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2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 5.4功能關(guān)系能量守恒定律課時(shí)提升作業(yè) 滬科版必修2 一、選擇題(本題共5小題,每小題7分,共35分。多選題已在題號(hào)后標(biāo)出) 1.(xx寶雞模擬)對于功和能的關(guān)系,下列說法中正確的是(　　) A.功就是能,能就是功 B.功可以變?yōu)槟?能可以變?yōu)楣? C.做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化的過程 D.功是物體能量的量度 2.(多選)(xx濟(jì)南模擬)質(zhì)量為m的物體由靜止開始以2g的加速度豎直向下運(yùn)動(dòng)h高度。下列說法中正確的是(　　) A.物體的勢能減少mgh B.物體的機(jī)械能保持不變 C.物體的動(dòng)能增加mgh D.物體的機(jī)械能增加mgh 3.(xx雞西模擬)如圖所示,質(zhì)量為m的小車在水平恒力F推動(dòng)下,從山坡(粗糙)底部A處由靜止起運(yùn)動(dòng)至高為h的坡頂B,獲得的速度為v,A、B之間的水平距離為s,重力加速度為g。下列說法正確的是(　　) A.小車重力所做的功是mgh B.合外力對小車做的功是mv2 C.推力對小車做的功是mv2+mgh D.阻力對小車做的功是Fs-mv2-mgh 4.(xx沈陽模擬)如圖所示,質(zhì)量為m的物體在水平傳送帶上由靜止釋放,傳送帶由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng),始終保持以速度v勻速運(yùn)動(dòng),物體與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,物體過一會(huì)兒能保持與傳送帶相對靜止,對于物體從靜止釋放到相對靜止這一過程中,下列說法正確的是(　　) A.電動(dòng)機(jī)做的功為mv2 B.摩擦力對物體做的功為mv2 C.傳送帶克服摩擦力做的功為mv2 D.電動(dòng)機(jī)增加的功率為μmgv 5.(xx江蘇高考)水平面上,一白球與一靜止的灰球碰撞,兩球質(zhì)量相等,碰撞過程的頻閃照片如圖所示,據(jù)此可推斷,碰撞過程中系統(tǒng)損失的動(dòng)能約占碰撞前動(dòng)能的(　　) A.30%　　　B.50%　　　C.70%　　　D.90% 二、計(jì)算題(本題15分。需寫出規(guī)范的解題步驟) 6.(xx江門模擬)如圖所示,滑塊質(zhì)量為m,與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1,它以v0=3的初速度由A點(diǎn)開始向B點(diǎn)滑行,AB=5R,并滑上光滑的半徑為R的圓弧BC,在C點(diǎn)正上方有一離C點(diǎn)高度也為R的旋轉(zhuǎn)平臺(tái),沿平臺(tái)直徑方向開有兩個(gè)離軸心距離相等的小孔P、Q,旋轉(zhuǎn)時(shí)兩孔均能達(dá)到C點(diǎn)的正上方。若滑塊滑過C點(diǎn)后從P孔上升又恰能從Q孔落下,求： (1)滑塊在B點(diǎn)時(shí)對軌道的壓力大小; (2)平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω應(yīng)滿足什么條件? 強(qiáng)化專練(建議：25分鐘) 強(qiáng)化點(diǎn)1：力學(xué)中功能關(guān)系的應(yīng)用 1.(xx鄭州模擬)蹦床是青少年喜歡的一種體育活動(dòng),蹦床邊框用彈簧固定有彈性網(wǎng)角,運(yùn)動(dòng)員從最高點(diǎn)落下直至最低點(diǎn)的過程中,空氣阻力大小恒定,則運(yùn)動(dòng)員(　　) A.