能量综合问题试卷

温馨提示:此套题为Word版，请按住Ctrl，滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。高频考点专项练（五）能量综合问题试卷

（45分钟100分）一、选择题（本题共9小题,每小题6分，共54分。多选题已在题号后标出）1.关于功和能的关系，下列说法正确的是（）A。物体受拉力作用向上运动，拉力做的功是1J,则物体重力势能的增加量也是1JB。一个重10N的物体，在15N的水平拉力的作用下，分别在光滑水平面和粗糙水平面上发生相同的位移，拉力做的功相等C。一辆汽车的速度从10km/h增加到20km/h,或从50km/h增加到60km/h，两种情况下牵引力做的功一样多D.“神舟十号”载人飞船的返回舱在大气层以外向着地球做无动力飞行的过程中，机械能增大【解析】选B.物体向上运动，重力以外的力（拉力）做功1J,机械能的增加量为1J,选项A错误;由W二Flcosa知,水平拉力F和位移x均相同，拉力做的功相等，选项B正确；由动能定理可知，一辆汽车的速度从10km/h加速到20km/h比从50km/h加速到60km/h合外力做的功少，牵引力做功无法比较，选项C错误;“神舟十号"载人飞船的返回舱在大气层以外仅在引力作用下运动，机械能守恒，选项D错误。.一带电小球在空中由A点运动到B点的过程中，受重力、电场力和空气阻力三个力作用。若重力势能增加3J,机械能增加0。5J，电场力对小球做功1J，则小球（）A。重力做功为3JB。电势能增加1JC。克服空气阻力做功0。5JD.动能减少3。5J【解析】选C。重力做功等于重力势能的减小量重力势能增加3J，即重力做功—3J，故A错误.电场力做功等于电势能的减小量，电场力做功1J,即电势能减小1），故B错误.除重力外的各个力做的总功等于机械能的增加量，电场力做功1」机械能增加0.5J，所以克服空气阻力做功0.5J,故C正确。合力做功等于动能的增加量，合力做功等于各个力做的总功为-2。5J，所以动能减小2。5J，故D错误。.（多选）（2015•潍坊模拟）如图所示，轻弹簧上端通过一轻绳固定，下端拴一小球，小球与光滑的三角形斜面接触，弹簧处于竖直状态。现用力F竖直向上推斜面，使斜面缓慢向上运动直至弹簧与斜面平行,则在此过程中,以下说法正确的是（）A.小球对斜面的压力一直增大B.弹簧对小球不做功C.斜面对小球做正功D。推力F做的功等于斜面与小球机械能的增加【解析】选A、C。在用力F推动斜面上升时，刚开始斜面对小球的作用力为零，弹簧变为水平后，小球对斜面有一定的压力，故小球对斜面的压力一直增大，A正确；在使小球上升时,小球会沿斜面向下滑动，同时弹簧的弹力减小,小球在弹簧的作用下又会略上升，故弹簧对小球会做功，B错误;小球在斜面作用力的作用下向上移动了一段距离，故斜面对小球做了功，C正确；在整个过程中，推力F与弹簧对小球做的功等于斜面与小球机械能的增加，故D错误.4。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，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。5.（多选）蹦床是一项好看又惊险的运动，如图所示为运动员在蹦床运动中完成某个动作的示意图，图中虚线PQ是弹性蹦床的原始位置，A为运动员抵达的最高点，B为运动员刚抵达蹦床时的位置,C为运动员抵达的最低点。不考虑空气阻力和运动员与蹦床作用时的机械能损失，在A、B、C三个位置上运动员的速度分别是vA、vB、vc，机械能分别是EA、EB、EC,则它们的大小关系是（ ）A.vA〈vB，vB>vCB.vA>vB，vB〈vCC.EA=EB，EB>ECD.EA〉EB，EB=EC【解析】选A、C.运动员在最高点A的速度为零刚抵达B位置时的速度不为零,丫A〈vB,在最低点C的速度也为零vB>Q故A对，B错;以运动员为研究对象，BTA机械能守恒，EA=EB，BTC弹力对运动员做负功，机械能减小,EB〉Ec,故C对,D错。6。（多选）（2014•东北师大附中模拟）如图所示，一轻弹簧的左端固定,右端与一小球相连，小球处于光滑水平面上.