高一物理必修2《机械能守恒》典型例题偏难有答案
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机械能守恒定律典型例题题型一:单个物体机械能守恒问题1、一个物体从光滑斜面顶端由静止开始滑下,斜面高1 m,长2 m,不计空气阻力,物体滑到斜面底端的速度是多大?拓展:若光滑的斜面换为光滑的曲面,求物体滑到斜面底端的速度是多大?2、把一个小球用细绳悬挂起来,就成为一个摆,摆长为l,最大偏角为θ,求小球运动到最低位置时的速度是多大?.题型二:连续分布物体的机械能守恒问题1、如图所示,总长为L的光滑匀质铁链跨过一个光滑的轻小滑轮,开始时底端相齐,当略有扰动时,其一端下落,则铁链刚脱离滑轮的瞬间的速度多大?2、一条长为L的均匀链条,放在光滑水平桌面上,链条的一半垂于桌边,如图所示,现由静止开始使链条自由滑落,当它全部脱离桌面时的速度多大?3、如图所示,粗细均匀的U型管内装有同种液体,开始两边液面高度差为h,管中液体总长度为4h,后来让液体自由流动,当液面的高度相等时,右侧液面下降的速度是多大?题型三:机械能守恒定律在平抛运动、圆周运动中的应用(单个物体)1、如图所示,AB是竖直平面内的四分之一圆弧轨道,其下端B与水平直轨道相切,一小球自A点起由静止开始沿轨道下滑。
已知圆弧轨道半径为R,小球的质量为m,不计各处摩擦。
求:(1)小球运动到B点时的动能(2)小球下滑到距水平轨道的高度为12R时的速度大小和方向(3)小球经过圆弧轨道的B点和水平轨道的C点时,所受轨道支持力各是多大?2、如图所示,固定在竖直平面内的光滑轨道,半径为R,一质量为m的小球沿逆时针方向在轨道上做圆周运动,在最低点时,m对轨道的压力为8mg,当m 运动到最高点B时,对轨道的压力是多大?3、如上图所示,可视为质点的小球以初速度v0沿水平轨道运动,然后进入竖直平面内半径为R的圆形轨道.若不计轨道的摩擦,为使小球能通过圆形轨道的最高点,则v0至少应为多大?4、如右图所示,长度为l的无动力“翻滚过山车”以初速度v0沿水平轨道运动,然后进入竖直平面内半径为R的圆形轨道,若不计轨道的摩擦,且l>2πR,为使“过山车”能顺利通过圆形轨道,则v0至少应为多大?5、游乐场的过山车可以底朝上在圆轨道上运行,游客却不会掉下来,如左图所示,我们把这种情况抽象为右图所示的模型:弧形轨道的下端与竖直圆轨道相接.使小球从弧形轨道上端滚下,小球进入圆轨道下端后沿圆轨道运动.实验发现,只要h 大于一定值.小球就可以顺利通过圆轨道的最高点. 如果已知圆轨道的半径为R,h至少要等于多大?不考虑摩擦等阻力。
一、选择题1.如图所示,运动员把质量为m 的足球从水平地面踢出,足球在空中达到的最高点高度为h ,在最高点时的速度为v ,不计空气阻力,重力加速度为g 。
下列说法正确的是( )A .运动员踢球时对足球做功12mv 2B .足球上升过程重力做功mghC .运动员踢球时对足球做功mgh +12mv 2D .足球上升过程克服重力做功mgh +12mv 2 2.如图所示是健身用的“跑步机”示意图,质量为m 的运动员踩在与水平面成a 角的静止皮带上,运动员用力向后蹬皮带,运动过程中人对皮带的摩擦力恒为f 。
使皮带以速度v 匀速向后运动,则在运动过程中,下列说法正确的是( )A .人脚对此皮带的摩擦力等于皮带对人脚的摩擦力B .人对皮带做功的功率为fvC .人对皮带做功的功率为mgvD .人对皮带不做功3.幼儿园滑梯(如图甲所示)是孩子们喜欢的游乐设施之一,滑梯可以简化为如图乙所示模型。
一质量为m 的小朋友(可视为质点),从竖直面内、半径为r 的圆弧形滑道的A 点由静止开始下滑,利用速度传感器测得小朋友到达圆弧最低点B 时的速度大小为2gr (g 为当地的重力加速度)。
已知过A 点的切线与竖直方向的夹角为30°,滑道各处动摩擦因数相同,则小朋友在沿着AB 下滑的过程中( )A.在最低点B时对滑道的压力大小为32 mgB.处于先超重后失重状态C.重力的功率先减小后增大D.克服摩擦力做功为2mgr4.我国高铁舒适、平稳、快捷.列车高速运行时所受阻力主要是空气阻力,设其大小和车速成正比,则高铁分别以75m/s和100m/s的速度匀速运行时,高铁克服空气阻力的功率之比为()A.4:3B.3:4C.16:9D.9:165.一物体在光滑斜面上受到一平行于斜面、方向不变的力作用,由静止开始沿斜面运动。
运动过程中小物块的机械能E与路程x的关系图像如图所示,其中10x过程的图线为曲线,12x x过程的图线为直线。
忽略空气阻力。
第五章:机械能守恒定律 第一讲:功和功率考点一:恒力功的分析与计算 1.(单项选择)起重机以1m/s 2的加速度将质量为 1000kg 的货物由静止开始匀加速向上提升,g 取10m/s 2,那么在1s 内起重机对货物做的功是 ( ). 答案 DA .500JB .4500JC .5000JD .5500J2.〔单项选择〕如下图,三个固定的斜面底边长度相等,斜面倾角分别为 30°、45°、60°,斜面的外表情况 都一样。
完全相同的三物体 (可视为质点)A 、B 、C 分别从三斜面的顶部滑到底部,在此过程中( )选DA .物体A 克服摩擦力做的功最多B .物体B 克服摩擦力做的功最多C .物体C 克服摩擦力做的功最多 .三物体克服摩擦力做的功一样多3、〔多项选择〕在水平面上运动的物体,从t =0时刻起受到一个水平力 F 的作用,力F 和此后物体的速度v 随时间t 的变化图象如下图,那么( ).答案ADA .在t =0时刻之前物体所受的合外力一定做负功B .从t =0时刻开始的前 3s 内,力F 做的功为零C .除力F 外,其他外力在第1s 内做正功D .力F 在第3s 内做的功是第 2s 内做功的3倍4.(单项选择)质量分别为 2m 和m 的A 、B 两种物体分别在水平恒力 1 2 1 、 F 和F 的作用下沿水平面运动,撤去 F 2 v -t 图象如下图,那么以下说法正确的选项是( ).答案 C F 后受摩擦力的作用减速到停止,其 A .F1、F2大小相等1 2 对A 、B 做功之比为2∶1B .F 、FC .A 、B 受到的摩擦力大小相等D .全过程中摩擦力对 A 、B 做功之比为1∶25.(单项选择)一物体静止在粗糙水平地面上.现用一大小为 1 F 的水平拉力拉动物体,经过一段时间后其速度变为v.假设将水平拉力的大小改为 F2,物体从静止开始经过同样的时间后速度变为 2v.对于上述两个过程, 用WF1、WF2分别表示拉力 F1、F2所做的功,Wf1、Wf2分别表示前后两次克服摩擦力所做的功,那么 ( ) A .WF2>4WF1,B .WF2>4WF1,Wf2=2Wf1Wf2>2Wf1F2F1f2=2Wf1F2F1f2<2Wf1答案CC.W<4W,W D.W<4W,W 6.如所示,建筑工人通过滑轮装置将一质量是100kg的料车沿30°的斜面由底端匀速地拉到顶端,斜面长L是4m,假设不计滑轮的质量和各处的摩擦力,g取10N/kg,求这一过程中:(1)人拉绳子的力做的功;(2)物体的重力做的功;(3)物体受到的各力对物体做的总功。
