2020届高考物理总复习第五章机械能核心素养提升练十七5.4功能关系能量守恒定律（含解析）新人教版

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1、功能关系　能量守恒定律(45分钟　100分)(20分钟　50分)一、选择题(本题共5小题，每小题7分，共35分。1～4题为单选题，5题为多选题)1.(2018·天津高考)滑雪运动深受人民群众喜爱。某滑雪运动员(可视为质点)由坡道进入竖直面内的圆弧形滑道AB，从滑道的A点滑行到最低点B的过程中，由于摩擦力的存在，运动员的速率不变，则运动员沿AB下滑过程中(　　)A.所受合外力始终为零B.所受摩擦力大小不变C.合外力做功一定为零D.机械能始终保持不变【解析】选C。因为运动员做曲线运动，所以合力一定不为零，A错误；运动员受力如图所示，重力垂直曲面的分力与曲

2、面对运动员的支持力的合力提供向心力，故有FN-mgcosθ=m⇒FN=m+mgcosθ，运动过程中速率恒定，且θ在减小，所以曲面对运动员的支持力越来越大，根据f=μFN可知摩擦力越来越大，B错误；运动员运动过程中速率不变，质量不变，即动能不变，动能变化量为零，根据动能定理可知合外力做功为零，C正确；因为克服摩擦力做功，机械能不守恒，D错误。2.如图所示，由电动机带动着倾角θ=37°的足够长的传送带以速率v=4m/s顺时针匀速转动。一质量m=2kg的小滑块以平行于传送带向下v0=2m/s的速率滑上传送带，已知小滑块与传送带间的动摩擦因数μ=，g取10m

3、/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，则小滑块从接触传送带到与传送带相对静止的时间内(　　)A.小滑块的加速度大小为0.1m/s2B.重力势能增加了120JC.小滑块与传送带因摩擦产生的内能为84JD.电动机多消耗的电能为336J【解析】选D。对滑块根据牛顿第二定律得，平行斜面方向Ff-mgsin37°=ma，垂直斜面方向FN-mgcos37°=0，其中Ff=μFN，联立解得a=g(μcos37°-sin37°)=10×(×0.8-0.6)m/s2=1m/s2，故A错误；以平行斜面向上为正，根据速度公式得t==s=6s，位移x=(v+v

4、0)t=×(4-2)×6m=6m，故重力势能增加量为ΔEp=mg·Δh=mg·xsin37°=2×10×6×0.6J=72J，故B错误；在6s内传送带的位移x′=vt=4×6m=24m，Δx=x′-x=24m-6m=18m，产生的热量为Q=μmgcos37°·Δx=×2×10×0.8×18J=252J，故C错误；多消耗的电能等于系统增加的机械能和内能之和，则有ΔE=ΔEp+ΔEk+Q=72J+(×2×42-×2×22)J+252J=336J，故D正确。【总结提升】解决传送带问题的两个角度(1)动力学角度：如求物体在传送带上运动的时间、物体在传送带上能

5、达到的速度、物体相对传送带滑过的位移，依据牛顿第二定律结合运动学规律求解。(2)能量的角度：求传送带对物体所做的功、物体和传送带由于相对滑动而产生的热量、因放上物体而使电动机多消耗的电能等，常依据功能关系或能量守恒定律求解。若利用公式Q=Ffl相对求摩擦热，式中l相对为两接触物体间的相对路程。3.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，到达C处的速度为零，AC=h。如果圆环在C处获得一竖直向上的速度v，恰好能回到A处。弹簧始终在弹性限度内，重力加速度为g。则(　　

6、)A.从A到C的下滑过程中，圆环的加速度一直减小B.从A下滑到C的过程中弹簧的弹性势能增加量等于mghC.从A到C的下滑过程中，克服摩擦力做的功为mv2D.上滑过程系统损失的机械能比下滑过程多【解析】选C。圆环从A处由静止开始下滑，设经过某位置B处的速度最大，到达C处的速度为零，所以圆环先做加速运动，再做减速运动，经过B处的速度最大，所以经过B处的加速度为零，所以加速度先减小，后增大，故A错误；圆环从A处由静止开始下滑到C的过程，由动能定理得mgh-Wf-W弹=0-0，在C处获得一竖直向上的速度v，恰好能回到A，由动能定理得-mgh+W弹-Wf=0-

7、mv2，解得Wf=-mv2，W弹=mgh-mv2，则克服摩擦力做的功为mv2，从A下滑到C过程中弹簧的弹性势能增加量等于mgh-mv2，故B错误，C正确；由能量守恒定律知，损失的机械能全部转化为内能了，而Q=x，显然两个过程相等，故D错误。4.(2019·唐山模拟)在平昌冬奥会女子单板滑雪U形池项目中，我国选手刘佳宇荣获亚军，为我国夺得首枚奖牌。如图为U形池模型，其中A、B为U形池两侧边缘，C为U形池最低点，U形池轨道各处粗糙程度相同。一小球在池边高h处自由下落由左侧进入池中，从右侧飞出后上升的最大高度为，下列说法正确的是(　　)A.小球再次进入池中

8、后，能够冲出左侧边缘A然后返回B.小球再次进入池中后，刚好到达左侧边缘A然后返回C.由A到C过程与由C到B过