能量综合问题试卷.doc

圆学子梦想 铸金字品牌温馨提示： 此套题为Word版，请按住Ctrl，滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块.高频考点专项练（五)能量综合问题试卷（45分钟100分）一、选择题（本题共9小题，每小题6分，共54分。多选题已在题号后标出）1。关于功和能的关系,下列说法正确的是()A。物体受拉力作用向上运动,拉力做的功是1 J，则物体重力势能的增加量也是1 JB。一个重10 N的物体,在15 N的水平拉力的作用下,分别在光滑水平面和粗糙水平面上发生相同的位移，拉力做的功相等C.一辆汽车的速度从10 km/h增加到20 km/h，或从50 km/h增加到60 km/h,两种情况下牵引力做的功一样多D.“神舟十号载人飞船的返回舱在大气层以外向着地球做无动力飞行的过程中,机械能增大【解析】选B。物体向上运动，重力以外的力(拉力)做功1 J,机械能的增加量为1 J,选项A错误;由W=Flcos知，水平拉力F和位移x均相同,拉力做的功相等,选项B正确；由动能定理可知，一辆汽车的速度从10 km/h加速到20 km/h比从50 km/h加速到60 km/h合外力做的功少,牵引力做功无法比较，选项C错误;“神舟十号载人飞船的返回舱在大气层以外仅在引力作用下运动，机械能守恒，选项D错误。2.一带电小球在空中由A点运动到B点的过程中，受重力、电场力和空气阻力三个力作用。若重力势能增加3J，机械能增加0。5J，电场力对小球做功1J，则小球（)A。重力做功为3 JB。电势能增加1 JC.克服空气阻力做功0。5 JD.动能减少3.5 J【解析】选C。重力做功等于重力势能的减小量,重力势能增加3 J,即重力做功-3 J，故A错误。电场力做功等于电势能的减小量,电场力做功1 J，即电势能减小1 J,故B错误。除重力外的各个力做的总功等于机械能的增加量,电场力做功1 J,机械能增加0。5 J,所以克服空气阻力做功0.5 J，故C正确。合力做功等于动能的增加量,合力做功等于各个力做的总功为2。5 J,所以动能减小2。5 J,故D错误.3.(多选）(2015潍坊模拟)如图所示,轻弹簧上端通过一轻绳固定,下端拴一小球,小球与光滑的三角形斜面接触,弹簧处于竖直状态。现用力F竖直向上推斜面，使斜面缓慢向上运动直至弹簧与斜面平行，则在此过程中,以下说法正确的是（)A。小球对斜面的压力一直增大B。弹簧对小球不做功C。斜面对小球做正功D.推力F做的功等于斜面与小球机械能的增加【解析】选A、C。在用力F推动斜面上升时，刚开始斜面对小球的作用力为零,弹簧变为水平后,小球对斜面有一定的压力，故小球对斜面的压力一直增大，A正确；在使小球上升时，小球会沿斜面向下滑动，同时弹簧的弹力减小,小球在弹簧的作用下又会略上升,故弹簧对小球会做功,B错误；小球在斜面作用力的作用下向上移动了一段距离，故斜面对小球做了功,C正确;在整个过程中,推力F与弹簧对小球做的功等于斜面与小球机械能的增加，故D错误。4。如图所示，A、B、C三个一样的滑块从粗糙斜面上的同一高度同时开始运动，A由静止释放,B的初速度方向沿斜面向下,大小为v0,C的初速度方向沿斜面水平向左,大小也为v0。下列说法中正确的是(）A.A和C将同时滑到斜面底端B。滑到斜面底端时,B的机械能减少最多C。滑到斜面底端时，B的动能最大D。C的重力势能减少最多【解题指南】解答本题时要明确以下两点:（1）由于斜面粗糙,所以A和C不能同时到达底端。(2）滑块C通过的路程最大，克服摩擦力做的功最多。【解析】选C。