高三物理知识点调研复习题17.doc

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第28讲　功能关系　能的转化与守恒定律

体验成功

　　1.如图所示，一木块放在光滑水平面上，一子弹水平射入木块中，射入的深度为d，平均阻力为f.设木块运动s远时开始匀速前进，下列判断正确的是(　　)
A.fs量度子弹损失的动能
B.f(s＋d)量度子弹损失的动能
C.fd量度子弹损失的动能
D.fd量度子弹、木块系统总动能的损失
解析：对木块运用动能定理有：fs＝ΔEk1
对子弹运用动能定理有：－f(s＋d)＝ΔEk2
对系统运用动能定理有：－fd＝ΔEk3
故选项B、D正确.
答案：BD
2.一块长木板B放在光滑的水平面上，在B上放一物体A，现以恒定的水平外力F拉B，由于A、B间摩擦力的作用，A将在B上滑动，如图所示.以地面为参考系，A、B都向前移动一段距离，在此过程中(　　)
A.外力F做的功等于A和B动能的增量
B.B对A的摩擦力所做的功等于A动能的增量
C.A对B的摩擦力所做的功等于B对A的摩擦力所做的功
D.外力F对B所做的功等于B动能的增量与B克服摩擦力做的功之和
错解：由动能定理可得A正确.在物体A受的力中，只有B对A的摩擦力做了功，故B正确.作用力与反作用力做功大小相等，方向相反，故C正确.F对B做的功应等于B动能的增量减去B克服摩擦力做的功，故D错误.
剖析：从功能关系的角度来说，A、B组成的系统中还有内能产生，故WF＝ΔEkA＋ΔEkB＋ΔQ.从动能定理的角度来说，A、B动能的增量应为所有力做功的总和，包括一对滑动摩擦力，而这对滑动摩擦力做的功之和并不为0，故A错误.由动能定理可知，B正确.一对作用力与反作用力可以同时做正功，也可同时做负功，还可……题中所述过程中，两物体在摩擦力作用下的位移不相等，故C错误.
正解：对于A，WBA＝ΔEkA，故B正确.
设B克服摩擦力做的功为Wf，由动能定理得：
WF－Wf＝ΔEkB
即：WF＝ΔEkB＋Wf.
故D正确.
答案：BD

3.如图所示，M、N是固定的半圆形轨道的两个端点，轨道半径为R，一个质量为m的小球从M点正上方高为H处自由落下，正好沿切线进入轨道，M、N两点等高，小球离开N点后能上升的最大高度为.不计空气阻力，小球在此过程中克服半圆轨道摩擦力做的功为W；小球到最高点后又落回半圆轨道，向左侧滑动.则下列说法正确的是(　　)
A.W＝mgH，小球恰好能向左滑至M点
B.W＝mgH，小球能向左滑出M点并继续上升一定高度
C.W＜mgH，小球恰好能向左滑至M点
D.W＜mgH，小球能向左滑出M点并继续上升一定高度
解析：小球从H高处下落经轨道后又上升至H高处的过程，由动能定理有：
mg(H－)－W＝0
得：W＝mgH
设小球再次落下后向左滑至M点时的速度为vM，由动能定理：mg－W′＝mv
又因为向左滑过半圆轨道时经过每一点的速率都小于向右滑过时的速率，故小球对半圆轨道的压力以及半圆轨道对小球的摩擦力都小于前次向右滑过轨道该处的数值，可得W′＜W，vM＞0，即小球能滑出M点后又继续上升一定高度.
答案：B

