机械能守恒定律计算题(基础)
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一、选择题1.有一质量m=2kg 的带电小球沿光滑绝缘的水平面只在电场力的作用下,以初速度v 0=2m/s 在x 0=7m 处开始向x 轴负方向运动。
电势能E P 随位置x 的变化关系如图所示,则小球的运动范围和最大速度分别为( )A. 运动范围x≥0B. 运动范围x≥1mC. 最大速度v m =2m/sD. 最大速度v m =3m/s 【答案】BC 【解析】试题分析:根据动能定理可得W 电=0−12mv 02=−4J ,故电势能增大4J ,因在开始时电势能为零,故电势能最大增大4J ,故运动范围在x≥1m ,故A 错误,B 正确;由图可知,电势能最大减小4J ,故动能最大增大4J ,根据动能定理可得W =12mv 2−12mv 02;解得v=2√2m/s ,故C 正确,D 错误;故选:BC 考点:动能定理;电势能.2.如图所示,竖直平面内光滑圆弧轨道半径为R ,等边三角形ABC 的边长为L ,顶点C 恰好位于圆周最低点,CD 是AB 边的中垂线.在A 、B 两顶点上放置一对等量异种电荷.现把质量为m 带电荷量为+Q 的小球由圆弧的最高点M 处静止释放,到最低点C 时速度为v 0.不计+Q 对原电场的影响,取无穷远处为零电势,静电力常量为k ,则( )A. 小球在圆弧轨道上运动过程机械能守恒B. C 点电势比D 点电势高C. M 点电势为(mv 02﹣2mgR )D. 小球对轨道最低点C 处的压力大小为mg+m +2k【答案】C 【解析】试题分析:此题属于电场力与重力场的复合场,根据机械能守恒和功能关系即可进行判断.解:A、小球在圆弧轨道上运动重力做功,电场力也做功,不满足机械能守恒适用条件,故A错误;B、CD处于AB两电荷的等势能面上,且两点的电势都为零,故B错误;C、M点的电势等于==,故C正确;D、小球对轨道最低点C处时,电场力为k,故对轨道的压力为mg+m+k,故D错误;故选:C【点评】此题的难度在于计算小球到最低点时的电场力的大小,难度不大.3.如图,平行板电容器两极板的间距为d,极板与水平面成45°角,上极板带正电。
高中物理第八章机械能守恒定律必须掌握的典型题单选题1、一物体在运动过程中,重力做了-2J的功,合力做了4J的功,则()A.该物体动能减少,减少量等于4JB.该物体动能增加,增加量等于4JC.该物体重力势能减少,减少量等于2JD.该物体重力势能增加,增加量等于3J答案:BAB.合外力所做的功大小等于动能的变化量,合力做了4J的功,物体动能增加4J,故A错误,B正确;CD.重力做负功,重力势能增大,重力做正功,重力势能减小,所以重力势能增加2J,故CD错误。
故选B。
2、如图所示,重为G的物体受一向上的拉力F,向下以加速度a做匀减速运动,则()A.重力做正功,拉力做正功,合力做正功B.重力做正功,拉力做负功,合力做负功C.重力做负功,拉力做正功,合力做正功D.重力做正功,拉力做负功,合力做正功答案:B由于物体向下运动,位移方向向下,因此重力方向与位移方向相同,重力做正功,拉力方向与位移方向相反,拉力做负功,由于物体向下做匀减速运动,加速度方向向上,因此合力方向向上,合力方向与位移方向相反,合力做负功。
故选B。
3、关于机械能,以下说法正确的是()A.质量大的物体,重力势能一定大B.速度大的物体,动能一定大C.做平抛运动的物体机械能时刻在变化D.质量和速率都相同的物体,动能一定相同答案:DA.重力势能的大小与零势能面的选取有关,质量大但重力势能不一定大,A错误;B.动能的大小与质量以及速度有关,所以速度大小,动能不一定大,B错误;C.平抛运动过程中只受重力作用,机械能守恒,C错误;D.根据E k=12mv2可知质量和速率都相同的物体,动能一定相同,D正确。
故选D。
4、人造地球卫星绕地球旋转时,既具有动能又具有引力势能(引力势能实际上是卫星与地球共有的,简略地说此势能是人造卫星所具有的)。
设地球的质量为M,半径为R,取离地无限远处为引力势能零点,则距离地心为r,质量为m的物体引力势能为E p=−GMmr(G为引力常量),假设质量为m的飞船在距地心r1的近地点速度为v1,下列说法中错误的是()A.飞船在椭圆轨道上正常运行时具有的机械能GMm2r1B.飞船在椭圆轨道距离地心r2时的速度大小√v12+2GMr2−2GMr1C.地球的第一宇宙速度√GMRD.该飞船在近地点的加速度为G Mr12答案:AA.由于飞船在椭圆轨道上机械能守恒,所以飞船的机械能等于在近地点的机械能,机械能为E=12mv12−GMmr1故A错误,符合题意;B .根据机械能守恒有12mv 12−GMm r 1=12mv 22−GMm r 2解得v 2=√v 12+2GM r 2−2GM r 1 故B 正确,不符合题意;C .对地球近地卫星,其正常运行速度即为地球的第一宇宙速度,根据向心力公式有G Mm R 2=m v 2R解得v =√GM R故C 正确,不符合题意;D .飞船在近地点时,根据万有引力定律和牛顿第二定律有GMm r 12=ma 解得a =GM r 12 故D 正确,不符合题意。
机械能守恒定律专题练习姓名:分数:专项练习题第一类问题:双物体系统的机械能守恒问题例1. (2007·江苏南京)如图所示,A 物体用板托着,位于离地面处,轻质细绳通过光滑定滑轮与A、B相连,绳子处于绷直状态,已知A 物体质量,B 物体质量,现将板抽走,A将拉动B上升,设A与地面碰后不反弹,B上升过程中不会碰到定滑轮,问:B 物体在上升过程中离地的最大高度为多大?(取)(例1)(例2)例2. 如图所示,质量分别为2m、m的两个物体A、B可视为质点,用轻质细线连接跨过光滑圆柱体,B着地A恰好与圆心等高,若无初速度地释放,则B上升的最大高度为多少?第二类问题:单一物体的机械能守恒问题例3. (2005年北京卷)是竖直平面内的四分之一圆弧形轨道,在下端B点与水平直轨道相切,如图所示,一小球自A点起由静止开始沿轨道下滑,已知圆轨道半径,不计各处摩擦,求:为R,小球的质量为m(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R时速度的大小和方向;(3)小球经过圆弧形轨道的B点和水平轨道的C点时,所受轨道支持力各是多大。
例4. (2007·南昌调考)如图所示,O点离地面高度为H,以O点为圆心,制作点等高的圆弧最高点滚下后水平抛出,试求:四分之一光滑圆弧轨道,小球从与O(1)小球落地点到O点的水平距离;(2)要使这一距离最大,R应满足何条件?最大距离为多少?第三类问题:机械能守恒与圆周运动的综合问题例5. 把一个小球用细线悬挂起来,就成为一个摆(如图所示),摆长为l ,最大偏角为,小球运动到最低位置时的速度是多大?(例5)(例6)例6. (2005·沙市)如图所示,用一根长为L 的细绳,一端固定在天花板上的O点,另一端系一小球A ,在O 点的正下方钉一钉子B ,当质量为m 的小球由水平位置静止释放后,小球运动到最低点时,细线遇到钉子B ,小球开始以B 为圆心做圆周运动,恰能过B 点正上方C ,求OB 的距离。
