《2018届高考物理总复习第5单元机械能作业手册（十六）能量守恒定律》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018届高考物理总复习第5单元机械能作业手册（十六）能量守恒定律（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1课时作业课时作业( (十六十六) ) 第第 1616 讲讲 能量守恒定律能量守恒定律时间 / 40 分钟基础巩固1. 2017浙江温州选考模拟 蹦极是一项既惊险又刺激的运动,深受年轻人的喜爱.如图 K16-1 所示,蹦极者从P点由静止跳下,到达A处时弹性绳刚好伸直,继续下降到最低点B处,B离水面还有数米距离.蹦极者(视为质点)在其下降的整个过程中,重力势能的减少量为 E1,绳的弹性势能的增加量为 E2,克服空气阻力做的功为W,则下列说法正确的是( )图 K16-1A.蹦极者从P到A的运动过程中,机械能守恒B.蹦极者与绳组成的系统从A到B的运动过程中,机械能守恒C.E1=W+E2D.E1+E2
2、=W2. 2017成都模拟 质量为m的物体由静止开始下落,由于空气阻力影响,物体下落的加速度为g(g为重力加速度).在物体下落高度为h的过程中,下列说法正确的是( )A.物体的动能增加了mghB.物体的机械能减少了mghC.物体克服阻力所做的功为mghD.物体的重力势能减少了mgh3.(多选) 2017长沙雅礼中学月考 如图 K16-2 所示,电梯的质量为M,其天花板上通过一轻质弹簧悬挂一质量为m的物体.电梯在钢索的拉力作用下由静止开始竖直向上加速运动,上升高度为H时,电梯的速度为v电梯,物体的速度达到v,物体上升的高度为H物,弹簧的弹性势能为Ep 弹,重力加速度为g,则在这段运动过程中,下列
3、说法中正确的是( )2图 K16-2A.轻质弹簧对物体的拉力所做的功等于mv2B.钢索的拉力所做的功等于mv2+MgHC.轻质弹簧对物体的拉力所做的功大于mv2D.钢索的拉力所做的功等于+mgH物+Ep 弹技能提升4.太阳能汽车是利用太阳能电池板将太阳能转化为电能工作的一种新型汽车.已知太阳辐射的总功率约为 41026 W,太阳到地球的距离为 1.51011 m,假设太阳光传播到达地面的过程中约有 40%的能量损耗,某太阳能汽车所用太阳能电池板接收到的太阳能转化为机械能的效率约为 15%.若驱动该太阳能汽车正常行驶所需的机械功率为 5 kW,且其中的 来自于太阳能电池板,则所需的太阳能电池板的
4、面积至少约为(已知半径为r的球体积为V=r3,球表面积为S=4r2)( )A.2 m2B.6 m2C.8 m2D.12 m25.(多选) 2017江西萍乡一模 如图 K16-3 所示,两个物体A和B的质量均为m,其中物体A置于光滑水平台面上,物体B穿在光滑竖直杆上,杆与平台有一定的距离,A、B两物体通过不可伸长的轻绳跨过台面边缘的光滑小定滑轮相连,绳与A相连部分保持与台面平行.现由静止释放两物体,当物体B下落h时,物体B的速度为 2v,物体A速度为v.关于此过程,下列说法正确的是(重力加速度为g)( )图 K16-3A.该过程中物体B的机械能损失了mgh3B.该过程中绳对物体A做的功为mv2C
5、.物体A在台面上滑动的距离为hD.该过程中绳对系统做的功为mv26.(多选) 2017郑州质检 如图 K16-4 甲所示,在距离地面高度为h=0.80 m 的平台上有一轻质弹簧,其左端固定于竖直挡板上,右端与质量m=0.50 kg、可看作质点的物块相接触(不粘连),OA段粗糙且长度等于弹簧原长,其余位置均无阻力作用.物块开始静止于A点,与OA段台面间的动摩擦因数=0.50.现对物块施加一个水平向左的外力F,其大小随位移x变化关系如图乙所示.物块向左运动xAB=0.40 m 到达B点,到达B点时速度为零,随即撤去外力F,物块在弹簧弹力作用下向右运动,从M点离开平台,落到地面上N点,g取 10 m
