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2019-2020年高考物理一輪復習 第五章 功能關(guān)系 能量守恒定律課時作業(yè)16（含解析） 1．如圖所示，兩塊三角形的木板B、C豎直放在水平桌面上，它們的頂點連接在A處，底邊向兩邊分開．一個錐體置于A處，放手之后，奇特的現(xiàn)象發(fā)生了，錐體自動地沿木板滾上了B、C板的高處，不計一切阻力．下列說法正確的是(　　) A．錐體在滾動過程中重心逐漸升高 B．錐體在滾動過程中重心保持不變 C．錐體在滾動過程中機械能逐漸增大 D．錐體在滾動過程中機械能保持不變 答案：D　解析：因為錐體在自動地沿木板滾上B、C板的高處的過程中，只有重力做功，錐體的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能．但錐體的機械能守恒，隨著錐體運動的速度增大，動能增大，重力勢能減小，高度雖然逐漸上升，但重心逐漸降低，D正確． 2．(xx甘肅天水一中段考)質(zhì)量為m的物體，從距地面h高處由靜止開始以加速度a＝g豎直下落到地面，在此過程(　　) A．物體的動能增加mgh B．物體的重力勢能減少mgh C．物體的機械能減少mgh D．物體的機械能保持不變 答案：A　解析：物體動能的增加等于合外力的功W＝mah＝mgh，A項正確；物體的重力勢能的減少量等于重力做的功WG＝mgh，B項錯誤；物體除重力之外的其他力做功為WF＝－(mg－ma)h＝－mgh，所以機械能的減少量為mgh，選項C、D錯誤． 3．(多選)如圖所示，質(zhì)量為m的物體(可視為質(zhì)點)以某初速度從A點沖上傾角為30的固定斜面，其運動的加速度大小為g，沿斜面上升的最大高度為h，則物體沿斜面上升的過程中(　　) A．物體的重力勢能增加了mgh B．物體的重力勢能增加了mgh C．物體的機械能損失了mgh D．物體的動能減少了mgh 答案：BC　解析：該過程物體克服重力做功為mgh，物體的重力勢能增加了mgh，選項A錯誤，選項B正確；由牛頓第二定律有f＋mgsin 30＝ma，解得f＝mg，克服摩擦力做的功等于機械能的減小量，Wf＝－f＝－mgh，選項C正確；根據(jù)動能定理知，合外力做的功等于動能的變化量，故動能減少量為mgh，選項D錯誤． 4．在高度為h、傾角為30的粗糙固定的斜面上，有一質(zhì)量為m、與一輕彈簧拴接的物塊恰好靜止于斜面底端．物塊與斜面的動摩擦因數(shù)為，且最大靜摩擦力等于滑動摩擦力．現(xiàn)用一平行于斜面的力F拉動彈簧的A點，使m緩慢上行到斜面頂端．此過程中(　　) A．F做功為2mgh B．F做的功大于2mgh C．F做的功等于物塊克服重力做功與克服摩擦力做功之和 D．F做的功等于物塊的重力勢能與彈簧的彈性勢能增加量之和 答案：B　解析：物塊恰能靜止于斜面底端，則物塊所受滑動摩擦力與重力沿斜面方向的分力平衡，即mgsin 30＝f，m緩慢上行到頂端，由功能關(guān)系知，F(xiàn)做的功等于物體克服重力做功與克服摩擦做功以及彈簧彈性勢能的增量之和，即WF＝Wf＋mgh＋Ep＝2mgh＋Ep，B正確，A、C、D錯誤． 5．(xx聊城模擬)如圖所示，質(zhì)量為m的物體在水平傳送帶上由靜止釋放，傳送帶由電動機帶動，始終保持以速度v勻速運動，物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為μ，物體過一會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．