高一物理机械能守恒试题答案及解析1.从地面以仰角θ斜向上抛一质量为m的物体,初速度为V,不计空气阻力,取地面为零势能面,重力加速度为g。
当物体的重力势能是其动能的3倍时,物体离地面的高度为。
【答案】【解析】设物体离地面的高度为H,且速度为v,由题意知:,再由机械能守恒定律得:,联立解得:。
【考点】考查了机械能守恒2.如图甲所示,质量不计的弹簧竖直固定在水平面上,t=0时刻,将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放,小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点,然后又被弹起离开弹簧,上升到一定高度后再下落,如此反复.通过安装在弹簧下端的压力传感器,测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图象如图乙所示,则()A.t1时刻小球动能最大B.t2时刻小球动能最大C.t2~t3这段时间内,小球的动能先增加后减少D.t2~t3这段时间内,小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能【答案】C【解析】 t1时刻小球小球刚与弹簧接触,与弹簧接触后,先做加速度不断减小的加速运动,当弹力增大到与重力平衡,即加速度减为零时,速度达到最大,故A错误;t2时刻,弹力最大,故弹簧的压缩量最大,小球运动到最低点,速度等于零,故B错误;t2~t3这段时间内,小球处于上升过程,先做加速度不断减小的加速运动,后做加速度不断增大的减速运动,故C正确;t2~t3段时间内,小球和弹簧系统机械能守恒,故小球增加的动能和重力势能之和等于弹簧减少的弹性势能,故D错误;故选C.【考点】牛顿定律及动能定理的应用。
3.半径为r和R(r<R)的光滑半圆形槽,其圆心均在同一水平面上,如图所示,质量相等的两物体分别自半圆形槽左边缘的最高点无初速地释放,在下滑过程中两物体A.机械能均逐渐减小B.经最低点时动能相等C.在最低点对轨道的压力相等D.在最低点的机械能不相等【答案】C【解析】圆形槽光滑,两小球下滑过程中,均只有重力做功,机械能均守恒,即机械能均保持不变,故A错误;根据机械能守恒定律得:,同理有:,由于,则,故B错误;设在最低点时轨道对小球的支持力为,则根据牛顿第二定律,得:,得:,与圆形槽的半径无关.根据牛顿第三定律可知物体在最低点对轨道的压力与轨道半径也无关,则在最低点时两球对轨道的压力相等,故C正确;取圆形槽圆心所在水平面为参考平面,则在最高点时,两球机械能均为零,而且相等,下滑过程中机械能均守恒,则在最低点时机械能仍相等,故D错误。
机械能守恒定律一、选择题1.某人用同样的水平力沿光滑水平面和粗糙水平面推动一辆相同的小车,都使它移动相同的距离。
两种情况下推力做功分别为W1和W2,小车最终获得的能量分别为E1和E2,则下列关系中正确的是()。
A、W1=W2,E1=E2B、W1≠W2,E1≠E2C、W1=W2,E1≠E2D、W1≠W2,E1=E22.物体只在重力和一个不为零的向上的拉力作用下,分别做了匀速上升、加速上升和减速上升三种运动.在这三种情况下物体机械能的变化情况是( )A.匀速上升机械能不变,加速上升机械能增加,减速上升机械能减小B.匀速上升和加速上升机械能增加,减速上升机械能减小C.由于该拉力与重力大小的关系不明确,所以不能确定物体机械能的变化情况D.三种情况中,物体的机械能均增加3.从地面竖直上抛一个质量为m的小球,小球上升的最大高度为H.设上升过程中空气阻力F阻恒定.则对于小球的整个上升过程,下列说法中错误的是( )A.小球动能减少了mgHB.小球机械能减少了F阻HC.小球重力势能增加了mgHD.小球的加速度大于重力加速度g4.如图所示,一轻弹簧的左端固定,右端与一小球相连,小球处于光滑水平面上.现对小球施加一个方向水平向右的恒力F,使小球从静止开始运动,则小球在向右运动的整个过程中( )A.小球和弹簧组成的系统机械能守恒B.小球和弹簧组成的系统机械能逐渐增加C.小球的动能逐渐增大D.小球的动能先增大后减小二、计算题1.如图所示,ABCD是一条长轨道,其AB段是倾角为的斜面,CD段是水平的,BC是与AB和CD相切的一小段弧,其长度可以略去不计。
一质量为m的物体在A点从静止释放,沿轨道滑下,最后停在D点,现用一沿轨道方向的力推物体,使它缓慢地由D点回到A点,设物体与轨道的动摩擦因数为,A 点到CD 间的竖直高度为h ,CD (或BD )间的距离为s ,求推力对物体做的功W 为多少2.一根长为L 的细绳,一端拴在水平轴O 上,另一端有一个质量为m 的小球.现使细绳位于水平位置并且绷紧,如下图所示.给小球一个瞬间的作用,使它得到一定的向下的初速度.(1)这个初速度至少多大,才能使小球绕O 点在竖直面内做圆周运动(2)如果在轴O 的正上方A 点钉一个钉子,已知AO=2/3L ,小球以上一问中的最小速度开始运动,当它运动到O 点的正上方,细绳刚接触到钉子时,绳子的拉力多大3.如图所示,某滑板爱好者在离地h =1.8m 高的平台上滑行,水平离开A 点后落在水平地面的B 点,其水平位移s 1=3m ,着地时由于存在能量损失,着地后速度变为v =4m/s ,并以此为初速沿水平地面滑行s 2=8m 后停止,已知人与滑板的总质量m =60kg 。
机械能守恒定律练习一、单选题1.下列所述的物体在运动过程中满足机械能守恒的是( )A. 跳伞运动员张开伞后,在空中匀速下降B. 忽略空气阻力,物体竖直上抛C. 火箭升空过程D. 拉着物体沿光滑斜面匀速上升【答案】B【解析】解:A、跳伞运动员在空中匀速下降,动能不变,重力势能减小,因机械能等于动能和势能之和,则机械能减小。
故A错误。
B、忽略空气阻力,物体竖直上抛,只有重力做功,机械能守恒,故B正确。
C、火箭升空,动力做功,机械能增加。
故C错误。
D、物体沿光滑斜面匀速上升,动能不变,重力势能在增加,所以机械能在增大。
故D错误。
故选:B。
物体机械能守恒的条件是只有重力或者是弹簧弹力做功,或看物体的动能和势能之和是否保持不变,即采用总量的方法进行判断。
解决本题的关键掌握判断机械能是否守恒的方法,1、看是否只有重力做功。
2、看动能和势能之和是否不变。
2.安徽芜湖方特水上乐园是华东地区最大的水上主题公园。
如图为彩虹滑道,游客先要从一个极陡的斜坡落下,接着经过一个拱形水道,最后达到末端。
