高中物理训练【功能关系及其应用】

高中物理专题训练【功能关系及其应用】

A级合格考达标练

L物体在竖直方向上分别做了匀速上升、加速上升和减速上升三种运动。在这三种情况下物体机械

能的变化情况是（）

A.匀速上升机械能不变,加速上升机械能增加,减速上升机械能减小

B.匀速上升和加速上升机械能增加,减速上升机械能减小

C.匀速上升和加速上升机械能增加,减速上升机械能可能增加,可能减少,也可能不变

D.三种情况中,物体的机械能均增加

⅞gc

解画无论物体向上加速运动还是向上匀速运动,除重力外,其他外力的合力一定对物体做正功,物体机

械能一定增加;物体向上喊速运动时,除重力外,物体受到的其他外力不确定,故无法确定其机械能的

变化情况,选项C正确。

2.（多选）节日燃放礼花弹时,要先将礼花弹放入一个竖直的炮筒中,然后点燃礼花弹的发射部分,通过

火药剧烈燃烧产生的高压燃气,将礼花弹由炮筒底部射向空中。礼花弹在炮筒中被击发过程中,克服

重力做功Wb克服炮筒阻力及空气阻力做功卬2,高压燃气对礼花弹做功卬3,则礼花弹在炮筒内运动

的过程中（设礼花弹发射过程中质量不变）（）

A.礼花弹的动能变化量为w3+ιv2+ιvl

B.礼花弹的动能变化量为Wi-W2-W↑

C.礼花弹的机械能变化量为W3-W1

D.礼花弹的机械能变化量为IV3-W2

⅞⅞BD

解画由动能定理可知,所有力对物体做的总功等于物体动能的变化,故B正确;由机械能守恒定律知，

系统机械能的改变只有靠重力和系统内的弹力以外的其他力做功才能实现,本题中是靠燃气推力、

炮筒阻力及空气阻力做功使礼花弹的机械能发生改变的,所以D项正确。

3.如图所示,木块A放在木块B的左端上方,用水平恒力尸将A拉到B的右端,第一次将B固定在地面

上,F做功生热口;第二次让B在光滑水平面上可自由滑动,F做功皿2,生热Q2。则下列关系中正

确的是（）

41~~I——.1A.F.____.______

∣

A.WI<W2,QI=Q2B.W=W2,Q=O2

C.WI<W2,QI<Q2D.WI=W2,QI<Q2

⅞⅜]A

丽在两次过程中，第一次和第二次A相对于B的位移是相等的,而热量等于滑动摩擦力乘■以相对住

移,因此Q=Q,第一次A的对地位移要小于第二次A的对地位移,而功等于力乘以对地位移,因此

Wι<W2,所以选项A正确。

4.（多选）某人将原来放在地面上质量为1kg的物体匀加速向上提升1m,这时物体获得2m/s的速度,

在这个过程中（g取IOm/S?）,以下说法正确的是（）

A.手对物体做功为IOJ

B.合外力对物体做功为12J

C.合外力对物体做功为2J

D.物体重力势能增加了IOJ

⅜⅞~∣CD

解画重力做功WG=-，咫〃=-lxl0xlJ=-IOJ,故重力势能增加10J,选项D正确;设手对物体做功为W,

22

由动能定理得合外力做功为lV+WG=ifflv=∣×l×2J=2J,解得W=2J-WG=2J-（-10J）=I2Jo因此,选

项A、B均错误,C正确。

5.

-1-

•__；B

（多选）如图所示,轻质弹簧上端固定,下端系一物体。物体在A处时,弹簧处于原长状态。现用手托住

物体使它从A处缓慢下降,到达B处时,手和物体自然分开。此过程中,物体克服手的支持力所做的功

为Wo不考虑空气阻力。关于此过程,下列说法正确的有（）

A.物体重力势能减小量一定大于W

B.弹簧弹性势能增加量一定小于W

C.物体与弹簧组成的系统机械能增加量为W

D.若将物体从A处由静止释放,则物体到达B处时的动能为W

矗IAD

窿丽在此过程中减少的重力势能mgk=AEp+W,所以物体重力势能减小量一定大于W,不能确定弹簧

弹性势能增加量与W的大小关系,选项A正确,B错误;支持力对物体做负功,所以物体与弹簧组成的

系统机械能减少W,选项C错误;若将物体从A处由静止释放,从A到8的过程,根据动能定理有

Ek=∕ng∕z-AEP=W,选项D正确。

6.

