山東省2020版高考物理一輪復習 課時規(guī)范練18 功能關系能量守恒定律 新人教版.docx
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課時規(guī)范練18 功能關系 能量守恒定律 基礎對點練 1.(多選)(功能關系)(2018惠州模擬改編)圖示為傾角為30的斜面軌道,質量為M的木箱與軌道的動摩擦因數(shù)為。木箱在軌道頂端時,將質量為m的貨物裝入木箱,然后木箱載著貨物沿軌道無初速滑下,與輕彈簧被壓縮至最短時,自動卸貨裝置立刻將貨物卸下,然后木箱恰好被彈回到軌道頂端。下列選項正確的是( ) A.在木箱與貨物從頂端滑到最低點的過程中,減少的重力勢能全部轉化為彈簧的彈性勢能 B.彈簧的最大勢能等于箱子與貨物的重力做功與摩擦力做功之和 C.M=2m D.m=2M 答案BD 解析在木箱與貨物從頂端滑到最低點的過程中,減少的重力勢能轉化為彈簧的彈性勢能和內能,故A錯誤;箱子與貨物下滑到最低點時彈簧形變量最大,彈性勢能最大,箱子與貨物的速度為零,重力做功、摩擦力做功與彈簧彈力做功的和為零,彈簧彈力做功等于重力做功與摩擦力做功之和,故B正確;設下滑的距離為l,根據(jù)功能關系有:μ(m+M)glcosθ+μMglcosθ=mglsinθ,得m=2M,故D正確,C錯誤。 2.(功能關系)(2018吉林三次調研)如圖所示,豎直平面內放一直角桿MON,桿的水平部分粗糙,動摩擦因數(shù)μ=0.2,桿的豎直部分光滑。桿的兩部分各套有質量均為1 kg的小球A和B,A、B球間用細繩相連。初始A、B均處于靜止狀態(tài),已知OA=3 m,OB=4 m,若A球在水平拉力的作用下向右緩慢地移動1 m(g取10 m/s2),那么該過程中拉力F做功為( ) A.4 J B.6 J C.10 J D.14 J 答案D 解析A球向右緩慢移動1m的過程中B球上移1m,二者均受力平衡,對于整體,A球與桿間的正壓力為FN=(mA+mB)g,A球與桿間的滑動摩擦力為Ff=μFN=μ(mA+mB)g=4N,A球與桿因摩擦產生的熱量為Q=Ffs=4J,B球重力勢能增加量為ΔEp=mgh=10J,外力的功等于系統(tǒng)能量的增加量,所以水平拉力做功W=Q+ΔEp=14J,選項D正確。 3.(多選)(能量守恒)(2018四川攀枝花統(tǒng)考)如圖所示,一輕彈簧下端固定在傾角為θ的固定斜面底端,彈簧處于原長時上端位于斜面上B點,B點以上光滑,B點到斜面底端粗糙,可視為質點的物體質量為m,從A點靜止釋放,將彈簧壓縮到最短后恰好能被彈回到B點。已知A、B間的距離為L,物體與B點以下斜面間的動摩擦因數(shù)為μ,重力加速度為g,不計空氣阻力,則此過程中( ) A.克服摩擦力做的功為mgLsin θ B.彈簧的最大壓縮量為 C.物體的最大動能一定等于mgLsin θ D.彈性勢能的最大值為mgLsin θ(1+) 答案AD 解析對于整個過程,運用動能定理得:mgLsinθ-Wf=0,得克服摩擦力做的功 Wf=mgLsinθ,故A正確;物體接觸彈簧前,由機械能守恒定律知,物體剛接觸彈簧時的動能等于mgLsinθ,物體接觸彈簧后,重力沿斜面向下的分力先大于滑動摩擦力和彈簧的彈力的合力,物體先加速下滑,后來重力沿斜面向下的分力小于滑動摩擦力和彈簧的彈力的合力,物體減速下滑,所以重力沿斜面向下的分力等于滑動摩擦力和彈簧的彈力的合力時,即物體的合力為零時,物體速度最大,動能最大,所以物體的最大動能一定大于mgLsinθ,C錯誤;設彈簧的最大壓縮量為x,彈性勢能的最大值為Ep。