下列说法正确的是( )A. 斜坡的高度和拱形水道的高度差要设计合理,否则游客经过拱形水道的最高点时可能飞起来B. 游客从斜坡的最高点运动到拱形水道最高点的过程中,重力一直做正功C. 游客从斜坡下滑到最低点时,游客对滑道的压力最小D. 游客从最高点直至滑到最终停下来过程中,游客的机械能消失了【答案】A【解析】解:A、斜坡的高度和拱形水道的高度差要设计合理,不能让游客经过拱形水A正确;B、游客从斜坡的最高点运动到拱形水道最高点的过程中,游客的位置是先降低后升高,所以重力先做正功后做负功,故B错误;C、游客从斜坡上下滑到最低点时,加速度向上,处于超重状态,游客对滑道的压力最大,故C错误;D、游客从最高点直至滑到最终停下来过程中,游客的机械能没有消失,而是转化为其他形式的能(内能),故D错误。
故选:A。
高点运动到拱形水道最高点的过程中,游客是先降低后升高的;游客在最低点时,其加速度向上,游客处于超重状态;整个过程是符合能量守恒的,机械能不是消失,而是转化为其它形式的能。
高一物理机械能及其守恒条件试题答案及解析1.如图所示,细绳跨过定滑轮悬挂两物体M和m,且M>m,不计摩擦,系统由静止开始运动过程中().A.M、m各自的机械能分别守恒B.M减少的机械能等于m增加的机械能C.M减少的重力势能等于m增加的重力势能D.M和m组成的系统机械能守恒【答案】BD【解析】两个物体运动过程中均做匀变速直线运动,但M向下走受到向上的拉力,m向上走受到向上的拉力,故二者机械能均不守恒,但是因为没有机械能之外的能量产生,所以该系统的机械能守恒,故BD正确。
【考点】系统机械能守恒定律的应用2.半径为r和R(r<R)的光滑半圆形槽,其圆心均在同一水平面上,如图所示,质量相等的两物体分别自半圆形槽左边缘的最高点无初速度地释放,在下滑过程中两物体()A.机械能均逐渐减小B.经最低点时对轨道的压力大小相等C.两球在最低点加速度大小不等D.机械能总是相等的【答案】BD【解析】由于两球从同一高度下滑,且两小球在圆形槽中滑行时机械能守恒,故在下滑过程中机械能也总相等,故选项A 错误,D正确;到达最低点的速度为,在最低点由牛顿定律,可得F=3mg,选项B正确;在最低点的加速度,与圆弧槽的半径无关,故选项C 错误。
【考点】机械能守恒定律及牛顿定律。
3.下列运动过程中,机械能一定守恒的是:A.做自由落体运动的小球B.在竖直平面内做匀速圆周运动的物体C.在粗糙斜面上匀加速下滑的物块D.匀速下落的跳伞运动员【答案】A【解析】判断机械能是否守恒有两种方法,一是根据条件判断;二是直接判断动能和势能的总和是否保持不变.做自由落体运动的小球,只有重力做功,A正确;做竖直面上的匀速圆周运动的物体,在运动中重力势能改变,而动能不变,机械能不守恒,故B错误.沿粗糙斜面加速滑下的物块,由于摩擦力做功,所以机械能一定不守恒,C错误;跳伞员带着张开的降落伞匀速下降,动能不变,重力势能减小,所以机械能减小,故D错误。
【考点】考查了机械能守恒定律4.神舟号载人飞船在发射至返回的过程中,以下哪些阶段返回舱的机械能是守恒的A.飞船升空的阶段B.飞船在椭圆轨道上绕地球运行的阶段C.返回舱在大气层外向着地球做无动力飞行阶段D.降落伞张开后,返回舱下降的阶段【答案】BC【解析】根据机械能守恒的条件,只有重力(或引力)做功时机械能守恒。
2023人教版带答案高中物理必修二第八章机械能守恒定律微公式版知识总结例题单选题1、如图所示,用细绳系住小球,让小球从M点无初速度释放,小球从M点运动到N点的过程中( )A.若忽略空气阻力,则机械能不守恒B.若考虑空气阻力,则机械能守恒C.绳子拉力不做功D.只有重力做功答案:CA.忽略空气阻力,拉力与运动方向垂直不做功,只有重力做功,机械能守恒,故A错误;B.若考虑空气阻力,阻力做功,则机械能不守恒,故B错误;C.拉力与运动方向即速度方向垂直不做功,故C正确;D.如果考虑阻力,重力和阻力都做功,不考虑阻力,重力做功,故D错误。
故选C。
2、2021年7月6日,我国成功将“天链一号05”卫星发射升空,卫星进入预定轨道,天链系列卫星为我国信息传送发挥了重要作用。
如图所示,卫星在半径为R的近地圆形轨道Ⅰ上运动,到达轨道的A点时点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ,到达轨道的远地点B时,再次点火进入轨道半径为5R的圆形轨道Ⅲ绕地球做匀速圆周运动,设卫星质量保持不变。
则()A.若地球表面的重力加速度为g0,则在圆形轨道Ⅲ的重力加速度为g05B.若在圆形轨道Ⅰ上运动的线速度为v0,则在圆形轨道Ⅲ上运动的线速度为√5v0C.卫星在椭圆轨道Ⅱ从A到B运动的时间是其在圆形轨道Ⅰ上运动周期的1.5√3倍D.卫星从轨道Ⅰ到轨道Ⅱ再到轨道III的过程中,机械能守恒答案:CA.卫星在地球表面时,忽略地球自转的影响,物体所受的重力等于物体与地球间的万有引力,所以有mg0=G Mm R2解得g0=GM R2当卫星进入5R的轨道时,物体此时所受的重力等于其与地球间的万有引力,所以有mg=GMm (5R)2解得g=g0 25故A项错误;B.卫星做绕地球做匀速圆周运动有G Mmr2=mv2r解得v =√GM r当r =R ,解得v 0=√GM r当r =5R ,解得v =√GM 5r =√55v 0故B 项错误;C .根据开普勒定律,有a 3T 2=k 因为卫星绕地球飞行,所以整理有r 13T 12=r 23T 22又因为卫星在椭圆轨道Ⅱ的半长轴为3R ,所以有上述式子可得,卫星在椭圆轨道Ⅱ的周期是圆形轨道Ⅰ周期3√3倍,卫星在椭圆轨道Ⅱ从A 到B 运动的时间是圆形轨道Ⅰ周期的1.5√3倍,故C 项正确; D .卫星从轨道Ⅰ到轨道Ⅱ再到轨道Ⅲ的过程中,变轨需要加速,即物体的动能增加,根据E 机=E k +E p所以机械能增加,故D 项错误。
高中物理机械能守恒经典习题30道带答案-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN一.选择题(共30小题)1.(2015•金山区一模)一物体静止在粗糙水平地面上,现用一大小为F1的水平拉力拉动物体,经过一段时间后其速度为v,若将水平拉力的大小改为F2,物体从静止开始经过同样的时间后速度变为2v,对于上述两个过程,用W F1、W F2分别表示拉力F1、F2所做的功,W f1、W f2分别表示前两次克服摩擦力所做的功,则()A.W F2>4W F1,W f2>2W f1B.W F2>4W F1,W f2=2W f1C.W F2<4W F1,W f2=2W f1D.W F2<4W F1,W f2<2W f12.(2008•山东)质量为1500kg的汽车在平直的公路上运动,v﹣t图象如图所示,由此可求()A.前25s内汽车的平均速度B.前10s内汽车的加速度C.前10s内汽车所受的阻力D.15﹣25s内合外力对汽车所做的功3.(2007•上海)物体沿直线运动的v﹣t图如图所示,已知在第1秒内合外力对物体做的功为W,则下列结论正确的是()A.