【优化探究】（新课标）2017届高三物理一轮复习 第5章 机械能 第4讲 功能关系 能量守恒定律知能提升演练.docVIP

功能关系 能量守恒定律 [随堂反馈] 1. (2014·高考广东卷)下图是安装在列车车厢之间的摩擦缓冲器结构图，图中和为楔块，和为垫板，楔块与弹簧盒、垫板间均有摩擦，在车厢相互撞击使弹簧压缩的过程中(　　) A．缓冲器的机械能守恒 B．摩擦力做功消耗机械能 C．垫板的动能全部转化为内能 D．弹簧的弹性势能全部转化为动能 解析：由于楔块与弹簧盒、垫块间均有摩擦，摩擦力做负功，则缓冲器的机械能部分转化为内能，故选项A错误，选项B正确；车厢撞击过程中，弹簧被压缩，摩擦力和弹簧弹力都做功，所以垫块的动能转化为内能和弹性势能，选项C、D错误． 答案：B 2．质量为m的人造地球卫星与地心的距离为r时，引力势能可表示为Ep＝－，其中G为引力常量，M为地球质量．该卫星原来在半径为R1的轨道上绕地球做匀速圆周运动，由于受到极稀薄空气的摩擦作用，飞行一段时间后其圆周运动的半径变为R2，此过程中因摩擦而产生的热量为(　　) A．GMm　　　 B.GMm C. D. 解析：在R1轨道做圆周运动时有G＝m，故Ek1＝mv＝，则此时人造卫星的机械能E1＝Ek1＋Ep1＝－.同理可得E2＝Ek2＋Ep2＝－.根据能量守恒，此过程中因摩擦产生的热量为机械能的减少量，即Q＝E1－E2＝，故C正确． 答案：C 3．(多选)(2015·高考江苏卷)如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端与一质量为m、套在粗糙竖直固定杆A处的圆环相连，弹簧水平且处于原长．圆环从A处由静止开始下滑，经过B处的速度最大，到达C处的速度为零，AC＝h.圆环在C处获得一竖直向上的速度v，恰好能回到A.弹簧始终在弹性限度之内，重力加速度为g.则圆环(　　) A．下滑过程中，加速度一直减小 B．下滑过程中，克服摩擦力做的功为mv2 C．在C处，弹簧的弹性势能为mv2－mgh D．上滑经过B的速度大于下滑经过B的速度 解析：圆环向下运动的过程，在B点速度最大，说明向下先加速后减速，加速度先向下减小，后向上增大，A错误．下滑过程和上滑过程克服摩擦做功相同，因此下滑过程Wf＋Ep＝mgh，上滑过程Wf＋mgh＝mv2＋Ep，因此克服摩擦做功Wf＝mv2，B正确．在C处，Ep＝mgh－Wf＝mgh－mv2，C错误．从A下滑到B时，mv＋Ep′＋Wf′＝mgh′，从B上滑到A时，mv＋Ep′＝mgh′＋Wf′，得mv－mv＝2Wf′，可见vB2＞vB1，D正确． 答案：BD 4．如图所示，质量为m的物体在水平传送带上由静止释放，传送带由电动机带动，始终保持以速度v匀速运动，物体与传送带间的动摩擦因数为μ，物体在滑下传送带之前能保持与传送带相对静止．对于物体从静止释放到与传送带相对静止这一过程，下列说法中正确的是(　　) A．电动机多做的功为mv2 B．物体在传送带上的划痕长为 C．传送带克服摩擦力做的功为mv2 D．电动机增加的功率为μmgv 解析：物体与传送带相对静止之前，物体做匀加速运动，由运动学公式知x物＝t，传送带做匀速运动，由运动学公式知x传＝vt，对物体根据动能定理有μmgx物＝mv2，摩擦产生的热量Q ＝μmgx相对 ＝μmg(x传－x物)，四式联立得摩擦产生的热量Q＝mv2，根据能量守恒定律，电动机因多做功消耗的电能一部分转化为物体的动能，一部分转化为热量，故电动机多做的功等于mv2，A项错误； 物体在传送带上的划痕长等于 x传 － x物＝x物＝，B项错误；传送带克服摩擦力做的功为μmgx传＝2μmgx物＝mv2，C项错误；电动机增加的功率也就是电动机克服摩擦力做功的功率为μmgv，D项正确． 答案：D 5.如图所示，一物体质量m＝2 kg，在倾角θ＝37°的斜面上的A点以初速度v0＝3 m/s下滑，A点距弹簧上端B的距离AB＝4 m．当物体到达B点后将弹簧压缩到C点，最大压缩量BC＝0.2 m，然后物体又被弹簧弹上去，弹到的最高位置为D点，D点距A点的距离AD＝3 m．挡板及弹簧质量不计，g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，求： (1)物体与斜面间的动摩擦因数μ； (2)弹簧的最大弹性势能Epm. 解析：(1)物体从开始位置A点到最后D点的过程中，弹性势能没有发生变化，动能和重力势能减少，机械能的减少量为ΔE＝ΔEk＋ΔEp＝mv＋mglADsin 37° 物体克服摩擦力产生的热量为 Q＝Ffx 其中x为物体的路程，即x＝5.4 m Ff＝μmgcos 37° 由能量守恒定律可得ΔE＝Q 由式解得μ＝0.52. (2)由A到C的过程中，动能减少 ΔEk′＝mv 重力势能减少ΔEp′＝mglACsin 37° 摩擦生热Q′＝FflAC＝μmgcos 37°lAC 由能量守恒定律得弹簧的最大弹性势能为 ΔEpm＝ΔEk′＋ΔEp′－Q′ 联立解得ΔEpm＝24.5 J.