《2020版高考物理总复习 第五章 第3节 功能关系 能量守恒定律练习（含解析）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020版高考物理总复习 第五章 第3节 功能关系 能量守恒定律练习（含解析）（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第3节功能关系能量守恒定律1.(2019陕西汉中检测)一次训练中,空降兵从静止在空中的直升机上竖直跳下(初速度可看成零,未打开降落伞不计空气阻力),下落高度h之后打开降落伞,接着又下降高度H之后,空降伞达到匀速.设空降兵打开降落伞之后受到的空气阻力与速度二次方成正比,比例系数为k,即f=kv2,那么关于空降兵的说法正确的是(C)A.空降兵从跳下到下落高度为h时,机械能一定损失了mghB.空降兵从跳下到刚匀速时,重力势能一定减少了mgHC.空降兵匀速下降时,速度大小为D.空降兵从跳下到刚匀速的过程,空降兵克服阻力做功为mg(H+h)-解析:空降兵从跳下到下落高度为h的过程中,只有重力做功,机械能
2、不变,故选项A错误;空降兵从跳下到刚匀速时,重力做功mg(H+h),重力势能一定减少了mg(H+h),故选项B错误;空降兵匀速运动时,重力与阻力大小相等,即kv2=mg,得v=,故选项C正确;空降兵从跳下到刚匀速的过程,重力和阻力对空降兵做的功等于空降兵动能的变化,即mg(H+h)-Wf=mv2得Wf=mg(H+h)-,故选项D错误.2.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O点.将小球拉至A点,弹簧恰好无形变,由静止释放小球,当小球运动到O点正下方与A点的竖直高度差为h的B点时,速度大小为v.已知重力加速度为g,下列说法正确的是(D)A.小球运动到B点时的动能等于
3、mghB.小球由A点到B点重力势能减少mv2C.小球由A点到B点克服弹力做功为mghD.小球到达B点时弹簧的弹性势能为mgh-mv2解析:小球由A点到B点的过程中,小球和弹簧组成的系统机械能守恒,弹簧发生伸长形变,具有了弹性势能,根据机械能守恒定律,有mgh=Ep+mv2,即mv2=mgh-Ep,克服弹力做功W弹=mgh-mv2,选项A,B,C错误,D正确.3.(2019湖南郴州模拟)某同学用如图所示的装置测量一个凹形木块的质量m,弹簧的左端固定,木块在水平面上紧靠弹簧(不连接)将其压缩,记下木块右端位置A点,释放后,木块右端恰能运动到B1点.在木块槽中加入一个质量m0=800 g的砝码,再将
4、木块左端紧靠弹簧,木块右端位置仍然在A点,释放后木块离开弹簧,右端恰能运动到B2点,测得AB1,AB2长分别为27.0 cm和9.0 cm,则木块的质量m为(D)A.100 gB.200 gC.300 gD.400 g解析:第一次由能量守恒定律Ep=mgAB1,第二次由能量守恒得Ep=(m+m0)gAB2,解得m=400 g,选项D正确.4.如图所示,一足够长的木板在光滑的水平面上以速度v向右匀速运动,现将质量为m的物体轻轻地放置在木板上的右端,已知物体m和木板之间的动摩擦因数为,为保持木板的速度不变,从物体m放到木板上到它相对木板静止的过程中,须对木板施一水平向右的作用力F,那么力F对木板做
5、功的数值为(C)A.B.C.mv2D.2mv2解析:由能量转化和守恒定律可知,拉力F对木板所做的功W一部分转化为物体m的动能,一部分转化为系统内能,故W=mv2+mgs相,s相=vt-t,v=gt,联立可得W=mv2,故C正确.5.(2019四川德阳调研)足够长的水平传送带以恒定速度v匀速运动,某时刻一个质量为m的小物块以大小也是v,方向与传送带的运动方向相反的初速度冲上传送带,最后小物块的速度与传送带的速度相同.在小物块与传送带间有相对运动的过程中,滑动摩擦力对小物块做的功为W,小物块与传送带间因摩擦产生的热量为Q,则下列判断中正确的是(B)A.W=0,Q=mv2B.W=0,Q=2mv2C.