12C.3阶段,机械能逐渐变大阶段,万有引力先做负功后做正功4竖直悬挂.用外力将绳的下端缓慢地竖直向上拉.在此过程中,外力做功为()5的两点上,弹性绳的原长也为.将;再将弹性绳的两端缓慢移至天花板)6时,绳中的张力大于如图所示,一小物块被夹子夹紧,夹子通过轻绳悬挂在小环上,小环套在水平光滑细杆上,物块质量为,到小环的距离为,其两侧面与夹子间的最大静摩擦力均为.小环和物块以速度右匀速运动,小环碰到杆上的钉子后立刻停止,物块向上摆动.整个过程中,物块在夹子中没有滑动.小环和夹子的质量均不计,重力加速度为.下列说法正确的是()78受到地面的支持力小于受到地面的支持力等于的加速度方向竖直向下9的太空飞船从其飞行轨道返回地面.飞船在离地面高度的速度进入大气层,逐渐减慢至速度为时下落到地面.取地面为重力势能零点,在飞船下落过程中,重力加速度可视为常量,大小取为1 2C.3阶段,机械能逐渐变大阶段,万有引力先做负功后做正功天体椭圆运行中,从远日点向近日点运行时,天体做加速运动,万有引力做正功,引力势能转化为动能;反之,做减速运动,引力做负功,动能转化为引力势能;而整个过程机械能守恒.从这个规律出发,CD正确,B错误.同时由于速度的不同,运动个椭圆4,那么重心上升,外力做的功即为绳子增5答案解析6C设斜面的倾角为,物块的质量为,去沿斜面向上为位移正方向,根据动能定理可得:上滑过程中:,所以;下滑过程中:,所以据能量守恒定律可得,最后的总动能减小,所以C正确的,ABD错误.故选C.7时,绳中的张力大于A.物块向右匀速运动时,对夹子和物块组成的整体进行分析,其在重力和绳拉力的作B.绳子的拉力总是等于夹子对物块摩擦力的大小,因夹子对物块的最大摩擦力为,C.当物块到达最高点速度为零时,动能全部转化为重力势能,物块能达到最大的上升8受到地面的支持力小于受到地面的支持力等于的加速度方向竖直向下和受到地面的支持力大小均为;在的动能达到最大前一直是加速下降,处于失受到地面的支持力小于,故A、B正确;达到最低点时动能为零,此时弹簧的弹性势能最大,9答案解析考点一质量为的太空飞船从其飞行轨道返回地面.飞船在离地面高度处以的速度进入大气层,逐渐减慢至速度为时下落到地面.取地面为重力势能零点,在飞船下落过程中,重力加速度可视为常量,大小取为.(结果保留2位有效数字)分别求出该飞船着地前瞬间的机械能和它进入大气层时的机械能;(1)求飞船从离地面高度处至着地前瞬间的过程中克服阻力所做的功,已知飞船在该处的速度大小是其进入大气层时速度大小的.(2);(1)(2)地地,地,大大大,大.(1)大,,由动能定理得:地,.(2)机械能机械能和机械能守恒定律机械能基础。
高一物理周练(机械能守恒定律)班级_________ 姓名_________ 学号_________ 得分_________一、选择题(每题6分,共36分)1、下列说法正确的是:()A、物体机械能守恒时,一定只受重力和弹力的作用。
B、物体处于平衡状态时机械能一定守恒。
C、在重力势能和动能的相互转化过程中,若物体除受重力外,还受到其他力作用时,物体的机械能也可能守恒。
D、物体的动能和重力势能之和增大,必定有重力以外的其他力对物体做功。
2、从地面竖直上抛两个质量不同而动能相同的物体(不计空气阻力),当上升到同一高度时,它们( )A.所具有的重力势能相等B.所具有的动能相等C.所具有的机械能相等D.所具有的机械能不等3、一个原长为L的轻质弹簧竖直悬挂着。
今将一质量为m的物体挂在弹簧的下端,用手托住物体将它缓慢放下,并使物体最终静止在平衡位置。
在此过程中,系统的重力势能减少,而弹性势能增加,以下说法正确的是()A、减少的重力势能大于增加的弹性势能B、减少的重力势能等于增加的弹性势能C、减少的重力势能小于增加的弹性势能D、系统的机械能增加4、如图所示,桌面高度为h,质量为m的小球,从离桌面高H处自由落下,不计空气阻力,假设桌面处的重力势能为零,小球落到地面前的瞬间的机械能应为()A、mghB、mgHC、mg(H+h)D、mg(H-h)5、某人用手将1kg物体由静止向上提起1m, 这时物体的速度为2m/s, 则下列说法正确的是()A.手对物体做功12JB.合外力做功2JC.合外力做功12JD.物体克服重力做功10J6、质量为m的子弹,以水平速度v射入静止在光滑水平面上质量为M的木块,并留在其中,下列说法正确的是()A.子弹克服阻力做的功与木块获得的动能相等B.阻力对子弹做的功与子弹动能的减少相等C.子弹克服阻力做的功与子弹对木块做的功相等D.子弹克服阻力做的功大于子弹对木块做的功二、填空题(每题8分,共24分)7、从离地面H高处落下一只小球,小球在运动过程中所受到的空气阻力是它重力的k倍,而小球与地面相碰后,能以相同大小的速率反弹,则小球从释放开始,直至停止弹跳为止,所通过的总路程为____________。
高中物理机械能守恒定律专题练习(带详解)一、多选题1.如图所示,轻杆一端固定一小球,绕另一端O 点在竖直面内做匀速圆周运动,则( )A .轻杆对小球的作用力方向始终沿杆指向O 点B .小球在最高点处,轻杆对小球的作用力可能为0C .小球在最低点处,小球所受重力的瞬时功率为0D .小球从最高点到最低点的过程中,轻杆对小球一直做负功2.如图甲所示,在距离地面高为0.18h m =的平台上有一轻质弹簧,其左端固定在竖直挡板上,右端与质量1m kg =的小物块相接触(不粘连),平台与物块间动摩擦因数040μ=.,OA 长度等于弹原长,A 点为BM 中点.物块开始静止于A 点,现对物块施加一个水平向左的外方F ,大小随位移x 变化关系如图乙所示.物块向左运动050x m =.到达B 点,到达B 点时速度为零,随即撤去外力F ,物块被弹回,最终从M 点离开平台,落到地面上N 点,取210/g m s =,则( )A .弹簧被压缩过程中外力F 做的功为78J .B .弹簧被压缩过程中具有的最大弹性势能为60J .C .整个运动过程中克服摩擦力做功为60J .D .MN 的水平距离为036m .3.如图所示,轻弹簧的一端悬挂在天花板上,另一端固定一质量为m 的小物块,小物块放在水平面上,弹簧与竖直方向夹角为θ=30o 。
开始时弹簧处于伸长状态,长度为L ,现在小物块上加一水平向右的恒力F 使小物块向右运动距离L ,小物块与地面的动摩擦因数为μ,重力加速度为g ,弹簧始终在弹性限度内,则此过程中分析正确的是( )A .小物块和弹簧系统机械能改变了(F-μmg )LB .弹簧的弹性势能可能先减小后增大接着又减小再增大C .小物块在弹簧悬点正下方时速度最大D .小物块动能的改变量等于拉力F 和摩擦力做功之和4.一质量为m 的物体,以13g 的加速度减速上升h 高度,不计空气阻力,则( ) A .物体的机械能不变B .物体的动能减少13mghC .物体的机械能增加23mgh D .物体的重力势能增加mgh5.下列说法中正确的是( )A .某种形式的能减少,一定存在其他形式的能增加B .因为能量守恒,所以“能源危机”是不可能的C .能量耗散表明,在能源的利用过程中,能量在数量上并未减少,但在可利用的品质上降低了D .能源的利用受能量耗散的制约,所以能源的利用是有条件的,也是有代价的 6.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=4m/s 顺时针匀速转动,一质量m=2kg 的小滑块以平行于传送带向下'2v 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78μ=,取210/g m s =,sin370.60cos370.80︒=︒=,,则小滑块从接触传送带到与传送带相对静止静止的时间内下列说法正确的是A .重力势能增加了72JB .摩擦力对小物块做功为72JC .小滑块与传送带因摩擦产生的内能为252JD.电动机多消耗的电能为386J7.在高台跳水比赛中,质量为m的跳水运动员进入水中后受到水的阻力而做减速运动,设水对他的阻力大小恒为F,那么在他减速下降h的过程中,下列说法正确的是(g为当地的重力加速度)()A.他的重力势能减少了mghB.他的动能减少了FhC.他的机械能减少了(F﹣mg)hD.他的机械能减少了Fh8.如图所示,斜面固定在水平面上,轻质弹簧一端固定在斜面顶端,另一端与物块相连,弹簧处于自然长度时物块位于O点,物块与斜面间有摩擦.现将物块从O点拉至A点,撤去拉力后物块由静止向上运动,经O点到达B点时速度为零,则物块从A运动到B的过程中()A.经过位置O点时,物块的动能最大B.物块动能最大的位置与AO的距离无关C.物块从A向O运动过程中,弹性势能的减少量等于动能与重力势能的增加量D.物块从O向B运动过程中,动能的减少量大于弹性势能的增加量9.