高中物理人教版选修3-5课后作业　板块模型中的能量问题 Word版含解析

板块模型中的能量问题
1．(多选)如图所示，质量为M的木块放在光滑的水平面上，质量为m的子弹以速度v0沿水平方向射中木块，并最终留在木块中与木块一起以速度v运动．已知当子弹相对木块静止时，木块前进距离为L，子弹进入木块的深度为s，若木块对子弹的阻力F视为恒定，则下列关系中正确的是(　　)
A．FL＝Mv2
B．Fs＝mv2
C．Fs＝mv－(M＋m)v2
D．F(L＋s)＝mv－mv2
2.
(多选)如图所示在光滑的水平面上，有一质量为M的长木板以一定的初速度向右匀速运动，将质量为m的小铁块无初速地轻放到长木板右端，小铁块与长木板间的动摩擦因数为μ，当小铁块在长木板上相对长木板滑动L时，与长木板保持相对静止，此时长木板对地的位移为x，在这个过程中，下面说法正确的是(　　)
A．小铁块增加的动能μmg(x＋L)
B．长木板减少的动能μmgx
C．摩擦产生的热量μmg(x－L)
D．系统机械能的减少量为μmgL
3.
如图所示，一足够长的木板在光滑的水平面上以速度v向右匀速运动，现将质量为m的物体轻轻地放置在木板上的右端，已知物体m和木板之间的动摩擦因数为μ，为保持木板的速度不变，从物体m放到木板上到它相对木板静止的过程中，须对木板施一水平向右的作用力F，那么力F对木板做功的数值为(　　)
A.　　B.
C．mv2 D．2mv2
4．如图甲，长木板A质量为2 kg放在光滑的水平面上，质量为m＝2 kg的另一物体B(可看作质点)以水平速度v0＝2 m/s滑上原来静止的长木板A的表面．由于A、B间存在摩擦，之后A、B速度随时间变化情况如图乙所示，则下列说法正确的是(g取10 m/s2)(　　)
A．木板获得的动能为2 J
B．系统损失的机械能为4 J
C．木板A的最小长度为2 m
D．A、B间的动摩擦因数为0.1
5.
(多选)如图所示，光滑水平面上放着足够长的木板B，木板B上放着木块A，A、B间的接触面粗糙，现用一水平拉力F作用在A上，使其由静止开始在木板B上运动，则下列说法正确的是(　　)
A．拉力F做的功等于A、B系统动能的增加量
B．拉力F做的功大于A、B系统动能的增加量
C．拉力F和B对A做的功之和小于A的动能的增加量
D．A对B做的功等于B的动能的增加量
6.
如图所示，置于光滑水平面上的长木板B的左端有一物体A，A、B间有摩擦，现用恒力F将A拉至B的右端，第一次将B固定在水平面上，F做的功为W1，产生的内能增量为ΔE1，第二次使B可自由滑动，F做的功为W2，产生的内能增量为ΔE2，则(　　)
A．W1＝W2，ΔE1＝ΔE2 B．W1＝W2，ΔE1<ΔE2
C．W17.
如图所示，质量为M＝4 kg的木板静止在光滑的水平面上，在木板的右端放置一个质量为m＝1 kg，大小可以忽略的铁块，铁块与木板之间的动摩擦因数μ＝0.4，在铁块上加一个水平向左的恒力F＝8 N，铁块在长L＝6 m的木板上滑动．取g＝10 m/s2.求：
(1)经过多长时间铁块运动到木板的左端；
(2)在铁块到达木板左端的过程中，恒力F对铁块所做的功；
(3)在铁块到达木板左端时，铁块和木板的总动能．
板块模中的能量问题
1．ACD　以木块为研究对象，根据动能定理得，子弹对木块做功等于木块动能的增加，即FL＝Mv2①，
以子弹为研究对象，由动能定理得，F(L＋s)＝mv－mv2②，联立①②得，
Fs＝mv－(M＋m)v2，故ACD正确．
2．BD　对小铁块由动能定理知ΔEk1＝μmg(x－L)，A错误；长木板克服摩擦力的功为减少的动能W克＝ΔEk2＝μmgx，B正确；系统产生的热量Q＝μmgL，C错误；系统机械能的减少量为系统产生热μmgL，D正确．
3．C　由能量转化和守恒定律可知，拉力F对木板所做的功W一部分转化为物体m的动能，一部分转化为系统内能，故W＝mv2＋μmg·s相，s相＝vt－t，v＝μgt，解得W＝mv2，C正确．
4．D　由图象可知，A、B的加速度大小都为1 m/s2，根据牛顿第二定律知二者质量相等，木板获得的动能为1 J，A错误；系统损失的机械能ΔE＝mv－·2m·v2＝2 J，B错误；由v－t图象可求出二者相对位移为1 m，C错误；以B为研究对象，根据牛顿第二定律，求出μ＝0.1，D正确．
5．BD　整体分析可知，F做功转化为A、B的动能及系统的内能，故F做的功一定大于A、B系统动能的增加量，A错误，B正确；由动能定理可知，拉力F和B对A做的功之和等于A的动能的增加量，C错误；根据动能定理可知，A对B做的功等于B的动能的增加量，选项D正确．
6．C　设A、B间的摩擦力为f，木板长为l，第一次木板固定，有W1＝Fl，ΔE1＝fl，第二次木板不固定，当用恒力F将A拉至B的右端时，设木板的位移为x，则W2＝F(l＋x)，ΔE2＝fl.所以有W17．(1)2 s　(2)64 J　(3)40 J
解析：(1)铁块与木板间的滑动摩擦力Ff＝μmg＝0.4×1×10 N＝4 N
铁块的加速度a1＝＝4 m/s2
木板的加速度a2＝＝1 m/s2
设铁块滑到木板左端的时间为t，则a1t2－a2t2＝L
解得t＝2 s
(2)铁块位移x1＝a1t2＝×4×22 m＝8 m
F对铁块做的功W＝Fx1＝8×8 J＝64 J
(3)由功能关系可知Ek总＝W－μmgL＝(64－24) J＝40 J