滑块A和C通过的路程不同,在沿斜面方向的加速度大小也不相同，故A错，三个滑块滑到底端时重力势能减少量相同，故D错。滑块A和B滑到底端时经过的位移相等,克服摩擦力做功相等，而滑块C的路程较大，机械能减少得较多,故B错C对.5。(多选)蹦床是一项好看又惊险的运动，如图所示为运动员在蹦床运动中完成某个动作的示意图，图中虚线PQ是弹性蹦床的原始位置,A为运动员抵达的最高点，B为运动员刚抵达蹦床时的位置，C为运动员抵达的最低点。不考虑空气阻力和运动员与蹦床作用时的机械能损失,在A、B、C三个位置上运动员的速度分别是vA、vB、vC，机械能分别是EA、EB、EC，则它们的大小关系是（)A。vAvB,vBvCB。vAvB,vBvCC。EA=EB，EBECD.EAEB,EB=EC【解析】选A、C。运动员在最高点A的速度为零,刚抵达B位置时的速度不为零，vAvB,在最低点C的速度也为零,vBvC,故A对,B错；以运动员为研究对象，BA机械能守恒，EA=EB,BC弹力对运动员做负功，机械能减小，EBEC，故C对,D错。6。(多选)（2014东北师大附中模拟)如图所示,一轻弹簧的左端固定,右端与一小球相连，小球处于光滑水平面上。现对小球施加一个方向水平向右的恒力F，使小球从静止开始运动,则小球在向右运动的整个过程中（）A.小球和弹簧组成的系统机械能守恒B.小球和弹簧组成的系统机械能逐渐增大C。小球的动能逐渐增大D.小球的动能先增大然后减小【解析】选B、D。小球在向右运动的整个过程中,力F做正功,由功能关系知小球和弹簧组成的系统机械能逐渐增大，A项错误，B项正确;弹力一直增大,当弹力等于F时，小球的速度最大，动能最大，当弹力大于F时,小球开始做减速运动,速度减小,动能减小，C项错误,D项正确。【加固训练】(多选)如图所示,一质量为m的小球固定于轻质弹簧的一端，弹簧的另一端固定于O点处,将小球拉至A处,弹簧恰好无形变,由静止释放小球，它运动到O点正下方B点的速度为v,与A点的竖直高度差为h,则（)A.由A至B重力做功为mghB.由A至B重力势能减少mv2C。由A至B小球克服弹力做功为mghD。小球到达位置B时弹簧的弹性势能为（mgh-mv2)【解析】选A、D。由A到B，高度减小h，重力做功mgh,重力势能减少mgh,但因弹簧伸长,弹性势能增加,由能量守恒得:mgh=mv2+Ep,可得:Ep=mghmv2，小球克服弹力做功应小于mgh,故B、C错误，A、D正确。7.（多选）如图所示，倾角=30的粗糙斜面固定在地面上,长为l、质量为m、粗细均匀、质量分布均匀的软绳置于斜面上,其上端与斜面顶端齐平。用细线将物块与软绳连接,物块由静止释放后向下运动直到软绳刚好全部离开斜面（此时物块未到达地面),在此过程中()A.物块的机械能逐渐增加B。软绳重力势能共减少了mglC.物块重力势能的减少等于软绳克服摩擦力所做的功D。软绳重力势能的减少小于其动能的增加与克服摩擦力所做功之和【解题指南】解答本题时可按以下思路分析：(1）分析物块和软绳的受力及各力的做功情况。（2)确定各力做功所对应的能量如何变化。【解析】选B、D。因物块所受的细线的拉力做负功,所以物块的机械能逐渐减小，A错误;软绳重力势能共减少mg（-lsin）-(l）=mgl，B正确;物块和软绳组成的系统受重力和摩擦力作用,由动能定理可得:重力做功(包括物块和软绳)减去软绳克服摩擦力做功等于系统(包括物块和软绳)动能的增加,设物块的质量为M,即WM+WmWf=EkM+Ekm，物块重力势能的减少等于WM，所以C错误。对软绳有Wm-Wf+WF=Ekm,F表示细线对软绳的拉力，软绳重力势能的减少等于Wm，显然小于其动能的增加与克服摩擦力所做功之和,D正确。