2018高中物理 第七章 機(jī)械能守恒定律 7.14 解決物理問題的一把金鑰匙——功能關(guān)系練習(xí) 新人教版必修2.doc

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解決物理問題的一把金鑰匙——功能關(guān)系 （答題時間：20分鐘） 1. 如圖所示，質(zhì)量為m的跳高運動員先后用背越式和跨越式兩種跳高方式跳過某一高度，該高度比他起跳時的重心高出h，則他從起跳后至越過橫桿的過程中克服重力所做的功（　?。? A. 都必須大于mgh B. 都不一定大于mgh C. 用背越式不一定大于mgh，用跨越式必須大于mgh D. 用背越式必須大于mgh，用跨越式不一定大于mgh 2. 如圖所示，汽車在拱形橋上由A勻速運動到B，以下說法正確的是（　　） A. 牽引力與克服摩擦力做的功相等 B. 合外力對汽車不做功 C. 牽引力和重力做的總功大于克服摩擦力做的功 D. 汽車在上拱形橋的過程中克服重力做的功轉(zhuǎn)化為汽車的重力勢能 3. 如圖所示，質(zhì)量為m的物體（可視為質(zhì)點）以某一速度從A點沖上傾角為30的固定斜面，其運動的加速度為g，此物體在斜面上上升的最大高度為h，則在這個過程中物體（　?。? A. 重力勢能增加了mgh B. 重力勢能增加了mgh C. 動能損失了mgh D. 機(jī)械能損失了mgh 4.（廣東高考）如圖是安裝在列車車廂之間的摩擦緩沖器結(jié)構(gòu)圖，圖中①和②為楔塊，③和④為墊板，楔塊與彈簧盒、墊板間均有摩擦，在車廂相互撞擊使彈簧壓縮的過程中（　　） A. 緩沖器的機(jī)械能守恒 B. 摩擦力做功消耗機(jī)械能 C. 墊板的動能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 D. 彈簧的彈性勢能全部轉(zhuǎn)化為動能 5. 如圖所示，長為L的長木板水平放置，在木板的A端放置一個質(zhì)量為m的小物塊，現(xiàn)緩慢地抬高A端，使木板以左端為軸轉(zhuǎn)動，當(dāng)木板轉(zhuǎn)到與水平面的夾角為α?xí)r小物塊開始滑動，此時停止轉(zhuǎn)動木板，小物塊滑到底端的速度為v，則在整個過程中，下列說法不正確的是（　?。? A. 木板對小物塊做功為mv2 B. 摩擦力對小物塊做功為mgLsin α C. 支持力對小物塊做功為mgLsin α D. 滑動摩擦力對小物塊做功為mv2－mgLsin α 6. 如圖所示，工廠利用皮帶傳輸機(jī)把貨物從地面運送到高出水平地面的C平臺上，C平臺離地面的高度一定。運輸機(jī)的皮帶以一定的速度v順時針轉(zhuǎn)動且不打滑。將貨物輕輕地放在A處，貨物隨皮帶到達(dá)平臺。貨物在皮帶上相對滑動時，會留下一定長度的痕跡。已知所有貨物與皮帶間的動摩擦因數(shù)為μ。若皮帶的傾角θ、運行速度v和貨物質(zhì)量m都可以改變，始終滿足tan θ<μ，可以認(rèn)為最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，則（　?。? A. 當(dāng)速度v一定時，傾角θ越大，運送時間越短 B. 當(dāng)傾角θ一定時，改變速度v，運送時間不變 C. 當(dāng)傾角θ和速度v一定時，貨物質(zhì)量m越大，皮帶上留下的痕跡越長 D. 當(dāng)傾角θ和速度v一定時，貨物質(zhì)量m越大，皮帶上摩擦產(chǎn)生的熱量越多 7. 如圖所示，勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧下端懸掛一個質(zhì)量為m的小球，處于靜止?fàn)顟B(tài)，手托小球使之緩慢上移，直到彈簧恢復(fù)原長，然后放手使小球從靜止開始下落，小球下落過程中的最大速度為v，不計空氣阻力，則下列說法正確的是（　?。? A. 小球速度最大時彈簧的彈性勢能為零 B. 彈簧的彈性勢能最大時小球速度為零 C. 手托小球緩慢上移時手對小球做功為W1＝ D. 小球從靜止下落到速度最大過程中，小球克服彈簧彈力所做的功為W2＝－mv2 8.（安徽高考）如圖所示，在豎直平面內(nèi)有一半徑為R的圓弧軌道，半徑OA水平、OB豎直，一個質(zhì)量為m的小球自A的正上方P點由靜止開始自由下落，小球沿軌道到達(dá)最高點B時恰好對軌道沒有壓力。已知AP＝2R，重力加速度為g，則小球從P到B的運動過程中（　　） A. 