物體從A到最低點的過程,由能量守恒得:mg(L+x)sinθ=μmgcosθx+Ep;物體從最低點到B點的過程,由能量守恒得:mgxsinθ+μmgcosθx=Ep;聯(lián)立解得x=,Ep=mgLsinθ(1+),故B錯誤,D正確。 4.(多選)(功能關系)(2018山東臨沂一模)如圖所示,在升降機內固定一光滑的斜面體,一輕彈簧的一端連在位于斜面體上方的固定木板B上,另一端與質量為m的物塊A相連,彈簧與斜面平行。整個系統(tǒng)由靜止開始加速上升高度h的過程中( ) A.物塊A的重力勢能增加量一定等于mgh B.物塊A的動能增加量等于斜面的支持力和彈簧的拉力對其做功的和 C.物塊A的機械能增加量等于斜面的支持力和彈簧的拉力對其做功的和 D.物塊A和彈簧組成系統(tǒng)的機械能增加量等于斜面對物塊的支持力和B對彈簧拉力做功的和 答案CD 解析物體A開始受重力、支持力、彈簧的彈力處于平衡狀態(tài).當具有向上的加速度時,合力向上,彈簧彈力和支持力在豎直方向上的分力大于重力,所以彈簧的彈力增大,物體A相對于斜面向下運動。物體A上升的高度小于h,所以重力勢能的增加量小于mgh,故A錯誤;物體A受重力、支持力、彈簧的彈力,對物體A用動能定理,物塊A的動能增加量等于斜面的支持力、彈簧的拉力和重力對其做功的和,故B錯誤;物體A機械能的增加量等于斜面支持力和彈簧彈力做功的代數(shù)和,故C正確;物塊A和彈簧組成系統(tǒng)的機械能增加量等于斜面對物塊的支持力和B對彈簧拉力做功的和,故D正確。 5.(多選)(功能關系)物體由地面以120 J的初動能豎直向上拋出,當它從拋出點至上升到某一點A的過程中,動能減少40 J,機械能減少10 J。設空氣阻力大小不變,以地面為零勢能面,則物體( ) A.落回到地面時機械能為70 J B.到達最高點時機械能為90 J C.從最高點落回地面的過程中重力做功為60 J D.從拋出到落回地面的過程中克服摩擦力做功為60 J 答案BD 解析物體以120J的初動能豎直向上拋出,做豎直上拋運動,向上運動的過程中重力和阻力都做負功,當上升到某一高度時,動能減少了40J,而機械能損失了10J。根據(jù)功能關系可知:合力做功為-40J,空氣阻力做功為-10J,對從拋出點到A點的過程,根據(jù)功能關系:mgh+Ffh=40J,Ffh=10J,得Ff=mg;當上升到最高點時,動能為零,動能減小120J,設最大高度為H,則有:mgH+FfH=120J,解得FfH=30J,即機械能減小30J,在最高點時機械能為120J-30J=90J,即上升過程機械能共減少了30J;當下落過程中,由于阻力做功不變,所以機械能又損失了30J,故整個過程克服摩擦力做功為60J,則該物體落回到地面時的機械能為60J,從最高點落回地面的過程中因豎直位移為零,故重力做功為零,故AC錯誤,BD正確。故選BD。 6.(多選)(功能關系)(2018山東濟南聯(lián)考)如圖所示,輕彈簧放置在傾角為30的光滑斜面上,下端固定于斜面底端。重10 N的滑塊從斜面頂端a點由靜止開始下滑,到b點接觸彈簧,滑塊將彈簧壓縮到最低至c點,然后又回到a點。已知ab=1 m,bc=0.2 m,g取10 m/s2。下列說法正確的是( ) A.整個過程中滑塊動能的最大值為6 J B.整個過程中彈簧彈性勢能的最大值為6 J C.從b點向下到c點過程中,滑塊的機械能減少量為6 J D.從c點向上返回a點過程中,彈簧、滑塊與地球組成的系統(tǒng)機械能守恒 答案BCD 解析當滑塊受到的合力為0時,滑塊速度最大,動能最大。設滑塊在d點受到合力為0,d點在b和c之間,滑塊從a到d,運用動能定理得mghad+W彈=-0,mghad
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