6、W=,Q=mv2D.W=mv2,Q=2mv2解析:对小物块,由动能定理有W=mv2-mv2=0,设小物块与传送带间的动摩擦因数为,则小物块与传送带间的相对路程x相对=,这段时间内因摩擦产生的热量Q=mgx相对=2mv2,选项B正确.6.(多选)如图所示,轻质弹簧的一端与固定的竖直板P拴接,另一端与物体A相连,物体A静止于光滑水平桌面上,A右端连接一细线,细线绕过光滑的定滑轮与物体B相连.开始时用手托住B,让细线恰好伸直,然后由静止释放B,直至B获得最大速度.下列有关该过程的分析正确的是(ABD)A.B物体的机械能一直减少B.B物体动能的增量等于它所受重力与拉力做功之和C.B物体机械能的减少量等
7、于弹簧弹性势能的增加量D.细线的拉力对A做的功等于A物体与弹簧组成的系统机械能的增加量解析:由于细线的拉力对B做负功,故B物体机械能一直减少,A正确;根据动能定理可确定B正确;由于该过程中A的动能增加,故B物体机械能的减少量等于弹簧弹性势能与物体A动能增加量的和,故C错误;细线的拉力对A和弹簧组成的系统做正功,根据功能关系,D正确.7.(2019山西太原五中阶段检测)(多选)如图所示,水平光滑长杆上套有小物块A,细线跨过位于O点的轻质光滑定滑轮,一端连接A,另一端悬挂小物块B,物块A,B质量相等,C为O点正下方杆上的点,滑轮到杆的距离OC=h.开始时A位于P点,PO与水平方向的夹角为30.现将
8、A,B静止释放.则下列说法正确的是(AC)A.物块A经过C点时的速度大小为B.物块A由P点出发第一次到达C点过程中,速度先增大后减小C.物块A在杆上长为2h的范围内做往复运动D.在物块A由P点出发第一次到达C点过程中,物块B克服细线拉力做的功小于B重力势能的减少量解析:设物块A经过C点时的速度大小为v,此时B的速度为0.根据系统的机械能守恒有mg(-h)=mv2,得v=,故选项A正确;物块A由P点出发第一次到达C点过程中,绳子拉力对A做正功,其他力不做功,由动能定理可以知道物块A的动能不断增大,则速度不断增大,选项B错误;由几何知识可得AC=h,因为A,B组成的系统机械能守恒,由对称性可得物块
9、A在杆上长为2h的范围内做往复运动,选项C正确;物块A到C时物块B的速度为零.根据功能关系可以知道,在物块A由P点出发第一次到达C点过程中,物块B克服细线拉力做的功等于B重力势能的减少量,故D错误.8.(2018山东泰安高三期末)如图所示,固定的倾斜光滑杆上套有一个质量为m的圆环,圆环与一橡皮绳相连,橡皮绳的另一端固定在地面上的A点,橡皮绳竖直时处于原长h.让圆环沿杆滑下,滑到杆的底端时速度为零.则在圆环下滑过程中(C)A.圆环机械能守恒B.橡皮绳的弹性势能一直增大C.橡皮绳的弹性势能增加了mghD.橡皮绳再次达到原长时圆环动能最大解析:圆环沿杆滑下,滑到杆的底端的过程中有两个力对圆环做功,即
10、环的重力和橡皮绳的拉力,所以圆环的机械能不守恒,故A错误;橡皮绳的弹性势能随橡皮绳的形变量的变化而变化,由题图知橡皮绳先缩短后再伸长,故橡皮绳的弹性势能先不变再增大,故B错误;根据系统的机械能守恒,圆环的机械能减少mgh,那么圆环的机械能的减少量等于橡皮绳的弹性势能的增加量,故C正确;在圆环下滑过程中,橡皮绳再次达到原长时,该过程中圆环的动能一直增大,且还在加速运动,沿杆方向合力为零的时刻,圆环的动能最大,故D错误.9.如图所示,在竖直平面内有轨道ABCDE,其中BC是半径为R的四分之一圆弧轨道,AB(ABR)是竖直轨道,CE是水平轨道,CDR,AB与BC相切于B点,BC与CE相切于C点,轨道