航空母舰可提供飞机起降,一飞机在航空母舰的水平甲板上着陆可简化为如图所示模型,飞机钩住阻拦索减速并沿甲板滑行过程中A.阻拦索对飞机做正功,飞机动能增加B.阻拦索对飞机做负功,飞机动能减小C.空气及摩擦阻力对飞机做正功,飞机机械能增加D.空气及摩擦阻力对飞机做负功,飞机机械能减少10.如图所示,质量相等、材料相同的两个小球A、B 间用一劲度系数为k 的轻质弹簧相连组成系统,系统穿过一粗糙的水平滑杆,在作用在B 上的水平外力F 的作用下由静止开始运动,一段时间后一起做匀加速运动,当它们的总动能为4E k 时撤去外力F,最后停止运动.不计空气阻力,认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力.则在从撤去外力F 到停止运动的过程中,下列说法正确的是( )A.撤去外力F 的瞬间,弹簧的伸长量为F2kB.撤去外力F 后,球A、B 和弹簧构成的系统机械能守恒C.系统克服摩擦力所做的功等于系统机械能的减少量D.A 克服外力所做的总功等于2E k二、单选题11.长为L的轻绳悬挂一个质量为m的小球,开始时绳竖直,小球与一个倾角θ=45°的静止三角形物块刚好接触,如图所示.现在用水平恒力F向左推动三角形物块,直至轻绳与斜面平行,此时小球的速度速度大小为v,重力加速度为g,不计所有的摩擦.则下列说法中正确的是( )A.上述过程中,斜面对小球做的功等于小球增加的动能B.上述过程中,推力F做的功为FLC.上述过程中,推力F做的功等于小球增加的机械能D.轻绳与斜面平行时,绳对小球的拉力大小为mgsin45°12.市面上出售一种装有太阳能电扇的帽子(如图所示).在阳光的照射下,小电扇快速转动,能给炎热的夏季带来一丝凉爽.该装置的能量转化情况是()A.太阳能→电能→机械能B.太阳能→机械能→电能C.电能→太阳能→机械能D.机械能→太阳能→电能13.自动充电式电动车的前轮装有发电机,发电机与蓄电池连接.骑车者用力蹬车或电动车自动滑行时,发电机向蓄电池充电,将其他形式的能转化成电能储存起来.现使车以500J的初动能在粗糙的水平路面上自由滑行,第一次关闭自充电装置,其动能随位移变化关系如图线①所示;第二次启动自充电装置,其动能随位移变化关系如图线②所示,则第二次向蓄电池所充的电能是()A.500J B.300J C.250J D.200J14.如图所示,一小孩从公园中粗糙的滑梯上自由加速滑下,其能量的变化情况是()A.重力势能减少,动能不变,机械能减少B.重力势能减少,动能增加,机械能减少C.重力势能减少,动能增加,机械能增加D.重力势能减少,动能增加,机械能守恒15.有关功和能,下列说法正确的是( )A.力对物体做了多少功,物体就具有多少能B.物体具有多少能,就一定能做多少功C.物体做了多少功,就有多少能量消失D.能量从一种形式转化为另一种形式时,可以用功来量度能量转化的多少16.如图所示,A、B、C三个一样的滑块从粗糙斜面上的同一高度同时开始运动,Av,C的初速度方向沿斜面水平,大由静止释放,B的初速度方向沿斜面向下,大小为v。
《机械能守恒定律》计算题专项训练1.如图,MNP 为整直面内一固定轨道,其圆弧段MN 与水平段NP 相切于N 、P 端固定一竖直挡板。
M 相对于N 的高度为h ,NP 长度为s.一木块自M 端从静止开始沿轨道下滑,与挡板发生一次完全弹性碰撞后停止在水平轨道上某处。
若在MN 段的摩擦可忽略不计,物块与NP 段轨道间的滑动摩擦因数为μ,求物块停止的地方与N 点距离的可能值。
2.在游乐节目中,选手需要借助悬挂在高处的绳飞越到水面的浮台上,小明和小阳观看后对此进行了讨论。
如图所示,他们将选手简化为质量m=60kg 的指点, 选手抓住绳由静止开始摆动,此时绳与竖直方向夹角α=53°,绳的悬挂点O 距水面的高度为H=3m.不考虑空气阻力和绳的质量,浮台露出水面的高度不计,水足够深。
取重力加速度210/g m s =, sin 530.8=,cos530.6=(1) 求选手摆到最低点时对绳拉力的大小F ;(2) 若绳长l=2m, 选手摆到最高点时松手落入手中。
设水对选手的平均浮力1800f N =,平均阻力2700f N =,求选手落入水中的深度d ;(3) 若选手摆到最低点时松手, 小明认为绳越长,在浮台上的落点距岸边越远;小阳认为绳越短,落点距岸边越远,请通过推算说明你的观点。
3.倾角037θ=,质量M=5kg 的粗糙斜面位于水平地面上,质量m=2kg 的木块置于斜面顶端,从静止开始匀加速下滑,经t=2s 到达底端,运动路程L=4m,在此过程中斜面保持静止(2sin 370.6,cos370.8,10m /g s ==取),求:(1)地面对斜面的摩擦力大小与方向;(2)地面对斜面的支持力大小(3)通过计算证明木块在此过程中满足动能定理。
4、如图所示,某货场而将质量为m 1=100 kg 的货物(可视为质点)从高处运送至地面,为避免货物与地面发生撞击,现利用固定于地面的光滑四分之一圆轨道,使货物中轨道顶端无初速滑下,轨道半径R=1.8 m 。
《机械能守恒定律》习题集基础训练1.下列实例中的物体,哪些机械能发生了变化( ) A .跳伞运动员在空中匀速下降B .滑雪运动员自高坡顶上自由下滑(不计空气阻力和摩擦)C .汽车在水平路面上匀速行驶D .集装箱被吊车匀速地吊起2.下列物体中,机械能守恒的是( ) A .做平抛运动的物体 B .匀速下落的降落伞C .光滑曲面上自由运动的物体D .被吊车匀速吊起的集装箱3.从离地面h 高度以初速度v 0竖直上抛一个质量为m 的小球,如图所示,取地面为零势能面,忽略空气阻力,则物体着地时具有的机械能是( )A .mghB .mgh +C .D .-mgh4.一个人站在距地面高为h 的阳台上,以相同的速率v 0分别把三个球竖直向下,竖直向上,水平抛出,不计空气阻力,则三球落地时的速率( )A .上抛球最大B .下抛球最大C .平抛球最大D .三球一样大5.两物体质量之比为1︰3,它们距离地面高度之比也为1︰3,让它们自由下落,它们落地时的动能之比为( )A .1︰3B .1︰9C .3︰1D .9︰1 6.小球自高为h 的斜槽轨道的顶端A 开始下滑,如图所示,设小球在下滑过程中机械能守恒,小球到达轨道底端B 时的速度大小是( )ABCD .7.以10m/s 的初速度从10m 高的塔上抛出一颗石子,石子落地时速度大小为 m/s 。
(不计空气阻力,g 取10m/s 2)8.如图所示,桌面距地面0.8m ,一物体质量为2kg ,放在距桌面0.4m 的支架上。
(1)以地面为零势能位置,计算物体具有的势能,并计算物体由支架下落到桌面过程中,势能减少多少?(2)以桌面为零势能位置,计算物体具有的势能,并计算物体由支架下落到桌面过程中,势能减少多少?202mv 202mv 22mv9.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为多大?10.在轻杆的中点A 和一个端点B 各固定一个质量相同的小球,将杆的另一端点O 用绞链(光滑)固定。
机械能守恒定律基础练习1
1. 气球以10m/S的速度匀速上升,当它上升到离地15m的高空时,从气球上掉下一个物体,若不计空气阻力,求物体落地的速度是多少?
2.质量为50㎏的跳水运动员,从1m的跳板上向上跳起,最后以⒐8m/S的速度入水,不计空气阻力,取g=9.8m/S2,求
(1)跳板对运动员做的功是多少?
(2)运动员在空中的最大高度离跳板多高?
3.如图所示,用长为L的细线将质量为m的小球悬于O点,现将小球拉到细线偏离竖直方向 角的位置,由静止释放,求小球摆到最低点时绳子拉力的大小。
4.如图所示,一匀质直杆AB长为2r.从图示位置由静止沿光滑面ABD滑动,AB是半径为r的四分之一圆弧,BD为水平面,求直杆全部滑到BD时的速度大小.
A
O
B D
5.如图所示,轻质弹簧的一端与墙相连,质量为2kg的滑块以5m/s的初速度沿光滑平面运动并压缩弹簧,求:
(1)弹簧在被压缩过程中最大弹性势能.
