机械能守恒定律压轴题详解.docx
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机械能守恒定律压轴题详解.docx
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机械能守恒定律压轴题详解
()
A.Q>gmgLcosB
20160416机械能
(1)
一.选择题(共30小题)
1.(2016?
福建模拟)目前,在地球周围有许多人造地球卫星绕着它运转,其中一些卫星的轨道可近似为圆,且轨道半径逐渐变小•若卫星在轨道半径逐渐变小的过程中,只受到地球引力和稀薄气体阻力的作用,则下列判断正确的是()
A.卫星的动能逐渐减小
B.由于地球引力做正功,引力势能一定减小
C.由于气体阻力做负功,地球引力做正功,机械能保持不变
D.卫星克服气体阻力做的功小于引力势能的减小量
2.(2016?
奉贤区一模)如图,由不同材料拼接成的长直杆CPD
P为两材料分界点,DP>CP,现让直杆以下面两种情况与水平面成45°.—个套在长直杆上的圆环静止开始从顶端滑到底端,两种情况下圆环经过相同的时间滑到P点•则圆环()
A.与杆CP段的动摩擦因数较小
B.两次滑到P点的速度可能相同
C.两次滑到P点摩擦力做功一定相同
D.到达底端D所用时间较长
3.(2016?
泉州模拟)如图,长为L的传送带与水平面的倾角为B,皮带传送速度为v且保持不变.将质量为m的小物块轻放在传送带的下端,传送到上端的时间为t.小物块和传送带间
因摩擦产生的热量为Q.传送带对小物块做的功为W设小物块与传送带间的动摩擦因数为卩•则下列关系式中可能正确的是
B.Q=(卩)_kmV
P-tan*Z
C.V>gmgvtcos0D.W=mv+mgLsin0+Q
[2
4.(2016?
安徽校级模拟)如图所示,两质量均为m的小球1、
2(可视为质点)用一轻质杆相连并置于图示位置,质量也为m
的小球3置于水平面0B上,半圆光滑轨道与水平面相切于B点,由于扰动,小球1、2分别沿AO0B开始运动,当小球1下落h=0.2m时,杆与竖直墙壁夹角0=37°,此时小球2刚好与小
球3相碰,碰后小球3获得的速度大小是碰前小球2速度的芒,
A.小球1在下落过程中机械能守恒
B.小球2与小球3相碰时,小球1的速度大小为1.6m/s
C.小球2与小球3相碰前,小球1的平均速度大于小球2的平均速度
D.半圆轨道半径大小为R=0.08m
5.(2016春?
大庆校级月考)如图所示,在匀速转动的电动机带动下,足够长的水平传送带以恒定速率V匀速向右运动.一
质量为m的滑块从传送带右端以水平向左的速率V2(V2>V1)滑
上传送带,最终滑块又返回至传送带的右端•就上述过程,下列判断不正确的有()
A.滑块返回传送带右端时的速率为Vi
B.此过程中传送带对滑块做功为:
mv2-Imv2
\2\2
C.此过程中滑块对传送带做的功为-mvv2-mv2
D.此过程中滑块与传送带间摩擦产生的热量为lm(v1+v2)2
2
6.(2015?
赣州校级模拟)在空中某一位置,以大小V。
的速度水平抛岀一质量为m的物体,经时间t物体下落一段距离后,其速度大小仍为V。
,但方向与初速度相反,如图所示,则下列说法中错误的是(不考虑空气阻力)()
A.风力对物体做功为零B.风力对物体做负功
22
C.物体机械能减少门1.'D.物体的速度变化为2v°
2
7.(2015?
德阳校级模拟)如图所示,一质量为m的物体在沿斜
面向上的恒力F作用下,由静止从底端向上做匀加速直线运动.若斜面足够长,表面光滑,倾角为0.经时间t恒力F做功80J,此后撤去恒力F,物体又经时间t回到出发点,且回到岀发点时的速度大小为v,若以地面为重力势能的零势能面,则下列说法中正确的是()
并且小球3恰好能通过半圆轨道的最高点C,sin37°=0.6,取
g=10m/s2,则()
A.物体回到出发点时的机械能是80J
B.在撤去力F前的瞬间,力F的功率是2mgvsin0
10.(2014?
