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2019年高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題六 機(jī)械能守恒定律 功能關(guān)系課時(shí)作業(yè) 新人教版 一、單項(xiàng)選擇題 1. 如圖是被譽(yù)為“豪小子”的華裔球員林書豪在NBA賽場上投二分球時(shí)的照片．現(xiàn)假設(shè)林書豪準(zhǔn)備投二分球前先屈腿下蹲再豎直向上躍起，已知林書豪的質(zhì)量為m，雙腳離開地面時(shí)的速度為v，從開始下蹲到躍起過程中重心上升的高度為h，則下列說法正確的是(　　) A．從地面躍起過程中，地面對他所做的功為0 B．從地面躍起過程中，地面對他所做的功為mv2＋mgh C．從下蹲到離開地面上升過程中，他的機(jī)械能守恒 D．離開地面后，他在上升過程中處于超重狀態(tài)，在下落過程中處于失重狀態(tài) 解析：球員從地面躍起的過程中，地面對腳的支持力作用點(diǎn)位移為零，支持力不做功，A正確，B錯(cuò)誤；林書豪從地面上升過程中，消耗自身能量，其機(jī)械能增大，C錯(cuò)誤；離開地面后，林書豪上升和下降過程中，加速度均豎直向下，處于失重狀態(tài)，D錯(cuò)誤． 答案：A 2. 如圖所示，在豎直平面內(nèi)有一固定軌道，其中AB是長為R的粗糙水平直軌道，BCD是圓心為O、半徑為R的光滑圓弧軌道，兩軌道相切于B點(diǎn)．在推力作用下，質(zhì)量為m的小滑塊從A點(diǎn)由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動，以達(dá)B點(diǎn)時(shí)即撤去推力，小滑塊恰好能沿圓軌道經(jīng)過最高點(diǎn)C.重力加速度大小為g.(以AB面為零重力勢能面)則小滑塊(　　) A．經(jīng)B點(diǎn)時(shí)加速度為零 B．在AB段運(yùn)動的加速度為2.5g C．在C點(diǎn)時(shí)合外力的瞬時(shí)功率為mg D．上滑時(shí)動能與重力勢能相等的位置在OD下方 解析：小滑塊經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)具有向心加速度，A錯(cuò)誤；小滑塊在C點(diǎn)時(shí)合外力豎直向下，速度沿水平方向，其瞬時(shí)功率為零，C錯(cuò)誤；由mg＝m，mv＝mg2R＋mv，可得：vB＝，由v＝2axAB，可得a＝2.5g，B正確；由mv＝mg2R＋mv＝2mgh，得：h＝R>R，故D錯(cuò)誤． 答案：B 3．(xx北京卷)“蹦極”運(yùn)動中，長彈性繩的一端固定，另一端綁在人身上，人從幾十米高處跳下，將蹦極過程簡化為人沿豎直方向的運(yùn)動，從繩恰好伸直，到人第一次下降至最低點(diǎn)的過程中，下列分析正確的是(　　) A．繩對人的沖量始終向上，人的動量先增大后減小 B．繩對人的拉力始終做負(fù)功，人的動能一直減小 C．繩恰好伸直時(shí)，繩的彈性勢能為零，人的動能最大 D．人在最低點(diǎn)時(shí)，繩對人的拉力等于人所受的重力 解析：從繩恰好伸直，到人第一次下降至最低點(diǎn)的過程中，繩子的拉力始終向上，故繩對人的沖量始終向上．由mg－T＝ma，人先做加速度減小的加速運(yùn)動，當(dāng)a＝0時(shí)，速度最大，此時(shí)動量、動能均最大，以后做減速運(yùn)動，故選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤；人在最低點(diǎn)時(shí)，向上的加速度最大，故此時(shí)繩對人的拉力大于人所受的重力，D錯(cuò)誤． 