高频考点专项练五能量综合问题.pdf

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1、高 频 考 点 专 项 练 (五 ) 能 量 综 合 问 题 (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 J B.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

2、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

3、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

4、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 J B.电 势 能 增 加 1 J C.克 服 空 气 阻 力 做 功 0.5 J D.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

5、 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

6、 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

7、 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

8、、 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

9、 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

10、,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

11、分 别 是 EA、 EB、 EC,则 它 们 的 大 小 关 系 是 ( ) A.vAvC B.vAvB,vBEC D.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 ,vAvC,故 A对 ,B错 ;以 运 动 员 为 研 究 对 象 ,B A机 械 能 守 恒 ,EA=EB,B C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

12、,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

13、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

14、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 mgh B.由 A至 B重 力 势 能 减 少 mv2 C.由 A至 B小 球 克 服 弹 力 做 功 为 mgh D.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,

15、可 得 ： Ep=mgh- mv2,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

16、块 的 机 械 能 逐 渐 增 加 B.软 绳 重 力 势 能 共 减 少 了 mgl C.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

17、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+Wm- Wf= EkM+ Ekm,物 块 重 力 势 能 的 减 少 等 于 WM,所 以 C错 误 。 对

18、 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

19、过 程 中 ( ) A.人 对 物 体 做 功 21 J B.合 外 力 对 物 体 做 功 1 J C.物 体 克 服 摩 擦 力 做 功 21 J D.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

20、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 =2kg 10 m/s2 2 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

21、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

22、,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 2 B.小 球 落 到 地 面 时 相 对 于 A点 的 水 平 位 移 值 为 2 C.小 球 能 从 细 管 A端 水 平 抛 出 的 条 件 是 H2R D.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

23、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

24、 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 mgcos37 (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

25、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= E E=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