复习方略（福建专用）2015高考物理一轮复习 第五章 第4讲 功能关系 能量守恒定律课时提能演练（十七）（含解析）鲁科版必修2

1、课时提能演练（十七）功能关系能量守恒定律(45分钟100分)一、选择题(本大题共7小题,每小题8分,共56分。每小题只有一个选项正确)1.(2014·厦门模拟)用恒力F向上拉一物体,使其由地面处开始加速上升到某一高度。若该过程空气阻力不能忽略,则下列说法中正确的是()A.力F做的功和阻力做的功之和等于物体动能的增量B.重力所做的功等于物体重力势能的增量C.力F做的功和阻力做的功之和等于物体机械能的增量D.力F、重力、阻力三者的合力所做的功等于物体机械能的增量【解析】选C。由动能定理可知,F和阻力还有重力所做的总功等于物体动能的增量,故选项A错;克服重力所做的功等于物体重力势能的增量,

2、选项B错;力F做的功和阻力做的功之和等于物体机械能的增量,选项C对,D错。2.(2012·海南高考改编)下列关于功和机械能的说法,正确的是()A.在有阻力作用的情况下,物体重力势能的减少不等于重力对物体所做的功B.合力对物体所做的功等于物体机械能的改变量C.物体的重力势能是物体与地球之间的相互作用能,其大小与势能零点的选取有关D.运动物体动能的减少量一定等于其重力势能的增加量【解析】选C。物体重力势能的减少量一定等于重力做的功,与有无其他力、其他力是否做功都无关,选项A错误;根据动能定理,合力对物体所做的功一定等于物体动能的改变量,选项B错误;物体的重力势能是系统共同具有的,也是相对

3、的,选项C正确;在只有重力做功的情况下,物体动能的减少量一定等于其重力势能的增加量,即机械能守恒,选项D错误。3.如图所示,ABCD是一个盆式容器,盆内侧壁与盆底BC的连接处都是一段与BC相切的圆弧,B、C在水平线上,其距离d=0.5m。盆边缘的高度为h=0.30m。在A处放一个质量为m的小物块并让其由静止下滑。已知盆内侧壁是光滑的,而盆底BC面与小物块间的动摩擦因数为=0.10。小物块在盆内来回滑动,最后停下来,则停下的位置到B的距离为()A.0.50 mB.0.25 mC.0.10 mD.0【解析】选D。设小物块在BC段来回滑行的总路程为s,由能量守恒定律可知,mgh=mgs,解得s=3.

4、0m,由s=6d可知,小物块最终停在B点,D正确。4.如图所示,质量为m的跳高运动员先后用背越式和跨越式两种跳高方式跳过某一高度,该高度比他起跳时的重心高出h,则他从起跳后至越过横杆的过程中克服重力所做的功()A.都必须大于mghB.都不一定大于mghC.用背越式不一定大于mgh,用跨越式必须大于mghD.用背越式必须大于mgh,用跨越式不一定大于mgh【解析】选C。采用背越式跳高方式时,运动员的重心升高的高度可以低于横杆,而采用跨越式跳高方式时,运动员的重心升高的高度一定高于横杆,故用背越式时克服重力做的功不一定大于mgh,而采用跨越式时克服重力做的功一定大于mgh,C正确。5.(2014&

5、#183;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mgv【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移的乘积,可知这个位移是物体对地位移的两

6、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=Ffl相对求摩擦热,式中l相对为两接触物体间的相对路程。6.如图所示,A、B、C三个一样的滑块从粗糙斜面上的同一高度同时开始运动,A由静止释放,B的初速度方向沿斜面向下,大小为v0,

7、C的初速度方向沿斜面水平向左,大小也为v0。下列说法中正确的是()A.A和C将同时滑到斜面底端B.滑到斜面底端时,B的机械能减少最多C.滑到斜面底端时,B的动能最大D.C的重力势能减少最多【解题指南】解答本题时要明确以下两点:(1)由于斜面粗糙,所以A和C不能同时到达底端;(2)滑块C通过的路程最大,克服摩擦力做的功最多。【解析】选C。滑块A和C通过的路程不同,在沿斜面方向的加速度大小也不相同,故A错,三个滑块滑到底端时重力势能减少量相同,故D错。滑块A和B滑到底端时经过的位移相等,克服摩擦力做功相等,而滑块C的路程较大,机械能减少得较多,故B错C对。7.构建和谐型、节约型社会深得民心,节能器

