《高考备考指南 物理 》课件-能力课　功能关系　能量转化和守恒定律

能力课功能关系能量转化和守恒定律(本栏目对应配套训练P46~48)知识巩固练习1.载物电梯以v0速度匀速上升，货物的质量为m，某时刻起电梯以加速度a(a<g)减速升高h，g为重力加速度，则在这段减速过程中货物机械能的变化量ΔE为()A.mgh－mah B.mahC.－mah D.mgh【答案】A【解析】由牛顿第二定律得，货物受到的支持力为mg－N＝ma，得N＝mg－ma，由功能关系可知，机械能的变化量等于除重力外的其他力做的功，则有ΔE＝Nh＝(mg－ma)h，A正确.2.(2023年海淀一模)如图所示，轻弹簧下端连接一重物，用手托住重物并使弹簧处于压缩状态.然后手与重物一同缓慢下降，直至重物与手分离并保持静止.在此过程中，下列说法正确的是()A.弹簧的弹性势能与物体的重力势能之和先减少再增加B.弹簧对重物做的功等于重物机械能的变化量C.重物对手的压力随下降的距离均匀变化D.手对重物做的功一定等于重物重力势能的变化量【答案】C【解析】由题可知，重物的动能变化量为零，由于手对重物的作用力一直竖直向上，将弹簧与重物视作一个整体，故手对整体一直做负功，故弹簧的弹性势能与物体的重力势能之和一直在减少，A错误；弹簧和手对重物的功等于重物机械能的变化量，B错误；由题可知，当弹簧的弹力与重物的重力相等时，手与重物间的弹力为零，则两者分离，设此时弹簧的形变量为x0，则有kx0＝mg，当弹簧处于压缩状态下重物静止缓慢向下，设重物下降的距离为x，则有k(x0－x)＋F＝mg，联立解得F＝kx，C正确；物体重力做的功等于重物重力势能的变化量，D错误.3.(2023年佛山一模)如图相对皮带静止的货物与皮带一起沿斜面匀速上升.在这个过程中，下列说法正确的是()A.传送带对货物不做功B.货物的合外力对货物做正功C.货物所受摩擦力做的功会导致内能增加D.货物所受摩擦力做的功等于货物的重力势能增加量【答案】D【解析】货物受到沿皮带向上的摩擦力，该摩擦力与货物运动位移的方向同向，对货物做正功，会导致货物机械能增加，A、C错误；由于货物相对皮带静止，一起沿斜面匀速上升，则货物合外力为零，不可能做功，B错误；根据以上分析可知货物受到的摩擦力与货物运到位移的方向同向，对货物做正功，会导致货物机械能增加，但由于货物做匀速运动，货物动能不会发生改变，故货物所受摩擦力做的功等于货物的重力势能增加量，D正确.4.(多选)如图所示，小球从A点以初速度v0沿粗糙斜面向上运动，到达最高点B后返回A点，C为AB的中点.下列说法正确的是()A.小球从A出发到返回A的过程中，位移为零，外力做功为零B.小球从A到C与从C到B的过程中，减小的动能相等C.小球从A到C与从C到B的过程中，速度的变化率相等D.小球从A到C与从C到B的过程中，损失的机械能相等【答案】BCD【解析】位移是从初位置指向末位置的有向线段，故小球从A出发到返回A，位移为0，但整个过程中摩擦力的方向与小球运动的方向始终相反，故整个过程中摩擦力对小球做负功，A错误；设从A到C的高度和从C到B的高度为h，AC的距离为s，斜面的倾角为θ，则有ssinθ＝h，根据动能定理－mgh－μmgscosθ＝ΔEk，可知小球从A到C过程与从C到B过程中合外力对小球做的功相同，故小球减小的动能相等，B正确；由于小球从A到C再到B整个过程做匀减速运动，即两个过程加速度相等，即速度变化率相等，C正确；克服除重力之外其他力做多少功，小球的机械能就减小多少，根据－μmgscosθ＝ΔE，可得小球在从A到C过程与从C到B过程中损失的机械能相等，D正确.5.(2023年广州一中期中)质量为m的物体，由静止开始下落，由于空气阻力作用，下落的加速度为45g，在物体下落h的过程中，下列说法正确的是A.