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高中物理编辑
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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资源简介
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面对运动员的支持力的合力提供向心力,故有FN-mgcos θ=m⇒FN=m+mgcos θ,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=4 m/s顺时针匀速转动。一质量m=2 kg的小滑块以平行于传送带向下v0=2 m/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10 m/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0.1 m/s2
B.重力势能增加了120 J
C.小滑块与传送带因摩擦产生的内能为84 J
D.电动机多消耗的电能为336 J
【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=1 m/s2,故A错误;以平行斜面向上为正,根据速度公式得t==s=6 s,位移x=(v+v0)t=×(4-2)×6 m=6 m,故重力势能增加量为ΔEp=mg·Δh=mg·xsin37°=2×10×6×0.6 J=72 J,故B错误;在
6 s内传送带的位移x′=vt=4×6 m=24 m,Δx=x′-x=24 m-6 m=18 m,产生的热量为Q=μmgcos37°·Δx=×2×10×0.8×18 J=252 J,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=72 J+(×2×
42-×2×22) J+252 J=336 J,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。
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