【广东专用】高考物理总复习 第六章 第二单元 第4课 功能关系 能量转化和守恒定律

【广东专用】2014高考物理总复习第六章第二单元第4课功
能关系能量转化和守恒定律
一、单项选择题
1．(2012·广州模拟)下列说法正确的是( )
A．随着科技的发展，第一类永动机是可以制成的
B．太阳照射到地球上的光能转化成了其他形式的能量，但照射到宇宙空间的能量都消失了
C．“既要马儿跑，又让马儿不吃草”违背了能量转化和守恒定律，因而是不可能的D．有种“全自动”手表，不用上发条，也不用任何形式的电源，却能一直走动，说明能量可以凭空产生
2．(2012·盐城调研)如图所示，两物体A、B用轻质弹簧相连，静止在光滑水平面上，现同时对A、B两物体施加等大反向的水平恒力F1、F2，使A、B同时由静止开始运动，在运动过程中，对A、B两物体及弹簧组成的系统，正确的说法是(整个过程中弹簧不超过其弹性限度) ( )
A．机械能守恒
B．机械能不断增加
C．当弹簧伸长到最长时，系统的机械能最大
D．当弹簧弹力的大小与F1、F2的大小相等时，A、B两物体速度为零
3.游乐场中的一种滑梯如图所示．小朋友从轨道顶端由静止开始下滑，沿水平轨道滑动了一段距离后停下来，则( )
A．下滑过程中支持力对小朋友做功
B．下滑过程中小朋友的重力势能增加
C．整个运动过程中小朋友的机械能守恒
D．在水平面滑动过程中摩擦力对小朋友做负功
4.如图所示，某人乘雪橇从雪坡经A点滑至B点，经过A点时的速度大小为2 m/s.经过B点时的速度大小为12 m/s，人在A点时的高度为20 m，人与雪橇的总质量为70 kg.g 取10 m/s2，则人与雪橇从A到B的过程中，损失的机械能为( )
A．9 100 J B．4 500 J
C．2 000 J D．1 000 J
二、双项选择题
5．下列关于功和能的说法中正确的是( )
A．功就是能，能就是功
B．能量仅能转化或转移，不会增加也不会减少
C．能量的转化可以用功来量度
D．重力对物体做功越多，物体的机械能就越大
6.如图所示，一轻弹簧的左端固定，右端与一小球相连，小球静止在光滑水平面上．现对小球施加一水平向右的恒力F，使小球从静止开始向右运动．则这一过程中( ) A．小球的动能逐渐增大
B．弹簧的弹性势能逐渐增大
C．小球和弹簧组成的系统机械能守恒
D．小球和弹簧组成的系统机械能逐渐增大
7.如图所示，质量为m的跳水运动员进入水中后
受到水的阻力而做减速运动，设水对他的阻力大小恒
为F，那么在他减速下降高度为h的过程中，下列说
法中正确的是(g为当地的重力加速度)( )
A．他的动能减少了Fh
B．他的动能减少了(F－mg)h
C．他的重力势能增加了mgh
D．他的机械能减少了Fh
8．(2012·北京二模)如图所示，光滑细杆AB、AC在A点连接，AB竖直放置，AC水平放置，两相同的中心有小孔的小球M、N，分别套在AB和AC上，并用一细绳相连，细绳恰好被拉直，现由静止释放M、N，在运动过程中下列说法中正确的是( )
A．M球的机械能守恒
B．M球的机械能减小
C．M和N组成的系统的机械能守恒
D．绳的拉力对N做负功
9.(2011·华师附中模拟)如图所示，质量均为M的板A和板B分别放在光滑水平地面上．质量为m(m<M)的同一木块C，先后以相同的初速度v0从左端滑上A和B，C与A、B之间的动摩擦因数μ不同，最终C相对于A和B都静止．在这两种情况下，从C滑上A和B 至相对静止的过程中( )
A．C的最终速度相同
B．系统获得的热量相等
C．系统获得的热量不相等
D．C相对于A和B滑动的距离相同
三、非选择题
10．如图所示，一物体从斜面上A点开始沿斜面向下运动，初动能为45 J，经过B点时动能减少了15 J，机械能减少了30 J，到达底端C点时恰好停止，求物体从A运动至C 的过程中减少的机械能？
11．如图，一位质量m＝60 kg参加“挑战极限运动”的业余选手，要越过一宽度为s
＝2.5 m的水沟，同时跃上高为h＝2.0 m的平台，采用的方法是：人手握一根长L＝3.25 m 的轻质弹性杆一端，从A点由静止开始以加速度a＝2 m/s2匀加速助跑，至B点时，杆另一端抵在O点的阻挡物上，接着杆发生形变，同时人蹬地后弹起，到达最高点C时，人放开杆水平向右飞出，安全地落到平台上，忽略空气阻力，g取10 m/s2.