重力做功2mgR B. 機(jī)械能減少mgR C. 合外力做功mgR D. 克服摩擦力做功mgR 9. 如圖所示是利用電力傳送帶裝運麻袋包的示意圖。傳送帶長l＝20 m，傾角θ＝37，麻袋包與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ＝0.8，傳送帶的主動輪和從動輪半徑R相等，傳送帶不打滑，主動輪頂端與貨車車箱底板間的高度差為h＝1.8 m，傳送帶勻速運動的速度為v＝2 m/s?，F(xiàn)從傳送帶底端（傳送帶與從動輪相切位置）由靜止釋放一只麻袋包（可視為質(zhì)點），其質(zhì)量為100 kg，麻袋包最終與傳送帶一起做勻速運動，到達(dá)主動輪時隨輪一起勻速轉(zhuǎn)動。如果麻袋包到達(dá)主動輪的最高點時，恰好水平拋出并落在貨車車箱底板中心，重力加速度 g＝10 m/s2，sin 37＝0.6，cos 37＝0.8，求： （1）麻袋包在傳送帶上運動的時間t； （2）主動輪軸與貨車車箱底板中心的水平距離x及主動輪的半徑R； （3）該裝運系統(tǒng)每傳送一只麻袋包需額外消耗的電能。 10. 工廠流水線上采用彈射裝置將物品轉(zhuǎn)運，現(xiàn)簡化其模型分析：如圖所示，質(zhì)量為m的滑塊，放在光滑的水平平臺上，平臺右端B與水平傳送帶相接，傳送帶的運行速度為v0，長為L；現(xiàn)將滑塊向左壓縮固定在平臺上的輕質(zhì)彈簧上，到達(dá)某處時（仍處于彈簧彈性限度內(nèi)）由靜止釋放，若滑塊離開彈簧時的速度小于傳送帶的速度，當(dāng)滑塊滑到傳送帶右端C時，恰好與傳送帶速度相同，滑塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為μ。求： （1）釋放滑塊時，彈簧具有的彈性勢能； （2）滑塊在傳送帶上滑行的整個過程中產(chǎn)生的熱量。 11. 如圖所示，輪半徑r＝10 cm的傳送帶，水平部分AB的長度L＝1.5 m，與一圓心在O點、半徑R＝1 m的豎直光滑圓軌道的末端相切于A點，AB高出水平地面H＝1.25 m。一質(zhì)量m＝0.1 kg的小滑塊（可視為質(zhì)點），在水平力F作用下靜止于圓軌道上的P點，OP與豎直線的夾角θ＝37。已知sin 37＝0.6，cos 37＝0.8，g＝10 m/s2，滑塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ＝0.1。 （1）求水平力F的大小； （2）撤去力F，使滑塊由靜止開始下滑； ①若傳送帶一直保持靜止，求滑塊的落地點與B間的水平距離； ②若傳送帶以v0＝0.5 m/s的速度沿逆時針方向運行（傳送帶上部分由B到A運動），求滑塊在傳送帶上滑過痕跡的長度。  1. C 解析：采用背越式跳高方式時，身體各部位是依次通過橫桿，運動員的重心升高的高度可以低于橫桿，而采用跨越式跳高方式時，運動員的重心升高的高度一定高于橫桿，故用背越式時克服重力做的功不一定大于mgh，而用跨越式時克服重力做的功一定大于mgh，C正確。 2. BD 解析：汽車由A勻速運動到B，合外力始終指向圓心，合外力做功為零，即W牽＋WG－Wf＝0，即牽引力與重力做的總功等于克服摩擦力做的功，A、C錯誤，B正確；汽車在上拱形橋的過程中，克服重力做的功轉(zhuǎn)化為汽車的重力勢能，D正確。 3. BD 解析：設(shè)物體受到的摩擦阻力為Ff，由牛頓運動定律得 Ff＋mgsin 30＝ma＝mg，解得Ff＝mg。 重力勢能的變化由重力做功決定，故ΔEp＝mgh。 動能的變化由合外力做功決定，故 ΔEk＝（Ff＋mgsin 30）s＝mg＝mgh。 機(jī)械能的變化由重力或系統(tǒng)內(nèi)彈力以外的其他力做功決定，故ΔE機(jī)械＝＝mg＝mgh。 故B、D正確，A、C錯誤。 4. B 解析：由于楔塊與彈簧盒、墊塊間均有摩擦，摩擦力做負(fù)功，則緩沖器的機(jī)械能部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故選項A錯誤，選項B正確；車廂撞擊過程中，彈簧被壓縮，摩擦力和彈簧彈力都做功，所以墊塊的動能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和彈性勢能，選項C、D錯誤。 5. B 解析：在抬高A端的過程中，小物塊受到的摩擦力為靜摩擦力，其方向和小物塊的運動方向時刻垂直，故在抬高階段，摩擦力并不做功，這樣在抬高小物塊的過程中，由動能定理得：WN＋WG＝0，即WN－mgLsin α＝0，所以WN＝mgLsin α。