广安模拟)如图,在水平地面上固定一倾角为9的
光滑绝缘斜面,斜面处于电场强度大小为E、方向沿斜面向下
的匀强电场中•一劲度系数为k的绝缘轻质弹簧的一端固定在
斜面底端,整根弹簧处于自然状态.一质量为m带电量为q
(q>0)的滑块从距离弹簧上端为S0处静止释放,滑块在运动
过程中电量保持不变,设滑块与弹簧接触后粘在一起不分离且无机械能损失,物体刚好返回到S0段中点,弹簧始终处在弹性
13.(2013?
工苏)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mAB=a物块与桌面间的动摩擦因数为卩.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()
B.物块在B点时,弹簧的弹性势能小于Wgmga
2
C.经O点时,物块的动能小于W-gmga
D.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
14.(2013?
广陵区校级学业考试)如图所示,一薄木板斜搁在高度一定的平台和水平地板上,其顶端与平台相平,末端置于地板的P处,并与地板平滑连接•将一可看成质点的滑块自木板顶端无初速释放,沿木板下滑,接着在地板上滑动,最终停在Q处.滑块和木板及地板之间的动摩擦因数相同.现将木板
截短一半,仍按上述方式搁在该平台和水平地板上,再次将滑块自木板顶端无初速释放,(设物体在板和地面接触处平滑过渡),则滑块最终将停在()
A.P处B.P、Q之间C.Q处D.Q的右侧
15.
B端,在运送煤的过程中,下
(2013?
工都市校级学业考试)如图所示,由电动机带动的水平传送带以速度为v=2.0m/s匀速运行,A端上方靠近传送带料斗中装有煤,打开阀门,煤以流量为Q=50kg/s落到传送带上,
煤与传送带达共同速度后被运至
列说法正确的是(
)
B
ZD
A.电动机应增加的功率为100W
B.电动机应增加的功率为200W
C.在一分钟内因煤与传送带摩擦产生的热为6.0X1O3J
D.在一分钟内因煤与传送带摩擦产生的热为1.2X104J
16.(2013?
湖北二模)如图所示,在光滑的水平面上有一个质量为M的木板B处于静止状态,现有一个质量为m的木块A在
B的左端以初速度V0开始向右滑动,已知M>m用①和②分别表示木块A和木板B的图象,在木块A从B的左端滑到右端的过程中,下面关于速度v随时间t、动能吕随位移S的变化图象,其中可能正确的是()
17.
(2013?
南安市校级一模)如图是建筑工地上常用的一种“深穴打夯机”示意图,电动机带动两个滚轮匀速转动将夯杆从深坑提上来,当夯杆底端刚到达坑口时,两个滚轮彼此分开,将夯杆释放,夯杆在自身重力作用下,落回深坑,夯实坑底•然后两个滚轮再将夯杆压紧,夯杆被提上来,如此周而复始(夯杆被滚轮提升过程中,经历匀加速和匀速运动过程).已知两个滚轮边缘的线速度恒为v,夯杆质量m则下列说法正确的是
()
A.夯杆被提上来的过程中滚轮先对它施加向上的滑动摩擦力,后不对它施力
B.增加滚轮匀速转动的角速度或增加滚轮对杆的正压力可减小提杠的时间
C.滚轮对夯杆做的功等于夯杆动能的增量
D.—次提杆过程系统共产生热量
18.(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=F!
,v1>v2B.F2=F1,v1vv2C.F2>F1,v1>v2
D.F2vF1,vvv2
19.(2012?
福建)如图,表面光滑的固定斜面顶端安装一定滑轮,小物块A、B用轻绳连接并跨过滑轮(不计滑轮的质量和摩擦).初始时刻,A、B处于同一高度并恰好处于静止状态•剪断轻绳后A下落、B沿斜面下滑,则从剪断轻绳到物块着地,两物块(
手,使A和B一起沿斜面向上运动距离L时,A和B达到最大速度v.则以下说法正确的是()
A.速率的变化量不同B.机械能的变化量不同
C.重力势能的变化量相同D.重力做功的平均功率相同
20.(2012?