(2)当木块的速度减为2 m/s时,弹簧具有的弹性势能.
v0
6.如图所示,质量为m的物体,以某一初速度从A点向下沿光滑的轨道运动,不计空气阻力,若物体通过轨道最低点B时的速度为3gR,求:
(1)物体在A点时的速度大小;
(2)物体离开C点后还能上升多高.
7. 如图所示,一小球从倾角为30°的固定斜面上的A点水平抛出,初动能为6J,问球落到斜面上的B点时动能有多大?
答案:1、20m/s 2、(1)1911J (2)3.9m 3、mg(3-2cosθ) 4、
5、(1)25J (2)21J
6、(1)(2)3.5R
7、14J。
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.(单选)起重机以1 m/s2的加速度将质量为1 000 kg的货物由静止开始匀加速向上提升,g取10 m/s2,则在1 s内起重机对货物做的功是().答案DA.500 J B.4 500 J C.5 000 J D.5 500 J2.(单选)如图所示,三个固定的斜面底边长度相等,斜面倾角分别为30°、45°、60°,斜面的表面情况都一样。
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D A.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D.三物体克服摩擦力做的功一样多3、(多选)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的变化图象如图所示,则().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3 s内,力F做的功为零C.除力F外,其他外力在第1 s内做正功D.力F在第3 s内做的功是第2 s内做功的3倍4.(单选)质量分别为2m和m的A、B两种物体分别在水平恒力F1和F2的作用下沿水平面运动,撤去F1、F2后受摩擦力的作用减速到停止,其v-t图象如图所示,则下列说法正确的是().答案CA.F1、F2大小相等B.F1、F2对A、B做功之比为2∶1C.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.(单选)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变为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分别表示前后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 f1 答案C6.如所示,建筑工人通过滑轮装置将一质量是100 kg的料车沿30°的斜面由底端匀速地拉到顶端,斜面长L是4 m,若不计滑轮的质量和各处的摩擦力,g取10 N/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。
《机械能守恒定律》基础过关检测说明:考试时间100分钟,满分100分,本试卷中g取10m/s2(实验题除外)。
一、选择题(每小题4分,共48分)1.以下能量属于机械能的是()A.动能B.重力势能C.弹性势能D.热能2. 在地球近地轨道上运行的一颗人造卫星,质量为200kg,运行速度为7km/s,则它的动能是()A.7×105 JB. 4.9×103 JC. 4.9×105 JD. 4.9×109 J3.质量50kg的人沿着长150m、倾角为30°的斜坡从坡底走到坡顶,他的重力势能增加量是( )A、37500JB、75000JC、3750JD、64952J4.下列两种情况下力F都对物体做了功:①水平推力F推着质量为m的物体在光滑水平面上前进了l。
②水平推力F推着质量为2m的物体在粗糙水平面上前进了l。
下列说法中正确的是().A. ①做功多B.②做功多C.做功相等D.不能确定5. 下列物体中,机械能守恒的是()A.做竖直上抛运动的物体B.被匀速吊起的集装箱C.光滑曲面上自由运动的物体D.在粗糙水平面上运动的物体6.如图所示,质量m=10kg的物体放在二楼平台上,每层楼高3m,下列说法正确的是( )A、该物体的重力势能一定为300JB、将物体从二楼移到一楼重力做功为300JC、该物体的重力势能只可能为正值D、物体从二楼到一楼的重力势能减少300J7.质量为m 的物体由静止自由下落,不计空气阻力,ts 末重力的瞬时功率是( ) A. t mg 241 B.t mg 221 C.t mg2 D.0 8.一辆汽车从静止出发在平直公路上加速前进,如果汽车发动机功率一定,在达到最大速度之前( )A .汽车的加速度大小不变B .汽车的加速度不断增加C .汽车的加速度不断减小D .汽车的加速度大小跟速度成正比9.用手将1.5kg 物体由静止向上提起1m, 这时物体的速度为2m/s, 此过程中( )A.手对物体做功18JB.合外力做功3JC.合外力做功18JD.物体克服重力做功15J10.如图所示,小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上,在弹簧压缩到最短的整个过程中,下列关于能量的叙述中正确的是 ( )A .重力势能和动能之和总保持不变B .重力势能和弹性势能之和总保持不变C .动能和弹性势能之和总保持不变D .重力势能、弹性势能和动能之和总保持不变 11.有一质量为m 的物体,在距地面h 高处以 的加速度由静止竖直下落到地面,下列说法中正确的是( )A.物体重力势能减少mgh 31B.物体的机械能减少mgh 32 C.物体的动能增加mgh D.重力做功mgh12.右图中圆弧轨道AB 是在竖直平面内的1/4圆周,半径R=0.2m在B 点,轨道的切线是水平的.一质点自A 点从静止开始下滑,不计滑块与轨道间的摩擦和空气阻力,则在质点刚要到达B 点时的速度大小和向心加速度大小分别为( )A .0,10m/s 2B .2m/s ,10m/s 2C .2m/s ,20m/s 2D .10m/s ,20m/s 23g二、填空题(每题4分,共16分)13.如图,用F =40N的平行斜面向上的推力推一个质量m=3.0 kg的木块,使其沿着光滑斜面向上移动2m,则在这一过程中,F做的功为_______ J,重力做的功为_______ J.14.甲、乙两辆汽车的质量之比是1:2,如果它们的动能相等,则它们的速度之比为,若轮胎与水平地面之间的动摩擦因数都相等, 则它们关闭发动机后滑行距离之比是_______。
1 2
C.
3
阶段,机械能逐渐变大
阶段,万有引力先做负功后做正功
天体椭圆运行中,从远日点向近日点运行时,天体做加速运动,万有引力做正功,引力
势能转化为动能;反之,做减速运动,引力做负功,动能转化为引力势能;而整个过程
机械能守恒.从这个规律出发,CD正确,B错误.同时由于速度的不同,运动个椭圆
4
,那么重心上升
,外力做的功即为绳子增5
答案解析
6
C
设斜面的倾角为,物块的质量为,去沿斜面向上为位移正方向,根据动能定理可得:上滑过程中:,所以;下滑过程中:
,所以
据能量守恒定律可得,最后的总动能减小,所以C正确的,ABD错误.故选C.