【加固训练】在倾角为30的斜面上,某人用平行于斜面的力把原静止于斜面上的质量为2 kg的物体沿斜面向下推了2 m的距离,并使物体获得1 m/s的速度,已知物体与斜面间的动摩擦因数为,g取10m/s2,则在这过程中()A。人对物体做功21 JB。合外力对物体做功1 JC。物体克服摩擦力做功21 JD.物体重力势能减小40 J【解析】选B。根据动能定理可知,合外力对物体做的功等于物体动能的增加量，即W合=mv2=2kg（1m/s)2=1 J,所以选项B正确；对物体受力分析,根据物体在垂直斜面方向上的合力为零求出物体与斜面间的正压力N=mgcos,从而计算出斜面对物体沿斜面向上的滑动摩擦力大小为f=N=mgcos，所以物体克服摩擦力做功Wf=fs=mgscos，代入数据可得Wf=20J,所以选项C错误；物体重力势能的减小量等于重力做的功WG=mgssin=2kg10 m/s22 m=20 J,选项D错误；对物体受力分析可知,物体共受到四个力的作用,其中只有3个力对物体做功,即人对物体的推力做正功,摩擦力做负功,重力做正功,它们三个力做功的代数和就等于合外力做的功，所以若设人对物体做功为W人，则应满足W人+WG-Wf=W合，代入数据可得W人=1J，即人对物体做功1 J，选项A错误。8.（多选）由光滑细管组成的轨道如图所示，其中AB段和BC段是半径为R的四分之一圆弧,轨道固定在竖直平面内.一质量为m的小球,从距离水平地面高为H的管口D处静止释放,最后能够从A端水平抛出落到地面上.下列说法正确的是()A.小球落到地面时相对于A点的水平位移值为2B.小球落到地面时相对于A点的水平位移值为2C。小球能从细管A端水平抛出的条件是H2RD.小球能从细管A端水平抛出的最小高度Hmin=R【解题指南】解答本题可按以下思路进行:(1)用动能定理(或机械能守恒定律)求出小球运动到A点的速度大小。（2）根据平抛运动规律求解水平位移值.(3）能从A端水平抛出的条件是小球到达A点的速率大小必须大于零，若等于零的话,小球刚好静止在管口不能抛出去。【解析】选B、C。设小球运动到A点的速度为vA，根据动能定理,有m=mg（H-2R)，得vA=，小球做平抛运动,有x=vAt，2R=gt2,所以水平位移x=2，选项B正确，A错误;能从A端水平抛出的条件是小球到达A点的速率vA=0,即H2R，选项C正确，D错误。9.（2014襄阳模拟）如图所示，质量为m的滑块从斜面底端以平行于斜面的初速度v0冲上固定斜面，沿斜面上升的最大高度为h。已知斜面倾角为,斜面与滑块间的动摩擦因数为,且tan,最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取斜面底端为零势能面，则能表示滑块在斜面上运动的机械能E、动能Ek、势能Ep与上升高度h之间关系的图像是(）【解析】选D。势能先随高度增加而变大，后随高度减小而变小,上行与下行图线重合为一条第一象限内过原点的倾斜线段,A选项错误；机械能变化参考摩擦力做功,上行和下行过程中摩擦力随高度变化均匀做功，机械能随高度变化均匀减小,B选项错误；动能变化参考合外力做功，上行过程的合外力大于下行过程的合外力，且合外力在运动过程中大小恒定,随高度变化均匀做功，D选项正确、C选项错误。二、计算题(本题共3小题,共46分。需写出规范的解题步骤)10。(14分）如图所示，静止放在水平桌面上的纸带,其上有一质量为m=1.0kg的铁块，它与纸带右端的距离为L=0.5m,所有接触面之间的动摩擦因数相同。现用水平向左的恒力,经1s时间将纸带从铁块下抽出,当纸带全部抽出时铁块恰好到达桌面边缘且速度为v=2m/s。