现对小球施加一个方向水平向右的恒力F,使小球从静止开始运动,则小球在向右运动的整个过程中（）A。小球和弹簧组成的系统机械能守恒B。小球和弹簧组成的系统机械能逐渐增大C。小球的动能逐渐增大D.小球的动能先增大然后减小【解析】选B、D。小球在向右运动的整个过程中，力F做正功，由功能关系知小球和弹簧组成的系统机械能逐渐增大,A项错误，B项正确；弹力一直增大当弹力等于F时，小球的速度最大，动能最大当弹力大于F时，小球开始做减速运动，速度减小，动能减小，C项错误,D项正确。【加固训练】（多选）如图所示，一质量为m的小球固定于轻质弹簧的一端，弹簧的另一端固定于。点处，将小球拉至A处，弹簧恰好无形变，由静止释放小球,它运动到O点正下方B点的速度为v,与A点的竖直高度差为尢则（）A。由A至B重力做功为mgh1B。由A至B重力势能减少2mv2C。由A至B小球克服弹力做功为mgh1D.小球到达位置B时弹簧的弹性势能为（mgh—2mv。【解析】选A、D。由A到B,高度减小h，重力做功mgh，重力势能减少mgh,11但因弹簧伸长，弹性势能增加,由能量守恒得:mgh=2mv2+Ep,可得：Ep=mgh-2mv2,小球克服弹力做功应小于mgh，故B、C错误,A、D正确。7.（多选）如图所示，倾角。=30°的粗糙斜面固定在地面上，长为1、质量为m、粗细均匀、质量分布均匀的软绳置于斜面上，其上端与斜面顶端齐平。用细线将物块与软绳连接，物块由静止释放后向下运动直到软绳刚好全部离开斜面（此时物块未到达地面），在此过程中（）A.物块的机械能逐渐增加1B。软绳重力势能共减少了4mg1C.物块重力势能的减少等于软绳克服摩擦力所做的功D。软绳重力势能的减少小于其动能的增加与克服摩擦力所做功之和【解题指南】解答本题时可按以下思路分析：（1）分析物块和软绳的受力及各力的做功情况。（2）确定各力做功所对应的能量如何变化。【解析】选B、D。因物块所受的细线的拉力做负功,所以物块的机械能逐渐减小，111A错误；软绳重力势能共减少mg[（—21sin0）—（—21）]=4mg1,B正确；物块和软绳组成的系统受重力和摩擦力作用,由动能定理可得：重力做功（包括物块和软绳）减去软绳克服摩擦力做功等于系统（包括物块和软绳）动能的增加，设物块的质量为M,即WM+Wm-Wf=AEkM+AEkm,物块重力势能的减少等于WM所以C错误。对软绳有W-Wf+WF=AEkm,F表示细线对软绳的拉力，软绳重力势能的减少等于Wm,显然小于其动能的增加与克服摩擦力所做功之和，D正确.【加固训练】在倾角为30°的斜面上,某人用平行于斜面的力把原静止于斜面上的质量为2kg的物体沿斜面向下推了2m的距离,并使物体获得1m/s的速度，馈已知物体与斜面间的动摩擦因数为口，g取10m/s2,则在这过程中（ ）A。人对物体做功21JB。合外力对物体做功1JC。物体克服摩擦力做功21JD。物体重力势能减小40J【解析】选B。根据动能定理可知,合外力对物体做的功等于物体动能的增加量，11即W合=2mv2=2x2kgx（1m/s）2=1J,所以选项B正确；对物体受力分析，根据物体在垂直斜面方向上的合力为零求出物体与斜面间的正压力N=mgcosB,从而计算出斜面对物体沿斜面向上的滑动摩擦力大小为f=MN=pmgcos0，所以物体克服摩擦力做功W=fs=即gscose/代入数据可得Wf=20J,所以选项C错误；物体重力1势能的减小量等于重力做的功WG=mgssin0=2kgx10m/s2x2mx2=20J,选项D错误；对物体受力分析可知，物体共受到四个力的作用，其中只有3个力对物体做功,即人对物体的推力做正功,摩擦力做负功,重力做正功,它们三个力做功的代数和就等于合外力做的功，所以若设人对物体做功为W人，则应满足W人+WG-Wf=W合，代入数据可得W人=J,即人对物体做功1J,选项A错误。8.（多选）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2\」出-2R」B。小球落到地面时相对于A点的水平位移值为2\：；RH-4mC。小球能从细管A端水平抛出的条件是H〉2R二D。