高考物理(大纲版)第一轮复习课时作业-机械能(4)

第4单元功能关系能量守恒定律一、选择题1.如图所示，具有一定初速度的物块，沿倾角为30°的粗糙斜面向上运动的过程中，受一个恒定的沿斜面向上的拉力F作用，这时物块的加速度大小为4m/s2，方向沿斜面向下，那么在物块向上运动过程中，正确的说法是()A.物块的机械能一定增加B.物块的机械能一定减少C.物块的机械能可能不变D.物块的机械能可能增加也可能减小2.如图所示，在动摩擦因数为0.2的水平面上有一质量为3kg的物体被一个劲度系数为120N/m的压缩轻质弹簧突然弹开，物体离开弹簧后在水平面上继续滑行了1.3m才停下来，下列说法正确的是（g取10m/s2）()A.物体开始运动时弹簧的弹性势能Ep=7.8JB.物体的最大动能为7.8JC.当弹簧恢复原长时物体的速度最大D.当物体速度最大时弹簧的压缩量为x=0.05m3.如图所示，一轻弹簧左端固定在长木板m2的左端，右端与小木块m1连接，且m1与m2及m2与地面之间接触面光滑.开始时m1和m2均静止，现同时对m1、m2施加等大、反向的水平恒力F1和F2，从两物体开始运动至以后的整个过程中，关于m1、m2和弹簧组成的系统（整个过程中弹簧形变不超过其弹性限度），下列说法正确的是()A.由于F1、F2等大反向，故系统机械能守恒B.由于F1、F2分别对m1、m2做正功，故系统动能不断增加C.由于F1、F2分别对m1、m2做正功，故系统机械能不断增加D.当弹簧弹力大小与F1、F2大小相等时，m1、m2的动能最大4.如图所示，在粗糙、绝缘且足够长的水平面上固定着一个带负电荷的点电荷Q.将一个质量为m、带电荷量为q的小金属块（金属块可以看做质点）放在水平面上并由静止释放，金属块将在水平面上沿远离Q的方向开始运动.则在金属块运动的整个过程中()A.电场力对金属块做的功等于金属块增加的机械能B.金属块的电势能先减小后增大C.金属块的加速度一直减小D.电场力对金属块所做的功一定等于摩擦产生的热5.（2008年四川高考）一物体沿固定斜面从静止开始向下运动，经过时间t0滑至斜面底端.已知在物体运动过程中物体所受的摩擦力恒定.若用F、v、s和E分别表示该物体所受的合力、物体的速度、位移和机械能，则如图所示的图象中可能正确的是()6.如图所示，竖直放置的光滑绝缘环上套有一带正电的小球，匀强电场场强方向水平向右，小球绕O点做圆周运动，那么以下说法错误的是()A.在A点小球有最大的电势能B.在B点小球有最大的重力势能C.在C点小球有最大的机械能D.在D点小球有最大的动能7.一质量为1kg的物体在绳子的拉力作用下，由静止竖直向上以4m/s2的加速度匀加速运动，运动时间为1s，空气阻力恒为1N.下列说法中正确的是（g取10m/s2）()A.绳的拉力对物体做功30JB.物体动能增量为8JC.物体机械能增量为30JD.物体克服空气阻力做功2J8.一颗子弹以某一水平速度击中了静止在光滑水平面上的木块，并从中穿出.对于这一过程，下列说法正确的是()A.子弹减少的机械能等于木块增加的机械能B.子弹和木块组成的系统机械能的损失量等于系统内能的增加量C.子弹减少的机械能等于木块增加的动能和内能之和D.子弹减少的动能等于木块增加的动能与子弹和木块系统增加的内能之和9.如图所示，A、B两球质量相等，A球用不能伸长的轻绳系于O点，B球用轻弹簧系于O′点，O与O′点在同一水平面上.分别将A、B球拉到与悬点等高处，使绳和轻弹簧均处于水平，弹簧处于自然状态，将两球分别由静止开始释放，当两球达到各自悬点的正下方时两球恰好仍处在同一水平面上，则()A.两球到达各自悬点的正下方时，两球动能相等B.两球到达各自悬点的正下方时，A球动能较大C.两球到达各自悬点的正下方时，B球动能较大D.两球到达各自悬点的正下方时，A球损失的重力势能较多10.某滑沙场有两个坡度不同的滑道AB和AB′（均可看做斜面），甲、乙两名旅游者分别乘两个完全相同的滑沙橇从A点由静止开始分别沿AB和AB′滑下，最后都停在水平沙面BC上，如图所示.设滑沙橇和沙面间的动摩擦因数处处相同，斜面与水平面连接处均可认为是圆滑的，滑沙者保持一定姿势坐在滑沙橇上不动.则下列说法中正确的是()A.甲滑行的总路程一定大于乙滑行的总路程B.甲在B点的动能一定大于乙在B′点的动能C.甲在B点的速率一定大于乙在B′点的速率D.甲全部滑行的水平位移一定大于乙全部滑行的水平位移二、非选择题11.如图所示，A、B、C质量分别为mA=0.7kg,mB=0.2kg,mC=0.1kg,B为套在细绳上的圆环，A与水平桌面的动摩擦因数μ=0.2,另一圆环D固定在桌边，离地面高h2=0.3m,当B、C从静止下降h1=0.3m,C穿环而过，B被D挡住，不计绳子质量和滑轮的摩擦，取g=10m/s2，若开始时A离桌边足够远.试求：（1）物体C穿环瞬间的速度.（2）物体C能否到达地面？如果能到达地面，其速度多大？12.如图所示，水平长传送带始终以速度v=3m/s匀速运动.现将一质量为m=1kg的物体放于左端（无初速度）.