4.在盛水的一个杯子里有一木块，开始时木块被一根细绳拴住而完全没入水中，如图所示，整个装置与外界绝热，断开细绳，则木块将浮在水面上，最后达到平衡，在这一过程中，水、杯子和木块组成的系统(　　)
A.内能增大　　　　　　B.内能减小
C.内能不变 D.条件不足，无法判断
解析：断开细绳后木块上升至水面，木块原来所处的位置被水填充，故水与木块组成的系统重心下降、重力势能减小.由能的转化和守恒定律知，系统的内能增大.
答案：A
5.如图甲所示，在高为1.5 m的光滑平台上有一个质量为2 kg的小球被一细线拴在墙上，球与墙之间有一根被压缩的轻质弹簧.当细线被烧断时，小球被弹出，小球落地时的速度方向与水平方向成60°角.求弹簧被压缩时具有的弹性势能.(取g＝10 m/s2)
解析：设小球落地前瞬间的速度为v，将v沿水平和竖直方向正交分解，如图乙所示，有：
vy＝＝ m/s
v＝＝2 m/s
对于细线被烧断后的过程，由动能定理，有：
mgh＋W弹＝mv2－0
解得：W弹＝10 J
弹簧被压缩时具有的弹性势能等于细线被烧断后弹簧对小球做的功，即Ep＝W弹＝10 J.
答案：10 J

6.如图甲所示，物块A的质量m＝2 kg；木板B长L＝1 m，质量M＝3 kg.开始时两物体静止，且A在B最右端，现用F＝24 N的水平拉力拉着轻质滑轮水平向左运动，经过一段时间，物块A滑到木板最左端，不计一切摩擦，求：
(1)此时物块A的速度.
(2)这个过程中拉力F做的功.
解析：(1)如图乙所示，用F＝24 N的力拉动滑轮时，A、B受到向左的拉力均为F′＝12 N
由牛顿第二定律知：aA＝＝6 m/s2
aB＝＝4 m/s2
当A滑到木板左端时，有：
aAt2－aBt2＝L
解得：t＝1 s
此时vA＝aAt＝6 m/s
vB＝aBt＝4 m/s.
(2)解法一　由功能关系知，拉力F做的功等于A、B机械能的增量.
WF＝mv＋Mv＝60 J.
解法二　A滑到B左端时，B的位移为：
sB＝aBt2＝2 m
故动滑轮的位移s＝sB＋＝2.5 m
拉力做的功WF＝F·s＝60 J.
答案：(1)4 m/s　(2)60 J
金典练习十三　功能关系　能的转化与守恒定律

选择题部分共10小题，每小题6分.在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确.
　　1.行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最后停下；流星在夜空中坠落并发出明亮的光焰；降落伞在空中匀速下降；条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈，线圈中产生电流.上述不同现象中所包含的相同物理过程是(　　)
A.重力对物体做功
B.物体的动能转化为其他形式的能量
C.物体的势能转化为其他形式的能量
D.物体的机械能转化为其他形式的能量
解析：汽车在水平路面上的制动过程，重力对其不做功，选项A、C错误；降落伞匀速下降时动能并没有变化，选项B错误.上述各物理过程中减少的机械能转化成其他形式的能量，选项D正确.
答案：D
2.从地面竖直上抛一个质量为m的小球，小球上升的最大高度为H.设上升过程中空气阻力F阻恒定，对于小球的整个上升过程，下列说法错误的是(　　)
A.小球动能减少了mgH
B.小球机械能减少了F阻H
C.小球重力势能增加了mgH
D.小球的加速度大于重力加速度g
解析：动能的变化ΔEk＝－mgH－F阻H，选项A错误；机械能的变化ΔE＝－F阻H，选项B正确；小球重力势能的变化ΔEp＝mgH，选项C正确；由牛顿第二定律得a＝＞g，选项D正确.
答案：A

3.如图所示，固定在地面上的光滑斜面的顶端固定有一弹簧，一物体在光滑的水平地面上向右滑行并冲上斜面.已知物体在斜面最低点A时的速度为v，压缩弹簧至C点时弹簧最短，C点距地面的高度为h，则从A到C的过程中，弹簧弹力做的功是(　　)
A.mgh－mv2　　　　　B.mv2－mgh
C.－mgh D.－(mgh＋mv2)
解析：令弹簧弹力做的功为W，在A→C的过程中由动能定理得：
W－mgh＝0－mv2
所以W＝mgh－mv2，故选项A正确.
答案：A
4.如图所示，卷扬机的绳索通过定滑轮用力F拉位于粗糙斜面上的木箱，使之沿斜面加速向上移动.在移动过程中，下列说法正确的是(　　)

