高考物理二轮作业手册 专题限时集训 第5讲 能量转化与守恒

专题限时集训(五)[第5讲能量转化与守恒](时间：40分钟)1．假设篮球运动员准备投二分球前先屈腿下蹲再竖直向上跃起，已知该运动员的质量为m，双脚离开地面时的速度为v，从开始下蹲至跃起过程中重心上升的高度为h，则下列说法正确的是()A．从地面跃起过程中，地面支持力对他所做的功为0B．从地面跃起过程中，地面支持力对他所做的功为eq\f(1,2)mv2＋mghC．离开地面后，他在上升过程处于超重状态D．从下蹲到离开地面上升的过程中，他的机械能守恒2．如图5－1所示，竖直向上的匀强电场中，绝缘轻质弹簧竖直立于水平地面上，一质量为m的带正电小球在外力F的作用下静止于图示位置，小球与弹簧不连接，弹簧处于压缩状态．现撤去F，小球从静止开始运动到离开弹簧的过程中，重力、电场力、弹簧弹力对小球做功分别为W1、W2和W3，不计空气阻力，则上述过程中()图5－1A．小球与弹簧组成的系统机械能守恒B．小球重力势能的变化为W1C．小球动能的变化为W1＋W2＋W3D．小球机械能的变化为W1＋W2＋W33．冬奥会自由式滑雪比赛，运动员沿着山坡上的雪道从高处滑下，如图5－2所示．下列描述正确的是()图5－2A．雪道对雪撬的摩擦力做正功B．运动员的重力势能增大C．运动员的机械能增大D．运动员的动能增大4.当你骑自行车下坡时，虽然有空气阻力作用，你也没有蹬车，但车的速率越来越大，在这个过程中，你和自行车的()A．机械能守恒，减少的重力势能等于增加的动能B．机械能守恒，减少的重力势能大于增加的动能C．机械能不守恒，减少的重力势能小于增加的动能D．机械能不守恒，减少的重力势能大于增加的动能5．“蹦极”是一项勇敢者的运动．如图5－3所示，O为弹性橡皮绳处于自然长度时下端所在的位置，某人用弹性橡皮绳拴住身体自高空P处自由下落，Q为下落的最低点．则从O到Q的过程中，此人的()图5－3A．动能逐渐减小B．机械能保持不变C．速度先减小后增大D．加速度先减小后增大6．细绳拴一个质量为m的小球，小球将固定在墙上的轻弹簧压缩x，小球与弹簧不粘连．如图5－4所示，将细线烧断后()图5－4A．小球做平抛运动B．小球脱离弹簧后做匀变速运动C．小球的加速度立即为gD．小球落地时动能等于mgh7．如图5－5所示，竖直放置的两根平行金属导轨之间接有定值电阻R，质量不能忽略的金属棒与两导轨始终保持垂直并良好接触且无摩擦，棒与导轨的电阻均不计，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直，棒在竖直向上的恒力F作用下加速上升的一段时间内，力F做的功与安培力做的功的代数和等于()图5－5A．棒的机械能增加量B．棒的动能增加量C．棒的重力势能增加量D．电阻R上放出的热量8．如图5－6所示，半径为R的金属环竖直放置，环上套有一质量为m的小球，小球开始时静止于最低点．现给小球一冲击，使它以初速度v0＝eq\r(6Rg)开始做圆周运动．小球运动到环的最高点时与环恰无作用力，小球从最低点运动到最高点的过程中()图5－6A．小球机械能守恒B．小球在最低点时对金属环的压力是6mgC．小球在最高点时，重力的功率是mgeq\r(gR)D．小球机械能不守恒，且克服摩擦力所做的功是0.5mgR9．如图5－7所示，轮半径r＝10cm的传送带，水平部分AB的长度L＝1.5m，与一圆心在O点、半径R＝1m的竖直光滑圆轨道的末端相切于A点，AB高出水平地面H＝1.25m．一质量m＝0.1kg的小滑块(可视为质点)，由圆轨道上的P点从静止释放，OP与竖直线的夹角θ＝37°.已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g取10m/s2(1)求滑块对圆轨道末端的压力；(2)若传送带一直保持静止，求滑块的落地点与B间的水平距离．(3)若传送带以v0＝0.5m/s的速度沿逆时针方向运行(传送带上部分由B到A运动)，求滑块在皮带上滑行过程中产生的内能．图5－710．如图5－8所示，已知半径分别为R和r的甲、乙两个光滑的圆形轨道在同一竖直平面上，甲轨道左侧连接一个光滑的轨道，两圆形轨道之间由一条水平轨道CD相连，一小球自某一高度由静止滑下，先滑上甲轨道，通过动摩擦因数为μ的CD段，又滑上乙轨道，最后离开两轨道，若小球在两圆轨道的最高点对轨道压力都恰好为零．试求：(1)小球分别经过C、D时的速度；(2)小球释放的高度h；(3)水平CD段的长度．图5－8

