专题17 功能关系与应用 跟踪练习-2025-2026学年高一下学期物理人教版必修第二册

专题17 功能关系与应用 跟踪练习 基础强化练 一、选择题: 1.如图，小球与竖直轻质弹簧相连，在外力作用下压缩至a点．撤去外力，小球从开始到运动至弹簧原长处的过程中，忽略空气阻力，下列说法正确的是(　　) A．小球增加的重力势能等于小球克服重力做的功 B．弹簧增加的弹性势能等于小球对弹簧做的功 C．小球增加的动能等于弹簧对小球做的功 D．小球运动至弹簧原长处时的动能最大 2．某同学在100米短跑时采用蹲踞式起跑，发令枪响后，向前加速的同时提升身体重心．设该同学质量为m，在起跑前进的这段距离内重心上升高度为h，获得速度为v，克服阻力做功为W阻，重力加速度为g.则在此过程中(　　) A．该同学的重力势能减少量为mgh B．该同学的动能增加量为mv2＋mgh C．该同学的机械能增加量为W阻＋mgh D．该同学自身提供的能量至少为W阻＋mgh＋mv2 3．质量为m的小球，用长为l的轻绳悬挂于O点，小球在水平力F作用下，从最低点P缓慢地移到Q点，如图所示，重力加速度为g，则在此过程中(　　) A．小球受到的合力做功为mgl(1－cos θ) B．拉力F的功为Flcos θ C．重力势能的变化大于mgl(1－cos θ) D．水平力F做功使小球与地球组成的系统机械能变化了mgl(1－cos θ) 4.如图所示，两个完全相同的物体分别自斜面AC和BC顶端由静止开始下滑，物体与两斜面间的动摩擦因数相同，物体滑至斜面底部C点时的动能分别为EA和EB，下滑过程中产生的热量分别为QA和QB，则(　　) A．EA>EB　QA＝QB B．EA＝EB　QA>QB C．EA>EB　QA>QB D．EA<EB　QA>QB 5．某人用球拍以初速度v0竖直向上击出一个质量为m的小球，小球在运动过程中受到阻力的大小恒为Ff，能达到的最大高度为h，重力加速度为g，则小球从击出到落回击出点的过程中(　　) A．人对小球做功mgh B．人对小球做功mv02 C．小球的机械能减少了Ffh D．小球的机械能守恒 6.如图所示，在竖直平面内有一半径为R的圆弧轨道，半径OA水平、OB竖直，一个质量为m的小球自A的正上方P点由静止开始自由下落，小球沿轨道到达最高点B时恰好对轨道没有压力．已知AP＝2R，重力加速度为g，不计空气阻力，小球可视为质点，则小球从P到B的运动过程中(　　) A．重力势能减少2mgR B．机械能减少mgR C．合外力做功mgR D．克服摩擦力做功mgR 能力综合练 一、选择题: 7．如图所示，光滑的水平面上叠放A、B两物体(A视为质点)，A、B之间的滑动摩擦力为F.当B不固定时，A以速度v0从左向右从B上面滑过，这一过程中，A克服摩擦力做功W1，产生热量Q1，当B固定于水平面时，A仍以速度v0从左向右从B上面滑过，这一过程中，A克服摩擦力做功W2，产生热量Q2，则以下选项中正确的是(　　) A．W1＝W2 B．W1< W2 C．Q1＝Q2＝FL D．Q1>Q2>FL 8.如图所示，在抗洪救灾中，一架直升机通过绳索用恒力F竖直向上拉起一个漂在水面上的木箱，使其由水面开始加速上升到某一高度，若考虑空气阻力而不考虑空气浮力，则在此过程中，以下说法不正确的是(　　) A．拉力F所做的功减去克服阻力所做的功等于木箱重力势能的增量 B．木箱克服重力所做的功等于木箱重力势能的增量 C．拉力F、重力、阻力三者的合力所做的功等于木箱动能的增量 D．拉力F和阻力的合力所做的功等于木箱机械能的增量 9．如图所示，足够长的传送带以恒定速率顺时针运行．将一个物体轻轻放在传送带底端，第一阶段物体被加速到与传送带具有相同的速度，第二阶段与传送带相对静止，匀速运动到达传送带顶端．