高考物理总复习课时作业：二十一功能关系能量守恒定律.pdf

小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学课时作业二十一功能关系能量守恒定律(限时：45 分钟)(班级 _姓名 _)1如图所示，在竖直平面内有一“V”形槽，其底部BC 是一段圆弧，两侧都与光滑斜槽相切，相切处B、C 位于同一水平面上一小物体从右侧斜槽上距BC 平面高度为2h 的 A 处由静止开始下滑，经圆弧槽再滑上左侧斜槽，最高能到达距BC 所在水平面高度为h 的 D 处，接着小物体再向下滑回，若不考虑空气阻力，则()第 1 题图A小物体恰好滑回到B 处时速度为零B小物体尚未滑回到B 处时速度已变为零C小物体能滑回到B 处之上，但最高点要比D 处低D小物体最终一定会停止在圆弧槽的最低点2(多选)下面关于摩擦力做功的叙述，正确的是()A静摩擦力对物体一定不做功B滑动摩擦力对物体不一定做负功C一对静摩擦力中，一个静摩擦力做正功，则另一个静摩擦力一定做负功D一对滑动摩擦力中，一个滑动摩擦力做负功，则另一个滑动摩擦力一定做正功3如图所示，质量为0.1 kg 的小物块在粗糙水平桌面上滑行4 m 后以 3.0 m/s 的速度飞离桌面，最终落在水平地面上，已知物块与桌面间的动摩擦因数为0.5，桌面高0.45 m，若不计空气阻力，取g10 m/s2，则()第 3 题图A小物块的初速度是5 m/s B小物块的水平射程为1.2 m C小物块在桌面上克服摩擦力做8 J的功D小物块落地时的动能为0.9 J 4物体在竖直方向上分别做匀速上升、加速上升和减速上升三种运动在这三种情况下物体机械能的变化情况是()A匀速上升机械能不变，加速上升机械能增加，减速上升机械能减少B匀速上升和加速上升机械能增加，减速上升机械能减少C匀速上升和加速上升机械能增加，减速上升机械能可能增加，可能减少，也可能不变D三种情况中，物体的机械能均增加小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学5如图所示，水平地面上有一个坑，其竖直截面为半圆，O 为圆心，AB 为沿水平方向的直径若在A 点以初速度v1沿 AB 方向平抛一小球，小球将击中坑壁上的最低点D 点；若A 点小球抛出的同时，在C 点以初速度v2沿 BA 方向平抛另一相同质量的小球也能击中D点已知 COD60，且不计空气阻力，则()第 5 题图A两小球同时落到D 点B两小球在此过程中动能的增加量相等C在击中D 点前瞬间，重力对两小球做功的功率相等D两小球初速度之比v1v26 3 6如图所示，质量为m 的物体在水平传送带上由静止释放，传送带由电动机带动，始终保持以速度v 匀速运动，物体与传送带间的动摩擦因数为，物体过一会儿能保持与传送带相对静止，对于物体从静止释放到相对静止这一过程中，下列说法正确的是()第 6 题图A电动机做的功为12mv2B摩擦力对物体做的功为mv2C传送带克服摩擦力做的功为12mv2D电动机增加的功率为 mg v7(多选)如图，曲面EC 是半径为R0.4 m 的14圆弧，C 端切线水平且与水平面CA 相连，在 CE 上固定一光滑木板CD，CD 与 CA 平滑连接，质量为m0.2 kg 的小物块从水平面上 A 处以初速度v04 m/s 向左运动，恰好可以到达木板的D 端，下滑后停在B 处，AB3BC，重力加速度g 取 10 m/s2，则由题中信息可求出()第 7 题图A滑块与水平面AC 的动摩擦因数B木板 CD 与水平面的夹角C滑块在木板上CD 下滑时重力的平均功率D整个过程的摩擦热8如图所示装置由AB、BC、CD 三段轨道组成，轨道交接处均由很小的圆弧平滑连接，其中轨道AB、CD 段是光滑的，水平轨道BC 的长度 s5 m，轨道 CD 足够长且倾角 37，小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学A、D 两点离轨道BC 的高度分别为h14.30 m、h21.35 m现让质量为m 的小滑块自A 点由静止释放 已知小滑块与轨道BC 间的动摩擦因数 0.5，重力加速度g 取 10 m/s2，sin 370.6，cos 37 0.8.