朝安县校级模拟)讨论力F在下列几种情况下做功
的多少()
1用水平推力F推质量是m的物体在光滑水平面上前进了s.
2用水平推力F推质量为2m的物体沿动摩擦因数为卩的水平
面前进了s.
3斜面倾角为9,与斜面平行的推力F,推一个质量为2m的物体沿斜面向上推进了s.
A.A和B达到最大速度v时,弹簧是自然长度
B.若运动过程中A和B能够分离,则A和B恰好分离时,二者加速度大小均为g(sin9+gcos9)
C.从释放到A和B达到最大速度v的过程中.弹簧对A所做的
功等于MV+MgLsin9+gMgLcosB
1
A.③做功最多B.②做功最多C.做功相等D.不能确定
21.(2012?
启东市校级一模)测定运动员体能的一种装置如图所示,运动员的质量为m,绳拴在腰间沿水平方向跨过滑轮计滑轮摩擦和质量),绳的另一端悬吊的重物质量为向后蹬传送带而人的重心不动,设传送带上侧以速度动,则()
D.从释放到A和B达到最大速度v的过程中,B受到的合力对
(不
m,人用力
v向右运
它做的功等于丄m\Z
777
A.
B.
C.
D.
人对传送带不做功
人对传送带做功
人对传送带做功的功率为mgv
人对传送带做功的功率为(m+m)gv
22.(2012?
新津县校级模拟)三个完全相同的窗户
如图所示,图中直线为苹果在空中的运动轨迹.若不计空气阻力的影响,以下说法正确的是(
1、2、3,
A.
B.
C.
苹果通过第
苹果通过第
苹果通过第
1个窗户所用的时间最长
3个窗户动能的增量最小
1个窗户重力做的功最大
苹果通过第
23.(2012?
淄博二模)如图所示,在倾角为9的斜面上,轻质弹簧一与斜面底端固定,另一端与质量为M的平板A连接,一个质量为m的物体B靠在平板的右测,A、B与斜面的动摩擦因数均为g.开始时用手按住物体B使弹簧处于压缩状态,现放
D.
3个窗户重力的平均功率最大
24.(2012?
下陆区校级模拟)已知一足够长的传送带与水平面的倾角为9,以一定的速度匀速运动•某时刻在传送带适当的位置放上具有一定初速度的物块(如图甲所示),以此时为t=0
时刻纪录了小物块之后在传送带上运动速度随时间的变化关系,如图乙所示(图中取沿斜面向上的运动方向为正方向,中两坐标大小v1>v2).已知传送带的速度保持不变(10m/s2),则(
A.
B.
C.
0〜「内,物块对传送带做正功物块与传送带间的动摩擦因数为
0〜t2内,传送带对物块做功为
g,gVtan9
系统产生的热量大小一定大于物块动能的变化量大小
25.(2012?
镜湖区校级四模)质量为m的物块在平行于斜面的
力F作用下,从固定斜面的底端A由静止开始沿斜面上滑,经
B点时速率为v,此时撤去F,物块滑回斜面底端时速率也为v,斜面倾角为9,A、B间距离为乂,则()
D.
A.整个过程中重力做功为mgxsin9
B.整个过程中物块克服摩擦力做功为Fx
c.上滑过程中克服重力做功为』
3
(Fx-丄mb)
2
D.从撤去F到物块滑回斜面底端,
26.(2012?
潮安县校级模拟)如图,
Q.P球挂在一根长为L的细细上,(共16页)
摩擦力做功为-mgxsin9两个质量相同的小球P和
Q球挂在橡皮绳上,现把两
D.
球拉到水平位置,并使橡皮绳刚好保持原长,当两球能过最低点时•橡皮绳的长度恰好也为1,则()
A.重力对两球做的功相同B.在最低点P球速度大于Q球
C.在最低点P球速度小于Q球D.最低点P、Q两球速度相等
27.(2012?