6、/s2,则 ( )图 K16-4A.弹簧被压缩过程中外力F做的功为 6.0 JB.弹簧在被压缩过程中具有的最大弹性势能为 6.0 JC.整个运动过程中克服摩擦力做功为 4.0 JD.M、N的水平距离为 1.6 m7.如图 K16-5 所示,一物体质量m=2 kg,在倾角=37的斜面上的A点以初速度v0=3 m/s 下滑,A点距弹簧上端B的距离lAB=4 m.当物体到达B后将弹簧压缩到C点,最大压缩量lBC=0.2 m,然后物体又被弹簧弹上去,物体到达的最高位置为D点,D点到A点的距离lAD=3 m.挡板及弹簧质量不计,g取 10 m/s2,sin 37=0.6,cos 37=0.8,求:(1)
7、物体与斜面间的动摩擦因数;(2)弹簧的最大弹性势能Epm.图 K16-548. 2017黄冈中学模拟 如图 K16-6 所示,A、B间是一个风洞,水平地板AB延伸至C点,通过半径r=0.5 m、圆心角为的光滑圆弧CD与足够长的光滑斜面DE连接,斜面倾角为.可以看成质点、质量m=2 kg 的滑块在风洞中受到水平向右的恒定风力F=20 N,滑块与地板AC间的动摩擦因数=0.2.已知xAB=5 m,xBC=2 m,如果将滑块在风洞中A点由静止释放,已知 sin =0.6,cos =0.8,重力加速度g取 10 m/s2.求:(1)滑块经过圆弧轨道的C点时对地板的压力大小及沿斜面上升的最大高度;(2)
8、滑块第一次返回风洞速率为零时的位置;(3)滑块在A、C间运动的总路程.图 K16-65挑战自我9. 2017襄阳期末 如图 K16-7 所示,AB是一段位于竖直平面内的光滑轨道,高度为h,末端B处的切线水平.一个质量为m的小物体P(可视为质点)从轨道顶端A处由静止释放,滑到B端后飞出,落到地面上的C点,轨迹如图中虚线BC所示.已知它落地时相对于B点的水平位移OC=l.现在轨道下方紧贴B点安装一水平传送带,传送带的右端与B的距离为.当传送带静止时,让P再次从A点由静止释放,它离开轨道并在传送带上滑行后从右端水平飞出,仍然落在地面上的C点.当驱动轮转动从而带动传送带以速度v=(g为重力加速度)匀速
9、向右运动时(其他条件不变),P的落地点为D.求:(1)P滑至B点时的速度大小;(2)P与传送带之间的动摩擦因数;(3)O、D间的距离.图 K16-76课时作业(十六)1.C 解析 蹦极者从P到A及从A到B的运动过程中,由于有空气阻力做功,所以机械能减少,选项 A、B 错误;整个过程中重力势能的减少量等于绳的弹性势能增加量和克服空气阻力做功之和,即E1=W+E2,选项 C 正确,选项 D 错误.2.A 解析 下落阶段,物体受重力和空气阻力,由动能定理得W=Ek,即mgh-fh=Ek,f=mg-mg,可得 Ek= mgh,选项 A 正确;机械能减少量等于克服阻力所做的功,即 E=Wf=fh= mg
10、h,选项 B、C 错误;重力势能的减少量等于重力做的功,即 Ep=mgh,选项 D 错误.3.CD 解析 轻质弹簧对物体的拉力所做的功等于物体增加的动能和重力势能,大于mv2,故 A 错误,C 正确;钢索的拉力做的功应等于系统增加的动能、重力势能和弹性势能之和,即系统增加的机械能,所以钢索的拉力做功应大于mv2+MgH,故 B 错误;由于物体是由静止开始向上做加速运动,所以弹簧的弹力增大,可知物体上升的高度小于H,但弹性势能增大,故拉力做功W=+mgH物+Ep 弹,故 D 正确.4.C 解析 以太阳为球心、以太阳到地球的距离为半径的球的表面积S=4d2,太阳辐射到该单位面积上的功率为P=.设电