剛接觸網(wǎng)面時(shí),動(dòng)能最大 B.機(jī)械能一直減少 C.重力勢能的減少量等于彈性勢能的增加量 D.重力做功等于克服空氣阻力做功 2.(多選)(xx梅州模擬)光滑水平面上靜止一質(zhì)量為M的木塊,一顆質(zhì)量為m的子彈以水平速度v1射入木塊,并以速度v2穿出,對這個(gè)過程,下列說法正確的是 (　　) A.子彈克服阻力做的功等于m(-) B.子彈對木塊做的功等于子彈克服阻力做的功 C.子彈對木塊做的功等于木塊獲得的動(dòng)能與子彈跟木塊摩擦生熱產(chǎn)生的內(nèi)能之和 D.子彈損失的動(dòng)能等于木塊的動(dòng)能和子彈與木塊摩擦轉(zhuǎn)化的內(nèi)能之和 3.(多選)(xx浙江高考)由光滑細(xì)管組成的軌道如圖所示,其中AB段和BC段是半徑為R的四分之一圓弧,軌道固定在豎直平面內(nèi)。一質(zhì)量為m的小球,從距離水平地面高為H的管口D處靜止釋放,最后能夠從A端水平拋出落到地面上。下列說法正確的是(　　) A.小球落到地面時(shí)相對于A點(diǎn)的水平位移值為2 B.小球落到地面時(shí)相對于A點(diǎn)的水平位移值為2 C.小球能從細(xì)管A端水平拋出的條件是H>2R D.小球能從細(xì)管A端水平拋出的最小高度Hmin=R 強(qiáng)化點(diǎn)2：功能關(guān)系及能量守恒的綜合應(yīng)用 4.(xx杭州模擬)如圖所示,足夠長的傳送帶以恒定速率順時(shí)針運(yùn)行,將一個(gè)物體輕輕放在傳送帶底端,第一階段物體被加速到與傳送帶具有相同的速度,第二階段與傳送帶相對靜止,勻速運(yùn)動(dòng)到達(dá)傳送帶頂端。下列說法正確的是(　　) A.第一階段摩擦力對物體做正功,第二階段摩擦力對物體不做功 B.第一階段摩擦力對物體做的功等于第一階段物體動(dòng)能的增加 C.第一階段物體和傳送帶間的摩擦生熱等于第一階段物體機(jī)械能的增加 D.物體從底端到頂端全過程機(jī)械能的增加等于全過程物體與傳送帶間的摩擦生熱 5.(xx泰安模擬)如圖所示,一物體質(zhì)量m=2kg,在傾角為θ=37的斜面上的A點(diǎn)以初速度v0=3m/s下滑,A點(diǎn)距彈簧上端B的距離AB=4m。當(dāng)物體到達(dá)B后將彈簧壓縮到C點(diǎn),最大壓縮量BC=0.2m,然后物體又被彈簧彈上去,彈到的最高位置為D點(diǎn),D點(diǎn)距A點(diǎn)AD=3m。擋板及彈簧質(zhì)量不計(jì),g取10m/s2,sin 37=0.6,求： (1)物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ; (2)彈簧的最大彈性勢能Epm。 6.(xx汕頭模擬)如圖所示,遙控電動(dòng)賽車(可視為質(zhì)點(diǎn))從A點(diǎn)由靜止出發(fā),經(jīng)過時(shí)間t后關(guān)閉電動(dòng)機(jī),賽車?yán)^續(xù)前進(jìn)至B點(diǎn)后進(jìn)入固定在豎直平面內(nèi)的圓形光滑軌道,通過軌道最高點(diǎn)P后又進(jìn)入水平軌道CD上。已知賽車在水平軌道AB部分和CD部分運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力恒為車重的0.5倍,即k==0.5,賽車的質(zhì)量m=0.4kg,通電后賽車的電動(dòng)機(jī)以額定功率P=2W工作,軌道AB的長度L=2m,圓形軌道的半徑R=0.5m,空氣阻力可以忽略,取重力加速度g=10m/s2。某次比賽,要求賽車在運(yùn)動(dòng)過程中既不能脫離軌道,又要在CD軌道上運(yùn)動(dòng)的路程最短。在此條件下,求： (1)賽車在CD軌道上運(yùn)動(dòng)的最短路程; (2)賽車電動(dòng)機(jī)工作的時(shí)間。 答案解析 素能全練 1.【解析】選C。