下列说法中正确的是(　　) A．第一阶段摩擦力对物体做正功，第二阶段摩擦力对物体不做功 B．第一阶段摩擦力对物体做的功等于第一阶段物体动能的增加量 C．第一阶段物体和传送带间的摩擦生热等于第一阶段物体机械能的增加量 D．物体从底端到顶端全过程机械能的增加量等于全过程物体与传送带间的摩擦生热 10.如图所示，极限跳伞是世界上流行的空中极限运动，它的独特魅力在于跳伞者可以从正在飞行的各种飞行器上跳下，也可以从固定在高处的器械、陡峭的山顶、高地甚至建筑物上纵身而下，并且通常起跳后伞并不是马上自动打开，而是由跳伞者自己控制开伞时间．伞打开前可看成是自由落体运动，打开伞后减速下降，最后匀速下落．用h表示人下落的高度，t表示下落的时间，Ep表示人的重力势能，Ek表示人的动能，E表示人的机械能，v表示人下落的速度，如果打开伞后空气阻力与速度的二次方成正比，则下列图像可能正确的是(　　) 11.如图所示，一长L＝10 m的水平传送带AB，以恒定速度v＝8 m/s顺时针运动，现有一质量为m＝2 kg的物块以水平向右的初速度v0＝4 m/s从传送带左端A处滑上传送带，物块与带面间的动摩擦因数μ＝0.4(g＝10 m/s2)．则下列说法正确的是(　　) A．经过1 s，滑动摩擦力对物块做功为－48 J B．经过1 s，物块机械能变化量为64 J C．物块从A到B点过程中，物块动能增加64 J D．物块从A到B点过程中，系统内能增加16 J 2． 计算题： 12.如图所示，质量为M＝8 kg的长木板放在光滑水平面上，在木板左端施加F＝12 N的水平推力，当木板向右运动的速度达到v0＝1.5 m/s时，在其右端轻轻放上一个大小不计、质量为m＝2 kg的铁块，铁块与木板间的动摩擦因数μ＝0.2，木板足够长，g取10 m/s2.求： (1)当二者达到共同速度时，木板对铁块以及铁块对木板所做的功； (2)当二者达到共同速度时，木板和铁块之间因摩擦所产生的热量． 尖子生选练 13.一物块在高3.0 m、长5.0 m的斜面顶端从静止开始沿斜面下滑，其重力势能和动能随下滑距离s的变化如图10中直线Ⅰ、Ⅱ所示，重力加速度取10 m/s2.则(　　) A．物块下滑过程中机械能守恒 B．物块与斜面间的动摩擦因数为0.5 C．物块下滑时加速度的大小为6.0 m/s2 D．当物块下滑2.0 m时机械能损失了12 J 参考答案： 1.答案　A 2.答案　D解析　该同学的重心升高，则重力势能增加量为mgh，选项A错误；该同学的动能增加量为mv2，选项B错误；该同学的机械能增加量为mv2＋mgh，选项C错误；由能量守恒定律可知，该同学自身提供的能量至少为W阻＋mgh＋mv2，选项D正确． 3.答案　D解析　小球缓慢移动，动能不变，动能的变化量为零，根据动能定理得知，小球受到的合力做功为零，故A错误；设绳与竖直方向的夹角为α，根据平衡条件可知F＝mgtan α，所以可知F为变力，当球在Q点时，根据动能定理WF－mgl(1－cos θ)＝0，则拉力F的功为WF＝mgl(1－cos θ)，故B错误；根据重力做功与重力势能变化的关系可得：重力势能增加ΔEp＝mgl(1－cos θ)，故C错误；由上知，小球的动能不变，重力势能增加mgl(1－cos θ)，而重力势能是小球与地球共有的，又根据除了重力以外的力做功等于系统机械能的变化量，可知水平力F做功使小球与地球组成的系统机械能变化了mgl(1－cos θ)，故D正确． 4.答案　A解析　设斜面倾角为θ，底边长为b，则Wf＝μmgcos θ·＝μmgb，即摩擦力做功与斜面倾角无关，所以两物体所受的摩擦力做功相同，即QA＝QB，产生的热量相同．由题图知A物体的重力做的功大于B物体的重力做的功，再由动能定理知，EA>EB.故选项A正确． 5.