11、的AD段光滑,DE段粗糙且足够长.一根长为R的轻杆两端分别固定着两个质量均为m的相同小球P,Q(视为质点),将轻杆锁定在图示位置,并使Q与B等高.现解除锁定释放轻杆,轻杆将沿轨道下滑,重力加速度为g.(1)Q球经过D点后,继续滑行距离s停下(sR),求小球与DE段之间的动摩擦因数.(2)求Q到达C点时的速度大小.解析:(1)对于P,Q组成的系统,从开始到停下的过程中,由能量守恒定律,有mgR+mg2R=mgs+mg(s-R)解得=.(2)轻杆由释放到Q球到达C点时,设P,Q两球的速度大小分别为vP,vQ,则由能量守恒定律,mgR+mg2R=m+m+mgRsin 30,又vP=vQ,联立解得vQ
12、=.答案:(1)(2)10.(2019陕西西安一中月考)(多选)如图所示,内壁光滑的玻璃管竖直固定在水平地面上,管内底部竖直放置处于自然长度的轻质弹簧.用轻杆连接的A,B两小球的质量分别为m和2m(球的直径比管的内径略小),现从弹簧的正上方释放两球,则A球与弹簧接触起到运动至最低点的过程中,下列说法正确的是(BC)A.杆对A球做的功大于杆对B球做的功B.A球克服弹簧弹力做的功是杆对A球做功的倍C.弹簧和杆对A球做功的总和等于A球机械能的增量D.小球A,B和轻杆组成的系统的机械能守恒解析:杆对A球的作用力与杆对B球的作用力大小相等,两球的位移相同,所以杆对A球做的功与杆对B球做的功数值相等,故选
13、项A错误.设A球克服弹簧弹力做的功为W1,杆对A球做功为W2,则杆对B球做功为-W2,A下降的高度为h.由动能定理对A球有mgh-W1+W2=0,对B球有2mgh-W2=0,由此得W1=W2.即A球克服弹簧弹力做的功是杆对A球做功的倍,所以选项B正确.根据功能关系知,弹簧和杆对A球做功的总和等于A球机械能的增量,所以选项C正确.由于弹簧弹力对小球A,B和轻杆组成系统做了功,其机械能不守恒,选项D错误.11.(2018安徽安庆二模)(多选)如图所示,水平面上固定一倾角为=30的斜面,一轻质弹簧下端固定在斜面底端的挡板上,上端连接一质量m=2 kg的物块(视为质点),开始时物块静止在斜面上A点,此
14、时物块与斜面的摩擦力恰好为零,现用一沿斜面向上的恒力F=20 N作用在物块上,使其沿斜面向上运动,当物块从A点运动到B点时,力F做的功W=4 J,已知弹簧的劲度系数k=100 N/m,物块与斜面的动摩擦因数=,g=10 m/s2,则下列结论正确的是(BC)A.物块从A点运动到B点的过程中,重力势能增加了4 JB.物块从A点运动到B点的过程中,产生的内能为 1.2 JC.物块经过B点时的速度大小为 m/sD.物块从A点运动到B点的过程中,弹簧弹性势能的变化量为0.5 J解析:施加F前,物块静止,由平衡条件得kx1=mgsin ,求得x1=0.1 m,力F做功W=Fx,求得x=0.2 m,所以物块
15、到B点时,弹簧伸长x2=0.1 m,可知重力势能增加mgxsin =2 J,物块在A,B位置时弹簧弹性势能相等,故A,D错误;物块从A点运动到B点的过程中,产生的内能等于克服摩擦力做的功,即Q=mgcos x=1.2 J,B正确;物块由A到B过程中,根据动能定理,有W-mgcos x=mv2+mgxsin ,求得v= m/s,C正确.12.(2019江西八校联考)如图所示A,B质量分别为mA=0.5 kg,mB=1 kg,AB间用弹簧连接着,弹簧劲度系数k=100 N/m,轻绳一端系在A上,另一端跨过定滑轮,B为套在轻绳上的光滑圆环,另一圆环C固定在桌边,B被C挡住而静止在C上,若开始时作用在绳子另一端的拉力F为零,此时A处于静止且刚没接触地面.现用恒定拉力F=10 N拉绳子,恰能使B离开C但不能继续上升,不计一切摩擦且弹簧没超过弹性限度,g=10 m/s2求:(1)B刚要离开C时A上升的高度;(2)若把拉力F改为F=20 N,则B刚要离开C时,A的速度大小.解析:(1)当F=0时,弹簧的伸长量x1= m=0.05 m.当F=10 N,B恰好离开C时,A刚好上升到最高点,弹簧的压缩量x2= m=0.1 m所以A上升的高度h=x1+x2=(0.05+0.1)m=0