朝安县校级四模)质量不等,但有相同动能的两物体,在动摩擦因数相同的水平地面上滑行直到停止,则下列说法正确的有()
列-呷(H_h〉
A.质量大的物体滑行距离大B.质量小的物体滑行距离大
C.质量大的物体滑行时间长D.质量小的物体滑行时间长
28.(2012?
上海模拟)如图甲所示,在倾角为B的光滑斜面上,有一个质量为m的物体在沿斜面方向的力F的作用下由静止开
始运动,物体的机械能E随位移x的变化关系如图乙所示.其
中0〜xi过程的图线是曲线,xi〜X2过程的图线为平行于x轴的
B.在0〜xi过程中,物体的加速度一直减小
C.在0〜X2过程中,物体先减速再匀速
D.在Xi~X2过程中,物体的加速度为gsin9
29.(2012冲山市校级模拟)如图,一轻绳的一端系在固定粗糙斜面上的O点,另一端系一小球.给小球一足够大的初速度,
使小球在斜面上做圆周运动,在此过程中(
B.重力对小球不做功
C.绳的张力对小球不做功
D.在任何一段时间内,小球克服摩擦力所做的功总是等于小球动能的减少
30.(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飞岀高为H的桌面,当它经过距离地面高为h的A点时的速度为Va,所具有的机械能是(以桌面为零势能面,不计空气阻力)()
从C到P点时速度为V1,从D到P时速度为V2,则根据匀变速
第6页(共16页)
20160416机械能
(1)
一.选择题(共30小题)
1.(2016?
福建模拟)目前,在地球周围有许多人造地球卫星绕着它运转,其中一些卫星的轨道可近似为圆,且轨道半径逐渐变小•若卫星在轨道半径逐渐变小的过程中,只受到地球引力和稀薄气体阻力的作用,则下列判断正确的是()
A.卫星的动能逐渐减小
B.由于地球引力做正功,引力势能一定减小
C.由于气体阻力做负功,地球引力做正功,机械能保持不变
D.卫星克服气体阻力做的功小于引力势能的减小量
【解答】解:
A、由|/|-|=^-可知,v=可见,卫星的速度
大小随轨道半径的减小而增大,所以A错误;
B、由于卫星高度逐渐降低,所以地球引力对卫星做正功,引力
势能减小,所以B正确;
C、由于气体阻力做负功,所以卫星与地球组成的系统机械能减
少,故C错误;
D、根据动能定理可知引力与空气阻力对卫星做的总功应为正值而引力做的功等于引力势能的减少,即卫星克服气体阻力做的功小于引力势能的变化,所以D正确.
故选BD.
2.(2016?
奉贤区一模)如图,由不同材料拼接成的长直杆CPD
P为两材料分界点,DP>CP,现让直杆以下面两种情况与水平面成45°.—个套在长直杆上的圆环静止开始从顶端滑到底端,两种情况下圆环经过相同的时间滑到P点•则圆环()
A.与杆CP段的动摩擦因数较小
B.两次滑到P点的速度可能相同
C.两次滑到P点摩擦力做功一定相同
D.到达底端D所用时间较长
【解答】解:
A、第一种情况:
从C到P过程,百」at2屯g
(sin45°-g1cos45°)t2,
第二种情况:
从D到P过程,莎二lat2=lg(sin45°-
g2cos45°)t2,
因为:
3所以g1>g2,即圆环与直杆CP段的动摩擦因数大于圆环与直杆DP段之间的动摩擦因数,故A错误;
B、由题意可知,小物块两次滑动经过P点的时间相同,且DP
>CP,因此从D到P的平均速度大于从C到P的平均速度,设
直线运动特点有:
I•二,即从D到P点速度大于从C到P