从第1秒末到第3秒末合外力做功为WB.从第3秒末到第5秒末合外力做功为﹣2WC.从第5秒末到第7秒末合外力做功为WD.从第3秒末到第4秒末合外力做功为﹣0.75W4.(2015•武清区校级学业考试)如图所示,物体在力F的作用下沿水平面移动了一段位移L,甲、乙、丙、丁四种情况下,力F和位移L的大小以及θ角均相同,则力F做功相同的是()A.甲图与乙图B.乙图与丙图C.丙图与丁图D.乙图与丁图5.(2015•赫山区校级一模)如图所示,A、B两物体质量分别是m A和m B,用劲度系数为k的弹簧相连,A、B处于静止状态.现对A施竖直向上的力F提起A,使B对地面恰无压力.当撤去F,A由静止向下运动至最大速度时,重力做功为()A.B.C.D.6.(2015•开封二模)如图所示,木块A放在木块B的左端上方,用水平恒力F将A拉到B的右端,第一次将B固定在地面上,F做功W1,生热Q1;第二次让B在光滑水平面可自由滑动,F做功W2,生热Q2,则下列关系中正确的是()A.W1<W2,Q1=Q2B.W1=W2,Q1=Q2C.W1<W2,Q1<Q2D.W1=W2,Q1<Q2 7.(2015•莆田一模)如图所示,滑块以初速度v0滑上表面粗糙的固定斜面,到达最高点后又返回到出发点.则能大致反映滑块整个运动过程中速度v、加速度a、动能E k 、重力对滑块所做的功w与时间t关系的是(取初速度方向为正方向)()A .B.C.D.8.(2012•上海)位于水平面上的物体在水平恒力F1作用下,做速度为v1的匀速运动;若作用力变为斜面上的恒力F2,物体做速度为v2的匀速运动,且F1与F2功率相同.则可能有()A.F2=F1,v1>v2B.F2=F1,v1<v2C.F2>F1,v1>v2D.F2<F1,v1<v2 9.(2009•宁夏)质量为m的物体静止在光滑水平面上,从t=0时刻开始受到水平力的作用.力的大小F 与时间t的关系如图所示,力的方向保持不变,则()A.3t0时刻的瞬时功率为B.3t0时刻的瞬时功率为C.从t=0到3t0这段时间内,水平力的平均功率为D.从t=0到3t0这段时间内,水平力的平均功率为10.(2002•河南)竖直上抛一球,球又落回原处,已知空气阻力的大小正比于球的速度()A.上升过程中克服重力做的功大于下降过程中重力做的功B.上升过程中克服重力做的功等于下降过程中重力做的功C.上升过程中克服重力做功的平均功率大于下降过程中重力的平均功率D.上升过程中克服重力做功的平均功率等于下降过程中重力的平均功率11.(2015•江西模拟)汽车在平直公路上以速度v0匀速行驶,发动机功率为P,牵引力为F0,t1时刻,司机减小了油门,使汽车的功率立即减小一半,并保持该功率继续行驶,到t2时刻,汽车又恢复了匀速直线运动,能正确表示这一过程中汽车牵引力F和速度v 随时间t变化的图象是()A.B.C.D.12.(2015•浙江校级一模)放在粗糙水平地面上的物体受到水平拉力的作用,在0~6s内其速度与时间的图象和该拉力的功率与时间的图象如图所示.下列说法正确的是()A.物体的质量为kgB.滑动摩擦力的大小为5NC.0~6s内物体的位移大小为40mD.0~6s内拉力做的功为20J13.(2014•上海)如图,竖直平面内的轨道Ⅰ和Ⅱ都由两段直杆连接而成,两轨道长度相等.用相同的水平恒力将穿在轨道最低点B的静止小球,分别沿Ⅰ和Ⅱ推至最高点A ,所需时间分别为t1、t2;动能增量分别为△E k1、△E k2.假定球在经过轨道转折点前后速度大小不变,且球与Ⅰ、Ⅱ轨道间的动摩擦因数相等,则()A.△E k1>△E k2;t1>t2B.△E k1=△E k2;t1>t2C.△E k1>△E k2;t1<t2D.△E k1=△E k2;t1<t214.(2014•天津二模)质点所受的力F随时间变化的规律如图所示,力的方向始终在一直线上.已知t=0时质点的速度为零.在图中所示的t1、t2、t3和t4各时刻中,哪一时刻质点的动能最大()A.t1B.t2C.t3D.t4 15.(2012•天津)如图甲所示,静止在水平地面的物块A,受到水平向右的拉力F作用,F与时间t的关系如图乙所示,设物块与地面的静摩擦力最大值f m与滑动摩擦力大小相等,则()A.0~t1时间内F的功率逐渐增大B.t2时刻物块A的加速度最大C.t2时刻后物块A做反向运动D.t3时刻物块A的动能最大16.(2011•海南)一质量为1kg的质点静止于光滑水平面上,从t=0时起,第1秒内受到2N的水平外力作用,第2秒内受到同方向的1N的外力作用.下列判断正确的是()A.0~2s内外力的平均功率是WB.第2秒内外力所做的功是JC.第2秒末外力的瞬时功率最大D.第1秒内与第2秒内质点动能增加量的比值是17.(2014•秦州区校级模拟)一蹦极运动员身系弹性蹦极绳从水面上方的高台下落,到最低点时距水面还有数米距离.假定空气阻力可忽略,运动员可视为质点,下列说法正确的是()A.运动员到达最低点前重力势能始终减小B.蹦极绳张紧后的下落过程中,弹性力做负功,弹性势能增加C.蹦极过程中,运动员、地球和蹦极绳所组成的系统机械能守恒D.蹦极过程中,重力势能的改变与重力势能零点的选取有关18.(2014•上海)静止在地面上的物体在竖直向上的恒力作用下上升,在某一高度撤去恒力.不计空气阻力,在整个上升过程中,物体机械能随时间变化的关系是()A.B.C.D.19.(2013•江苏)如图所示,水平桌面上的轻质弹簧一端固定,另一端与小物块相连.弹簧处于自然长度时物块位于O点(图中未标出).物块的质量为m,AB=a,物块与桌面间的动摩擦因数为μ.现用水平向右的力将物块从O点拉至A点,拉力做的功为W.撤去拉力后物块由静止向左运动,经O点到达B点时速度为零.重力加速度为g.则上述过程中()A.物块在A点时,弹簧的弹性势能等于W﹣μmgaB.物块在B点时,弹簧的弹性势能小于W﹣μmgaC.经O点时,物块的动能小于W﹣μmgaD.物块动能最大时弹簧的弹性势能小于物块在B点时弹簧的弹性势能20.(2012•上海)如图,可视为质点的小球A、B用不可伸长的细软轻线连接,跨过固定在地面上半径为R有光滑圆柱,A的质量为B的两倍.当B位于地面时,A恰与圆柱轴心等高.将A由静止释放,B上升的最大高度是()A.2R B.C.D.21.(2010•山东)如图所示,倾角θ=30°的粗糙斜面固定在地面上,长为l,质量为m,粗细均匀,质量分布均匀的软绳置于斜面上,其上端与斜面顶端齐平.用细线将物块与软绳连接,物块由静止释放后向下运动,直到软绳刚好全部离开斜面(此时物块未到达地面),在此过程中()A.物块的机械能逐渐增加B.软绳重力势能共减少了mglC.物块重力势能的减少等于软绳克服摩擦力所做的功D.软绳重力势能的减少小于其动能的增加与克服摩擦力所做功的和22.