最终物体与传送带一起以3m/s的速度运动，在物体由速度为零增加至v=3m/s的过程中，求：（1）物块从速度为零增至3m/s的过程中，由于摩擦而产生的热量；（2）由于放了物块，带动传送带的电动机多消耗多少电能？参考解答一、选择题1.解析:平行斜面方向：mgsin30°+f-F=ma,f-F=ma-mgsin30°=m×4-m×10×12=-m,即F-f=m，所以Ff，即除重力外，其他力的合力做正功，机械能增加，故应选A.答案:A2.解析:物体离开弹簧后的动能设为Ek，由功能关系可得:Ek=μmgx1=7.8J,设弹簧开始的压缩量为x0,则弹簧开始的弹性势能Ep0=μmg(x0+x1)=7.8J+μmgx07.8J,A错误；当弹簧的弹力kx2=μmg时，物体的速度最大，得x2=0.05m，D正确，C错误；物体在x2=0.05m到弹簧的压缩量x2=0的过程做减速运动，故最大动能一定大于7.8J，故B错误.答案:D3.解析:开始当m1向右运动，m2向左运动时，力F1对物体m1做正功，力F2对物体m2做正功，而并不是一正一负，因此系统机械能不守恒.当F1、F2大于弹力时，m1、m2做加速运动；当F1、F2小于弹力时，m1、m2做减速运动，因此系统的动能不可能一直增加，当弹簧弹力大小与F1、F2大小相等时，m1、m2的动能最大，所以B项错；D项对；当m1、m2减速为零后反向运动时，F1、F2对物体做负功，系统机械能减少，所以C项错，本题正确答案为D.答案:D4.解析:金属块由静止释放后运动，初始必有F电Ff，而F电=k2Qqr,在金属块远离点电荷过程中，r增大，F电减小，而摩擦力Ff=μmg不变，故当F电Ff时，加速度减小，速度增大；当F电=Ff时，加速度为零，速度最大；当F电Ff时，加速度反向增大，速度减小为零时停止，故C错.因过程中还要克服摩擦力做功，故A错.因电场力一直做正功，金属块的电势能一直减小，故B错.最终金属块的速度将减为零，故通过电场力做功，将电势能转化为克服摩擦力产生的热，D正确.答案:D5.解析:物体在沿斜面向下滑动的过程中，受到重力、支持力、摩擦力的作用，其合力为恒力，A正确；而物体在此合力作用下做匀加速运动，v=at,s=12at2,所以B、C错；物体受摩擦力作用，总的机械能将减小，D正确.答案:AD6.解析：沿电场线方向电势逐渐降低，在A点小球电势能最大，A项正确；B点位置最高，小球有最大的重力势能，B项正确;竖直方向只有重力做功，机械能守恒，水平方向电场力做正功，电势能转化为动能，在C点小球有最大的机械能，C项正确；根据“等效重力场”的思想，等效重力加速度的方向不竖直，所以D点小球的动能不是最大，D项错.答案：D7.解析:根据牛顿第二定律，F-mg-f=ma，则F=ma+mg+f=15N,物体1s内运动的位移为：s=12at2=2m,则拉力对物体做功W=Fs=30J，A正确.1s末物体的速度v=at=4m/s,则动能的增量为12mv2=8J.在此过程中克服空气阻力做功为:W=fs=2J,D正确.整个过程物体机械能增量为:30J-2J=28J或动能增量8J加上重力势能的增量20J,共28J，C选项错误.答案:ABD8析:由于子弹穿过木块的过程中与木块有相对位移，所以子弹减少的动能转化为木块的动能和子弹与木块系统增加的内能，选项A、C错，B、D正确.答案:BD9解析:B球下摆过程中，重力势能除转化为球到最低点的动能外，还要转化为弹簧的弹性势能，故A球到达最低点时的动能较大.答案:B10.解析:首先进行受力分析，利用动能定理求得物体都停在水平沙面BC上的同一点，两人都走了共同路途B′C，但AB+BB′大于AB′，故A选项正确.由于在水平面上到达同一点，则在B点的速率一定大于B′点的速率，C选项正确.答案:AC二、非选择题11.解析:（1）由能量守恒定律得：(mB+mC)gh1=12(mA+mB+mC)v21+μmAgh1可求得：v1=265m/s.（2）设物体C到达地面的速度为v2,由能量守恒定律得：mCgh2=12(mA+mC)v22-12(mA+mC)v21+μmAgh2可求出：v2=6610m/s.故物体C能到达地面.到地面的速度为6610m/s.答案:（1）265m/s(2)能6610m/s12.解析:（1）小物块刚放到传送带上时其速度为零，将相对传送带向左滑动，受到一个向右的滑动摩擦力，使物块加速，最终与传送带达到相同速度v.物块所受的滑动摩擦力为Ff=μmg,物块加速度a=fFm=μg.加速至v的时间t=va=vg物块对地面位移x物=2vt=22vg则物块相对于带向后滑动的位移x相对=x带-x物=22vg.这段时间传送带向右的位移x带=vt=2vg.则物块相对于带向后滑动的位移：x相对=x带-x物=22vg根据能量守恒定律知Q=Ffx相对=μmgx相对=12mv2=12×1×32J=4.5J.(2)放上物块后，传送带克服滑动摩擦力做的功为W=Ffx带=μmg2vg=mv2=9J.此问也可以这样求解，电动机多消耗的电能即物块获得的动能12mv2及传送带上产生的热量之和，即W=12mv2+12mv2=mv2=9J.答案:(1)4.5J（2）9J