功和能是兩個(gè)密切相關(guān)的物理量,但功和能有本質(zhì)的區(qū)別,功是反映物體在相互作用過程中能量變化多少的物理量,與具體的能量變化過程相聯(lián)系,是一個(gè)過程量;能是用來反映物體具有做功本領(lǐng)的物理量,物體處于一定的狀態(tài)(如速度和相對位置)就具有一定的能量,功是反映能量變化的多少,而不是反映能量的多少。 2.【解析】選A、D。重力勢能的減少量等于重力所做的功,即ΔEp=mgh,選項(xiàng)A正確;由題意可知物體除受重力之外,還受到大小為mg的向下的作用力,機(jī)械能不守恒,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;物體所受的合外力F=2mg,由動(dòng)能定理可知物體動(dòng)能的增加量為2mgh,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;機(jī)械能的變化量等于除重力之外的其他力做的功,W其他=mgh,故物體的機(jī)械能增加mgh,選項(xiàng)D正確。 【加固訓(xùn)練】 (xx大連模擬)如圖所示,一個(gè)小孩從粗糙的滑梯上加速滑下,對于其機(jī)械能的變化情況,下列判斷正確的是(　　) A.重力勢能減小,動(dòng)能不變,機(jī)械能減小 B.重力勢能減小,動(dòng)能增加,機(jī)械能減小 C.重力勢能減小,動(dòng)能增加,機(jī)械能增加 D.重力勢能減小,動(dòng)能增加,機(jī)械能不變 【解析】選B。小孩下滑時(shí)高度降低,則重力勢能減小,加速運(yùn)動(dòng),動(dòng)能增加,摩擦力做負(fù)功,機(jī)械能減小,B正確,A、C、D錯(cuò)誤。 3.【解析】選B。小車重力所做的功為-mgh,A錯(cuò)誤;由動(dòng)能定理得合外力對小車做的功W=mv2,B正確;推力對小車做的功為Fs,C錯(cuò)誤;根據(jù)動(dòng)能定理,阻力對小車做的功為-(Fs-mv2-mgh),故D錯(cuò)誤。 4.【解析】選D。由能量守恒,電動(dòng)機(jī)做的功等于物體獲得的動(dòng)能和由于摩擦而產(chǎn)生的內(nèi)能,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;對物體受力分析知,僅有摩擦力對物體做功,由動(dòng)能定理知,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;傳送帶克服摩擦力做功等于摩擦力與傳送帶對地位移的乘積,可知這個(gè)位移是物體對地位移的兩倍,即W=mv2,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;由功率公式知傳送帶增加的功率為μmgv,選項(xiàng)D正確。 【總結(jié)提升】解決傳送帶問題的兩個(gè)角度 (1)動(dòng)力學(xué)角度,如求物體在傳送帶上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間、物體在傳送帶上能達(dá)到的速度、物體相對傳送帶滑過的位移,依據(jù)牛頓第二定律結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律求解。 (2)能量的角度：求傳送帶對物體所做的功、物體和傳送帶由于相對滑動(dòng)而產(chǎn)生的熱量、因放上物體而使電動(dòng)機(jī)多消耗的電能等,常依據(jù)功能關(guān)系或能量守恒定律求解。若利用公式Q=fl相對求摩擦熱,式中l(wèi)相對為兩接觸物體間的相對路程。 5.【解題指南】(1)根據(jù)頻閃照片估測出小球的速度。 (2)碰撞中能量的損失為初動(dòng)能與末動(dòng)能之差。 【解析】選A。