電動機做的功為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．電動機增加的功率為μmgv 答案：D　解析：由能量守恒定律知，電動機做的功等于物體獲得的動能和由于摩擦而產(chǎn)生的熱量，故A錯；對物體受力分析知，僅有摩擦力對物體做功，由動能定理知，B錯；傳送帶克服摩擦力做的功等于摩擦力與傳送帶對地位移的乘積，而易知這個位移是物體對地位移的兩倍，即W＝mv2，故C錯；由功率公式易知傳送帶增加的功率為μmgv，故D對． 6．(xx杭州二檢)如圖所示，小球從離地高為H的位置A由靜止釋放，從C點切入半圓軌道后最多能上升到離地面高為h的B位置．再由B位置下落，再經(jīng)軌道由C點滑出上升到離地高為h′的位置，速度減為零，不計空氣阻力，則(　　) A．(H－h(huán))>(h－h(huán)′) B．(H－h(huán))<(h－h(huán)′) C．(H－h(huán))＝(h－h(huán)′) D．不能確定(H－h(huán))與(h－h(huán)′)的大小關(guān)系 答案：A　解析：小球從A經(jīng)C運動到B的過程中，設(shè)在半圓形軌道克服摩擦力做的功為Wf1，由動能定理有mg(H－h(huán))－Wf1＝ΔEk＝0，小球從B經(jīng)C運動到h′高度處的過程中，設(shè)在半圓形軌道克服摩擦力做的功為Wf2，由動能定理有mg(h－h(huán)′)－Wf2＝ΔEk＝0，而Wf1>Wf2，得(H－h(huán))>(h－h(huán)′)，則選項A正確． 7.(xx山西太原一模)將小球以10 m/s的初速度從地面豎直向上拋出，取地面為零勢能面，小球在上升過程中的動能Ek、重力勢能Ep與上升高度h間的關(guān)系分別如圖中兩直線所示．取g＝10 m/s2，下列說法正確的是(　　) A．小球的質(zhì)量為0.2 kg B．小球受到的阻力(不包括重力)大小為0.20 N C．小球動能與重力勢能相等時的高度為 m D．小球上升到2 m時，動能與重力勢能之差為0.5 J 答案：D　解析：在最高點，由Ep＝mgh得m＝0.1 kg，A項錯誤；由除重力以外其他力做功W其＝ΔE可知：－fh＝E高－E低，E為機械能，解得f＝0.25 N，B項錯誤；設(shè)小球動能和重力勢能相等時的高度為H，此時有mgH＝mv2，由動能定理－fH－mgH＝mv2－mv，得H＝ m，故C項錯誤；當上升h′＝2 m時，由動能定理－fh′－mgh′＝Ek2－mv，得Ek2＝2.5 J，Ep2＝mgh′＝2 J，所以動能與重力勢能之差為0.5 J，故D項正確． 8．(多選)固定在豎直平面內(nèi)的圓管形軌道如圖所示，軌道的外壁光滑，內(nèi)壁粗糙．一小球從軌道的最低點以初速度v0向右運動，球的直徑略小于圓管的間距，球運動的軌道半徑為R，不計空氣阻力，下列說法正確的是(　　) A．因內(nèi)壁粗糙，小球運動過程中不可能機械能守恒 B．若v0＝，小球一定能達到最高點 C．若v0＝2，小球能恰好到達最高點 D．若v0＝3，小球第一次運動到最高點的過程中機械能守恒 答案：BD　解析：若小球第一次到達最高點的速度v≥，小球運動過程中不受摩擦力，機械能守恒，mv＝mv2＋2mgR，解得v0≥.若小球第一次到達最高點的速度v＝0，小球運動過程中受摩擦力，mv＝WFf＋2mgR，解得v0>2，綜上B、D對． 9．(xx安徽高考)質(zhì)量為m的人造地球衛(wèi)星與地心的距離為r時，引力勢能可表示為Ep＝－，其中G為引力常量，M為地球質(zhì)量．