7
时,绳中的张力大于
A.物块向右匀速运动时,对夹子和物块组成的整体进行分析,其在重力和绳拉力的作
B.绳子的拉力总是等于夹子对物块摩擦力的大小,因夹子对物块的最大摩擦力为,
C.当物块到达最高点速度为零时,动能全部转化为重力势能,物块能达到最大的上升
8
受到地面的支持力小于
受到地面的支持力等于
的加速度方向竖直向下
和受到地面的支持力大小均为
;在的动能达到最大前一直是加速下降,处于失
受到地面的支持力小于,故A、B正确;
达到最低点时动能为零,此时弹簧的弹性势能最大,
9。
一、选择题1.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B 解析:BA .运动员的脚对皮带的摩擦力与皮带对人脚的摩擦力是一对作用力与反作用力,大小相等方向相反,两摩擦力只是大小相等,故A 错误; BC .人对皮带的力为摩擦力,故人对皮带做功的功率P fv =故B 正确C 错误;D .皮带在人的作用下移动了距离,人对皮带做功,故D 错误。
故选B 。
2.如图所示,楔形木块abc 固定在水平面上,粗糙斜面ab 和光滑斜面bc 与水平面的夹角相同,顶角b 处安装一定滑轮。
质量分别为M 、()m M m >的滑块、通过不可伸长的轻绳跨过定滑轮连接,轻绳与斜面平行。
两滑块由静止释放后,沿斜面做匀加速运动。
若不计滑轮的质量和摩擦,在两滑块沿斜面运动的过程中( )A .两滑块组成的系统机械能守恒B .重力对M 做的功等于M 动能的增加量C .轻绳对m 做的功等于m 势能的增加量D .两滑块组成系统的机械能损失量等于M 克服摩擦力做的功D 解析:DA. 由于“粗糙斜面ab”的存在,M沿斜面向下运动的过程中,与斜面之间有摩擦损耗,所以两滑块组成系统的机械能不守恒,故A错误;B. 由动能定理可知,重力、拉力、摩擦力对M做的总功等于M动能的增加量,故B错误;C. 除重力、弹力以外的力做功,将导致机械能变化;轻绳对m的拉力对m做正功,则轻绳对m做的功等于m机械能的增加量,故C错误;D. 除重力、弹力以外的力做功,将导致机械能变化;M沿斜面向下运动的过程中要克服摩擦力做的功,根据能量守恒定律,两滑块组成系统的机械能损失量等于M克服摩擦力做的功,故D正确。
机械能守恒定律习题及答案【篇一:《机械能守恒定律》各节练习题(精华版)(含答案)】>一、选择题1.如图5-19-1所示,两个互相垂直的力f1和f2作用在同一物体上,使物体运动,物体发生一段位移后,力f1对物体做功为4j,力f2对物体做功为3j,则力f1与f2的合力对物体做功为( ) a.7j b.5j c.3.5j d.1j 2.一个力对物体做了负功,则说明( ) 图5-19-1a.这个力一定阻碍物体的运动b.这个力不一定阻碍物体的运动3.关于摩擦力对物体做功,以下说法中正确的是( )a.滑动摩擦力总是做负功b.滑动摩擦力可能做负功,也可能做正功C.静摩擦力对物体一定做负功d.静摩擦力对物体总是做正功4.下列说法中正确的是( )a.功是矢量,正、负表示方向b.功是标量,正、负表示外力对物体做功,还是物体克服外力做功 c.力对物体做正功还是做负功,取决于力和位移的方向关系d.力做功总是在某过程中完成的,所以功是一个过程量5.如图5-19-2所示,一物体分别沿ao,bo轨道由静止滑到底端,物体与轨道间的动摩擦因数相同,物体克服摩擦力做功分别为w1,和w2,则( )a.w1w2 b.wl=w2c.w1w2 d.无法比较6.关于作用力与反作用力做功的关系,下列说法中正确的是( ) 图5-19-2a.当作用力做正功时,反作用力一定做负功b.当作用力不做功时,反作用力也不做功c.作用力与反作用力所做的功一定是大小相等、正负相反的d.作用力做正功时,反作用力也可以做正功二、填空7.______和______是做功的两个不可缺少的因素.8.如图5-19-3所示,用300n拉力f在水平面上拉车行走50m.已知拉力和水三、计算、说理题9.一人用100n的力从深4m的水井中匀速向上提水,然后提着水在水平地面上行走了12m,再匀速走到6 m深的地下室,则此人对水桶的力所做的功为多少?图5-19-43.功率一、选择题1.关于功率的概念,下列说法中正确的是(a.功率是描述力对物体做功多少的物理量b.由p?) w可知,功率与时间成反比 tc.由p=fv可知:只要f不为零,v也不为零,那么功率p就一定不为零d.某个力对物体做功越快,它的功率就一定大2.关于汽车在水平路上运动,下列说法中正确的是( )a.汽车启动后以额定功率行驶,在速率达到最大以前,加速度是在不断增大的b.汽车启动后以额定功率行驶,在速度达到最大以前,牵引力应是不断减小的c.汽车以最大速度行驶后,若要减小速度,可减小牵引力功率行驶d.汽车以最大速度行驶后,若再减小牵引力,速率一定减小3.下面关于功率的说法正确的是()a.做功多的物体,功率一定大b.功率大的汽车做功一定快c.-10kw小于8kwd.-10kw大于8kw4.设河水阻力跟船的速度平方成正比,若船匀速运动的速度变为原来的2倍,则船的功率变为原来的()倍 b. 2倍 c.4倍 d.8倍5.质量为m的物体从静止开始做加速度为a的匀加速直线运动,在运动时间为t的过程中,合外力对它做功的平均功率为( )a.matb.212ma2t matc.2ma2td.226.汽车上坡时,必须换挡,其目的是( )a.减小速度,得到较小的牵引力b.增大速度,得到较小的牵引力c.减小速度,得到较大的牵引力d.增大速度,得到较大的牵引力二、填空7.用与斜面平行的10n的拉力沿斜面把一个物体从斜面底端拉到顶端需时间2.5s,已知斜面长3.0m,物体在斜面顶端时的速度为2.0m/s,在这过程中拉力的平均功率为______w,在斜面顶端的瞬时功率为______w.8.一个质量为5kg的物体从45m高的楼上自由下落至地面,则这一过程中重力的平均功率为: ,落地时重力的瞬时功率为:.三、计算题9.质量m=3kg的物体,在水平拉力f=6n的拉力作用下,在光滑的水平面上从静止开始运动,运动时间t=3s,求:(1)力f在3s内对物体所做的功(2)力f在3s内对物体所做的功的平均功率(3)3s末力f对物体所做的功的瞬时功率(1)滑块从a到b的过程中重力的平均功率.(2)滑块滑到b点时重力的瞬时功率.图5-20-111. 跳绳是一种健身运动.设某运动员的质量是50kg,他1min跳绳180次,假定在每次跳跃中,脚与地面的接触时间占跳跃一次所需时间的的平均功率是多大?2,则该运动员跳绳时,克服重力做功54.重力势能一、选择题1.关于重力势能,下列说法中正确的是( )a.重力势能的大小只由重物本身决定b.重力势能恒大于零c.在地面上的物体具有的重力势能一定等于零d.重力势能实际上是物体和地球所共有的2.关于重力势能与重力做功,下列说法中正确的是( )a.物体克服重力做的功等于重力势能的增加b.在同一高度,将物体以初速v0向不同的方向抛出,从抛出到落地过程中,重力做的功相等,物体所减少的重力势能一定相等c.重力势能等于零的物体,不可能对别的物体做功d.用手托住一个物体匀速上举时,手的支持力做的功等于克服重力的功与物体所增加的重力势能之和.3.关于重力势能的几种理解,正确的是( )a.重力对物体做正功时.物体的重力势能减小b.放在地面上的物体,它的重力势能一定等于零c.在不同高度将某一物体抛出.落地时重力势能相等d.相对不同的参考平面,物体具有不同数值的重力势能,但并不影响有关重力势能问题4.将一个物体由a移至b,重力做功( )a.与运动过程中是否存在阻力有关b.与物体沿直线或曲线运动有关c.与物体是做加速、减速或匀速运动有关d.与物体初、末位置高度差有关5.一实心铁球和一实心木球质量相等,将它们放在同一水平面上,下列说法正确的是()a.铁球的重力势能大于木球重力势能b.铁球的重力势能等于木球重力势能c.铁球的重力势能小于木球重力势能d.上述三种情况都有可能二、填空题6.一质量为1kg的物体,位于离地面高1.5m处,比天花板低2.5m.以地面为零势能位置时,物体的重力势能等于__ j;以天花板为零势能位置时,物体的重力势能等于____j(g取10m2/s)7.甲、乙两物体,质量大小关系为m甲=5m乙,从很高的同一高度处自由下落2s,重力做功之比为_____,对地面而言的重力势能之比为_____.三、计算题5.探究弹性势能的表达式图5-21-16.探究功与物体速度变化的关系一、选择题1.关于弹性势能,下列说法正确的是( )a.发生弹性形变的物体都具有弹性势能b.只有弹簧在发生弹性形变时才具有弹性势能c.弹性势能可以与其他形式的能相互转化d.