(2008•江苏)如图所示,一根不可伸长的轻绳两端各系一个小球a和b,跨在两根固定在同一高度的光滑水平细杆上,质量为3m的a球置于地面上,质量为m的b球从水平位置静止释放,当a球对地面压力刚好为零时,b球摆过的角度为θ.下列结论正确的是()A.θ=90°B.θ=45°C.b球摆动到最低点的过程中,重力对小球做功的功率先增大后减小D.b球摆动到最低点的过程中,重力对小球做功的功率一直增大23.(2000•上海)如图所示,长度相同的三根轻杆构成一个正三角形支架,在A处固定质量为2m 的小球,B处固定质量为m的小球.支架悬挂在O点,可绕O点并与支架所在平面相垂直的固定轴转动.开始时OB与地面相垂直,放手后开始运动,在不计任何阻力的情况下,下列说法正确的是()A.A球到达最低时速度为零B.A球机械能减少量等于B球机械能增加量C.B球向左摆动所能达到的最高位置应高于A球开始运动时的高度D.当支架从左到向右回摆时,A球一定能回到起始高度24.(2014•江西一模)内壁光滑的环形凹槽半径为R,固定在竖直平面内,一根长度为R的轻杆,一端固定有质量为m的小球甲,另一端固定有质量为2m的小球乙,将两小球放入凹槽内,小球乙位于凹槽的最低点,如图所示.由静止释放后()A.下滑过程中甲球减少的机械能总等于乙球增加的机械能B.下滑过程中甲球减少的重力势能总等于乙球增加的重力势能C.甲球可沿凹槽下滑到槽的最低点D.杆从右向左滑回时,乙球一定能回到凹槽的最低点25.(2012•武汉校级模拟)如图,两质量均为m的小球,通过长为L的不可伸长轻绳水平相连,从某一高处自由下落,下落过程中绳处于水平伸直状态.在下落h高度时,绳的中点碰到水平放置的光滑钉子O.重力加速度为g,空气阻力不计,则()A.小球从开始下落到刚到达最低点的过程中机械能守恒B.从轻绳与钉子相碰到小球刚到达最低点的过程,重力的瞬时功率先增大后减小C.小球刚到达最低点时速度大小为D.小球刚到达最低点时的加速度大小为(+2)g26.(2012•封开县校级模拟)如图所示,一个可视为质点的质量为m的小球以初速度v飞出高为H的桌面,当它经过距离地面高为h的A点时的速度为v A,所具有的机械能是(以桌面为零势能面,不计空气阻力)()A.B.C.D.27.(2011•渝中区校级模拟)如图所示是固定在桌面上的L形木块,abcd为光滑圆轨道的一部分,a为轨道的最高点,de面水平.将质量为m的小球在d点正上方h高处释放,小球自由下落到d处切入轨道运动,则()A.在h一定的条件下,释放小球后小球能否到a点,与小球质量有关B.改变h的大小,就可使小球在通过a点后可能落回轨道之内,也可能落在de面上C.无论怎样改变h的大小,都不可能使小球在通过a点后又落回轨道内D.要使小球通过a点的条件是在a点速度V>028.(2015•定州市校级二模)如图,跳水运动员最后踏板的过程可以简化为下述模型:运动员从高处落到处于自然状态的跳板(A位置)上,随跳板一同向下运动到最低点(B位置).对于运动员从开始与跳板接触到运动至最低点的过程中,下列说法正确的是()A.运动员到达最低点时,其所受外力的合力为零B.在这个过程中,运动员的动能一直在减小C.在这个过程中,跳板的弹性势能一直在增加D.在这个过程中,运动员所受重力对她做的功大于跳板的作用力对她做的功29.(2015•绵阳模拟)如图,在竖直平面内,直径为R的光滑半圆轨道和半径为R的光滑四分之一圆轨道水平相切于O点,O点在水平地面上.可视为质点的小球从O点以某一初速度进入半圆,刚好能通过半圆的最高点A,从A点飞出后落在四分之一圆轨道上的B点,不计空气阻力,g=10m/s2.则B点与A点的竖直高度差为()A.B.C.D.30.(2014•温州学业考试)如图所示,小球从距水平地面高为H的A点自由下落,到达地面上B 点后又陷入泥土中h深处,到达C点停止运动.若空气阻力可忽略不计,则对于这一过程,下列说法中正确的是()A.小球从A到B的过程中动能的增量,大于小球从B到C过程中克服阻力所做的功B.小球从B到C的过程中克服阻力所做的功,等于小球从A到B过程中重力所做的功C.小球从B到C的过程中克服阻力所做的功,等于小球从A到B过程与从B到C过程中小球减少的重力势能之和D.小球从B到C的过程中损失的机械能,等于小球从A到B过程中小球所增加的动能一.选择题(共30小题)1.C 2.ABD 3.CD 4.D 5.C 6.A 7.A 8.BD 9.BD 10.BC 11.D 12.A 13.B 14.B 15.BD 16.AD 17.ABC 18.C 19.BC 20.C21.BD 22.AC 23.BCD 24.AD 25.ABD 26.AD 27.C 28.C 29.A 30.C。
《第七章机械能守恒定律》试卷(答案在后面)一、单项选择题(本大题有7小题,每小题4分,共28分)1、一个物体从静止开始沿光滑斜面下滑,下列说法正确的是:A、物体的动能随着下滑距离的增加而增加B、物体的势能随着下滑距离的增加而减少C、物体的机械能守恒D、物体的动量和速度随下滑距离增加而增加2、一个物体从高度h自由下落,落地时的速度v与下落的高度h的关系可以表示为:A、v = √(2gh)B、v = ghC、v = h/√gD、v = √(gh/2)3、物体沿光滑斜面自由下滑的过程中,以下说法正确的是()。
A、物体的动能增加,势能减少,机械能守恒;B、物体的动能减少,势能增加,机械能守恒;C、物体的动能增加,势能减少,机械能增加;D、物体的动能增加,势能减少,机械能不变。
4、在光滑水平面上,一个物体在拉力的作用下做变速直线运动,如果物体的动能增加了,那么()。
A、其重力势能一定增加;B、其重力势能一定减少;C、其重力势能不变;D、此过程中拉力不一定对物体做正功。
5、一个物体从高处自由下落,在下落过程中:A、重力势能在增加B、重力势能在减少C、动能和重力势能总和不变D、动能和势能无法同时增加6、关于机械能守恒定律的适用条件,以下说法正确的是:A、所有运动过程中都适用B、只有匀速直线运动过程适用C、只有自由落体运动过程适用D、受限在只有重力和弹力作用下的机械运动过程适用7、一个物体在光滑水平面上从静止开始沿着x轴正方向运动,受到一个恒定的水平向右的力F作用。
下列说法正确的是()A、物体的动能增加时,其势能必定减少B、物体的势能增加时,其动能必定减少C、物体的机械能守恒,因为只有重力做功D、物体的机械能不守恒,因为除了重力做功,还有其他力做功二、多项选择题(本大题有3小题,每小题6分,共18分)1、物体沿斜面匀速下滑时,下列哪些力做功为零?A、摩擦力B、重力C、支持力D、合外力2、在一个弹性系统中,当一个弹簧振子从最大位移处释放后,下列哪些描述是正确的?A、在开始释放的瞬间,弹簧弹力对振子做正功B、振子到达平衡位置时,速度达到最大值C、振子经过平衡位置时,带有最大的势能D、振子到达最大位移处时,动能为零3、一个物体从静止状态开始下落的运动,下列关于其机械能守恒的说法正确的是()A、物体的势能减小,动能增大,总机械能守恒B、物体在整个下落过程中只有重力做功C、物体下落过程中,如果有空气阻力,其机械能将不会守恒D、物体下落的末速度与重力加速度无关三、非选择题(前4题每题10分,最后一题14分,总分54分)第一题已知一物体从高度为h的平台上自由落下,落地的速度为v。
