【紅對勾】2020高考物理 機械能守恒定律 能的轉(zhuǎn)化和守恒定律課時作業(yè)

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1、 課時作業(yè)18　機械能守恒定律　能的轉(zhuǎn)化和守恒定律 時間：45分鐘　　滿分：100分 一、選擇題(8×8′＝64′) 1．下列四個選項的圖中，木塊均在固定的斜面上運動，其中圖A、B、C中斜面是光滑的，圖D中的斜面是粗糙的，圖A、B中的F為木塊所受的外力，方向如圖中箭頭所示，圖A、B、D中的木塊向下運動，圖C中的木塊向上運動．在這四個圖所示的運動過程中機械能守恒的是(　　) 圖1 解析：依據(jù)機械能守恒條件：只有重力做功的情況下，物體的機械能才能保持守恒，由此可見，A、B均有外力F參與做功，D中有摩擦力做功，故A、B、D均不符合機械能守恒的條件，故答案為C. 答案：C 2．在一

2、種叫做“蹦極跳”的運動中，質(zhì)量為m的游戲者身系一根長為L、彈性優(yōu)良的輕質(zhì)柔軟橡皮繩，從高處由靜止開始下落1.5 L時到達最低點，若在下落過程中不計空氣阻力，則從橡皮繩開始拉緊，到游戲者到達最低點的過程中，以下說法錯誤的是(　　) A．速度先增大后減小　　　 B．加速度先減小后增大 C．動能增加了mgL D．重力勢能減少了mgL 解析：橡皮繩拉緊的開始階段：mg－F＝ma，a向下減小，但速度增加，當mg＝F以后，又有：F－mg＝ma′，a′向上增大，速度減小，故A、B正確；重力在此過程中做正功mgL，重力勢能減少了mgL，D正確；因此過程初時刻動能為mgL，末時刻動能為0，動能

3、減少了mgL，故C錯誤． 答案：C 圖2 3．一塊質(zhì)量為m的木塊放在地面上，用一根彈簧連著木塊，如圖2所示，用恒力F拉彈簧，使木塊離開地面，如果力F的作用點向上移動的距離為h，則(　　) A．木塊的重力勢能增加了mgh B．木塊的機械能增加了Fh C．拉力所做的功為Fh D．木塊的動能增加了Fh 解析：因拉力F為恒力，所以拉力所做的功為W＝Fh，C選項正確．力F的作用點向上移動的距離為h，但物體上升的距離小于h，A選項錯．由功能關系可知，拉力所做的功等于彈簧增加的彈性勢能與木塊增加的機械能(即木塊增加的動能和重力勢能)之和，所以B、D選項均錯． 答案：C 圖3 4

4、．如圖3所示，質(zhì)量為M、長度為L的小車靜止在光滑的水平面上．質(zhì)量為m的小物塊(可視為質(zhì)點)放在小車的最左端．現(xiàn)用一水平恒力F作用在小物塊上，使物塊從靜止開始做勻加速直線運動．物塊和小車之間的摩擦力為Ff.物塊滑到小車的最右端時，小車運動的距離為l.在這個過程中，以下結論正確的是(　　) A．物塊到達小車最右端時具有的動能為(F－Ff)(L＋l) B．物塊到達小車最右端時，小車具有的動能為Ffl C．物塊克服摩擦力所做的功為Ff(L＋l) D．物塊和小車增加的機械能為Fl 解析：根據(jù)動能定理，物塊到達最右端時具有的動能為Ek1＝△Ek1＝F·(L＋l)－Ff·(L＋l)＝(F－Ff)·

5、(L＋l)，A正確．物塊到達最右端時，小車具有的動能可根據(jù)動能定理列式：Ek2＝△Ek2＝Ffl，B正確．由功的公式，物塊克服摩擦力所做的功為Wf＝Ff(L＋l)，C正確．物塊增加的機械能Ekm＝(F－Ff)(L＋l)，小車增加的機械能EkM＝Ffl，物塊和小車增加的機械能為Ekm＋EkM＝F·(L＋l)－FfL.或直接由功能關系得結論，D錯誤． 答案：ABC 5．一物體獲得一豎直向上的初速度從某點開始向上運動，運動過程中加速度的方向始終豎直向下，大小為4 m/s2，則正確的說法是(g取10 m/s2)(　　) A．上升的過程中物體的機械能不斷增加，重力勢能增加 B．下降的過程中物體的