答案：A 4．一物塊放在如圖所示的斜面上，用力F沿斜面向下拉物塊，物塊沿斜面運(yùn)動了一段距離，若已知在此過程中，拉力F所做的功為A，斜面對物塊的作用力所做的功為B，重力做的功為C，空氣阻力做的功為D，其中A、B、C、D的絕對值分別為100 J、30 J、100 J、20 J，則物塊動能的增量及物塊機(jī)械能的增量分別為(　　) A．50 J　150 J　 B．80 J　50 J C．200 J　50 J D．150 J　50 J 解析：在物塊下滑的過程中，拉力F做正功，斜面對物塊有摩擦力，做負(fù)功，重力做正功，空氣阻力做負(fù)功．根據(jù)動能定理，合外力對物塊做的功等于物塊動能的增量，則 ΔEk＝W合＝A＋B＋C＋D ＝100 J＋(－30 J)＋100 J＋(－20 J)＝150 J. 根據(jù)功能關(guān)系，除重力之外的其他力所做的功等于物塊機(jī)械能的增量， 則ΔE機(jī)＝A＋B＋D＝100 J＋(－30 J)＋(－20 J)＝50 J. 故選項(xiàng)D正確． 答案：D 5．(xx新課標(biāo)全國卷Ⅰ) 如圖，一半徑為R、粗糙程度處處相同的半圓形軌道豎直固定放置，直徑POQ水平．一質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)上方高度R處由靜止開始下落，恰好從P點(diǎn)進(jìn)入軌道．質(zhì)點(diǎn)滑到軌道最低點(diǎn)N時(shí)，對軌道的壓力為4mg，g為重力加速度的大小．用W表示質(zhì)點(diǎn)從P點(diǎn)運(yùn)動到N點(diǎn)的過程中克服摩擦力所做的功．則(　　) A．W＝mgR，質(zhì)點(diǎn)恰好可以到達(dá)Q點(diǎn) B．W>mgR，質(zhì)點(diǎn)不能到達(dá)Q點(diǎn) C．W＝mgR，質(zhì)點(diǎn)到達(dá)Q點(diǎn)后，繼續(xù)上升一段距離 D．WvB1，D項(xiàng)正確。 答案：BD 三、計(jì)算題 9．(xx北京卷)如圖所示，彈簧的一端固定，另一端連接一個(gè)物塊，彈簧質(zhì)量不計(jì)．物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))的質(zhì)量為m，在水平桌面上沿x軸運(yùn)動，與桌面間的動摩擦因數(shù)為μ.以彈簧原長時(shí)物塊的位置為坐標(biāo)原點(diǎn)O，當(dāng)彈簧的伸長量為x時(shí)，物塊所受彈簧彈力大小為F＝kx，k為常量． (1)請畫出F隨x變化的示意圖；并根據(jù)F－x圖象求物塊沿x軸從O點(diǎn)運(yùn)動到位置x的過程中彈力所做的功； (2)物塊由x1向右運(yùn)動到x3，然后由x3返回到x2，在這個(gè)過程中， a．求彈力所做的功，并據(jù)此求彈性勢能的變化量； b．求滑動摩擦力所做的功；并與彈力做功比較，說明為什么不存在與摩擦力對應(yīng)的“摩擦力勢能”的概念． 解析：(1)F－x圖象如圖． 物塊沿x軸從O點(diǎn)運(yùn)動到位置x的過程中，彈力做負(fù)功：F－x圖線下的面積等于彈力做功大?。? 彈力做功WT＝－kxx＝－kx2. (2)a.物塊由x1向右運(yùn)動到x3的過程中，彈力做功 WT1＝－(kx1＋kx3)(x3－x1)＝kx－kx 物塊由x3向左運(yùn)動到x2的過程中，彈力做功 WT2＝(kx2＋kx3)(x3－x2)＝kx－kx 整個(gè)過程中，彈力做功 WT＝WT1＋WT2＝kx－kx 彈性勢能的變化量ΔEp＝－WT＝kx－kx b．