机械能守恒定律1. 对于质量一定的物体,下面陈述中正确的是A .物体的动量发生变化,其动能必定变化B .物体的动量发生变化,其动能不一定变化C .物体的动能发生变化,其动量不一定变化D .物体的动能变化,其动量必定变化解析 对于质量一定的物体,由p=m υ可知,物体的动量变化只有可能是υ的变化引起,υ是矢量,其变化有三种可能:(1)方向不变,大小改变(例如,自由落体运动);(2)方向改变,大小不变(例如,匀速圆周运动);(3)方向、大小均改变(例如,平抛物体运动).所以,在第二种情况中,物体速度的大小不变,其动能就不变,动量的大小也不变,但由于物体速度的方向改变,动量的方向也就改变,故动量在变化.选项B 正确,选项A 错误.对于质量一定的物体,物体的动能变化,物体的速度大小一定变化,又由p=m υ可知,物体的动量一定变化,选项C 错误,选项D 正确。
答案 BD2.质量为0.2kg 的小球自距地0.8m 高处自由落下,碰地后跳起,第一次所能达到的最大高度是0.45m ,若空气阻力不计,以竖直向下方向为正方向,则小球落地时的速度是________;弹起时的速度是________;碰撞过程中动量的增量是_______.解析:设小球落地时的速度是1v ,弹起时的速度是2v ,则自由落体运动公式gs v 22=,得:sm s m gs v /4/8.0102211=⨯⨯==.小球弹起时做竖直上抛运动,由s g v v )(22021-=-得:s m s m gs v /3/45.0102222=⨯⨯==,方向竖直向上,碰撞过程中动量的增量是)/(4.142.0)3(2.012s m kg mv mv p ⋅-=⨯--⨯=-=∆.答案4m /s ; -3m /s ; -1.4kg ·m /s .3.质量为0.1kg 的小球以υ=3m /s 的速度水平抛出,当t=0.4s 时,小球的动量多大?在0.4s 内,重力的冲量是多大?(g 取2/10s m )解析:小球作平抛物体运动,水平方向做匀速运动,竖直方向做自由落体运动.当t=0.4s 时,小球的水平速度s m v x/3=,竖直方向速度s m s m gt v y/4/4.010=⨯==,小球的合速度s m s m v v v y x /5/432222=+=+=如图7—1).所以,小球的动量p=m υ=0.1×5kg ·m /s=0.5kg ·m /s .由于υ与水平方向的夹角θ满足:sin θ=4/5=0.8,即θ=53°,所以小球在0.4s 的动量方向跟υ相同,与水平方向成53°角.在0.4s 内,重力的冲量I=mgt=0.1×10×0.4N ·s=0.4N ·s ,方向沿重力方向,竖直向下.答案:0.5kg ·m /s ,与水平方向成53°角;0.4N ·s ,方向竖直向下.4.总长为L 的光滑匀质铁链跨过一个光滑的小滑轮,开始时底端相齐(图8—46).当略有扰动时,其一端下落,则铁链脱离滑轮的瞬间速度多大?解析 设铁链的质量为m ,取铁链刚离开滑轮时其下端所在水平面为参考平面.则初状态铁链的机械能L mg E 431⋅=(L 43是铁链重心到参考平面的高度) 末状态铁链的机械能222121mv L mg E +⋅= 由机械能守恒定律得2212143mv L mg L mg +⋅=⋅解得22gL v =5.如图8-47所示的装置中,木块B 与水平桌面间的接触是光滑的,子弹A 沿水平方向射入木块后留在木块内,将弹簧压缩到最短,现将子弹、木块和弹簧合在一起作为研究对象(系统),则此系统在从子弹开始射入木块到弹簧压缩至最短的整个过程中A .动量守恒,机械能守恒B .动量不守恒,机械能不守恒C .动量守恒,机械能不守恒D .动量不守恒,机械能守恒解析 从子弹射入木块到弹簧压缩至最短的整个过程可以分为两个阶段,第一阶段,子弹射入,使木块获得速度,此过程时间非常短暂,弹簧还未被压缩;第二阶段,子弹与木块以同一速度压缩弹簧,直到速度为零,弹簧被压缩至最短.在第一阶段,系统不受外力,动量守恒,但由于子弹射入 木块中会产生热量,子弹损失一部分机械能,机械能不守恒.在第二阶段,子弹和木块以同一速度压缩弹簧,只有弹力做功,机械能守恒,而此阶段中,墙壁对弹簧产生越来越大的作用力,系统受到的合外力不为零,动量不守恒.(从直观也可以判断出系统的动量从有到无,不守恒)综上所述,子弹从开始射入木块到弹簧压缩至最短的整个过程中动量不守恒,机械能也不守恒. 答案 B6.如下图所示的装置中,木块B 与水平桌面间的接触是光滑的子弹A 沿水平方向射入木块后留在木块将弹簧压缩到最短.现将子弹、木块和弹簧合在一起作为研究对象(系统),则此系统在从子弹开始射入到弹簧压缩至最短的整个过程中( )A.动量守恒,机械能守恒B.动量不守恒,机械能不守恒C.动量守恒,机械能不守恒D.动量不守恒,机械能守恒解析:子弹打击木块B ,子弹和B 组成系统.由于作用时间很短,弹簧还未发生形变,合外力为零,系统动量守恒.子弹对B 的摩擦力做功(A 的位移很小),小于子弹克服摩擦力做功,两者的总功为摩擦力乘以子弹射入木块的深度,即-f·d,机械能减少,机械能不守恒.在压缩过程中,系统受墙的冲量,动量不守恒但机械能守恒,因系统所受墙的作用力不做功,只有弹簧弹力做功.若从开始作用直到将弹簧压至最短作为一个过程,组成系统的木块、子弹和弹簧既受外力作用又有除弹力以外的力做功,所以系统的动量和机械能均不守恒.答案选D.7.如下图所示,轻弹簧竖直立在水平桌面上并与桌面连接,在距弹簧上端高为h 处有一小球自由下落,正好落在弹簧上,把弹簧压缩后又被弹起,不计空气阻力,则下列说法中正确的是( )A.小球落到弹簧上后立即做减速运动,动能不断减小,但动能与弹性势能之和保持不变B.小球在碰到弹簧后,把弹簧压至最短的过程中,系统的重力势能与动能之和一直在减小C.小球在碰到弹簧后,把弹簧压至最短的过程中,系统的弹性势能与重力势能之和一直在增大D.小球被弹簧弹起后,运动的最高点仍是出发点解析:由于不计空气阻力,以小球、弹簧和地球组成的系统为研究对象,则只有系统内的重力和弹力做功,因此系统的机械能守恒,即小球的动能、重力势能和弹簧的弹性势能相互转化,这三种能量之和保持不变.所以本题应根据机械能守恒进行分析与判断.小球落到弹簧上,压缩弹簧向下运动至最低点的过程中,小球所受重力做正功,使小球的重力势能减小,同时小球又克服弹簧弹力做功,使弹簧的弹性势能增大.