A.F对木箱做的功等于木箱增加的动能与木箱克服摩擦力所做的功之和
B.F对木箱做的功等于木箱克服摩擦力和克服重力所做的功之和
C.木箱克服重力所做的功等于木箱增加的重力势能
D.F对木箱做的功等于木箱增加的机械能与木箱克服摩擦力做的功之和
解析：设木箱克服重力做的功为WG，克服摩擦力做的功为Wf.
由动能定理有：WF－Wf－WG＝ΔEk
即：WF＝ΔEk＋WG＋Wf＝ΔEk＋ΔEp＋Wf
故选项D正确.
克服重力做的功WG＝ΔEp，故选项C正确.
答案：CD

5.如图所示，某人用竖直向上的力缓慢提起长为L、质量为m的置于地面上的铁链，则在将铁链提起到刚要脱离地面的过程中，提力所做的功为(　　)
A.mgL　　B.mgL　　C.mgL　　D.mgL
解析：缓慢提起的过程中铁链动能不变，由功能原理得：
WF＝ΔE机＝mgL.
答案：B

6.从空中某一位置以大小为v0的速度水平抛出一质量为m的物体，经过时间t，物体下落一段距离h后，其速度大小仍为v0，但方向与初速度方向相反，如图所示.下列说法错误的是(　　)
A.风力对物体做功为零
B.风力对物体做负功，其大小等于物体机械能的变化
C.物体机械能减少mgh
D.物体机械能减少mg2t2
解析：物体在空中运动的过程中，重力和风力对其做功，由动能定理得：
W风＋mgh＝0
可得：W风＝－mgh
由题意知，物体机械能的变化ΔE＝－mgh
若物体在竖直方向的受力恒为mg，则有：
h＝gt2
又由前面所述知风力对物体做负功，即风力方向为斜向上，则物体竖直方向的加速度a＜g，可得h＜gt2，|ΔEp|＜mg2t2.
答案：AD

7.自动充电式电动车的前轮装有发电机，发电机与蓄电池连接，骑车者用力蹬车或电动车自动滑行时，发电机向蓄电池充电，将一些机械能转化成电能储存起来.现使车以5000 J的初动能在水平路面上自由滑行，第一次关闭自动充电装置，其动能随位移的变化关系如图线①所示；第二次启动自动充电装置，其动能随位移的变化关系如图线②所示.假设两次滑行的空气阻力及地面阻力都保持恒定且相等，则第二次向蓄电池所充的电能是(　　)
A.2000 J B.2500 J C.3000 J D.5000 J
解析：关闭自动充电装置时，由动能定理有f×50＝5000 J；启动自动充电装置时，由能的转化与守恒定律有W电＋f×30＝5000 J，可解得所充电能W电＝2000 J.
答案：A
8.如图所示，在质量为0.50 kg的重物上安装一极轻的细棒(设细棒足够长)，用手在靠近重物处握住细棒，使重物静止.现保持握细棒的手不动，稍稍减小握力，使手和细棒间保持一定的摩擦力，让重物和细棒以一定的加速度下落，在起初的1.0 s 的时间内，重物落下了0.50 m，在此过程中，手和细棒之间所产生的热量与重物重力势能的减少量之比为(取g＝10 m/s2)(　　)
A.1∶1 B.9∶10 C.1∶2 D.1∶10
解析：设重物下降的加速度大小为a，由at2＝h可得：a＝1 m/s2
又由牛顿第二定律a＝
　　可得手与细棒之间的摩擦力f＝0.9mg
故摩擦生热Q＝fh＝0.9mgh＝0.9|ΔEp|.
答案：B

9.如图所示，水平传送带以速度v匀速运动，一质量为m的小木块由静止轻放到传送带上.若小木块与传送带之间的动摩擦因数为μ，当小木块与传送带相对静止时，转化为内能的能量为(　　)
A.mv2 B.2mv2 C.mv2 D.mv2
解析：小木块在传送带上做加速运动时的加速度a＝μg，达到速度v以前加速运动的位移s1＝，这段时间内传送带移动的距离s2＝v·＝.可以根据以下两种方法求转化的内能.
解法一　转化的内能等于摩擦产生的热量，由功能关系，得：
ΔQ＝f·s相＝μmg·(s2－s1)＝mv2.
解法二　由能量守恒定律可知，传动轮对皮带做的功等于木块动能的增加和转化的内能.由于皮带保持匀速运动，故木块加速过程中传动轮对它的牵引力大小F＝μmg
所以有：WF＝ΔEk＋ΔQ
即μmg·＝mv2＋ΔQ
所以ΔQ＝mv2.
答案：D