(1)设人从A点助跑至B点的距离为s＝16 m，求人到B点时的速度v B；
(2)人能安全到达平台，从C点水平飞出的速度至少要多大？
(3)设人在助跑时重心离地高度H＝0.8 m，从C点飞出时重心刚好在杆顶，在B点蹬地跳起之前，人至少要做多少功？
12．如图所示，为一传送装置，其中AB段粗糙，AB段长为L＝0.2 m，动摩擦因数μ＝0.6，BC、DEN段均可视为光滑，且BC的始、末端均水平，具有h＝0.1 m的高度差，DEN 是半径为r＝0.4 m的半圆形轨道，其直径DN沿竖直方向，C位于DN竖直线上，CD间的距离恰能让小球自由通过．在左端竖直墙上固定有一轻质弹簧，现有一可视为质点的小球，小球质量m＝0.2 kg，压缩轻质弹簧至A点后由静止释放(小球和弹簧不黏连)，小球刚好能沿DEN轨道滑下．求：
(1)小球到达N点时速度的大小；
(2)压缩的弹簧所具有的弹性势能．
参考答案
1．答案：C
2．解析：F 1、F 2加在A 、B 上以后，A 、B 向两侧做加速度a ＝F －kx m
减小的加速运动．当F ＝kx 时，加速度为零，速度达到最大，以后kx ＞F ，A 、B 向两侧做减速运动直至速度减为零时，弹簧伸长到最长，从A 、B 开始运动到弹簧伸长到最长的过程中，F 1、F 2都一直做正功，使系统的机械能增加．以后弹簧伸长量减小，F 1、F 2开始做负功，则系统的机械能减小．
答案：C
3．解析：在滑动的过程中，人受三个力，重力做正功，势能减少，B 错误；支持力不做功，摩擦力做负功，所以机械能不守恒，A 、C 错误，D 正确．
答案：D
4．解析：从A 到B 的过程中，人与雪橇损失的机械能为ΔE ＝mgh ＋12mv 2A －12
mv 2B ，代入数据得：ΔE ＝9 100 J.
答案：A
5．解析：功是过程量，能是状态量，两者不同；功是能量转化的量度，做了多少功就有多少能量发生转化．若只有重力做功，则机械能不变．
答案：BC
6．解析：由于拉力F 的作用使弹簧伸长了，故弹簧的弹性势能逐渐增大；由于拉力F 对小球和弹簧构成的系统做正功，故小球和弹簧组成的系统机械能逐渐增大．
答案：BD
7．解析：动能减少量看合外力做功，为(F －mg )h ；下降过程重力做正功，重力势能减少，不是增加；机械能减少量就是不包括重力做的功，即为F h .
答案：BD
8．解析：由于杆AB 、AC 光滑，所以M 下降，N 向左运动，绳子对N 做正功，对M 做负功，N 的动能增加，机械能增加，M 的机械能减少，杆对M 、N 组成的系统均不做功，系统机械能守恒，故B 、C 项正确．
答案：BC
9．解析：由动量守恒mv 0＝(M ＋m )v ，可知C 的最终速度v 相同；根据能量转化和守恒
定律：系统获得的热量为12mv 20－12
(M ＋m )v 2，相等；而热量Q ＝μmgs ，因μ不同，故C 相对于A 和B 滑动的距离s 不同．
答案：AB
10．解析：如题图，物体从A 运动至B 的过程中，由动能定理，有：
(mg sin α－f )s 1＝ΔE k1.①
由功能关系，有：
fs 1＝ΔE 1.②
物体从A 运动至C 的过程中，由动能定理，有：
(mg sin α－f )(s 1＋s 2)＝ΔE k .③
由功能关系，有：
f (s 1＋s 2)＝ΔE ，④
①②③④联立得：ΔE k1ΔE k ＝ΔE 1ΔE
. ⑤ 将ΔE k ＝45 J ，ΔE k1＝15 J ，ΔE 1＝30 J ，代入⑤得：ΔE ＝90 J.
答案：90 J
11．解析：(1)人从A 点到B 点，根据运动学公式，有：v 2B ＝2as ，
得：v B ＝8 m/s.
(2)根据平抛运动的规律，在竖直方向上，有：L －h ＝12
gt 2， 得：t ＝0.5 s.
在水平方向上，有s ＝v C t ，得：v C ＝5 m/s.
(3)由功能关系，人蹬地跳起之前做的功
W ＝mg (L －H )＋12mv 2
C －12
mv 2B ＝300 J. 答案：(1)8 m/s (2)5 m/s (3)300 J
12．解析：(1)“小球刚好能沿DEN 轨道滑下”，在圆周最高点D 点必有：mg ＝m v 2
D r
从D 点到N 点，由机械能守恒得：
12mv 2D ＋mg ×2r ＝12
mv 2
N ＋0 联立以上两式并代入数据得：
v D ＝2 m/s ，v N ＝2 5 m/s.
(2)弹簧推开小球的过程中，
弹簧对小球所做的功W 等于弹簧所具有的弹性势能E p ，
根据动能定理得：
W －μmgL ＋mgh ＝12mv 2
D －0
代入数据得：W ＝0.44 J
即压缩的弹簧所具有的弹性势能为0.44 J ．(能量守恒优选法)．
答案：(1)2 5 m/s (2)0.44 J。