在此过程中,先是小球所受重力大于向上的弹力,合力向下,速度与加速度方向均向下,小球向下作变加速运动,动能与弹性势能增大而重力势能减小,因此选项A不正确;当小球运动到平衡位置时,小球所受合力为零,加速度为零,速度增至最大,动能也达到最大;当小球越过平衡位置继续向下运动时,小球所受合力及其产生的加速度方向改为向上,与速度反向,小球作变减速运动,动能减小,重力势能继续减小而弹性势能继续增大;当小球到达最低点时,动能减到零,重力势能减小到最小而弹性势能达到最大.由此可知,在此运动过程中,动能与重力势能之和(等于系统机械能与弹性势能之差)随弹性势能的增大而减小,故选项B正确.而弹性势能与重力势能之和(等于系统机械能与动能之差)则在平衡位置上方是随动能的增大而减小,在平衡位置下方是随动能的减小而增大,即经历了先减小后增大的过程,故选项C不对.从最低点反弹后的运动中,动能、重力势能,弹性势能又经历了与上述相反的过程,由机械能守恒可知小球上升的最高点与出发点相同,系统的机械能表现为最大的重力势能,故选项D正确.故本题正确答案是B、D.8.如下图所示,粗细均匀的全长为L的光滑铁链对称地挂在轻小而光滑的定滑轮上.轻轻扰动一下铁链的一端,使它从静止开始运动,则铁链刚脱离滑轮的瞬间的速度多大?解析:铁链在运动过程中只有重力做功,因此铁链的机械能守恒.当铁链刚脱离滑轮时具有动能,而刚开始时铁链的动能为零,那么这个动能只能是减小的重力势能转化而来的.因此应运用机械能守恒定律求解本题.设铁链的质量为m,由于只有重力对铁链做功,p=mg·2L-mg·4L=41mgL,增加的重力势能为△Ep=21mυ2p=△E k即41mgL=21mυ2得υ=21gL29.如下图所示,离地高为H的物体A通过跨在定滑轮上的轻绳与放在光滑水平桌面上,质量和A相同的物体B连接,由静止开始下落和从同一高度单独自由下落这两种情况下,A离地面的高度h分别为多少时,它的动能与势能相等?(设B没有滑离桌面)解析A离地高度为h时,其动能等于势能,则有mgh=21mυ2当AE1=mgH,末态时机械能为E2k2=mgh+21mυ2=2mgh,由机械能守恒E2=E1得 mgH=2mgh. ∴ h=2 1H当A通过绳子连接B H′,则初态系统的机械能为E1=mgH+mgH′,末了状E2=mgh+mgH′+21(m+m)υ2E2mgH+mgH′+21·2mυ2=mgH+mgH′将mgh=21mυ2 h=31H即两种情况下,A物体动能与势能相等时离地面的高度分别为31H和21H.10.如下图所示,半径为r ,质量不计的圆盘盘面与地面相垂直.圆心处有一个垂直盘面的光滑水平固定轴O ,在盘的最右边缘固定一个质量为m 的小球A ,在O点的正下方离O 点r/2处固定一个质量也为m 的小球B.放开盘让其自由转动,问:(1)当A 球转到最低点时,两小球的重力势能之和减少了多少?(2)A 球转到最低点时的线速度是多少?(3)在转动过程中半径OA 向左偏离竖直方向的最大角度是多少?解析:(1)两小球势能之和的减少,可选取任意参考平面进行计算.设以通过O 点A 球转到最低点时两球的重力势能之和分别为:E p1=E pA +E pB =0+(-mg 2r )=-mg 2r , Ep 2=E′pA 则两球重力势能之和减少量为 △E p =E p1-E p2=-21mgr-(-mgr)= 21mgr.(2)由于圆盘转动过程中,只有两小球重力做功,机械能守恒,因此两球重力势能之和的减少一定等于两.A 、B 两球速度分别为υA 、υB ,则△E p =△E kA +△E kB ,即 21mgr=21mυ2A +21υ2B . ①又A 、B 两球固定在同一个圆盘上,转动过程中的角速度ω相同,υA =ωr, υB =ω2r ,所以 υA =2υB 。
② 代入①式,得 υA =gr54(3)向左偏离竖直线的最大偏角为E 3=Ep 3=mg 2r sinθ-mgrcosθ.E 1=E p1=-21mgr.由机械能守恒定律,得:E 3=E 1, 21mgrsinθ-mgrcosθ=-21mgr, 2cosθ=1+simθ.等式两边平方并整理,得 5sin 2θ+2sinθ-3=0. 解得:sinθ=53,sinθ=-1(舍去).∴ θ=arcsin 53.11.如下图所示,质量为M 的小车在光滑的水平面上以υ0向左匀速运动,一质量为m 的小球从高h 处自由下落,与小车碰撞后,反弹上升的高度仍为h ,设M m ,碰撞弹力N mg ,球与车之间的摩擦系数为μ,则小球弹起后的水平速度是( )A.2ghB.0C.2μgh 2D.-υ0解析:设小球与小车碰前速度为υ1,碰后竖直向上弹起速度为υ2,碰后水平速度为υ3,相互作用时间为t ,相互作用时间为t ,相互作用弹力为N f. υ1=gh 2 υ=gh 2 (N-mg)t=+mυ2-m(-υ1)=m(υ2+υ1) 又因为N mg :所以有:N=t gh m 22 f=μN=t gh m 22μ 水平方向应用动量定理有:ft=mυ3,t gh m 22μ·t=mυ3, υ3=2μgh 2.故选C.12.一物体从固定的斜面底端A 点冲上斜面,向上滑到斜面上的B 点时,与在A 点时比较,其动能减少100J ,由于摩擦力的作用其机械能减少30J.当它再次返回A 点时,动能为100J.则当它向上冲时,在A 点所具有的初动能为多大?解析:设斜面倾角为θ,A 、B 间距离为s 1,则物体由A 运动到B 时,根据动能定理,有(f+mgsinθ)s 1=△E k =100J. ①根据功和能的关系知机械能减少等于克服摩擦力所做的功,有fs 1=△E 机=30J. ②设物体从A 点沿斜面上升的最大距离为s ,则有A 即 E kA=(f+mgsinθ)s. ③ 由①、③式,解得 s=k kA E E ∆s 1, ④ Wf=fs=k kA E E ∆fs 1. ⑤ 将②式代入⑤式,得Wf=k kAE E ∆·△E 机=10030Ek A =0.3EkA .物体从A 点出发返回A 点过程中克服摩擦力做功为2Wf ,重力势能不变,根据功能关系,有E kA -E′kA =2Wf,即 E kA -E′kA =2×0.3E 所以在A 点所具有的初动能为 E kA=25E′kA =25E′kA =25×100J=250J.13.如图所示,A 、B 两物体彼此接触静放于水平面上,且水平面和A 的表面均光滑,物体C 由静止开始从P 点下滑,设三个物体的质量均为m,C 刚滑到最低点时速率为υ,则( )A.A 和B 不会出现分离现象B.当C 第一次滑到A 左侧最高点时,A 的速度为4v,方向向左C.当C 滑行到A 左侧最高点时,A 的速度为2v,方向向左D.A 将会从桌面左边滑出解析:此问题中,因为所有接触面均光滑,所以满足水平方向上动量守恒,机械能守恒.