該衛(wèi)星原來在半徑為R1的軌道上繞地球做勻速圓周運動，由于受到極稀薄空氣的摩擦作用，飛行一段時間后其圓周運動的半徑變?yōu)镽2，此過程中因摩擦而產(chǎn)生的熱量為(　　) A．GMm　　 B．GMm C. D. 答案：C　解析：衛(wèi)星做勻速圓周運動，有＝m，變形得mv2＝，即衛(wèi)星的動能Ek＝，結(jié)合題意，衛(wèi)星的機械能E＝Ek＋Ep＝－，題述過程中因摩擦產(chǎn)生的熱量等于衛(wèi)星的機械能損失，即Q＝E1－E2＝－－＝. 10．如圖所示，一水平方向的傳送帶以恒定的速度v＝2 m/s沿順時針方向勻速轉(zhuǎn)動，傳送帶右端固定著一光滑的四分之一圓弧面軌道，并與弧面下端相切．一質(zhì)量m＝1 kg的物體自圓弧面軌道的最高點靜止滑下，圓弧軌道的半徑R＝0.45 m，物體與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為μ＝0.2，不計物體滑過曲面與傳送帶交接處時的能量損失，傳送帶足夠長，取g＝10 m/s2，求： (1)物體從第一次滑上傳送帶到離開傳送帶經(jīng)歷的時間； (2)物體從第一次滑上傳送帶到離開傳送帶的過程中，傳送帶對物體做的功及由于摩擦產(chǎn)生的熱量． 答案：(1)3.125 s　(2)－2.5 J　12.5 J 解析：(1)沿圓弧軌道下滑過程中機械能守恒，設(shè)物體滑上傳送帶時的速度為v1，則mgR＝mv，得v1＝3 m/s 物體在傳送帶上運動的加速度a＝＝μg＝2 m/s2 物體在傳送帶上向左運動的時間t1＝＝1.5 s 向左滑動的最大距離x＝＝2.25 m 物體向右運動速度達到v時，已向右移動的距離x1＝＝1 m 所用時間t2＝＝1 s，勻速運動的時間t3＝＝0.625 s 所以t＝t1＋t2＋t3＝3.125 s. (2)根據(jù)動能定理，傳送帶對物體做的功W＝mv2－mv＝－2.5 J，物體相對傳送帶滑過的位移Δx＝＋v(t1＋t2)＝6.25 m，由于摩擦產(chǎn)生的熱量Q＝μmgΔx＝12.5 J 11.如圖所示，遙控電動賽車(可視為質(zhì)點)從A點由靜止出發(fā)，經(jīng)過時間t后關(guān)閉電動機，賽車繼續(xù)前進至B點后進入固定在豎直平面內(nèi)的圓形光滑軌道，通過軌道最高點P后又進入水平軌道CD上．已知賽車在水平軌道AB部分和CD部分運動時受到的阻力恒為車重的0.5倍，即k＝＝0.5，賽車的質(zhì)量m＝0.4 kg，通電后賽車的電動機以額定功率P＝2 W工作，軌道AB的長度L＝2 m，圓形軌道的半徑R＝0.5 m，空氣阻力可以忽略，取重力加速度g＝10 m/s2.某次比賽，要求賽車在運動過程中既不能脫離軌道，又要在CD軌道上運動的路程最短．在此條件下，求： (1)賽車在CD軌道上運動的最短路程； (2)賽車電動機工作的時間． 答案：(1)2.5 m　(2)4.5 s 解析：(1)要求賽車在運動過程中既不能脫離軌道，又在CD軌道上運動的路程最短，則賽車經(jīng)過圓軌道P點時速度最小，此時賽車對軌道的壓力為零，重力提供向心力． mg＝m 賽車在C點的速度為vC，由機械能守恒定律可得： mg2R＋mv＝mv 由上述兩式聯(lián)立，代入數(shù)據(jù)可得： vC＝5 m/s 設(shè)賽車在CD軌道上運動的最短路程為x，由動能定理得： －kmgx＝0－mv 代入數(shù)據(jù)可得：x＝2.5 m. (2)由于豎直圓軌道光滑，由機械能守恒定律可知： vB＝vC＝5 m/s 從A點到B點的運動過程中，由能量守恒定律可得： Pt＝kmgL＋mv 代入數(shù)據(jù)可得：t＝4.5 s.