6、機械能不斷增加，重力勢能減小 C．整個過程中物體的機械能不變 D．物體下落回到拋出點時的機械能和拋出時的機械能相等 解析：根據(jù)牛頓第二定律F合＝ma即mg－F＝ma，F(xiàn)＝6m方向豎直向上，即物體在受到自身重力的同時還受到向上的F＝6m的拉力，上升過程中，F(xiàn)做正功，物體機械能增加，重力做負功，重力勢能增加，故A正確；下降過程中F做負功，物體機械能減小，重力做正功，重力勢能減小，B錯誤；運動過程中F做功，故機械能變化，C錯；而從拋出到落回拋出點的整個過程中F做功的代數(shù)和為零，即W其他＝0，所以落回拋出點時的機械能還等于拋出時的機械能，故D正確． 答案：AD 圖4 6．一物塊從如圖4

7、所示的弧形軌道上的A點由靜止開始滑下，由于軌道不光滑，它僅能滑到B點．由B點返回后，僅能滑到C點，已知A、B高度差為h1，B、C高度差為h2，則下列關系正確的是(　　) A．h1＝h2　　　　 B．h1

h2 D．h1、h2大小關系不確定 解析：由能的轉(zhuǎn)化和守恒定律可知，物塊由A到B的過程中重力勢能減少mgh1，全部用于克服摩擦力做功，即WfAB＝mgh1，同理：WfBC＝mgh2，又隨著小滑塊最大高度的降低，運動過程中的同位置處滑塊對軌道的壓力變小，必有WfAB>WfBC，所以mgh1>mgh2，得：h1>h2，C項正確． 答案：C 圖5 7．半徑為R的四

8、分之一豎直圓弧軌道，與粗糙的水平面相連，如圖5所示．有一個質(zhì)量為m的均勻細直桿搭放在圓弧兩端，若釋放細桿，它將開始下滑，并且最后停在水平面上．在上述過程中(　　) A．桿克服摩擦力所做的功為mgR B．桿克服摩擦力所做的功為mgR C．重力所做的功為mgR D．外力做的總功為mgR 解析：在桿滑動的過程中，桿不能看作質(zhì)點，重力所做的功為mg·R，摩擦力所做的功為Wf，桿受到的支持力對桿不做功，根據(jù)動能定理有：mg·R＋Wf＝0－0，可得Wf＝－mgR，即合外力所做的總功為0，桿克服摩擦力所做的功為mgR，故只有B正確． 答案：B 圖6 8．沙河抽水蓄能電站自2020年投入運

9、行以來，在緩解用電高峰電力緊張方面，取得了良好的社會效益和經(jīng)濟效益．抽水蓄能電站的工作原理是，在用電低谷時(如深夜)，電站利用電網(wǎng)多余電能把水抽到高處蓄水池中，到用電高峰時，再利用蓄水池中的水發(fā)電，如圖6所示，蓄水池(上游水庫)可視為長方體，有效總庫容量(可用于發(fā)電)為V，蓄水后水位高出下游水面H，發(fā)電過程中上游水庫水位最大落差為d.統(tǒng)計資料表明，該電站年抽水用電為2.4×108 kW·h，年發(fā)電量為1.8×108 kW·h.則下列計算結果正確的是(水的密度為ρ，重力加速度為g，涉及重力勢能的計算均以下游水面為零勢能面)(　　) A．能用于發(fā)電的水的最大重力勢能Ep＝ρVgH B. 能用于

