沿CD段上滑到最高点的时间t1 1s vC a 由于对称性可知小滑块从最高点滑回C点的时间t2 t1 1s 故小滑块第一次与第二次通过C点的时间间隔t t1 t2 2s 3 对小滑块运动全过程利用动能定理 设小滑块在水平轨道上运动的总路程为s总 有 mgh1 mgs总 代入数据得s总 8 6m 8 故小物块最终停止的位置距B点的距离为 2s s总 1 4m 12 如图所示 水平桌面上有一轻弹簧 左端固定在A点 自然状态时其右端位于B 点 D点位于水平桌面最右端 水平桌面右侧有一竖直放置的光滑轨道MNP 其形状为半径 R 0 8m 的圆环剪去了左上角 135 的圆弧 MN为其竖直直径 P点到桌面的竖直距离为 R P点到桌面右侧边缘的水平距离为 2R 用质量m1 0 4kg 的物块a将弹簧缓慢压缩到C 点 释放后弹簧恢复原长时物块恰停止在B点 用同种材料 质量为m2 0 2kg的物块b 将弹簧缓慢压缩到C点释放 物块b过B点后其位移与时间的关系为x 6t 2t2 物块从 D点飞离桌面恰好由P点沿切线落入圆弧轨道 g 10m s2 求 1 BD间的水平距离 2 判断物块b能否沿圆弧轨道到达M点 3 物块b释放后在桌面上运动的过程中克服摩擦力做的功 答案 1 2 5m 2 不能 3 5 6J 解析 1 设物块由D点以初速度vD做平抛运动 落到P点时其竖直方向分速度为 vy 2gR tan45 vy vD 所以vD 4m s 在桌面上过B点后初速度v0 6m s 加速度a 4m s2 所以BD间位移为xBD 2 5m v2D v2 0 2a 2 若物块能沿圆弧轨道到达M点 其速度为vM 由机械能守恒定律得 m2v m2v m2g