8、材遍布于生活的方方面面,自动充电式电动车就是很好的一例,电动车的前轮装有发电机,发电机与蓄电池连接。当骑车者用力蹬车或电动自行车自动滑行时,自行车就可以连通发电机向蓄电池充电,将其他形式的能转化成电能储存起来,现有某人骑车以5kJ的初动能在粗糙的水平路面上滑行,第一次关闭自动充电装置,让车自由滑行,其动能随位移变化关系如图线a所示;第二次启动自动充电装置,其动能随位移变化关系如图线b所示,则第二次向蓄电池所充的电能可接近()A.5 kJB.4 kJC.3 kJD.2 kJ【解析】选D。由图线a可知,电动车的动能Ek与滑行位移x成线性关系,第一次自由滑行10m停止,第二次自动充电时只滑行了6m,

9、所以第二次充电的电能相当于滑行4m所需要的能量,即E=×5kJ=2 kJ,故本题选D。二、非选择题(本大题共3小题,共44分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)8.(12分)如图所示,光滑水平面AB与竖直面内的半圆形导轨在B点相接,导轨半径为R。一个质量为m的物体将弹簧压缩至A点后由静止释放,在弹力作用下物体获得某一向右速度后脱离弹簧,脱离弹簧后当它经过B点进入导轨瞬间对导轨的压力为其重力的7倍,之后向上运动完成半个圆周运动,恰好到达C点。试求:(1)弹簧开始时的弹性势能;(2)物体从B点运动至C点克服阻力做的功。【解析】(1)物体在B点时由牛顿第二定律得FN-m

10、g=m(2分)v=(2分)Ep=mv2=3mgR(3分)(2)物体在C点的速度vC=(2分)根据动能定理得:=mgR+2mgR-3mgR=-mgR(2分)即克服摩擦阻力做功mgR(1分)答案:(1)3mgR(2)mgR9.(16分)如图所示,静止放在水平桌面上的纸带,其上有一质量为m=1.0kg的铁块,它与纸带右端的距离为L=0.5m,所有接触面之间的动摩擦因数相同。现用水平向左的恒力,经2s时间将纸带从铁块下抽出,当纸带全部抽出时铁块恰好到达桌面边缘且速度为v=2m/s。已知桌面高度为H=0.8m,不计纸带重力,铁块可视为质点。重力加速度g取10 m/s2,求:(1)铁块抛出后落地点离抛出点

11、的水平距离;(2)纸带抽出过程中系统产生的内能。【解析】(1)铁块离开桌面后做平抛运动水平方向:x=vt(2分)竖直方向:H=gt2(2分)联立解得:x=0.8m(1分)(2)设铁块的加速度为a1,由牛顿第二定律得:mg=ma1(1分)纸带抽出时,铁块的速度:v=a1t1(1分)联立解得:=0.1(1分)铁块的位移:x1=a1(2分)设纸带的位移为x2,由题意知:x2-x1=L(2分)由功能关系可得系统产生的内能E=mgx2+mg(x2-x1)(3分)联立解得E=3J。(1分)答案:(1)0.8m(2)3J10.(能力挑战题)(2014·汕头模拟)(16分)如图所示,遥控电动赛车(可

12、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=0.5,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。【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(2分)赛车在C点的速度为vC,由机械能守恒定律可得:mg·2R+m=m(2分)由上述两式联立,代入数据可得:vC=5m/s(2分)设赛车在CD轨道上运动的最短路程为x,由动能定理可得:-kmgx=0-m(2分)代入数据可得:x=2.5m(2分)(2)由于竖直圆轨道光滑,由机械能守恒定律可知:vB=vC=5m/s(2分)从A点到B点的运动过程中,由能量守恒定律可得:Pt=kmgL+m(2分)代入数据可得:t=4.5s(2分)答案:(1)2.5