高考物理一轮复习练习及解析练习十三能转化与守恒定律.doc

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

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