10、發(fā)電的水的最大重力勢能Ep＝ρVg(H－) C．電站的總效率達75% D．該電站平均每天所發(fā)電能可供給一個大城市居民用電(電功率以105 kW計)約10 h 解析：以下游水面為零勢能面，則用于發(fā)電的水的重心位置離下游水面高為(H－)，故其最大重力勢能Ep＝ρVg(H－)，A錯，B對；電站的總效率η＝×100%＝×100%＝75%，故C對；設該電站平均每天發(fā)電可供一個大城市居民用電t小時，則：Pt＝.代入數(shù)據(jù)得t＝5 h，故D錯． 答案：BC 二、計算題(3×12′＝36′) 圖7 9.是豎直平面內(nèi)的四分之一圓弧軌道，在下端B與水平直軌道相切，如圖7所示，一小球自A點起由靜止開

11、始沿軌道下滑．已知圓軌道半徑為R，小球的質(zhì)量為m，不計各處摩擦，求： (1)小球運動到B點時的動能； (2)小球下滑到距水平軌道的高度為R時速度的大小和方向； (3)小球經(jīng)過圓弧軌道的B點和水平軌道的C點時，所受軌道支持力FNB、FNC各是多大？ 解析：以BC面所在的平面為零勢能面 (1)根據(jù)機械能守恒定律得：Ek＝mgR (2)根據(jù)機械能守恒定律得：ΔEk＝ΔEp mv2＝mgR 小球速度大小為：v＝ 速度方向沿圓弧的切線向下，與豎直方向成30°角． (3)根據(jù)牛頓運動定律及機械能守恒定律， 在B點：FNB－mg＝m，mgR＝mvB2 解得FNB＝3mg，在C點：FN

12、C＝mg. 答案：(1)mgR　(2)，沿圓弧的切線向下與豎直方向成30°角　(3)3mg　mg 圖8 10．如圖8所示，擺球的質(zhì)量為m，從偏離水平方向θ＝30°的位置由靜止釋放，求： (1)小球運動到最低點A時繩子受到的拉力是多大？ (2)整個過程中小球的機械能還守恒嗎？ 解析：(1)設懸線長為l，小球被釋放后，先做自由落體運動，直到下落高度為h＝2lsinθ＝l，處于松弛狀態(tài)的細繩被拉直為止．如圖9所示，這時，小球的速度方向豎直向下，大小為v＝. 圖9 當繩剛被拉直時，在繩的沖力作用下，速度v的法向分量vn減為零(相應的動能轉(zhuǎn)化為繩的內(nèi)能)；小球以切向分量vτ＝

13、vcos30°，開始做變速圓周運動到最低點．根據(jù)后一過程中機械能守恒，有 m(vcos30°)2＋mgl(1－cos60°)＝mvA2 在最低點A，根據(jù)牛頓第二定律，又有F－mg＝m 所以，繩的拉力為F＝mg＋m＝3.5mg. (2)整個過程中小球的機械能不守恒，細繩被拉直的瞬間小球的動能有損失，相應的動能轉(zhuǎn)化為繩的內(nèi)能． 答案：(1)3.5 mg　(2)不守恒 圖10 11．如圖10所示，傳送帶與水平面之間的夾角為θ＝30°，其上A、B兩點間的距離為l＝5 m，傳送帶在電動機的帶動下以v＝1 m/s的速度勻速運動，現(xiàn)將一質(zhì)量為m＝10 kg的小物體(可視為質(zhì)點)輕放在傳送帶

14、的A點，已知小物體與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)μ＝/2，在傳送帶將小物體從A點傳送到B點的過程中，求：(g取10 m/s2) (1)傳送帶對小物體做的功； (2)電動機做的功． 解析：(1)物塊加速上升時的加速度a＝ ＝2.5 m/s2 當小物體的速度v＝1 m/s時，時間為t，位移為l1，則v＝at，l1＝at2 解得t＝0.4 s，l1＝0.2 m 之后，小物體與傳送帶保持相對靜止，即以v＝1 m/s的速度走完4.8 m的路程． 由功能關系得：W＝mv2＋mglsinθ＝255 J. (2)小物塊與傳送帶的相對位移 △l＝vt－t＝0.2 m 摩擦生熱Q＝μmg·cosθ·△l＝15 J 故電動機做的功為： W機＝W＋Q＝270 J. 答案：(1)255 J　(2)270 J