在小物塊下滑的過程中，支持力不做功，滑動摩擦力和重力做功，由動能定理得：WG＋Wf＝mv2，即Wf＝mv2－mgLsin α，B錯，C、D正確。在整個過程中，設(shè)木板對小物塊做的功為W，對小物塊在整個過程由動能定理得W＝mv2，A正確。 6. D 解析：開始時對貨物進(jìn)行受力分析，根據(jù)牛頓第二定律得a＝μgcos θ－gsin θ，根據(jù)運動學(xué)公式得貨物加速到與皮帶速度相等所需的時間t1＝，貨物加速過程的位移x1＝，貨物加速到與皮帶的速度相等時，因為μmgcos θ>mgsin θ，貨物將做勻速運動，根據(jù)運動學(xué)公式得貨物勻速運動的時間t2＝，因此貨物從底端運送到頂端的時間t＝t1＋t2＝＋，當(dāng)速度一定時，θ越大，加速度越小，運送的時間越長，A錯誤；當(dāng)θ一定時，加速度一定，速度不同，運送時間不同，B錯誤；貨物相對皮帶運動的位移Δx＝vt1－t1＝t1，v和θ一定，速度一定，加速度一定，由t1＝得貨物的加速時間t1一定，貨物相對皮帶的位移一定，C錯誤；摩擦產(chǎn)生的熱量為μmgΔx，當(dāng)傾角θ和速度v一定時，貨物質(zhì)量越大，摩擦產(chǎn)生的熱量越多，D正確。 7. BD 解析：小球速度最大時，合外力為零，所以彈簧處于拉伸狀態(tài)，彈性勢能不為零，選項A錯誤。 當(dāng)小球到達(dá)最低點時，速度為零，彈簧的伸長量最大，彈性勢能最大，B正確。 小球上升過程，根據(jù)動能定理得W1＋W彈－mgx＝0，其中x＝，所以 W1＝－W彈，C錯誤。 小球下落過程：mgx－W彈＝mv2，解得W彈＝－mv2，D正確。 8. D 解析：小球在A點正上方由靜止釋放，通過B點時恰好對軌道沒有壓力，此時小球的重力提供向心力，即：mg＝m，得v2＝gR，小球從P到B的過程中，重力做功W＝mgR，A錯誤；減少的機(jī)械能ΔE＝mgR－mv2＝mgR，B錯誤；合外力做功W合＝mv2＝mgR，C錯誤；由動能定理得：mgR－＝mv2－0，所以＝mgR，D正確。 9. 解： （1）對麻袋包，設(shè)勻加速運動時間為t1，勻速運動時間為t2，有 μmgcos θ－mgsin θ＝ma，解得 v＝at1，故t1=5s x1＝，x1=5m l－x1＝vt2 聯(lián)立以上各式解得：t＝t1＋t2＝12.5 s。 （2）設(shè)麻袋包做平拋運動時間為t，有h＝gt2，x＝vt，解得：x＝1.2 m 麻袋包在主動輪的最高點時，平拋水平初速度為v=2m/s，由圓周運動知識可知，此時與傳送帶之間相互作用力為零，故有mg＝m 解得：R＝0.4 m。 （3）設(shè)麻袋包做勻加速運動時間內(nèi)相對傳送帶的位移為Δx，每傳送一只麻袋包需額外消耗的電能為ΔE，有Δx＝vt1－x1，則滑動摩擦力做功為 由能量守恒定律得ΔE＝mglsin θ＋mv2＋μmgcos θΔx 解得：ΔE＝15 400 J。 10. 解：（1）由題意知滑塊在傳送帶上一直做勻加速運動，設(shè)滑塊離開彈簧時的速度為v，由動能定理可得：μmgL＝－mv2 對彈簧和滑塊構(gòu)成的系統(tǒng)，由機(jī)械能守恒定律得Ep＝mv2 聯(lián)立解得：Ep＝－μmgL。 （2）對滑塊在傳送帶上的運動，由牛頓第二定律和運動學(xué)公式可得 μmg＝ma v－v2＝2aL v0＝v＋at 聯(lián)立解得t＝ ＝v0t－L 所以Q＝Ff＝mv02－mv0－μmgL。 11. 解：（1）滑塊靜止于P點時，由平衡條件知F＝mgtan θ 代入數(shù)值得F＝0.75 N。 （2）①滑塊從P到A的過程，由機(jī)械能守恒定律得mg（R－Rcos θ）＝mvA2 從A到B的過程，由動能定理得－μmgL＝mvB2－mvA2 解得vA＝2 m/s vB＝1 m/s 經(jīng)過傳送帶的B點時，根據(jù)牛頓第二定律有mg－FN＝ 解得FN＝0 所以滑塊從B點開始做平拋運動，設(shè)滑塊在空中飛行的時間為t，落地點與B點間的水平距離為x，則 H＝gt2 x＝vBt 解得x＝0.5 m； ②傳送帶逆時針運行時，滑塊做勻減速運動，運動情況與傳送帶保持靜止時相同，故最終滑塊仍會從B點滑出。設(shè)滑塊運動的加速度為a，滑塊在傳送帶上運動的時間為t′，則 vB＝vA＋at′ －μmg＝ma 解得=1s 滑過痕跡的長度L′＝L＋v0t′ 解得L′＝2 m。