如图所示,一表面光滑的木板可绕固定的水平轴。转动。木板从水平位置OA转到位置02的过程

中,木板上重为5N的物块从靠近转轴的位置由静止开始滑到图中虚线所示位置.在这一过程中,物

块的重力势能减少了4J。以下说法正确的是（g取IOn√s2）（）

A.物块的竖直高度降低了0.8m

B.由于木板转动,物块下降的竖直高度必大于0.8m

C.物块获得的动能为4J

D.由于木板转动,物块的机械能必定增加

≡UA

解画重力势能的表达式EP=,“g∕z,重力势能减少了4J,而mg=5N,故〃=0.8m,选项A正确、B错误;木

板转动,木板的支持力对物块做负功,则物块的机械能必定减少,物块获得的动能小于4J,选项C、D

均错误。

7.如图所示,水平传送带以v=2m/s的速率匀速运行,上方漏斗每秒将40kg的煤粉竖直放到传送带上,

然后一起随传送带匀速运动。如果要使传送带保持原来的速率匀速运行,则电动机应增加的功率为

多少？

答案∣16OW

解画由功能关系,电动机多做的功等于使单位时间内落在传送带上的煤粉获得的动能以及煤粉相对

传送带滑动过程中产生的热量,所以AP∕=5"v2+Q,传送带做匀速运动,而煤粉相对地面做匀加速运动

过程中的平均速度为传送带速度的一半,所以爆粉相对传送带的位移等于相对地面的位移,故

25

Q=Ff∙∆x=尸fX=Tmv,解得Δ∕=160Wo

8.

30

24

18

12

6

(多选)一物块在高3.0m、长5.0m的斜面顶端从静止开始沿斜面下滑,其重力势能和动能随下滑距

离S的变化如图中直线/、〃所示,重力加速度取IOmH。贝∣J()

A.物块下滑过程中机械能不守恒

B.物块与斜面间的动摩擦因数为0.5

C物块下滑时加速度的大小为6.0m∕s2

D.当物块下滑2.0m时机械能损失了12J

⅞⅞AB

丽由图像可知,物块在斜面顶端时重力势能为30J,物块滑到斜面底端时动能为10J,该过程损失了

20J的机械能,所以物块下滑过程中机械能不守恒,选项A正确;物块在斜面顶端时Mg力=30J,在下滑

全过程中由能量守恒得WngCoS夕s=20J,解得/ZZ=Ikg∕=0.5,选项B正确;物块下滑时wt^siriθ-μmgcos

解得tz=2.0m/s2,选项C错误;物块下滑2.0m时损失的机械能为Q=μmgcos

^=0.5×10×0.8×2.0J=8J,选项D错误。

B级等级考提升练

9.