小球能从细管A端水平抛出的最小高度H=2rmin【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。1【解析】选B、C。设小球运动到A点的速度为:，根据动能定理，有m亮mg（H1—2R）,得vA=x2iCq二2R），小球做平抛运动,有x=vAt，2R=2gt2,所以水平位移x=2\；RH-4R「，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=x2g（H-2Rj>0，即h>2R，选项C正确，D错误。9。（2014•襄阳模拟）如图所示，质量为m的滑块从斜面底端以平行于斜面的初速度v0冲上固定斜面，沿斜面上升的最大高度为h。已知斜面倾角为。，斜面与滑块间的动摩擦因数为口，且口仕@「。，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取斜面底端为零势能面，则能表示滑块在斜面上运动的机械能E、动能Ek、势能Ep与上升高度h之间关系的图像是（）【解析】选D。势能先随高度增加而变大，后随高度减小而变小，上行与下行图线重合为一条第一象限内过原点的倾斜线段,A选项错误；机械能变化参考摩擦力做功,上行和下行过程中摩擦力随高度变化均匀做功，机械能随高度变化均匀减小,B选项错误;动能变化参考合外力做功，上行过程的合外力大于下行过程的合外力，且合外力在运动过程中大小恒定随高度变化均匀做功，D选项正确、C选项错误。二、计算题（本题共3小题，共46分.需写出规范的解题步骤）10.（14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1s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10m/s2,求：（1）铁块抛出后落地点离抛出点的水平距离.（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=vt11竖直方向：H=2giI解得:x=0.8m⑵设铁块的加速度为a1,由牛顿第二定律得|jmg=ma1纸带抽出时，铁块的速度v=a1t1联立解得：尸0。2设纸带的位移为x2，铁块的位移：1x1=2aji由题意知：x2-x1=L由功能关系可得系统产生的内能E二|jmgx2+|jmg(x2—x1)联立解得E=4J.答案(1)0。8m(2)4J11。(16分)如图甲所示，一倾角为9=37°的传送带以恒定速度运行。现将一质量m=1kg的小物体抛上传送带，物体相对地面的速度随时间变化的关系如图乙所示，取沿传送带向上为正方向g=10m/s2,sin37°=0。6,cos37°=0。8.求：(1)0〜8s内物体位移的大小。⑵物体与传送带间的动摩擦因数。0〜8$内物体机械能增量及因与传送带摩擦产生的热量Q.【解析】(1)从图乙中求出物体位移1x=-2x2x2m+4x4x2m+2x4m=14m⑵由图像知，物体相对传送带滑动时的加速度a=1m/s2对此过程中物体受力分析得|jmgcos0-mgsin0=ma得尸0.875(3)物体被送上的高度h=xsine=8。4m重力势能增量AEp=mgh=84J1J动能增量AE^Em「-5m、j=6Jk机械能增加AE=AEp+AEk=90J0~8s内只有前6s发生相对滑动。0~6s内传送带运动距离xi=4x6m=24m0~6s内物体位移x2=6m产生的热量Q=pmgcos0^Ax=pmgcos0(x1-x2)=126J答案(1)14m(2)0。875(3)90J126J12。(16分)如图所示在竖直平面内，粗糙的斜面轨道AB的下端与光滑的圆弧轨道BCD相切于B点，C点是最低点，圆心角NBOC=37°,D点与圆心0等高，圆弧轨道半径R=1.0m,现在一个质量为m=0。2kg可视为质点的小物体，从D点的正上方E点处自由下落，DE距离h=1。6m,小物体与斜面人8之间的动摩擦因数口二0。5。取sin37°=0.6,cos37°=0。8,g=10m/s2.求：(1)小物体第一次通过C点时轨道对小物体的支持力仆的大小。(2)要使小物体不从斜面顶端飞出,斜面的长度LAB