本題可用刻度尺量一下碰撞前頻閃照片所對應(yīng)的白球間距,作為速度單位,計(jì)算出相應(yīng)動(dòng)能,同樣,再計(jì)算出碰撞后灰、白兩球的總動(dòng)能,碰撞前后白球的速度之比為=,=m,=2m,則損失的動(dòng)能-≈30%,選項(xiàng)A正確。 6.【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn)： (1)滑塊穿過P孔后做豎直上拋運(yùn)動(dòng)。 (2)滑塊穿過P孔豎直上拋的時(shí)間內(nèi),平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)的可能角度。 【解析】(1)設(shè)滑塊滑至B點(diǎn)時(shí)速度為vB,對滑塊由A點(diǎn)到B點(diǎn)應(yīng)用動(dòng)能定理有 -μmg5R=m-m　 (2分) 滑塊在B點(diǎn),由牛頓第二定律有 N-mg=m　 (2分) 解得N=9mg　 (1分) 由牛頓第三定律可知,滑塊在B點(diǎn)時(shí)對軌道的壓力大小N=N=9mg　 (1分) (2)滑塊從B點(diǎn)開始運(yùn)動(dòng)后機(jī)械能守恒,設(shè)滑塊到達(dá)P處時(shí)速度為vP,則 m=m+mg2R　 (2分) 解得vP=2　 (1分) 滑塊穿過P孔后再回到平臺(tái)的時(shí)間 t==4　 (2分) 要想實(shí)現(xiàn)題述過程,需滿足ωt=(2n+1)π (2分) ω=(n=0、1、2…)　 (2分) 答案：(1)9mg　(2)ω=(n=0、1、2…) 強(qiáng)化專練 1.【解析】選B。當(dāng)運(yùn)動(dòng)員受到的彈力、阻力、重力三力的合力為零,即加速度為零時(shí),動(dòng)能最大,A錯(cuò)誤;在此過程中除重力外,運(yùn)動(dòng)員受到的彈力和阻力做負(fù)功,所以運(yùn)動(dòng)員的機(jī)械能減小,B正確;全過程由功能關(guān)系知mgh=W阻+Ep彈,所以C、D錯(cuò)誤。 【加固訓(xùn)練】 (多選)(xx哈爾濱模擬)豎直向上拋出一個(gè)物體,由于受到空氣阻力作用,物體落回拋出點(diǎn)的速率小于拋出時(shí)的速率,則在這個(gè)過程中(　　) A.物體的機(jī)械能守恒 B.物體的機(jī)械能不守恒 C.物體上升時(shí)機(jī)械能減小,下降時(shí)機(jī)械能減小 D.物體上升時(shí)機(jī)械能增大,下降時(shí)機(jī)械能減小 【解析】選B、C。物體在運(yùn)動(dòng)過程中受到空氣阻力的作用,將會(huì)有一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化成因摩擦生熱而產(chǎn)生的內(nèi)能,所以無論上升過程還是下降過程,機(jī)械能均不守恒,且機(jī)械能都在減小,故本題只有B、C正確。 2.【解析】選A、D。由動(dòng)能定理可知,子彈克服阻力做的功等于子彈動(dòng)能的變化量,即W=m(-),故A正確。子彈對木塊做的功等于木塊動(dòng)能的變化量,故B和C均錯(cuò)誤,據(jù)功能關(guān)系,這一過程因摩擦而產(chǎn)生的內(nèi)能ΔE=m-m-M,式中v3是木塊最后獲得的速度,所以子彈損失的動(dòng)能ΔEk=m-m=ΔE+M,故D正確。 3.【解題指南】解答本題可按以下思路進(jìn)行： (1)用動(dòng)能定理(或機(jī)械能守恒定律)求出小球運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)的速度大小; (2)根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律求解水平位移值; (3)能從A端水平拋出的條件是小球到達(dá)A點(diǎn)的速率大小必須大于零,若等于零的話,小球剛好靜止在管口不能拋出去。 【解析】選B、C。