物体所受阻力做的功为mgB.物体重力做的功为－mghC.物体重力势能减少了mghD.物体动能增加了mg【答案】C【解析】根据牛顿第二定律mg－f＝45mg，解得f＝15mg，物体所受阻力做的功为Wf＝－fh＝－mgh5，A错误；物体重力做的功为WG＝mgh，B错误；物体重力势能减少量为ΔEp＝WG＝mgh，C正确；物体动能增加量为ΔEk＝W合＝456.一质量为m的小球，从地面附近的某高度处以初速度v水平抛出，除重力外小球还受一水平恒力作用，经过一段时间，小球的速度大小变为2v，方向竖直向下，小球还未到达地面.在此过程中()A.小球的动能增加了12mvB.小球的重力势能减少了2mv2C.小球的机械能增加了2mv2D.水平恒力做功的大小大于重力做功的大小【答案】B【解析】小球的动能增加量ΔEk增＝12m(2v)2－12mv2＝32mv2，A错误；小球在竖直方向做自由落体运动，且水平恒力作用一段时间后，小球运动速度方向竖直向下，说明水平方向的速度恰好减为零，小球的重力势能减少量ΔEp减＝mgh，又(2v)2＝2gh，联立得ΔEp减＝2mv2，B正确；下落过程根据动能定理得WF＋mgh＝12m(2v)2－12mv2，即WF＋2mv2＝12m(2v)2－12mv2，解得WF＝－12mv2，水平恒力做功为－12mv2，小球的机械能减少12mv2综合提升练习7.(2023年广东模拟)如图所示，质量分别为m和3m的小物块A和B，用劲度系数为k的轻质弹簧连接后放在水平地面上，A通过一根水平轻绳连接到墙上.A、B与地面间的动摩擦因数均为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力.用水平拉力将B向右缓慢拉开一段距离，撤去拉力后，B恰好能保持静止，弹簧形变始终在弹性限度内，重力加速度大小为g.下列判断正确的是()A.物块B向右移动的最大距离为xB＝4μB.若剪断轻绳，A在随后的运动过程中相对于其初位置的最大位移大小为6μC.若剪断轻绳，A在随后的运动过程中通过的总路程为4μD.若剪断轻绳，A最终静止时弹簧处于伸长状态，其伸长量为μ【答案】C【解析】根据题意撤去拉力后，B恰好能保持静止，即kxB＝3μmg，解得xB＝3μmgk，A错误.剪断轻绳，A会在弹簧弹力和摩擦力共同作用下向右运动，弹簧伸长量减小，弹力减小，B不会发生移动，即B处于静止状态，A速度减为零时，设弹簧处于拉长状态且伸长量为xA，根据能量守恒可知12kxB2－12kxA2＝μmg(xA－xB)，解得xB＝xA(舍去)，xA＝－13xB.负号表示弹簧处于压缩状态，压缩量为xA'＝μmgk，此时恰好有kxA＝μmg，即A速度减为零时刚好能静止，所以A运动的最大位移及路程为s8.(2023年长春模拟)如图所示为进入火车站候车室用于安全检查的装置，主要由水平传送带和X光透视系统两部分组成.假设乘客把物品轻放在传送带上之后，物品在传送带上都会经历前、后两个阶段的运动，传送过程中传送带速度v不变，μ表示物品与传送带间的动摩擦因数.下列说法正确的是()A.前阶段，传送带受到物品的摩擦力方向与物品运动方向相同B.后阶段，物品受到与传送带运动方向相同的摩擦力C.μ相同时，v增加为原来的2倍，则前阶段物品的位移增加为原来的2倍D.v相同时，μ不同、质量相等的物品与传送带摩擦产生的热量相同【答案】D【解析】乘客把物品轻放在传送带上，前阶段，物品受到向前的滑动摩擦力，传送带受到物品的摩擦力方向向后，A错误；后阶段，物品与传送带一起做匀速直线运动，不受摩擦力，B错误；设物品匀加速运动的加速度为a，由牛顿第二定律可得f＝μmg＝ma，加速度a＝μg，匀加速过程的时间t＝va＝vμg，则位移x＝v2t＝v22μg，当v增加为原来的2倍，则位移为x'，0＋2v2·2va＝2v2μg，可得x'＝4x，C错误；摩擦产生的热量9.