（多选）如图所示,在抗洪救灾中,一架直升机通过绳索用恒力尸竖直向上拉起一个漂在水面上的木箱,

使其由水面开始加速上升到某一高度,若考虑空气阻力而不考虑空气浮力,则在此过程中,以下说法正

确的有（）

A.拉力厂所做的功减去克服阻力所做的功等于木箱重力势能的增量

B.木箱克服重力所做的功等于木箱重力势能的增量

C.拉力尸、重力、阻力三者的合力所做的功等于木箱动能的增量

D.拉力F和阻力的合力所做的功等于木箱机械能的增量

⅞⅞∣BCD

噩木箱运动过程中,有拉力尸、重力、阻力三个力对木箱做功,合力做功决定着物体动能的改变

量,C正确;重力做功决定着重力势能的改变量,B正确,A错误;除重力做功以外,其他力做功的代数和

等于物体机械能的改变量,D正确。

弹簧盒

E一

FL③

10.如图是安装在列车车厢之间的摩擦缓冲器结构图。图中①和领楔块,朗④为垫板,楔块与弹簧

盒、垫板间均有摩擦。在车厢相互撞击使弹簧压缩的过程中（）

A.缓冲器的机械能守恒

B.摩擦力做功消耗机械能

C垫板的动能全部转化为内能

D.弹簧的弹性势能全部转化为动能

⅜⅞

窿画在车厢相互撞击使弹簧压缩的过程中,由于要克服摩擦力做功,故缓冲器机械能减少,选项A错

误,选项B正确;弹簧压缩过程中,垫板的动能转化为内能和弹簧的弹性势能,选项C、D错误。

IL如图所示,极限跳伞是世界上流行的空中极限运动,它的独特魅力在于跳伞者可以从正在飞行的各

种飞行器上跳下,也可以从固定在高处的器械、陡峭的山顶、高地甚至建筑物上纵身而下,并且通常

起跳后伞并不是马上自动打开,而是由跳伞者自己控制开伞时间。伞打开前可看成是自由落体运动,

打开伞后减速下降,最后匀速下落。用Zi表示人下落的高度J表示下落的时间表示人的重力势

能,Ek表示人的动能,E表示人的机械能,U表示人下落的速度,如果打开伞后空气阻力与速度的二次方

成正比,则下列图像可能正确的是（）

解画重力势能与人下落的高度呈一次函数关系,选项A错误。人先做自由落体运动,机械能守恒,可

得Ek=AEp=mg∕?,动能与下落的高度成正比,打开降落伞后人做减速运动,随速度的减小,阻力减小,由

牛顿第二定律可知,人做加速度减小的减速运动,最后当阻力与重力大小相等后,人做匀速直线运动，

所以动能先减小得快,后减小得慢,当阻力与重力大小相等后,动能不再发生变化,而机械能继续减小,

选项B正确,C、D错误。

12.

A

JWWM⅜⅝r[~∣►£

B

如图所示,一轻弹簧左端固定在长木板B的左端,右端与小木块A连接,且A与B及B与地面间的接

触面均光滑。开始时4和8均静止,现同时对A、B施加等大反向的水平恒力FI和F2。从两物体开

始运动之后的整个运动过程中,弹簧形变不超过其弹性限度。对于4、B和弹簧组成的系统,下列说

法正确的是（）

A.由于Q、B等大反向,故系统机械能守恒

B.当弹簧弹力大小与人、B大小相等时4、8各自的动能最大,此时系统机械能最大

C在运动的过程中力、8动能的变化量加上弹簧弹性势能的变化量等于Q、B做功的代数和

D.在运动过程中Λ的最大速度一定大于B的最大速度

⅞⅞C

画由于Q、B对A、B都做正功,故系统机械能增加,即系统机械能不守恒,选项A错误;当弹簧弹

力大小与Fi、F2大小相等时,4、B受力平衡,加速度减为0,此时速度达到最大值,故各自的动能最大，

之后Q和B继续对系统做正功,系统机械能继续增大,故此时系统机械能不是最大,选项B错误;在运

动的过程中,根据除重力和弹簧弹力以外的力对系统做的功等于系统机械能的变化量可知/、B动能

的变化量加上弹簧弹性势能的变化量等于FH尸2做功的代数和,选项C正确;由于不知道A和8质

量大小的关系,所以不能判断谁的最大速度更大,选项D错误。

13.

Rc

ab

如图是竖直面内的光滑固定轨道,加水平,长度为2R;历是半径为R的四分之一圆弧,与曲相切

于b点。一质量为根的小球,始终受到与重力大小相等的水平外力的作用,自。点处从静止开始向右

运动。重力加速度大小为g。小球从。点开始运动到其轨迹最高点,机械能的增量为多大？

答案5mgR

Ig明以小球为研究对象,在小球由“到C的过程中,应用动能定理有Fxab+FR-mgR=^ι√,其中水平

力大小F=mg,得vc=2y[gRo经过C点以后,在竖直方向上小球做竖直上抛运动,上升的时间1升

9Igo在水平方向上小球做加速度为〃X的匀加速运

动,由牛顿第二定律得/7=∕Mt,且F=mg,故ClX=g。在时间力升内,小球在水平方向上的位移

1

X=加4升2=2氏故力F在整个过程中对小球做的功W=Fxah+FR+Fx=5mgR.由功能关系

得,AE=W=5"igR°

14.如图所示,水平传送带长L=12m,且以v=5m/s的恒定速率顺时针转动,光滑轨道与传送带的右端

B点平滑连接,有一质量ln=2kg的物块从距传送带高6=5m的A点由静止开始滑下。已知物块与传

送带之间的动摩擦因数》=0.5,重力加速度g取10m/s1求：

(1)物块距传送带左端C的最小距离；

(2)物块再次经过B点后滑上曲面的最大高度；

(3)在上述整个运动过程中,物块与传送带间因摩擦而产生的热量。

⅞⅞∣(l)2m(2)1.25m⑶22