已知桌面高度为H=0.8m,不计纸带重力,铁块可视为质点。重力加速度g取10m/s2，求：(1）铁块抛出后落地点离抛出点的水平距离.（2)纸带抽出过程中系统产生的内能。【解析】（1)铁块离开桌面后做平抛运动,水平方向：x=vt1竖直方向：H=g解得：x=0.8m(2)设铁块的加速度为a1，由牛顿第二定律得mg=ma1纸带抽出时，铁块的速度v=a1t1联立解得：=0。2设纸带的位移为x2,铁块的位移：x1=a1由题意知：x2x1=L由功能关系可得系统产生的内能E=mgx2+mg（x2-x1）联立解得E=4J.答案：(1)0.8m(2）4 J11。(16分)如图甲所示,一倾角为=37的传送带以恒定速度运行。现将一质量m=1kg的小物体抛上传送带,物体相对地面的速度随时间变化的关系如图乙所示，取沿传送带向上为正方向，g=10m/s2，sin37=0.6，cos37=0.8。求:(1)08s内物体位移的大小。（2）物体与传送带间的动摩擦因数。（3)08 s内物体机械能增量及因与传送带摩擦产生的热量Q。【解析】(1)从图乙中求出物体位移x=22m+44m+24 m=14 m（2）由图像知，物体相对传送带滑动时的加速度a=1m/s2对此过程中物体受力分析得mgcos-mgsin=ma得=0。875（3）物体被送上的高度h=xsin=8.4m重力势能增量Ep=mgh=84J动能增量Ek=m-m=6J机械能增加E=Ep+Ek=90J08s内只有前6 s发生相对滑动。06 s内传送带运动距离x1=46m=24 m06s内物体位移x2=6m产生的热量Q=mgcosx=mgcos（x1-x2）=126J答案：（1)14m(2)0。875(3)90 J126 J12.(16分)如图所示，在竖直平面内,粗糙的斜面轨道AB的下端与光滑的圆弧轨道BCD相切于B点，C点是最低点，圆心角BOC=37，D点与圆心O等高，圆弧轨道半径R=1.0m，现在一个质量为m=0.2kg可视为质点的小物体,从D点的正上方E点处自由下落,DE距离h=1.6m，小物体与斜面AB之间的动摩擦因数=0.5。取sin37=0.6,cos37=0.8，g=10m/s2。求：（1)小物体第一次通过C点时轨道对小物体的支持力FN的大小.（2）要使小物体不从斜面顶端飞出,斜面的长度LAB至少要多长.（3）若斜面已经满足（2）中的要求，小物体从E点开始下落，直至最后在光滑圆弧轨道上做周期性运动，在此过程中系统因摩擦所产生的热量Q的大小.【解析】(1)小物体从E到C,由机械能守恒定律得mg（h+R)=m在C点,由牛顿第二定律得：FNmg=m联立解得FN=12.4N.(2）从EDCBA过程，由动能定理得WG-W阻=0WG=mg(h+Rcos37)-LABsin37W阻=mgcos37LAB联立解得LAB=2。4m。（3）因为mgsin37mgcos37(或tan37)，所以，小物体不会停在斜面上，小物体最后以C为中心,B为一侧最高点沿圆弧轨道做往返运动。从E点开始直至稳定,系统因摩擦所产生的热量Q=EE=mg（h+Rcos37）联立解得Q=4.8J。答案：(1）12.4N（2）2。4 m（3)4.8 J【总结提升】与功能关系相结合的圆周运动问题的分析方法(1)确定研究对象,对研究对象进行受力分析和做功情况分析，对于多个过程的情形,要分析出在每一个过程中的受力和做功情况。(2）注意不同过程的衔接,前一个过程的末状态就是后一个过程的初状态.（3）分析每一个过程中的能量转化情况,机械能是否守恒，列出每一个过程的对应方程.(4)确定临界状态及特点,并列出相应的方程。(5）求解方程并进行验证。关闭Word文档返回原板块- 12 -