答案　B解析　人对小球做的功等于小球动能的变化，即mv02.小球从击出到落回击出点的过程中机械能不守恒，机械能的减少量等于克服阻力做的功，即2Ffh，所以B正确，A、C、D错误． 6.答案　D解析　从P到B的过程中，小球下降的高度为R，则重力势能减少了ΔEp＝mgR，A错误；小球到达B点时恰好对轨道没有压力，则有mg＝m，设摩擦力对小球做的功为Wf，从P到B的过程，由动能定理可得mgR＋Wf＝mv，联立以上两式解得：Wf＝－mgR，即克服摩擦力做功mgR，机械能减少mgR，故B错误，D正确；根据动能定理知：W合＝mv＝mgR，故C错误． 7.答案　C解析　物体A从B左端滑到右端克服摩擦力所做的功W＝Fs，因为B不固定时A的位移要比B固定时长，所以W1> W2.摩擦产生的热量Q＝Fs相对，两次都从B左端滑到右端，相对位移相等，所以Q1＝Q2，故C正确，A、B、D错误． 8.答案　A 9.答案　C解析　第一阶段摩擦力对物体做正功，第二阶段摩擦力对物体仍做正功，选项A错误；第一阶段摩擦力对物体做的功等于第一阶段物体动能的增加量和重力势能的增加量，选项B错误；第一阶段物体和传送带间的摩擦生热等于第一阶段物体机械能的增加量，选项C正确；物体从底端到顶端全过程机械能的增加量大于全过程物体与传送带间的摩擦生热，选项D错误． 10.答案　B解析　重力势能与人下落的高度呈一次函数关系，选项A错误．人先做自由落体运动，机械能守恒，可得Ek＝mgh，动能与下落的高度成正比，打开降落伞后人做减速运动，随速度的减小，阻力减小，由牛顿第二定律可知，人做加速度减小的减速运动，最后当阻力与重力大小相等后，人做匀速直线运动，所以动能先减小得快，后减小得慢，当阻力与重力大小相等后，动能不再发生变化，而机械能继续减小，选项B正确，C、D错误． 11.答案　D解析　物块刚放到传送带上时，由于与传送带有相对运动，物块受向右的滑动摩擦力，物块做加速运动，有Ff＝μmg＝ma，解得a＝4 m/s2，经过1 s物块相对静止地面的位移为x＝v0t＋at2＝6 m<10 m，物块的速度v′＝v0＋at＝8 m/s，滑动摩擦力对物块做正功W＝Ffx＝μmgx＝48 J，物块机械能变化量为48 J，故A、B错误；物块到达B点时速度与传送带速度相同，ΔEk＝mv2－mv02＝48 J，故C错误；物块从A到B点过程中，系统内能增加Q＝Ff·x相＝μmg(vt－x)＝0.4×2×10×(8×1－6) J＝16 J，故D正确． 12.答案　(1)9 J　－13.5 J　(2)4.5 J 解析　(1)放上铁块后，铁块加速度a1＝μg＝2 m/s2(方向向右) 木板加速度a2＝＝1 m/s2(方向向右)， 二者达到共同速度v所用时间t＝＝， 解得v＝3 m/s，t＝1.5 s. 从放上铁块到二者速度相同，铁块位移x1＝t＝2.25 m， 木板位移x2＝t＝3.375 m， 木板对铁块做的功W1＝μmgx1＝9 J， 铁块对木板做的功W2＝－μmgx2＝－13.5 J. (2)木板和铁块之间因摩擦所产生的热量 Q＝μmg(x2－x1)＝4.5 J. 13.答案　B解析　由E－s图像知，物块动能与重力势能的和减小，则物块下滑过程中机械能不守恒，故A错误；由E－s图像知，整个下滑过程中，物块机械能的减少量为ΔE＝30 J－10 J＝20 J，重力势能的减少量ΔEp＝mgh＝30 J，又ΔE＝μmgcos α·s，其中cos α＝＝0.8，h＝3.0 m，g＝10 m/s2，则可得m＝1 kg，μ＝0.5，故B正确；物块下滑时的加速度大小a＝gsin α－μgcos α＝2 m/s2，故C错误；物块下滑2.0 m时损失的机械能为ΔE′＝μmgcos α·s′＝8 J，故D错误． 学科网（北京）股份有限公司 $