专题限时集训(五)1．A[解析]运动员从地面跃起过程中，地面支持力的位移为0，对他所做的功为0，选项A正确，选项B错误；离开地面后，运动员处于完全失重状态，选项C错误；从下蹲到离开地面上升的过程中，运动员的机械能增加，选项D错误．2．C[解析]由于电场力做功，小球与弹簧组成的系统机械能不守恒，选项A错误；重力对小球做功为W1，小球重力势能的变化为－W1，选项B错误；由动能定理可知，小球动能的变化为W1＋W2＋W3，选项C正确；由功能关系可知，小球机械能的变化为W2＋W3，选项D错误．3．D[解析]雪撬和运动员整体受重力、支持力、摩擦力，摩擦力对雪撬做负功，A错；运动员的高度下降，重力势能减小，B错；除重力做功外，雪撬对运动员的摩擦力对运动员做负功，运动员的机械能减小，C错；下滑的过程中，速度增大，动能增大，D对．4．D[解析]下坡的过程中，除重力做功外，还有阻力做功，机械能不守恒，重力势能减少，一部分转化为动能，另一部分转化为热能，所以重力势能的减少大于动能的增加，D正确．5．D[解析]从O到Q的过程中，橡皮绳伸长，弹性势能增加，重力势能减少，在重力与弹力大小相等前，加速度减小而速度增大，动能增大，而当弹力大于重力后，加速度增大而速度减小，动能减小，所以速度和动能先增大后减小，而加速度先减小后增大，A、C错，D对；人的机械能不包括弹簧的弹性势能，在从O到Q的过程中，弹力对人做负功，机械能减小，B错．6．B[解析]将细线烧断后，小球无初速度，不可能做平抛运动，A错；当小球脱离弹簧后，小球只受重力，做匀变速运动，B对；小球脱离弹簧后，加速度才为g，脱离弹簧前，加速度不为g，C错；因为弹力对小球做了功，小球落地时的动能必然大于mgh，D错．7．A[解析]棒受重力G、拉力F和安培力FA的作用．由动能定理：WF＋WG＋W安＝ΔEk得WF＋W安＝ΔEk＋mgh，即力F做的功与安培力做功的代数和等于机械能的增加量，选项A正确．8．D[解析]小球到达最高点时，恰无作用力，故有：mg＝meq\f(v2,R)，解得v＝eq\r(gR)，从最低点到最高点，机械能的变化为：ΔE＝2mgR＋eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝－eq\f(1,2)mgR，即机械能减少了0.5mgR，这一部分能量完全用来克服阻力做功，A错，D对；在最低点，由F－mg＝meq\f(veq\o\al(2,0),R)得，F＝7mg，B错；在最高点，重力的方向与速度的方向垂直，重力的瞬时功率为0，C错．9．(1)1.4N，竖直向下(2)0.5(3)0.2J[解析](1)从P到圆轨道末端，由动能定理有mgReq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1－cos37°))＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,A)在轨道末端，由牛顿第二定律有NA－mg＝meq\f(veq\o\al(2,A),R)解得NA＝1.4N由牛顿第三定律，滑块对圆轨道末端的压力为1.4N，方向竖直向下．(2)从A到B，由动能定理有－μmgL＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,A)解得vB＝1m在B点，皮带对滑块的支持力为NB，由牛顿第二定律，有mg－NB＝eq\f(mveq\o\al(2,B),r)解得NB＝0.滑块恰从B开始做平抛运动滑块的落地点与B间的水平距离x＝vBt＝vBeq\r(\f(2H,g))＝0.5m.(3)滑块从A到B，与传送带间的相对位移Δs＝L＋v0·eq\f(vA－vB,μg)＝2m滑块在传送带上滑行产生的热量Q＝μmgΔs＝0.2J.10．(1)eq\r(5gr)(2)2.5R(3)eq\f(5（R－r）,2μ)[解析](1)小球在光滑圆轨道上滑行时，机械能守恒，设小球滑过C点时的速度为vC，通过甲轨道最高点的速度为v′，根据小球对最高点压力为零，由圆周运动公式有mg＝meq\f(v′2,R)取轨道最低点为零势能点，由机械守恒定律，有eq\f(1,2)mveq\o\al(2,C)＝2mgR＋eq\f(1,2)mv′2解得：vC＝eq\r(5gR).同理可得小球滑过D点时的速度：vD＝eq\r