弹性势能在国际单位制中的单位是焦耳2.下列说法中正确的是( )a.当弹簧变长时,它的弹性势能一定增大b.当弹簧变短时,它的弹性势能一定变小c.在拉伸长度相同时,劲度系数越大的弹簧,它的弹性势能越大d.弹簧在拉伸时的弹性势能一定大于压缩时的弹性势能3.在探究弹簧的弹性势能的表达式时,下面的猜想有一定道理的是( )a.重力势能与物体离地面的高度有关,弹性势能与弹簧的伸长量有关;重力势能与重力的大小有关,弹性势能可能与弹力的大小有关,而弹力的小又与弹簧的劲度系数是有关.因此2弹性势能可能与弹簧的劲度系数愚和弹簧的伸长量的二次方x有关23 b.a选项中的猜想有一定道理,但不应该与x有关,而应该是与x有关c.a选项中的猜想有一定道理,但应该是与弹簧伸长量的一次方即x有关.d.上面三个猜想都没有可能性.4.关于探究功与物体速度变化的关系实验中,下列叙述正确的是( )a.每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值b.每次实验中,橡皮筋拉伸的长度没有必要保持一致c.放小车的长木板应该尽量使其水平d.先接通电源,再让小车在橡皮筋的作用下弹出5.如图5-22-1所示为与小车相连,穿过打点计时器的一条纸带,纸带上的点距并不都是均匀的下列说法正确的是( )①纸带的左端是与小车相连的②纸带的右端是与小车相连的图5-22-1③利用e、f、g、h、i、j这些点之间的距离来确定小车的速度④利用a、b、c、d、e这些点之间的距离来确定小车的速度a.①③ b.②④ c.①④ d、②③6.如图5-22-2所示,一个物体以速度冲向与竖直墙壁相连的轻质弹簧,弹簧被压缩,在此过程中下列说法正确的是() a.物体对弹簧做的功与弹簧的压缩量成正比b.物体向墙壁运动相同的位移,弹力所做的功不相等c.弹力做正功,弹簧的弹性势能减小图5-22-2 d.弹力做负功,弹簧的弹性势能增加7.动能和动能定理一、选择题1.关于对动能的理解,下列说法正确的是( )a.动能是机械能的一种表现形式,凡是运动的物体都具有动能b.动能总为正值c.一定质量的物体,动能变化时,速度一定变化;但速度变化时,动能不一定变化d.动能不变的物体,一定处于平衡状态2.关于运动物体所受的合力、合力的功、运动物体动能的变化,下列说法正确的是( )a.运动物体所受的合力不为零,合力必做功,则物体的动能一定要变化【篇二:机械能守恒定律练习题及其答案】t>姓名:分数:专项练习题第一类问题:双物体系统的机械能守恒问题物体质量处,轻,b,现将板抽走,a将拉动b上升,设a与地面碰后不反弹,b上升过程)中不会碰到定滑轮,问:b物体在上升过程中离地的最大高度为多大?(取(例1)(例2)例2. 如图所示,质量分别为2m、m的两个物体a、b可视为质点,用轻质细线连接跨过光滑圆柱体,b着地a恰好与圆心等高,若无初速度地释放,则b上升的最大高度为多少?第二类问题:单一物体的机械能守恒问题例3. (2005年北京卷)是竖直平面内的四分之一圆弧形轨道,在下端b点与水平直轨道相切,如图所示,一小球自a点起由静止开始沿轨道下滑,已知圆轨道半径为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r时速度的大小和方向;(3)小球经过圆弧形轨道的b点和水平轨道的c点时,所受轨道支持力各是多大。
图 2 图3 《机械能守恒》 第Ⅰ卷(选择题,共40分)一、选择题(每小题4分,共40分。
在每小题给出的四个选项中,至少有一个选项是正确的,全部选对得4分,对而不全得2分。
)1、关于机械能是否守恒的叙述,正确的是( ) A .做匀速直线运动的物体机械能一定守恒 B .做变速运动的物体机械能可能守恒C .外力对物体做功为零时,机械能一定守恒D .若只有重力对物体做功,物体的机械能一定守恒2、质量为m 的小球,从离桌面H 高处由静止下落,桌面离地面高度为h ,如图1所示,若以桌面为参考平面,那么小球落地时的重力势能及整个下落过程中重力势能的变化分别是( )A .mgh ,减少mg (H-h )B .mgh ,增加mg (H+h )C .-mgh ,增加mg (H-h )D .-mgh ,减少mg (H+h ) 3、一个物体以一定的初速度竖直上抛,不计空气阻力,那么如图2所示,表示物体的动能E k 随高度h 变化的图象A 、物体的重力势能E p 随速度v 变化的图象B 、物体的机械能E 随高度h 变化的图象C 、物体的动能E k 随速度v 的变化图象D ,可能正确的是( )4、物体从高处自由下落,若选地面为参考平面,则下落时间为落地时间的一半时,物体所具有的动能和重力势能之比为 ( ) A .1:4 B .1:3 C .1:2 D .1:15、如图3所示,质量为m 的木块放在光滑的水平桌面上,用轻绳绕过 桌边的定滑轮与质量为M 的砝码相连,已知M =2m ,让绳拉直后使砝码 从静止开始下降h (小于桌面)的距离,木块仍没离开桌面,则砝码的速率为( )A .31gh 6 B .mgh C .gh 2D .gh 332图1图46、质量为m 的小球用长为L 的轻绳悬于O 点,如图4所示,小球在水 平力F 作用下由最低点P 缓慢地移到Q 点,在 此过程中F 做的功为( ) A .FL sin θ B .mgL cos θ C .mgL (1-cos θ) D .Fl tan θ7、质量为m 的物体,由静止开始下落,由于阻力作用,下落的加速度为54g ,在物体下落h 的过程中,下列说法中正确的应是( )A .物体的动能增加了54mgh B .物体的机械能减少了54mgh C .物体克服阻力所做的功为51mgh D .物体的重力势能减少了mgh8、如图5所示,一轻弹簧固定于O 点,另一端系一重物,将重物从与悬点O 在同一水平面且弹簧保持原长的A 点无初速地释放,让它自 由摆下,不计空气阻力,在重物由A 点摆向最低点的过程中( ) A .重物的重力势能减少 B .重物的重力势能增大 C .重物的机械能不变 D .重物的机械能减少9、如图6所示,小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上,在弹簧压缩到最短的整个过程中,下列关于能量的叙述中正确的应是( ) A .重力势能和动能之和总保持不变 B .重力势能和弹性势能之和总保持不变 C .动能和弹性势能之和保持不变D .重力势能、弹性势能和动能之和总保持不变10、平抛一物体,落地时速度方向与水平方向的夹角为θ.取地面为参考平面,则物体被抛出时,其重力势能和动能之比为( ) A .tan θ B .cot θ C .cot 2θ D .tan 2θ第Ⅱ卷(非选择题,共60分)二、填空题(每小题6分,共24分。
一、计算题(每空?分,共?分)1、如图4所示,半径R=0.50m的光滑圆环固定在竖直平面内.轻质弹簧一端固定在环的最高点A处,另一端系一个质量m=0.20kg的小球,小球套在圆环上.已知弹簧的原长为L=0.50m,劲度系数k=4.8N/m.将小球从图示位置由静止开始释放,小球将沿圆环滑动并通过最低点C.已知弹簧的弹性势能E P=kx2/2,g取10m/s2,求小球经过C点的速度v C的大小.2、如图2所示,物块M和m用细绳通过定滑轮连接,m放在倾角为θ的光滑固定的斜面上,而物块M能沿竖直杆AB无摩擦地滑下,A、O间距离为L,M>m,求当M由静止开始下滑h时,它的速度多大.3、如图B-6所示,质量为m的物体被劲度系数为k2的弹簧2悬挂在天花板上,下面还拴着劲度系数为k1的轻弹簧1,托住下弹簧的端点A用力向上压,当弹簧2的弹力大小为mg/2时,弹簧1的下端点A上移的高度是多少?4、如图1所示,一劲度系数为k2的弹簧,竖直地放在桌面上,上面压一质量为m的物体,另一劲度系数为k1的弹簧竖直地放在物体上面,其下端与物体的上表面接在一起,两个弹簧的质量都不计.要想使物体静止时下面弹簧的弹力减为原来的2/3(方向不变),应将上面弹簧的上端A竖直向上提高一段距离d,则d为多少?5、如图13所示,两木块的质量分别为m1和m2,两轻弹簧的劲度系数分别为k1和k2,上面的木块压在上面的弹簧上(但不拴接).整个系统处于平衡状态.现缓慢向上提上面的木块,直到它刚离开上面的弹簧,求在这过程中下面的木块移动的距离.6、(20分,每小题10分)1. 如图所示,弹簧 S1的上端固定在天花板上,下端连一小球 A,球 A 与球 B 之间用线相连。
球 B 与球 C 之间用弹簧 S2相连。
A、B、C的质量分别为m A、m B、m C,弹簧与线的质量均可不计。