求：(1)小滑块第一次到达D 点时的速度大小；(2)小滑块最终停止的位置距B 点的距离第 8 题图9如图，水平直线轨道OB 与竖直的四分之一光滑圆弧轨道AB 相切于 B 点，O 为圆心，半径 R1 m，A 点与 O 点等高，劲度系数k103 N/m 的轻弹簧一端固定在D 点挡板处，另一端为自由端在C 点 BC0.9 m，将质量m1 kg 的小物块从A 点静止释放，观察到物块反弹回来后刚好到达B 点已知物块水平轨道的动摩擦因数 0.5，g10 m/s2.(1)求出弹簧的最大压缩量及物块在水平轨道上运动过程中的最大加速度数值a；(2)若将 DC 段换成光滑的水平轨道，物块从A 点释放后，求弹簧被压缩的最大弹性势能Ep及物块第一次返回圆弧轨道上B 点时轨道对物块支持力大小FN；(3)若将 DC 段换成光滑的水平轨道，物块从A 点正上方 h5 m 高处释放落下，并从A点切入轨道，求物块最终的静止位置离C 点的距离第 9 题图10 某校物理兴趣小组决定举行遥控赛车比赛，比赛路径如图所示可视为质点的赛车从起点 A 出发，沿水平直线轨道运动L 后，由 B 点进入半径为R 的光滑竖直半圆轨道，并通过半圆轨道的最高点C，才算完成比赛B 是半圆轨道的最低点，水平直线轨道和半圆轨道相切于 B 点已知赛车质量m0.5 kg，通电后以额定功率P2 W 工作，进入竖直半圆轨道前受到的阻力恒为Ff04 N，随后在运动中受到的阻力均可不计，L10.0 m，R0.32 m，g 取 10 m/s2.(1)要使赛车完成比赛，赛车在半圆轨道的B 点对轨道的压力至少为多大？小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学(2)要使赛车完成比赛，电动机至少工作多长时间？(3)若电动机工作时间为t05 s，当半圆轨道半径为多少时赛车既能完成比赛且飞出的水平距离又最大？水平距离最大是多少？第 10 题图小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学课时作业(二十一)功能关系能量守恒定律1.C【解析】小物体从A 处运动到D 处的过程中，克服摩擦力所做的功为 Wf1 mgh，小物体从D 处开始运动的过程，因为速度较小，小物体对圆弧槽的压力较小，所以克服摩擦力所做的功Wf2mgh，所以小物体能滑回到B 处之上，但最高点要比D处低，C 正确，A、B 错误；因为小物体与圆弧槽间的动摩擦因数未知，所以小物体可能停在圆弧槽上的任何地方，D 错误2BC【解析】物体在静摩擦力作用下可以向各个方向运动，所以静摩擦力可以对物体做功，故A 错误物体在滑动摩擦力的作用下也可以运动，即运动方向可以与滑动摩擦力的方向相同，从而对物体做正功，故B 正确由于一对静摩擦力等大反向，且作用位移相同，故一个力做正功，另一个力一定做负功，故C 正确在一对滑动摩擦力中，力的大小相等、方向相反，但两力的作用位移大小不相同，方向也不相同，故D 错误故选BC.3D【解析】小物块在桌面上克服摩擦力做功WfmgL 2 J，C 错；在水平桌面上滑行，由动能定理得Wf12mv212mv20，解得 v07 m/s，A 错；小物块飞离桌面后做平抛运动，有xvt、h12gt2，解得 x0.9 m，B 错；设小物块落地时动能为Ek，由动能定理得 mghEk12mv2，解得 Ek0.9 J，D 正确4C【解析】无论物体向上加速还是匀速运动，除重力外，其他外力一定对物体做正功，物体机械能都增加，物体向上减速运动时，除重力外，物体受到的其他外力不确定，故无法确定其机械能的变化，C 正确故选C.5D【解析】A根据h12gt2得，t2hg，两球下降的高度之比为21，则运动的时间之比为21.由几何关系知，两球的水平位移之比为23，则两球的初速度之比为63.