当C 从P 下滑时,A 将向右滑动,故B 也向右滑动,所以A 和C 组成系统有向左的动量,当C 滑到A 最低点时,A 开始减速,AB 分离当C 滑到A 最低点时,有: mgh=21m C υ2+21(m A +m B )υ21m C υ=(m A +m B )υ1当C 从A 的最低点滑到A m C υ-m A ·υ1=(m C +m A )υ共 m A =m B =m C ,由以上得:υ共=4v .故选B 、D.14.如下图所示,质量为m 的钢板与直立轻弹簧的上端连接,弹簧下端固定在地上,平衡时,弹簧的压缩量为x 0,一物块从钢板正上方距离为3x 0的A 处自由落下,打在钢板上并立刻与钢板一起向下运动,但不粘连.它们到达最低点后又向上运动,已知物块质量也为m 时,它们恰能回到O 点,若物块质量为2m ,仍从A处自由落下,则物块与钢板回到O 点时,还具有向上的速度,求物块向上运动到达的最高点与O 点的距离.解析: . 物块与钢板碰撞前速度υ0=06gxυ1为两物体碰后的共同速度,则 1,∴υ1=20v设碰前弹簧的弹性势能为E p ,则 E p +21(2m)υ210当2m 2,∴υ2=32υ0两次弹簧的势能相等,则 E p +21(3m)·υ22=3mgx +21(3M)·υ2式中υ. 21·2m·υ2=2mgL ∴ L=υ2/2g 整理:L=21x 015.如下图所示,小球A 用不可伸长的轻绳悬于O 点,在O 点的正下方有一固定的钉子,OB=y.初始时,小球A 与O 同水平面,无初速释放A ,绳长为L.为使球能绕B 点做圆周运动,求y 的取值范围.解析:小球摆到最低点只有重力做功,绳碰到B 点的钉子后,绳绕B 点做圆周运动,要保证让小球上升到圆最高点,则圆半径不能太大.则R=L-y.①做完整的圆周运动,只要最高点D 满足关系式mυ2D/R≥mg. ② D 守恒,有mg(L-2R)=21mυ2D. ③ 由①、②、③式,得 L >y≥53L.16.如下图所示,质量均为m 的三个小球A 、B 、C 用两根长均为l 的细线相连,放在高为h 的光滑水平桌面上(h <l),其中A 球刚跨过桌边.从静止开始释放后,A 、B 球相继下落后着地后均不反跳,则C 球刚离开桌边时的速度大小是多少?解析:设A 球落地时的速度为υ1,则由释放到A 球着地的过程中,由机械能B 、C 系统减少的重力势能等于连接体增加的动能,即 mgh=21·3m·υ12① 设B 球着地时的速度为υ2,从A 球着地后至B 球着地前的过程中,由机械能守恒定律,B 球减少的重力势能等于C 即 mgh=21·2m·υ22-21·2m·υ2 将①式中的υ21代入②式解得: υ2=gh 35 由于l >h ,C 球即以速度υ2作匀速直线运动直到离开桌边.因此C 球离开桌边时的速度大小为3gh 5.17.一轻绳通过无摩擦的定滑轮与在倾角为30°的光滑斜面上的物体m 1m 2连接.已知定滑轮到杆的距离为3m ,物体m 2由静止从AB 连线为水平的位置开始下滑1m 时,m 1、m 2恰受力平衡如图所示.试求:(1)m 2在下滑过程中的最大速度.(2)m 2沿竖直杆能够向下滑动的最大距离.解析:(1)由图可知,随m 2的下滑,绳子拉力的竖直分量是逐渐增大的,m 2在C 点受力恰好平衡,因此m 2从B 到C 的过程是加速过程,以后将做减速运动,所以m 2的最大速度即出现在图示位置.对m 1、m 2组成的系统来说,在整个运动过程中只有重力和绳子拉力做功,但绳子拉增=△E 减,即21m 1υ21+21m 2υ22+m 1g(AC -AB )sin30°=m 2g·BC又由图示位置m 1、m 2受力平衡,应有:Tcos∠ACB=m 2g,T=m 1gsin30°.又由速度分解图知υ1=υ2cos∠ACB,代入数值后可解得υ2=2.15m/s.(2)m 2下滑距离最大时m 1、m 2速度为零,对整个过程应用机械能守恒m 1g(22AB H -AB )sin30°=m 2gH. 利用(1)中质量关系可求得m 2下滑的最大距离为H=343m=2.31m.Ha a 43mg 1F 浮F 浮F18.面积很大的水池,水深为H ,如图6-6所示,水面上浮着一正立方体木块,木块边长为a ,质量为m ,密度为水的21.开始时木块静止,有一半没入水中,现用力F 将木块缓慢地压入池底,不计摩擦,则从木块起始到刚好完全没入水中的过程中池水势能的改变量为 ,从木块起始到停在池底的过程中,力F 所做的功为 .【解析】(1)如图木块起始到刚好完全没入水中的过程中,相当于把阴影部分的23a 体积的水搬到了水面上,因水面积很大,可认为新水面高度不变,故23a 体积的的水重心升高了a 43,mg g a g a g a g m ===333222木木水水=ρρρ, mga a g m p 4343E =⋅=∆水 (2) 法一:木块起始到停在池底的过程中,分成两阶段:一是木块起始到刚好完全没入水中,此过程中浮力是变力,其平均值浮F =2322mg mg mg =+ 推力平均值mg mg mg mg F F 21231=-=-=浮 推力做的功mga a mg a W 41212121F 11=⋅⋅== 第二阶段是木块从刚没入水中到池底,推力mg mg mg mg F F =-=-=22浮推力的功()()a H mg a H F W --⋅==22 推力做的总功()⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-++a H mg a H mg mga 4341W W W 21== 法二:把木块与全池的水作为一个系统,推力作的功等于系统机械能的增量,即势能的增量(因系统动能几乎为零).()()⎪⎭⎫ ⎝⎛=+=∆+=∆a mg mga a mg a g m p p 452H 43H 2E H E ---水水⎪⎭⎫ ⎝⎛=∆a mg p 21H E --木 ⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛∆+∆a H mg a mg a mg p p 4321H 452H E E W F =---==木水 【答案】 mga 43 ⎪⎭⎫ ⎝⎛-a H mg 43 19.某司机为确定他的汽车上所载货物的质量,他采用如下方法:已知汽车自身的质量为0m ,当汽车空载时,让汽车在平直公路上以额定功率行驶,从速度表上读出汽车达到的最大速度为0v .当汽车载重时,仍让汽车在平直公路上以额定功率行驶,从速度表上再读出汽车达到的最大速度为m v .设汽车行驶时的阻力与总重力成正比.试根据以上提供的已知量求出车上所载货物的质量1m .【解析】设汽车行驶时的阻力与总重力的比例系数为μ汽车空载时 00v g m P ⋅=μ汽车载重时 ()m v g m P ⋅+=10m μ 解得:001m v v v m mm -= 20(2003·上海·21)质量为m 的飞机以水平速度v 0飞离跑道后逐渐上升,若飞机在此过程中水平速度保持不变,同时受到重力和竖直向上的恒定升力(该升力由其它力的合力提供,不含重力)。