开始时它们都处在静止状态。
现将 A、B 间的线突然剪断,求线刚剪断时 A、B、C 的加速度。
机械能守恒定律(基础篇)一、选择题:1.质量为m 的物体从距地面h 高处的某点自由落下,在这过程中不计空气阻力,下列说法正确的是( )A .重力对物体做功为mghB .重力势能减少mghC .动能增加mghD .机械能增加mgh2.关于机械能是否守恒的叙述,正确的是( )A .作匀速直线运动的物体的机械能一定守恒B .作匀速直线运动的物体机械能可能守恒C .合外力对物体做功为零时,机械能一定守恒D .只有重力对物体做功,物体机械能一定守恒3.在不计空气阻力的条件下,下列几种运动中机械能不守恒的是( )A .氢气球匀速上升B .从高处向任意方向抛出的小球C .物体沿光滑曲面下滑D .一小球用一细绳拴着在摆动的过程中4.汽车上坡时,如果牵引力的大小等于摩擦力,不计空气阻力,那么,下列说法中哪一个是正确的( )A .汽车匀速上坡B .汽车在上坡过程中机械能减小C .汽车在上坡过程中机械能增大D .汽车在上坡过程中,动能减小,势能增大,总的机械能不变5.物体静止在某一高处时具有60J 的势能。
当它从该处自由下落至另一位置时所具的势能为动能的一半,那么,物体所减少的势能是下列中的哪一个( )A .20JB .30JC .40JD .60J6.质量为m 的物体从距地面高为H 的平台边缘以初速度v 0竖直向下抛出。
若不计空气阻力,则物体下落到距地面高为h 时的动能为( )A .mgh+2021mvB .mgH-mghC .mgH+2021mv -mghD .mgH+2021mv + mgh 7.如图所示,m 1>m 2,滑轮光滑且质量不计,在m 1下降一段距离d 的过程中(不计空气阻力),下列说法正确的是( )A .m 1的机械能增加B .m 2的机械能增加C .m 1和m 2的总机械能减少D .m 1和m 2的总机械能不变8.质量为m 的物体以初速度v 0从地面竖直上抛,不计空气阻力,当它抛到离地面h 高处时,它的动能恰好为重力势能的3倍(地面为重力势能参考面),则这个高度为h 为( )A .204v gB .2034v gC .2038v gD . 208v g9.如图所示,细线上吊着小球,用水平恒力F 将它从竖直位置A 拉到位置B ,小球在B 点受到的沿圆弧切线方向的合力恰好为零,此时线与竖直方向的夹角为θ,则有( )A .恒力F 做的功大于小球重力势能的增量B .小球将静止在B 点C .细线对小球做的功为零D .若在B 点将力F 撤去,小球来回摆动的角度将大于θ10.如图所示,半径为R 的竖直光滑圆轨道内侧底部静止着一个光滑小球,现给小球一个冲击使其在瞬间得到一个水平初速v 0,若v 0大小不同,则小球能够上升到的最大高度(距离底部)也不同.下列说法中正确的是( )A .如果v 0=,则小球能够上升的最大高度为B .如果v 0=,则小球能够上升的最大高度为R C .如果v 0=,则小球能够上升的最大高度为D .如果v 0=,则小球能够上升的最大高度为2R二、解答题:1.某同学为验证机械能守恒定律编排了如下实验步骤:A. 用天平称出重物的质量;B. 把纸带固定到重物上,并把纸带穿过打点计时器,提升到一定高度;C. 拆掉导线,整理仪器;D. 断开电源,调整纸带,重做两次;E. 用秒表测出重物下落的时间;F. 用毫米刻度尺测出计数点与起点的距离,记录数据,并计算出结果,得出结论;G . 把打点计时器接到低压交流电源上;H. 接通电源,释放纸带;I. 把打点计时器接到低压直流电源上;J. 把打点计时器固定到桌边的铁架台上。
机械能守恒定律计算题(基础练习)1.如图5-1-8所示,滑轮和绳的质量及摩擦不计,用力F开始提升原来静止的质量为m=10kg的物体,以大小为a=2m/s2的加速度匀加速上升,求头3s内力F做的功.(取g=10m/s2)图5-1-82.汽车质量5t,额定功率为60kW,当汽车在水平路面上行驶时,受到的阻力是车重的0.1倍,:求:(1)汽车在此路面上行驶所能达到的最大速度是多少?(2)若汽车从静止开始,保持以0.5m/s2的加速度作匀加速直线运动,这一过程能维持多长时间?图5-3-13.质量是2kg 的物体,受到24N 竖直向上的拉力,由静止开始运动,经过5s ;求:①5s 内拉力的平均功率②5s 末拉力的瞬时功率(g 取10m/s 2)4.一个物体从斜面上高h 处由静止滑下并紧接着在水平面上滑行一段距离后停止,测得停止处对开始运动处的水平距离为S ,如图5-3-1,不考虑物体滑至斜面底端的碰撞作用,并设斜面与水平面对物体的动摩擦因数相同.求动摩擦因数μ.Fmg图5-2-5h 1h 2图5-4-45.如图5-3-2所示,AB 为1/4圆弧轨道,半径为R =0.8m ,BC 是水平轨道,长S =3m ,BC 处的摩擦系数为μ=1/15,今有质量m =1kg 的物体,自A 点从静止起下滑到C 点刚好停止.求物体在轨道AB 段所受的阻力对物体做的功.6. 如图5-4-4所示,两个底面积都是S 的圆桶, 用一根带阀门的很细的管子相连接,放在水平地面上,两桶内装有密度为ρ的同种液体,阀门关闭时两桶液面的高度分别为h 1和h 2,现将连接两桶的阀门打开,在两桶液面变为相同高度的过程中重力做了多少功?图5-3-27.如图5-4-2使一小球沿半径为R的圆形轨道从最低点B上升,那么需给它最小速度为多大时,才能使它达到轨道的最高点A?8.如图5-4-8所示,光滑的水平轨道与光滑半圆弧轨道相切.圆轨道半径R=0.4m,一小球停放在光滑水平轨道上,现给小球一个v0=5m/s的初速度,求:小球从C点抛出时的速度(g取10m/s2).图5-4-2R V0图5-4-89.如图5-5-1所示,光滑的倾斜轨道与半径为R的圆形轨道相连接,质量为m的小球在倾斜轨道上由静止释放,要使小球恰能通过圆形轨道的图5-5-1 最高点,小球释放点离圆形轨道最低点多高?通过轨道点最低点时球对轨道压力多大?10.如图5-5-2长l=80cm的细绳上端固定,下端系一个质量m=100g的小球.将小球拉起至细绳与竖立方向成60°角的位置,然后无初速释放.不计各处阻力,求小球通过最低点时,细绳对小球拉力多大?取g=10m/s2.图5-5-1111.质量为m的小球,沿光滑环形轨道由静止滑下(如图5-5-11所示),滑下时的高度足够大.则小球在最低点时对环的压力跟小球在最高点时对环的压力之差是小球重力的多少倍?12.“验证机械能守恒定律”的实验采用重物自由下落的方法.(1)用公式mv2/2=mgh时,对纸带上起点的要求是,为此目的,所选择的纸带一、二两点间距应接近.(2)若实验中所用的重锤质量M = 1kg,打点纸带如图5-8-8所示,打点时间间隔为0.02s,则记录B点时,重锤的速度v B = ,重锤动能E KB = .从开始下落起至B点,重锤的重力势能减少量是,因此可得结论是.(3)根据纸带算出相关各点速度V,量出下落距离h,则以2v2为纵轴,以h为横轴画出的图线应是图5-8-9中的.2A B2C D22图5-8-9机械能守恒定律计算题(基础练习)答案1.如图5-1-8所示,滑轮和绳的质量及摩擦不计,用力F 开始提升原来静止的质量为m =10kg 的物体,以大小为a =2m /s 2的加速度匀加速上升,求头3s 内力F 做的功.(取g =10m /s 2【解析】利用w =Fs cosa 求力F 的功时,要注意其中的s 必须是力F 作用的质点的位移.可以利用等效方法求功,要分析清楚哪些力所做的功具有等效关系.物体受到两个力的作用:拉力F '和重力mg ,由牛顿第二定律得ma mg F =-'所以=+='ma mg F 10×10+10×2=120N 则力2F F '==60N 物体从静止开始运动,3s 内的位移为221at s ==21×2×32=9m解法一: 力F 作用的质点为绳的端点,而在物体发生9m 的位移的过程中,绳的端点的位移为s /=2s =18m ,所以,力F 做的功为=='=s F s F W 260×18=1080J解法二 :本题还可用等效法求力F 的功.由于滑轮和绳的质量及摩擦均不计,所以拉力F 做的功和拉力F’对物体做的功相等.即='=='s F W W F F 120×9=1080J2.汽车质量5t ,额定功率为60kW ,当汽车在水平路面上行驶时,受到的阻力是车重的0.1倍,问:(1)汽车在此路面上行驶所能达到的最大速度是多少?(2)若汽车从静止开始,保持以0.5m/s 2的加速度作匀加速直线运动,这一过程能维持多长时间?