故 D 正确，A 错误 B.因为两小球下降的高度不同，重力做功不同，根据动能定理知，动能的增加量不等故B 错误；C.两球下落的高度之比为21，则重力做功之比为21.运动的时间之比为21，根据功率的公式pWt知，重力对两小球做功的功率不相等故 C 错误故选D.6D【解析】由能量守恒定律知，电动机做的功等于物体获得的动能和由于摩擦而产生的热量，故A 错；对物体受力分析知，仅有摩擦力对物体做功，由动能定理知，B错；传送带克服摩擦力做功等于摩擦力与传送带对地位移的乘积，而易知这个位移是物体对地位移的两倍，即 Wmv2，故 C 错；由功率公式易知传送带增加的功率为mg v，故 D 对7BCD【解析】A对全过程运用动能定理得：mg(xACxBC)012mv20，对A 到 D 过程运用动能定理得：mgxACmg(2Rsin )sin 012mv20，由 式可以求出mgxAC，代入 式可以得出 sin，从而得出木板与水平面的夹角，由两式无法求出滑块与水平面的动摩擦因数.故A 错误，B 正确 C.CD 的长度 L 2Rsin，滑块在 CD 上下滑的加速度agsin，根据运动学公式可以求出运动的时间，根据 PmgLsint可以求出滑块在木板上CD 下滑时重力的平均功率，故C 正确 D.根据 式可以求出整个过程中克服摩擦力做功，从而得出整个过小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学程的摩擦热，故D 正确故选BCD.8(1)3 m/s(2)1.4 m【解析】(1)小滑块从 ABCD 过程中，由动能定理得mg(h1h2)mgs 12mv2D0将 h1、h2、s、g 代入得：vD3 m/s.(2)对小滑块运动全过程应用动能定理，设小滑块在水平轨道上运动的总路程为s总有：mgh1mgs总将 h1、代入得：s总8.6 m故小滑块最终停止的位置距B 点的距离为2ss总1.4 m.9(1)0.1 m10.5 m/s2(2)5.5 J12N(3)0.3 m【解析】(1)设物块相对B 点向左滑动的最大距离为s，全程由功能关系得：2mgs 0mgR解得：s 1 m弹簧的最大压缩量为：xsBC10.90.1 m向左滑行刚要速度减为零时加速度最大，设为a，根据牛顿第二定律得：kx mg ma 解得：a10.5 m/s2.(2)由功能关系得：mgBC EpmgR解得，弹簧被压缩的最大弹性势能为：Ep5.5 J返回 B 点的速度为vB.由动能定理得：mgR2 mgBC 12mv2B在 B 点，由牛顿第二定律得：FNmg mv2BR解得：FN12 N.(3)设物块在BC 段总路程为x，对整个过程，运用动能定理得：mg(hR)mgx 0解得：x12 m130.9 m0.3 m所以物块最终位置在C 右侧距 C 点 0.3 m 处10(1)30 N(2)4 s(3)0.3 m1.2 m【解析】(1)赛车恰通过C 点的条件是mgmv2CR解得最小速度vCgR由 B 到 C 过程应用机械能守恒定律得12mv2B12mv2Cmg 2R在 B 点应用牛顿第二定律得FNmg mmv2BR联立解得 vB5gR 4 m/sFN6mg30 N由牛顿第三定律得，赛车对轨道的压力FN FN30 N.(2)由 A 到 B 过程克服摩擦力做功产生的热量QFfL根据能量守恒定律得小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学Pt12mv2BQ联立解得 t4 s.(3)由 A 到 C 过程根据能量守恒定律得Pt012mvC2Qmg 2R0赛车过 C 点后做平抛运动，有2R012gt2，xvCt联立解得 x2 16R209.6R0当 R00.3 m 时 xmax 1.2 m.小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学END小学+初中+高中+努力=大学小学+初中+高中+努力=大学END