11、池板的面积为S,由能量守恒定律得P机=P15%S,解得S=8 m2.5.AB 解析 在图中的虚线对应的位置,将物体B的速度沿着平行绳子和垂直绳子方向正交分解,设绳子与水平方向的夹角为,物体A、B沿着绳子的分速度相等,故 sin =,=30,该过程中A、B系统机械能守恒,故mgh= m(2v)2+ mv2,物体B的机械能减小量为 EB=mgh- m(2v)2,联立解得 EB= mgh,故 A 正确;根据动能定理,该过程中绳对物体A做功WA=mv2,故 B 正确;结合几何关系,物体A滑动的距离 x=(2-)h,故 C 错误;由于绳子不可伸长,故不能储存弹性势能,绳子对两个物体做功的代数和等于弹性势
12、能的变化量,故该过程中绳对系统做功为零,故D 错误.6.AD 解析 F-x图像与横坐标轴所围图形的面积表示力F做的功,由题图乙可知WF=6.0 J,选项A 正确;在压缩弹簧过程中,克服摩擦力做功Wf=mgxAB=0.500.50100.4 J=1.0 J,整个运动过7程中克服摩擦力做功为 2Wf=2.0 J,选项 C 错误;根据功能关系,弹簧被压缩过程中具有的最大弹性势能为Ep=WF-Wf=5.0 J,选项 B 错误;物块由B点运动到M点,由功能关系得-Wf= mv2-Ep,解得物块运动到M点的速度v=4 m/s,设M、N间的水平距离为x0,由平抛运动规律,有x0=vt,h= gt2,联立解得
13、x0=1.6 m,选项 D 正确.7.(1)0.52 (2)24.4 J解析 (1)物体在D点与A点比较,动能减少 Ek=9 J重力势能减少 Ep=mglADsin 37=36 J机械能减少 E=Ek+Ep=45 J机械能的减少量全部用来克服摩擦力做功,即Wf=fl=45 J而路程l=5.4 m,则f=8.33 N而f=mgcos 37=0.52.(2)由A到C的过程,动能减少 Ek=9 J重力势能减少 Ep=mglACsin 37=50.4 J克服摩擦力做功Wf=flAC=mgcos 37lAC=35 J由能量守恒定律得Epm=Ek+Ep-Wf=24.4 J.8.(1)308 N 3.50
14、m (2)在B点左侧 2.67 m 处(3)25.0 m解析 (1)滑块在风洞中A点由静止释放后,设经过C点时速度为v1,由动能定理得FxAB-mgxAC=在C点,由牛顿第二定律有FNC-mg=m8解得FNC=308 N由牛顿第三定律知,滑块经过C点时对地板的压力为 308 N滑块由C点上滑过程中,由机械能守恒定律得=mgr(1-cos )+mgh解得h=3.50 m.(2)滑块返回风洞时,风力与摩擦力皆为阻力,设滑块运动到P点时速率为零,由能量守恒定律得=mg(xBC+xPB)+FxPB解得xPB= m2.67 m滑块第一次返回风洞速率为零时的位置在B点左侧 2.67 m 处.(3)整个过程
15、等效为滑块从A处在风力和滑动摩擦力的共 同作用下被推到B处,然后在足够长水平面上滑行至静止,设总路程为s,由动能定理得FxAB-mgs=0解得s=25.0 m.9.(1) (2) (3)l解析 (1)物体P在AB轨道上滑动时,根据动能定理得mgh=物体P滑到B点时的速度v0=.(2)当没有传送带时,物体离开B点后做平抛运动,运动时间为t=当传送带静止时,物体从传送带右端水平飞出,在空中运动的时间也为t,水平位移为 ,物体从传送带右端飞出的速度v1=根据功能关系,物体在传送带上滑动时,有mg解得=.(3)因为传送带的速度vv0,所以物体将会在传送带上做一段匀加速运动,设物体加速到速度等于v=时,通过的距离为x,有mgx=解得x=9由x知,物体加速到v时尚未到达传送带右端,此后物体将做匀速运动,最后以速度v离开传送带.物体从传送带右端水平飞出,在空中运动的时间也为t,O、D间的距离s=.