【解析】(1) 当汽车达到最大速度时,加速度a=0,此时mg f F μ== ① m Fv P = ②由①、②解得s m mgPv m /12==μ (2) 汽车作匀加速运动,故F 牵-μmg =ma ,解得F 牵=7.5×103N 设汽车刚达到额定功率时的速度为v ,则P = F 牵·v ,得v =8m/s 设汽车作匀加速运动的时间为t ,则v =at 得t =16s3.质量是2kg 的物体,受到24N 竖直向上的拉力,由静止开始运动,经过5s ;求:①5s 内拉力的平均功率②5s 末拉力的瞬时功率(g 取10m/s 2)【解析】物体受力情况如图5-2-5所示,其中F 为拉力,mg 为重力由牛顿第二定律有F -mg=ma 解得 =a 2m/s 25s 内物体的位移 221at s ==2.5m图5-1-8图5-2-5图5-3-1h 1h 2图5-4-4所以5s 内拉力对物体做的功 W =FS =24×25=600J 5s 内拉力的平均功率为5600==tW P =120W5s 末拉力的瞬时功率P =Fv =Fat =24×2×5=240W4.一个物体从斜面上高h 处由静止滑下并紧接着在水平面上滑行一段距离后停止,测得停止处对开始运动处的水平距离为S ,如图5-3-1,不考虑物体滑至斜面底端的碰撞作用,并设斜面与水平面对物体的动摩擦因数相同.求动摩擦因数μ.【解析】 设该斜面倾角为α,斜坡长为l ,则物体沿斜面下滑时,重力和摩擦力在斜面上的功分别为:mgh mgl W G ==αsin αμcos 1mgl W f -=物体在平面上滑行时仅有摩擦力做功,设平面上滑行距离为S 2,则22mgS W f μ-= 对物体在全过程中应用动能定理:ΣW =ΔE k . 所以 mgl sin α-μmgl cos α-μmgS 2=0 得 h -μS 1-μS 2=0.式中S 1为斜面底端与物体初位置间的水平距离.故ShS S h =+=21μ【点拨】 本题中物体的滑行明显地可分为斜面与平面两个阶段,而且运动性质也显然分别为匀加速运动和匀减速运动.依据各阶段中动力学和运动学关系也可求解本题.比较上述两种研究问题的方法,不难显现动能定理解题的优越性.5.如图5-3-2所示,AB 为1/4圆弧轨道,半径为R =0.8m ,BC 是水平轨道,长S =3m ,BC 处的摩擦系数为μ=1/15,今有质量m =1kg 的物体,自A 点从静止起下滑到C 点刚好停止.求物体在轨道AB 段所受的阻力对物体做的功.【解析】物体在从A 滑到C 的过程中,有重力、AB 段的阻力、BC 段的摩擦力共三个力做功,W G =mgR ,f BC =umg ,由于物体在AB 段受的阻力是变力,做的功不能直接求.根据动能定理可知:W 外=0,所以mgR -umgS -W AB =0 即W AB =mgR -umgS =1×10×0.8-1×10×3/15=6J【点拨】如果我们所研究的问题中有多个力做功,其中只有一个力是变力,其余的都是恒力,而且这些恒力所做的功比较容易计算,研究对象本身的动能增量也比较容易计算时,用动能定理就可以求出这个变力所做的功.6. 如图5-4-4所示,两个底面积都是S 的圆桶,用一根带阀门的很细的管子相连接,放在水平地面上,两桶内装有密度为ρ的同种液体,阀门关闭时两桶液面的高度分别为h 1和h 2,现将连接两桶的阀门打开,在两桶液面变为相同高度的过程中重力做了多少功?【解析】取水平地面为零势能的参考平面,阀门关闭时两桶内液体的重力势能为:图5-3-22)(2)(22111h sh h sh E P ρρ+= )(212221h h gs +=ρ 阀门打开,两边液面相平时,两桶内液体的重力势能总和为221)(21212h h g h h s E P +⋅⋅+=ρ由于重力做功等于重力势能的减少,所以在此过程中重力对液体做功 22121)(41h h gs E E W P P G -=-=ρ7.如图5-4-2使一小球沿半径为R 的圆形轨道从最低点B 上升,那么需给它最小速度为多大时,才能使它达到轨道的最高点A ? 【正解】以小球为研究对象.小球在轨道最高点时,受重力和轨道给的弹力.小球在圆形轨道最高点A 时满足方程Rv m N mg AA 2=+ (1)根据机械能守恒,小球在圆形轨道最低点B 时的速度满足方程2221221B A mv R mg mv =+ (2)解(1),(2)方程组得 A B N mRgR v +=5 当N A =0时,v B 为最小,v B =gR 5. 所以在B 点应使小球至少具有v B =gR 5的速度,才能使小球到达圆形轨道的最高点A.8.如图5-4-8所示,光滑的水平轨道与光滑半圆弧轨道相切.圆轨道半径R =0.4m ,一小球停放在光滑水平轨道上,现给小球一个v 0=5m/s 的初速度,求:小球从C 点抛出时的速度(g 取10m/s 2).【解析】由于轨道光滑,只有重力做功,小球运动时机械能守恒.即 22021221Cmv R mgh mv += 解得 =C v 3m/s9.如图5-5-1所示,光滑的倾斜轨道与半径为R 的圆形轨道相连接,质量为m 的小球在倾斜轨道上由静止释放,要使小球恰能通过圆形轨道的最高点,小球释放点离圆形轨道最低点多高?通过轨道点最低点时球对轨道压力多大?【解析】 小球在运动过程中,受到重力和轨道支持力,轨道支持图5-5-1图5-4-2RV 0 图5-4-8力对小球不做功,只有重力做功,小球机械能守恒.取轨道最低点为零重力势能面.因小球恰能通过圆轨道的最高点C ,说明此时,轨道对小球作用力为零,只有重力提供向心力,根据牛顿第二定律可列Rv m mg c 2= 得gR m R v m c 2212=在圆轨道最高点小球机械能:mgR mgR E C 221+=在释放点,小球机械能为: mgh E A =根据机械能守恒定律 A C E E = 列等式:R mg mgR mgh 221+= 解得R h 25=同理,小球在最低点机械能 221BB mv E = gR v E E B CB 5==小球在B 点受到轨道支持力F 和重力根据牛顿第二定律,以向上为正,可列mg F Rv mmg F B 62==-据牛顿第三定律,小球对轨道压力为6mg .方向竖直向下.10.如图5-5-2长l =80cm 的细绳上端固定,下端系一个质量m =100g 的小球.将小球拉起至细绳与竖立方向成60°角的位置,然后无初速释放.不计各处阻力,求小球通过最低点时,细绳对小球拉力多大?取g=10m/s 2.【解析】小球运动过程中,重力势能的变化量)60cos 1(0--=-=∆mgl mgh E p ,此过程中动能的变化量221mv E k=∆.机械能守恒定律还可以表达为0=∆+∆k p E E即0)60cos 1(2102=--mgl mv 整理得)60cos 1(202-=mg l v m 又在最低点时,有lv m mg T 2=-在最低点时绳对小球的拉力大小NN mg mg mg lv mmg T 2101.022)60cos 1(202=⨯⨯==-+=+= 通过以上各例题,总结应用机械能守恒定律解决问题的基本方法.学习是一件很快乐的事第 11 页 共 11 页图5-5-1111.质量为m 的小球,沿光滑环形轨道由静止滑下(如图5-5-11所示),滑下时的高度足够大.则小球在最低点时对环的压力跟小球在最高点时对环的压力之差是小球重力的多少倍? 【解析】以小球和地球为研究对象,系统机械能守恒,即 221A mv mgH = ………………………① R mg mv mgH B 2212+= …………② 小球做变速圆周运动时,向心力由轨道弹力和重力的合力提供在最高点A :R v m mg F A A 2=-…………③ 在最高点B : R v m mg F B B 2=+………④ 由①③解得: RH mg mg F A 2+= 由②④解得:)52(-=R H mg F Bmg F F B A 6=-6=-∴mgF F B A.(1)用公式mv 2/2=mgh 时,对纸带上起点的要求是 ,为此目的,所选择的纸带一、二两点间距应接近 .(2)若实验中所用的重锤质量M = 1kg ,打点纸带如图5-8-8所示,打点时间间隔为0.02s ,则记录B 点时,重锤的速度v B = ,重锤动能E KB = .从开始下落起至B 点,重锤的重力势能减少量是 ,因此可得结论是 .(3)根据纸带算出相关各点速度V ,量出下落距离h ,则以2v 2为纵轴,以h 为横轴画出的图线应是图5-8-9中的 .【解析】(1)初速度为0, 2mm.(2)0.59m/s, 0.174J, 0.176J, 在实验误差允许的范围内机械能守恒.(3)C.。