(2023年茂名模拟)如图所示为某款磁吸式车载手机支架，手机支架本身具有磁性，在手机背面贴上贴片后，手机便会被牢牢吸在支架上，两者始终保持相对静止，给司机带来很大方便.若手机面向司机按如图所示角度放置，汽车在水平路面上()A.静止时，手机受到三个力的作用B.沿直线加速前进时，支架对手机的力的方向竖直向上C.沿直线匀减速前进时，手机受到的合力不断减小D.沿直线匀速前进时，摩擦力对手机做正功，支持力对手机做负功【答案】D【解析】如图甲所示，汽车在水平路面上处于静止状态，手机受力平衡，受到重力mg、支架的支持力N、摩擦力f以及磁片的吸引力F四个力的作用，A错误；如图乙所示，汽车在水平路面上沿直线加速前进时，支架对手机的力F支架和手机的重力mg的合力F合指向前进的水平方向，故支架对手机的力F支架不可能竖直向上，B错误；汽车做匀减速直线运动时，手机的加速度为定值，故其合力F合也为定值，C错误；如图丙所示，汽车做匀速直线前进时，摩擦力方向与位移方向夹角为锐角，故摩擦力对手机做正功，支持力方向与位移方向夹角为钝角，故支持力对手机做负功，D正确.10.(2023年湛江一模)如图所示，某商场有一与水平方向成37°的自动扶梯，现有质量为50kg的人与扶梯一起以2m/s的速度斜向上匀速运动10m.重力加速度g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，则此过程中()A.人的重力势能增加了5000JB.人与扶梯之间产生的内能为5000JC.人克服重力做功的功率为600WD.扶梯对人所做的功为5000J【答案】C【解析】人的重力势能增加量ΔEp＝mglsin37°＝50×10×10×0.6J＝3000J，A错误；静摩擦力对系统不做功，人与扶梯之间产生的内能为零，B错误；人克服重力做功的功率为P＝mgvsin37°＝50×10×2×0.6W＝600W，C正确；由动能定理可知W＝WG＝3000J，D错误.11.(2023年东莞一模)如图所示为速冻食品加工厂生产和包装饺子的一道工序.将饺子轻放在匀速运转的足够长的水平传送带上，不考虑饺子之间的相互作用和空气阻力.关于饺子在水平传送带上的运动，下列说法正确的是()A.饺子一直做匀加速运动B.传送带的速度越快，饺子的加速度越大C.饺子由静止开始加速到与传送带速度相等的过程中，增加的动能等于因摩擦产生的热量D.传送带多消耗的电能等于饺子增加的动能【答案】C【解析】饺子在传送带上先做匀加速直线运动，后做匀速直线运动，A错误；饺子的加速度a＝F合m＝μmgm＝μg，与传送带的速度无关，B错误；饺子从静止加速到与传送带共速的过程，饺子增加的动能Ek＝μmgs饺子，因摩擦产生的热量Q＝μmgs相对，又因饺子从初速度为零开始做匀加速运动到和传送带共速，饺子的位移s饺子＝v2t，s相对＝s传送带－s饺子＝vt－12.传送带是自动化工业生产重要的输送装置之一.如图所示，是一条罐头生产线的一部分，电动机带动传送带始终以v＝2m/s的速率运动，传送带两端A、B间的距离L＝4m.工作时，机器手臂将一瓶罐头无初速度放到A点，该罐头刚离开B点时，机器手臂将下一瓶罐头放到A点，此后不断重复此过程.已知每瓶罐头质量m＝0.8kg，与传送带间的动摩擦因数均为μ＝0.2，罐头可视为质点且不发生滚动，重力加速度g取10m/s2.从第一瓶罐头放到A点开始计时，求：(1)1min内能运送的罐头数量；(2)1min内因运送罐头需要多消耗的电能.解：(1)罐头刚放上传送带时μmg＝ma，加速度a＝μg＝2m/s2，加速运动时间t1＝va＝1s匀加速运动位移x1＝v2t1＝1m