設(shè)小球運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)的速度為vA,根據(jù)動(dòng)能定理,有m=mg(H-2R),得vA=,小球做平拋運(yùn)動(dòng),有x=vAt,2R=gt2,所以水平位移x=2,選項(xiàng)B正確,A錯(cuò)誤;能從A端水平拋出的條件是小球到達(dá)A點(diǎn)的速率vA=>0,即H>2R,選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤。 4.【解析】選C。第一階段為滑動(dòng)摩擦力做功,第二階段為靜摩擦力做功,兩個(gè)階段摩擦力方向都跟物體運(yùn)動(dòng)方向相同,所以摩擦力都做正功,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由功能關(guān)系可知,第一階段摩擦力對物體做的功(除重力之外的力所做的功)等于物體機(jī)械能的增加,即ΔE=W阻=F阻s物,摩擦生熱為Q=F阻s相對,又由于s帶=vt,s物=t,所以s物=s相對=s帶,即Q=ΔE,選項(xiàng)C正確,B錯(cuò)誤;第二階段沒有摩擦生熱,但物體的機(jī)械能繼續(xù)增加,結(jié)合選項(xiàng)C可以判斷選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 5.【解析】(1)物體從開始位置A點(diǎn)到最后D點(diǎn)的過程中,彈性勢能沒有發(fā)生變化,動(dòng)能和重力勢能減少,機(jī)械能的減少量為 ΔE=ΔEk+ΔEp=m+mgsADsin 37 ① 物體克服摩擦力產(chǎn)生的熱量為Q=fs　 ② 其中s為物體的路程,即s=5.4m ③ f=μmgcos 37 ④ 由能量守恒定律可得ΔE=Q　 ⑤ 由①②③④⑤式解得μ=0.52。 (2)物體由A到C的過程中, 動(dòng)能減少ΔEk=m　 ⑥ 重力勢能減少ΔEp=mgsACsin 37 ⑦ 摩擦生熱Q=fsAC=μmgcos 37sAC　 ⑧ 由能量守恒定律得彈簧的最大彈性勢能為 Epm=ΔEk+ΔEp-Q　 ⑨ 聯(lián)立⑥⑦⑧⑨解得Epm=24.5J。 答案:(1)0.52　(2)24.5J 6. 【解析】(1)要求賽車在運(yùn)動(dòng)過程中既不能脫離軌道,又要在CD軌道上運(yùn)動(dòng)的路程最短,則賽車經(jīng)過圓軌道P點(diǎn)時(shí)速度最小,此時(shí)賽車對軌道的壓力為零,重力提供向心力:mg=m 賽車在C點(diǎn)的速度為vC,由機(jī)械能守恒定律可得: mg2R+m=m 由上述兩式聯(lián)立,代入數(shù)據(jù)可得:vC=5m/s 設(shè)賽車在CD軌道上運(yùn)動(dòng)的最短路程為s,由動(dòng)能定理可得:-kmgs=0-m 代入數(shù)據(jù)可得:s=2.5m (2)由于豎直圓軌道光滑,由機(jī)械能守恒定律可知: vB=vC=5m/s 從A點(diǎn)到B點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過程中,由能量守恒定律可得: Pt=kmgL+m 代入數(shù)據(jù)可得:t=4.5s 答案:(1)2.5m　(2)4.5 s 【總結(jié)提升】與功能關(guān)系相結(jié)合的圓周運(yùn)動(dòng)問題的分析方法 (1)確定研究對象,對研究對象進(jìn)行受力分析和做功情況分析,對于多個(gè)過程的情形,要分析出在每一個(gè)過程中的受力和做功情況。 (2)注意不同過程的銜接,前一個(gè)過程的末狀態(tài)就是后一個(gè)過程的初狀態(tài)。 (3)分析每一個(gè)過程中的能量轉(zhuǎn)化情況,機(jī)械能是否守恒,列出每一個(gè)過程的對應(yīng)方程。 (4)確定臨界狀態(tài)及特點(diǎn),并列出相應(yīng)的方程。 (5)求解方程并進(jìn)行驗(yàn)證。