整個(gè)過程中，摩擦力做功 Wf＝－μmg(2x3－x1－x2) 與彈力做功比較：彈力做功與x3無關(guān)，即與實(shí)際路徑無關(guān)，只與始末位置有關(guān)，所以，我們可以定義一個(gè)由物體之間的相互作用力(彈力)和相對位置決定的能量——彈性勢能．而摩擦力做功與x3有關(guān)，即與實(shí)際路徑有關(guān)，所以，不可以定義與摩擦力對應(yīng)的“摩擦力勢能”． 答案：(1)圖象見解析?。璳x2 (2)a.kx－kx　kx－kx b．－μmg(2x3－x1－x2)　說明見解析 10．(xx福建卷)如圖，質(zhì)量為M的小車靜止在光滑水平面上，小車AB段是半徑為R的四分之一圓弧光滑軌道，BC段是長為L的水平粗糙軌道，兩段軌道相切于B點(diǎn)．一質(zhì)量為m的滑塊在小車上從A點(diǎn)由靜止開始沿軌道滑下，重力加速度為g. (1)若固定小車，求滑塊運(yùn)動過程中對小車的最大壓力； (2)若不固定小車，滑塊仍從A點(diǎn)由靜止下滑，然后滑入BC軌道，最后從C點(diǎn)滑出小車．已知滑塊質(zhì)量m＝，在任一時(shí)刻滑塊相對地面速度的水平分量是小車速度大小的2倍，滑塊與軌道BC間的動摩擦因數(shù)為μ，求： ①滑塊運(yùn)動過程中，小車的最大速度大小vm； ②滑塊從B到C運(yùn)動過程中，小車的位移大小s. 解析：(1)滑塊滑到B點(diǎn)時(shí)對小車壓力最大，從A到B機(jī)械能守恒　mgR＝mv 滑塊在B點(diǎn)處，由牛頓第二定律 N－mg＝m 解得N＝3mg 由牛頓第三定律 N′＝3mg. (2)①滑塊下滑到達(dá)B點(diǎn)時(shí)，小車速度最大．由機(jī)械能守恒 mgR＝Mv＋m(2vm)2 解得vm＝. ②設(shè)滑塊運(yùn)動到C點(diǎn)時(shí)，小車速度大小為vC，由功能關(guān)系 mgR－μmgL＝Mv＋m(2vC)2 設(shè)滑塊從B到C的過程中，小車運(yùn)動加速度大小為a，由牛頓第二定律μmg＝Ma 由運(yùn)動學(xué)規(guī)律v－v＝－2as 解得s＝L. 答案：(1)3mg　(2)①?、贚 11．如圖所示，傳送帶始終保持v＝3 m/s的速度順時(shí)針運(yùn)動，一個(gè)質(zhì)量為m＝1.0 kg，初速度為零的小物體放在傳送帶的左端，若物體與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)μ＝0.15，傳送帶左右兩端距離為x＝4.5 m(g＝10 m/s2)． (1)求物體從左端到右端的時(shí)間； (2)求物體從左端到右端的過程中產(chǎn)生的內(nèi)能； (3)設(shè)帶輪由電動機(jī)帶動，求為了使物體從傳送帶左端運(yùn)動到右端而多消耗的電能． 解析：(1)滑動摩擦力產(chǎn)生的加速度為a＝μg＝0.1510 m/s2＝1.5 m/s2 所以速度達(dá)到3 m/s的時(shí)間為t1＝＝ s＝2 s 2 s內(nèi)物體發(fā)生的位移為x1＝at＝3 m<4.5 m 所以物體先加速后勻速到達(dá)另一端．t2＝＝0.5 s，總時(shí)間為t＝t1＋t2＝2.5 s. (2)物體與傳送帶之間的相對位移為Δx＝vt1－x1＝3 m，所以產(chǎn)生的熱量為 Q＝μmgΔx＝0.151103 J＝4.5 J. (3)解法1：物體在傳送帶上滑行時(shí)皮帶受到向右的摩擦力和電動機(jī)的牽引力做勻速直線運(yùn)動．故摩擦力對傳送帶做功與電動機(jī)做的功(電動機(jī)多消耗的電能)大小相等． 故ΔE電＝μmgx2＝μmgvt＝9 J， 解法2：電動機(jī)多消耗的電能等于物體的動能的增加量與產(chǎn)生的內(nèi)能之和，故有 ΔE電＝Q＋mv2＝9 J. 答案：(1)2.5 s　(2)4.5 J　(3)9 J