专题三功能关系

专题三 功能关系 能量守恒组卷： 吴才兵 使用时间：2013.21.如图1所示，具有一定初速度的物块，沿倾角为030 的粗糙斜面向上运动的过程中，受一个恒定的沿斜面向上的拉力F 作用，这时物块的加速 度大小为4 2/m s ，方向沿斜面向下，那么，在物块向上运动过程中，正确的说法是 ( )A ．物块的机械能一定增加B ．物块的机械能一定减小C ．物块的机械能可能不变D ．物块的机械能可能增加也可能减小 图12．如图2所示，在光滑的固定斜面上，一物体在沿斜面向上的恒力F 作用下沿斜面下滑，在物体下滑过程中，下列说法正确的是 ( )A ．物体的机械能一定减小B ．物体的机械能一定增大C ．物体的机械能可能增大也可能减小D ．物体的动能可能增大也可能减小 图2 3．一质量为m 的小球，从离桌面H 高处由静止自由下落，桌面离地面高度为h ，如图3所示，若以桌面为参考平面，那么小球落地时的重力势能及整个下落过程中重力势能的变化分 别是 ( ) A ．mgh ，减少mg(H-h) B ．mgh ，增加mg(H+h) C ．-mgh ，增加mg(H-h) D ．-mgh ，减少mg(H+h)图 34.如图4所示，相同质量的物块由静止起从 底边长相同、倾角不同的斜面最高处下滑到底面，则下面说法正确的有( )A ．若物块与斜面之间的动摩擦因数都相同，物块损失的机械能也相同B ．若物块与斜面之间的动摩擦因数都相同，物块到达底面时动能相同C ．若物块到达底面时动能相同，物块与倾角大的斜面之间的动摩擦因数大D ．若物块到达底面时动能相同，物块与倾角小的斜面之间的动摩擦因数大5．物体在一个方向竖直向上的拉力作用下参与了下列三种运动：匀速上升、加速上升和减速上升。

关于这个物体在这三种运动中机械能的变化情况，正确的说法是 ( )A ．匀速上升过程中机械能不变，加速上升过程中机械能增加，减速上升过程中机械能减小B ．匀速上升和加速上升过程中机械能增加，，减速上升过程中机械能减小C ．三种运动过程中，机械能均增加D ．由于这个拉力和重力大小关系不明确，不能确定物体的机械能的增减情况6.一个物体以初动能100J 沿斜面上行，通过某点P 时，动能减少80J ，机械能减少32J ，当它从斜面返回出发点时的动能为 ( )A ．20JB ．60JC ．48JD ．68J7.如图5所示，托盘质量为M ，在水平盘面上放置一质量为m 的物体，托盘固定在弹簧的上端，弹簧的下端固定在地面上，开始时托盘和物体处于静止状态，现在用力将托盘与物体从平衡位置下压高度H 后，由静止释放，托盘与物体所达到的最大速度为v ，则在从释放到达到最大速度的过程中，以下说法正确的是 ( ) A ．托盘对物体的支持力所做的功等于212mv 图5B ．物体克服重力做的功等于212mv C ．弹簧的弹力所做的功等于212Mv MgHD ．合外力对托盘M 所做的功等于212Mv8.一个人稳站在商店的自动扶梯的水平踏板上，随扶梯向上加速，如图6所示，则( ) A ．人只受到重力和踏板的支持力作用B ．人对踏板的压力大小等于人所受到的重力大小C ．踏板对人做的功等于人的机械能增加量D ．人所受合力做的功等于人的机械能的增加量图69.如图所示，粗糙的斜面下端是连一个轻质弹簧，弹簧与斜面平行，小滑块A 从斜面的某一高度开始沿斜面向下加速运动到压缩弹簧到最短的过程中，则下列说法正确的（ ） A.滑块先做匀加速运动后匀减速运动B.滑块先做匀加速运动，接触弹簧后再做匀加速运动最后做变减速运动C.从开始运动到将弹簧压缩最短的过程中，滑块重力做功等于内能与弹性势能的增量D.从开始运动到将弹簧压缩最短的过程中，小块重力势能减少量与内能的增加量之和等于弹性势能的增大量10.一小物体冲上一个固定的粗糙斜面，经过斜面上A 、B 两点到达斜面的最高点后返回时，又通过了A 、B 两点，如图所示，对于物体上滑时由A 到B 和下滑时由B 到A 的过程中，其动能的增量的大小分别为ΔEk1和ΔEk2，机械能的增量的大小分别是ΔE1和ΔE2，则以下大小关系正确的是( ) A ．ΔEk1>ΔEk2 ΔE1>ΔE2 B ．ΔEk1>ΔEk2 ΔE1<ΔE2 C ．ΔEk1>ΔEk2 ΔE1＝ΔE2AD ．ΔEk1<ΔEk2 ΔE1＝ΔE211.(6分)用如图7所示的实验装置验证机械能守恒定律．重锤由静止开始落下，重锤上拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点，对纸带上的点进行测量，即可验证机械能守恒定律．(1)下面列举了该实验的几个操作步骤： A ．按照图示装置安装好器材 B ．将打点计时器接到直流电源上C ．先松开悬挂纸带的夹子，后接通电源打出一条纸带D ．根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能指出其中没有必要进行的或者操作不恰当的步骤，将其选项对应的字母填写在下面的空行内．________________________________________________________________________ (2)利用这个装置可以测量重锤下落的加速度的数值．如图14所示，根据打出的纸带，选取纸带上打出的连续五个点A 、B 、C 、D 、E ，测量出A 点距打下的第一个点O 距离为x 0，点A 、C 间的距离为x 1、点C 、E 间的距离为x 2，使用交流电的频率为f ，则根据这些条件计算重锤下落的加速度的表达式为a ＝________，打C 点时重锤的速度v ＝________.12．