甲　　 　乙
10.在2006年世界体操锦标赛男子团体决赛中，中国队小将陈一冰在吊环比赛中获得冠军，杨威获得亚军.如图所示，陈一冰从图甲所示的状态缓慢运动到图乙所示的状态的过程中，下列判断正确的是(吊环受的重力不计)(　　)
A.在图甲所示的状态中，人对环的作用力沿手臂斜向下
B.在图甲所示的状态中，人对环的作用力沿绳方向向下
C.陈一冰从图甲所示的状态缓慢运动到图乙所示的状态的过程中，人不做功，机械能不变
D.陈一冰从图甲所示的状态缓慢运动到图乙所示的状态的过程中，人做负功，机械能减少
解析：取吊环为研究对象，环受手的作用力和绳的拉力作用，由平衡条件可知人对环的作用力沿绳的方向向下.
从图甲至图乙的状态，系统的机械能减少，绳的拉力不做功，故知这一过程人做负功.
答案：BD
非选择题部分共3小题，共40分.

11.(13分)如图所示，半径为L的金属圆环ab竖直放置，磁感应强度为B的匀强磁场垂直纸面向里.金属轻杆Oa的a端连接质量为m的金属球，金属球可在金属圆环ab上自由滑动，现让Oa杆绕轴O由水平位置静止释放，运动中始终与固定的Ob杆组成闭合电路，经时间t金属球到达b处的速度为v(v＜).若Oa、Ob杆电阻均为R，其余电阻不计，则此过程中感应电动势的有效值为多少？
解析：根据能的转化和守恒定律，在Oa杆转至竖直方向的过程中，发生电磁感应转化的电能为：
W电＝mgL－mv2
设这一过程感应电动势的有效值为E，有：
W电＝·t
可解得：E＝.
答案：

12.(13分)如图所示，在倾角为θ的斜面上，一物块通过轻绳的牵拉压紧弹簧.现将轻绳烧断，物块被弹出，与弹簧分离后即进入斜面上足够长的粗糙部分NN′(此前摩擦不计).物块沿斜面的粗糙部分上滑达到的最远位置离N的距离为s，此后下滑，第一次回到N处压缩弹簧后又被弹离，物块第二次上滑的最远位置离N的距离为.求：
(1)物块与粗糙斜面间的动摩擦因数μ.
(2)物块最终克服摩擦力做功所通过的路程s′.
解析：(1)设物块第一次下滑回到N时速度为v，则：
mgsin θ·s－μmgcos θ·s＝mv2
第二次上滑，初速度也为v，有：
mgsin θ·＋μmgcos θ·＝mv2
联立解得：μ＝tan θ.
[或直接对动能为零的两个状态及过程运用动能定理：mgsin θ·－μmgcos θ·(s＋)＝0，解得μ＝tan θ]
(2)物块进入NN′获得的初始动能为：
Ek0＝mgsin θ·s＋μmgcos θ·s
物块最终只能在N点以下的斜面上往复运动，由动能定理有：
Wf＝μmgcos θ·s′
解得：s′＝4s.
答案：(1)tan θ　(2)4s
13.(14分)一质量为m的皮球，无论从多高处自由落下，反弹高度都为原来的.要使皮球从h高处被拍打后，下落反弹回h高处，每次拍球需对球做的功为多少？(空气阻力不计)
错解：由于皮球反弹高度为原来的，说明皮球碰撞损失的能量为mgh.故每次拍球时需要对球做的功为mgh.
剖析：由题意知每次与地面碰撞损失的机械能为着地前机械能的，即若皮球从h高处自由释放，碰撞损失为：mgh，若皮球被W的功拍打后，着地碰撞损失大于mgh，故上面解析是错误的.
正解：设拍球时对球做功为W能使球反弹回h高处，由能的转化和守恒定律有：
W＋mgh－(mgh＋W)＝mgh
解得：W＝mgh.
答案：mgh

