2023版高考物理一轮总复习专题5机械能第4讲功能关系能量守恒课后提能演练

这是一份2023版高考物理一轮总复习专题5机械能第4讲功能关系能量守恒课后提能演练，共4页。

1．(2021年杭州二模)如图所示是云上草原的无动力滑草项目实景图．整个滑道分为倾斜和水平两部分，游客参与项目时，需要整个人坐进塑料盆中，双手握紧盆的边缘，运动过程中与盆相对静止．工作人员每次都是让坐稳在盆中的游客从静止开始滑下(不同滑道上的游客均从同一高度处滑下，滑道顶端准备了很多新旧不一的塑料盆)，最终游客停在水平滑道上．下列说法正确的是( )
A．同一游客在不同滑道上体验项目，整个过程中重力对其做功的功率一定相同
B．不同的游客在同一滑道上停下的位置可能不同
C．不同滑道上的游客停下的位置不同只是因为游客的体重不同造成的
D．在整个滑草的过程中，人与盆的重力势能全部转化为盆与滑道间的内能
【答案】B 【解析】同一游客在不同滑道上体验项目，整个过程中重力对其做功的功率不相同，因为不同滑道下滑时间不同，A错误；不同的游客在同一滑道上停下的位置可能不同，因为新旧不一的塑料盆的动摩擦因数不同，B正确；不同滑道上的游客停下的位置不同不是因为游客的体重不同造成的，是因为新旧不一的塑料盆的动摩擦因数不同造成的，C错误；在整个滑草的过程中，人与盆的重力势能大部转化为盆与滑道间的内能，因为还有空气阻力做功，人与盆之间也存在摩擦等，D错误．
2．(2021年三明一中期中)质量为m的物体，从距地面h高处由静止开始以加速度a＝eq \f(1,3)g竖直下落到地面，在此过程中( )
A．物体的重力势能减少eq \f(1,3)mghB．物体的动能增加eq \f(1,3)mgh
C．物体的机械能减少eq \f(1,3)mghD．物体的机械能保持不变
【答案】B 【解析】竖直下落到地面过程中，WG＝mgh，故重力势能减少mgh，A错误；物体所受合力为F合＝ma＝eq \f(1,3)mg，由动能定理得，动能的增加量ΔEk＝F合h＝eq \f(1,3)mgh，B正确；由于重力势能减少mgh，动能增加eq \f(1,3)mgh，故机械能减少eq \f(2,3)mgh，C、D错误．
3．如图所示，足够长的水平传送带以v＝2 m/s的速度匀速前进，上方漏斗以25 kg/s的速度把煤粉均匀、竖直抖落到传送带上，然后随传送带一起运动．已知煤粉与传送带间的动摩擦因数为0.2，欲使传送带保持原来的速度匀速前进，则传送带的电动机应增加的功率为( )
A．200 WB．50 W
C．100 WD．无法确定
【答案】C 【解析】在1 s内落到传送带上煤的质量为Δm，这部分煤由于摩擦力f的作用被传送带加速，由功能关系得fs＝eq \f(1,2)Δmv2，煤块在摩擦力作用下加速前进，因此有s＝eq \f(0＋v,2)t＝eq \f(vt,2)．传送带的位移s传＝vt，相对位移Δs＝s传－s＝s，由此可知煤的位移和煤与传送带的相对位移相同，因此摩擦生热Q＝fΔs＝eq \f(1,2)Δmv2，传送带需要增加的能量分为两部分：第一部分为煤获得的动能，第二部分为传送带克服摩擦力做功保持传送带速度．所以传送带1 s内增加的能量ΔE＝eq \f(1,2)Δmv2＋fΔs＝Δmv2＝25×22 J＝100 J，皮带机应增加的功率P＝eq \f(ΔE,t)＝100 W，故C正确．
4．如图所示，A、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
【答案】C
综合提升练
5．(多选)如图所示，光滑水平面OB与足够长粗糙斜面BC交于B点．轻弹簧左端固定于竖直墙面，用质量为m1的滑块压缩弹簧至D点，然后由静止释放滑块，滑块脱离弹簧后经B点滑上斜面，上升到最大高度，并静止在斜面上．换用相同材料、质量为m2的滑块(m2＞m1)压缩弹簧至同一点D后，重复上述过程．不计滑块经过B点时的机械能损失，下列说法正确的是( )
A．两滑块到达B点的速度相同
B．两滑块沿斜面上升过程中的加速度相同
C．两滑块上升到最高点的过程中克服重力做的功相同
D．两滑块上升到最高点的过程中因摩擦产生的热量相同
【答案】BCD 【解析】两次实验，弹簧压缩形变是相同的，所以弹性势能相等，两滑块到达B点的动能是相等的，eq \f(1,2)m1veq \\al(2,1)＝eq \f(1,2)m2veq \\al(2,2)，又m2＞m1，所以v1＞v2，两滑块到达B点的速度不相同，A错误．根据牛顿运动定律可得，沿斜面上升时，物体受到重力、支持力、摩擦力，将重力沿垂直斜面和平行斜面分解，可得ma＝mgsin θ＋μmgcs θ，a＝gsin θ＋μgcs θ，两滑块材料相同，加速度相同，B正确．设初始弹簧弹性势能为Ep，滑块沿斜面运动的距离为s，根据能量守恒可知Ep＝mgssin θ＋μmgscs θ，所以WG＝mgssin θ＝eq \f(Epsin θ,sin θ＋μcs θ)，C正确．滑块上升到最高点的过程中因摩擦产生的热量Q＝μmgscs θ＝eq \f(Epμcs θ,sin θ＋μcs θ)，D正确．
6．如图所示，质量为m的滑块放在光滑的水平平台上，平台右端B与水平传送带相接，传送带的运行速度为v0，长为L．现将滑块缓慢水平向左移动，压缩固定在平台上的轻质弹簧，到达某处时突然释放，当滑块滑到传送带右端C时，恰好与传送带速度相同．滑块与传送带间的动摩擦因数为μ．
(1)试分析滑块在传送带上的运动情况；
(2)若滑块离开弹簧时的速度大于传送带的速度，求释放滑块时弹簧具有的弹性势能；
(3)若滑块离开弹簧时的速度大于传送带的速度，求滑块在传送带上滑行的整个过程中产生的热量．
解：(1)若滑块冲上传送带时的速度小于传送带的速度，则滑块由于受到向右的滑动摩擦力而做匀加速运动；若滑块冲上传送带时的速度大于传送带的速度，则滑块由于受到向左的滑动摩擦力而做匀减速运动．
(2)设滑块冲上传送带时的速度大小为v，由机械能守恒定律，得Ep＝eq \f(1,2)mv2，
滑块从B运动到C过程，由动能定理，得
－μmgL＝eq \f(1,2)mveq \\al(2,0)－eq \f(1,2)mv2，
所以Ep＝eq \f(1,2)mv2＝eq \f(1,2)mveq \\al(2,0)＋μmgL．
(3)设滑块在传送带上运动的时间为t，则t时间内传送带的位移x＝v0t，v0＝v－at，a＝μg，
由(2)得v＝eq \r(v\\al(2,0)＋2μgL)，
滑块相对传送带滑动的位移Δx＝L－x，
相对滑动产生的热量Q＝μmgΔx，
解得Q＝μmgL－mv0(eq \r(v\\al(2,0)＋2μgL)－v0)．