如图所示，一质量为m 的木块从A 处由静止开始，沿ACDB 滑到处静止，设动摩擦因数μ处处相同，转角处撞击影响不计，测得A 和B 两点连线与水平成角θ．则木块与接触面的动摩擦因数μ=______·13.如图所示，在一根长l 的细线上系一个质量为m 的小球，当把小球拉到使细线与水平面成α=30°角时，轻轻释放小球．不计空气阻力，试求小球落到悬点正下方的B 点时对细线的拉力．图714.如图所示，倾角为 的光滑斜面上放有两个质量均为m 的小球A 、B ，两小球用一根长L 的轻杆相连，下面的B 球离斜面底端的高度为h ，两球从静止开始滑下斜面后进人光滑平面．(不计与地面碰撞时的机械能损失)求： (1)两球在光滑平面上运动时的速度；(2)在这过程中杆对A 球所做的功．15.如图所示，MN 是一固定在水平地面上足够长的绝缘平板（右侧有挡板），整个空间有平行于平板向左、场强为E 的匀强电场，在板上C 点的右侧有一个垂直于纸面向里、磁感应强度为B 的匀强磁场，一个质量为m 、带电量为-q 的小物块，从C 点由静止开始向右先做加速运动再做匀速运动．当物体碰到右端挡板后被弹回，若在碰撞瞬间撤去电场，小物块返回时在磁场中恰做匀速运动，已知平板NC 部分的长度为L ，物块与平板间的动摩擦因数为μ，求：（1）小物块向右运动过程中克服摩擦力做的功；（2）小物块与右端挡板碰撞过程损失的机械能；（3）最终小物块停在绝缘平板上的位置．专题三参考答案1.【解析】 判定一物体机械能的变化，要看除重力以外的其他力做功情况，由sin mg F F ma μθ+-= 知sin 0F F mg ma μθ-=->即F>F μ故F 做的正功多于克服摩擦力做功，所以物体的机械能必增大． 【答案】A 2.【答案】 AD3.【解析】 重力势能与参考平面的选取有关，而重力势能的变化与参考平面的选取无关，小球落地时重力势能为-mgh ，而整个过程的重力势能的变化与参考平面的选取无关，为mg(H+h)．【答案】D4.【解析】 设斜面底边长为l ，倾角为θ，机械能损失△E=cos cos lmg mg μθμθ⋅=由动能定理得21tan cos 0cos 2l mgl mg mv θμθθ⋅-⋅=-若到达底面时动能相同，则物块在倾角大的斜面上滑行时，机械能损失较大，所以其动摩擦因数也较大· 【答案】 AC 5. 【答案】 C 6. 【答案】 A7. 【解析】 合外力对托盘做的功，等于它动能的增量· 【答案】D8. 【解析】 人站在水平踏板上，由于加速，水平方向有分加速度x a ，可知人水平方向受静摩擦力．A 项错；竖直方向有分加速度y a 支持力应大于重力，B 项错；踏板对人所做的功就是支持力和摩擦力的合力所做的功等于人的机械能的增量，故C 项正确；由动能定理知，D 项错·【答案】 C 【答案】C9.【解析】小滑块A 从斜面的某一高度开始沿斜面向下加速运动到压缩弹簧到最短的过程中先沿斜面做匀加速运动，接触弹簧后开始做变加速运动，最后做变减速速运动．滑块重力做功使重力势能减少，减少的重力势能转化为系统的内能和弹簧的弹势能，所以选项C 对 【答案】C.10.【解析】设物体在A 、B 间滑动时克服阻力做功为Wf ，则物体由A 到B ，有mgh ＋Wf ＝ΔEk1，由B 到A ，有mgh －Wf ＝ΔEk2，所以ΔEk1>ΔEk2；再根据功能关系，物体克服阻力做的功等于物体机械能改变量的大小，有：Wf ＝ΔE1＝ΔE2，故选项C 正确．12【解析】由题l 图知，木块的下滑高度为h^，水平位移为d ，由动能定理可得0mgh mgd μ-=，代入cot d h θ=，解得 1tan cot μθθ== 13.【答案】3.5mg14.【解析】 (1)根据机械能守恒定律，有21(sin )2mgh mg h L mv θ++=所以v(2)根据动能定理21(sin )2W mg h L mv θ++= 所以1sin 2W mgL θ=- 即杆对A 球做负功，大小为1sin 2mgL θ．【答案】 (1) （2）1sin 2mgL θ．15.【答案】(1)2222()2m qE mg W qEL q B μμ-=- (2) 2232222()2m qE mg m g E q B μμμ--∆= (3)2222m g x q B μ=【解析】（1）设小物块向右匀速运动时的速度大小为v 1，由平衡条件有 1()0qE mg qv B μ-+=①（1分）设小物块在向右运动过程中克服摩擦力做的功为W ，由动能定理有21102qEL W mv -=- ②（2分）由①②式解得1qE mg v qBμμ-=③2222()2m qE mg W qEL q B μμ-=-④（2分）（2）设小物块返回时在磁场中匀速运动的速度大小为v 2，与右端挡板碰撞过程损失的机械能为E ∆，则有 20qv B mg -=⑤（2分）22121122E mv mv ∆=-⑥（1分）由③⑤⑥式解得 2232222()2m qE mg m g E q B μμμ--∆=⑦（2分）（3）设最终小物块停止的位置在板上C 点左侧x 距离处，由能量守恒定律有2212mv mgx μ= ⑧（2分）由⑤⑧式解得 2222m g x q Bμ=⑨。