新高考浙江版2025届高考物理一轮总复习训练第5单元机械能作业16能量守恒定律(人教版)

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微练一 功能关系的理解和应用
1.(多选)(2023浙江衢州二中月考)低空跳伞极限运动表演如图所示,运动员从高空一跃而下,实现了自然奇观与极限运动的完美结合。假设质量为m的跳伞运动员,由静止开始下落,在打开伞之前受恒定阻力作用,下落的加速度为g,在运动员下落高度为h的过程中,下列说法正确的是( )
A.运动员的重力势能减少了mgh
B.运动员的动能增加了mgh
C.运动员的机械能增加了mgh
D.运动员的机械能减少了mgh
微练二 摩擦力做功与能量的关系
2.(多选)一质量为m0、长为l的木板静止在光滑水平桌面上,另一质量为m的小物块(可视为质点)从木板上的左端以速度v0开始运动,如图所示。已知物块与木板间的滑动摩擦力大小为Ff,不计空气阻力,当物块从木板右端离开时( )
A.木板的动能一定等于Ffl
B.木板的动能一定小于Ffl
C.物块的动能一定大于-Ffl
D.物块的动能一定小于-Ffl
3.(多选)(2023浙江9+1联盟期中)机场工作人员利用传送带将货物运送到机舱的简化过程如图甲所示。可视为质点的货物在传送带上运动的v-t图像如图乙所示,12 s末货物恰好抵达机舱。已知传送带与水平面间的夹角θ=37°,货物的质量为20 kg,重力加速度g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cs 37°=0.8,不计空气阻力,则( )
A.0~2 s内摩擦力对货物做正功
B.2~12 s内摩擦力对货物不做功
C.全程货物与传送带因摩擦产生的热量为102.4 J
D.因运送该货物多消耗的电能为102.4 J
微练三 涉及弹簧的能量问题
4.(多选)竖直放置的轻弹簧一端固定于风洞实验室的水平地面,质量m=0.1 kg的小球在轻弹簧正上方某处由静止下落,同时受到一个竖直向上的恒定的风力如图甲所示。以小球开始下落的位置为原点,以竖直向下为x轴正方向,取地面为零势能参考面,在小球下落的全过程中,小球重力势能随小球位移的变化关系如图乙中的图线①所示,弹簧弹性势能随小球位移的变化关系如图乙中的图线②所示,弹簧始终在弹性限度范围内,重力加速度g取10 m/s2,则( )
A.小球释放位置距地面的高度为0.7 m
B.小球在下落过程中受到的风力为0.10 N
C.小球刚接触弹簧时的动能为0.50 J
D.弹簧对小球的最大弹力大小为10.8 N
5.(多选)劲度系数为100 N/m的轻弹簧下端固定于倾角θ=53°的光滑斜面底端,上端连接物块Q,Q同时与和斜面平行的轻绳相连,轻绳跨过固定在斜面顶端O点的定滑轮与套在光滑竖直杆上的物块P连接,图中O、B两点等高,间距d=0.3 m,如图所示。初始时在外力作用下,P在A点静止不动,A、B间距离h=0.4 m,此时轻绳中拉力大小为50 N。已知P质量为0.8 kg,Q质量为5 kg。现将P由静止释放(不计滑轮大小及摩擦,重力加速度g取10 m/s2,不计空气阻力,sin 53°=0.8,cs 53°=0.6),下列说法正确的是( )
A.P位于A点时,弹簧的伸长量为0.1 m
B.P上升至B点时的速度大小为 m/s
C.P上升至B点的过程中,轻绳拉力对其所做的功为6 J
D.P上升至B点的过程中,轻绳拉力对P做的功等于Q机械能的减少量
B组 综合提升
6.(2023浙江丽水中学期末)一弹射游戏装置由安装在水平台面上的固定弹射器、水平直轨道AB,圆心为O的竖直半圆轨道BCD、水平直轨道EF及弹性板等组成,如图所示,半圆轨道最高点D与水平直轨道右端点E处在同一竖直线上,且D点略高于E点。已知可视为质点的滑块质量m=0.1 kg,轨道BCD的半径R=0.6 m,轨道EF的长度l=1.0 m,滑块与轨道EF间的动摩擦因数μ=0.2,其余各部分轨道均光滑。游戏时滑块从A点弹出,经过圆轨道并滑上水平直轨道EF。弹簧的弹性势能最大值Epm=2.0 J,弹射器中滑块与弹簧相互作用时,机械能损失忽略不计,滑块与弹性板作用后以等大速率弹回,不计滑块通过DE之间的能量损失,g取10 m/s2,不计空气阻力。
(1)求滑块恰好能通过D点的速度vD。
(2)若弹簧的弹性势能Ep0=1.6 J,求滑块运动到与圆心O等高的C点时所受的弹力FN。
(3)若滑块最终静止在水平直轨道EF上,求弹簧的弹性势能Ep的范围。
7.(2023浙江萧山模拟)如图所示,有一水平足够长的传送带,以v1=4 m/s的速度沿顺时针方向匀速运转,传送带右端与一光滑水平轨道平滑连接,轨道的右端固定有一个挡板,一质量m=2 kg的小滑块以v2=5 m/s的速度从传送带右端冲上传送带,在传送带上减速到零,后反向运动并在水平轨道右端与挡板发生碰撞,假设每次碰撞后小滑块的动能减为碰前的四分之一,小滑块与传送带之间的动摩擦因数μ=0.5,重力加速度g取10 m/s2,不计空气阻力,已知当n足够大时,有1++…+=2。求:
(1)小滑块在传送带上第一次减速到零的位置距传送带右端的距离x1;
(2)从开始到第一次与挡板碰撞前,小滑块与传送带之间摩擦产生的热量Q;
(3)从开始到小滑块最终静止的过程,电动机多消耗的电能E。
参考答案
作业16 能量守恒定律
1.BD 解析 根据重力做功与重力势能的变化关系,ΔEp=-WG=-mgh,即重力势能减小了mgh,故A错误;根据动能定理可得,ΔEk=W合=mah=mgh,即动能增加了mgh,故B正确;机械能变化量等于重力势能变化量与动能变化量之和,所以ΔE=ΔEp+ΔEk=-mgh+mgh=-mgh,即机械能减小了mgh,故C错误,D正确。
2.BD 解析 设物块离开木板时的速度为v1,此时木板的速度为v2,由题意可知v1>v2,设物块的对地位移为x1,木板的对地位移为x2。根据能量守恒定律可得m0+Ffl,整理可得-Ffl-m0-Ffl,D正确,C错误;木板的动能等于物块对木板的摩擦力做的功,因摩擦产生的摩擦热Q=Ffl=Ff(x1-x2),根据运动学公式,x1=t,x2=t,因为v0>v1>v2,可得x1>2x2,则x1-x2=l>x2,所以ΔEk=Wf=Ffx2