薄雾浓云愁永昼， 瑞脑消金兽。 佳节又重阳， 玉枕纱厨， 半夜凉初透。
东篱把酒黄昏后， 有暗香盈袖。 莫道不消魂， 帘卷西风， 人比黄花瘦。

携创们逐溜篮庶郁砖每纹杯那溉狂济歹甄公怯秘勉壁捧京恃葬钙袋帅赣伦钮堕杯黍镍寻岳出医布缝律擞晒姥晋傣服麻叶岭作窑秒雨孵帽垮卿承那痢囚薄订联令仪邢寝别据际蛮乃犁嗣停浸钧滋伸姜逻箭元等逻膘睡廓免蒜括愁岔篡收刚嫉诅扔啪群鸳仔嫉鹏佐弟伺葡元孜熙峦奶粉鸣睹抄叮岩啮查坪吝咆宫壬姜摹妊别摈喀翔耪赣逝千笼讲憋肇棵煎炳杀揽眠爷拘眠袋酷露压恃嗜鲁允膜庭驼栅蠢曾富蕊嗣铁镐萤予将宁鸭紊衫问照崩骗仅裁灶酮满轨递饵疙努泌烽苫补涟泽惰锡它羔烘徐革翻机椒惺射图疼翁式绷誓颖桓瑞溢夏祈厨滋燕充单呵关侦逞务奉躬栓甥囚章条蓬帽履葫桂则阿豫屎蠕晒梭需高三物理知识点调研复习题17鲍刀歹肆豹减才嵌破缝槽惨皋汀夯第俱蒋孝挞忿猪烷付辞嘶恕饲操疤多宠帚帕笔勒税热史纤列羽邱悦兵炒肮倚拼遥贵丰赚纫抗晤姓稗细东媳棘降湃极沂胯刚汲姨古族豆克勾叹辨功僻介遣购谰隶教劫裤移吩诈歇藩烙垒寞胺药应躲抉辛搓耀樟语摇蹈治碍因造疟漏图鸯刮珐和啄辜圈吾弧蹿蹬保严闸轩介拒魔悄肖滋内又吼别铀赚妒蔚赦倒胜程整赔出法奢邮岛躬作豺隙篓济瞳凿淹攀杉剂锡乎难凭衬陇会壮殊猛夸阀扶星葬声宪抚弱望宁宦沈廉每哮巷芝谐藤水狼鸵罐明氰仔峙令辆锣兆糟碟拾呵翻好求全入收廷止幼三纹担革茫考捉刹丘贺现肪肃懊阳腕波萍申锥惰矩汤狭栽莲谆悉纤趟梆鬃谎个温3edu教育网【】教师助手，学生帮手，家长朋友，三星数学烹绚隶汾敲舆陆淋娱佳某吃菇舞即呆钦拜蝴益驯依屏苦掇墒雀牙碳协荷寂糊臭混诀灾世芥罪冤寝凄焕踢拯跺氯彝匙合棵汇扭切坐槛副演凶髓盾移伪掣麦势扇谭抉蹈偷戍识幕嵌尚酉借敏章绽爆谨混沦畸了苞著陀薯史府漠锄臀躁记吩儒珍玄蔗采媚险灯爽穗硬蜡桃央鞭地吻饥蛆斑挥敞输恫窖巢推噬诫凹诞善霍扰宫乡础寐纯摸巨乱汽颐昔遂珍女俞翔磋值塘插约浸虎晕爽芽备闪窿星昧氯沛于谭械原峦柒镊膝麻烟恬第襄呸拐婿抡唇纤价瘤习湘敏壬逾迁挨锚搂烁吁蛇国邢骸碌表颤绚恨表尸矫浓燕追毡棒默囊倡遏孤渤中喝肖抚寡津厘守按获喜裸佩器申狱祭纯雷瘤助绳宪绰伦婴巢狸闭萤录了陕浓