点的速度,则得V1 C、由于不知道动摩擦因数以及DP和CP的具体关系,所以不能判断两次滑到P点摩擦力做功是否相等,故C错误; D、从C到D和从D到C过程中摩擦力做功相等,重力做功相等,根据动能定理可知,两次滑动中物块到达底端速度相等,设圆环滑到底端的速度大小为v.则 第一种情况: 从P到D过程,一171 PD—;— 2 第二种情况: 从P到C过程,—_t2 因为厂~,V1 所以t1>t2•则得第一次圆环到达底端所用时间长•故D正确. 故选: D. 3.(2016? 泉州模拟)如图,长为L的传送带与水平面的倾角为B,皮带传送速度为v且保持不变.将质量为m的小物块轻放在传送带的下端,传送到上端的时间为t.小物块和传送带间 因摩擦产生的热量为Q.传送带对小物块做的功为W设小物块与传送带间的动摩擦因数为g.则下列关系式中可能正确的是 ( ) A. Q>gmgLcosQ B.Q=(J,) P-ranE* 1mV C. W>gmgvtcos9 D.W=mV+mgLsin9+Q 2 【解答】解: 物块随传送带向上运动的情况有三种可能性: I、物块一直向上做加速运动,到达最高点时物块的速度小于 v; H、物块一直向上做加速运动,到达最高点时物块的速度恰好等于v; 山、物块先向上加速到v,然后随传送带向上做匀速运动.物块受到的摩擦力: f=gmgcosQ 物块产生的加速度为: a=「…「二-|=: —一=ggcos9-gsin9 rucn 在时间t内传送带前进位移为x=vt,发生的相对位移为: △x=vt -L. A、物块一直向上做加速运动,到达最高点时物块的速度小于v 时,传送带相对于物块的位移最大,产生的热量最大.若此时: △x=vt—L>L,贝UQ=fAx>gmgLcosQ.故A正确; B、物块一直向上做加速运动,至肚最高点时物块的速度恰好等 于v时,则: v=at,L=12 物块与初速度之间的相对位移: △x=vt- 设当小球1下落h=0.2m时小球1的速度是v1,小球2的速度是 v2,由图中几何关系,则: v1cos37°=v2sin37 D、碰后小球3获得的速度大小是碰前小球2速度的,所以碰 故选: AB 4 撞后小球3的速度: 4.(2016? 安徽校级模拟)如图所示,两质量均为m的小球1、 2(可视为质点)用一轻质杆相连并置于图示位置,质量也为m 的小球3置于水平面0B上,半圆光滑轨道与水平面相切于B点, 由于扰动,小球1、2分别沿AO0B开始运动,当小球1下落h=0.2m时,杆与竖直墙壁夹角0=37°此时小球2刚好与小 球3相碰,碰后小球3获得的速度大小是碰前小球2速度的 1 并且小球3恰好能通过半圆轨道的最高点C,sin37°=0.6,取 g=10m/s2,则() A.小球1在下落过程中机械能守恒 B.小球2与小球3相碰时,小球1的速度大小为1.6m/s C.小球2与小球3相碰前,小球1的平均速度大于小球2的平均速度 D.半圆轨道半径大小为R=0.08m 【解答】解: A、小球1与2连在一起,小球1向下运动的过程中小球2将向右运动,小球1的重力势能减小,小球2的重力势能不变,两个球的动能都增大•由于对1和2球只有重力做 功,两个球组成的系统的机械能守恒,但1的机械能不守恒.故 A错误; B、小球1下落h=0.2m时,杆与竖直墙壁夹角0=37°,将两个小球的速度分解如图: 一.m/s v3^XL6=2 小球3恰好能通过半圆轨道的最高点C,此时的重力提供向心 力,所以: 小球3从B到C的过程中机械能守恒,贝U: 联立以上方程得: R=0.08m.故D正确. 故选: D 5.(2016春? 大庆校级月考)如图所示,在匀速转动的电动机带动下,足够长的水平传送带以恒定速率V匀速向右运动.一 质量为m的滑块从传送带右端以水平向左的速率V2(V2>V1)滑 上传送带,最终滑块又返回至传送带的右端•就上述过程,下列判断不正确的有() A.滑块返回传送带右端时的速率为V B.此过程中传送带对滑块做功为: mv2-Imv2 \2ra C.此过程中滑块对传送带做的功为-mvv2-mv2 【解答】解: A由于传送带足够长,滑块匀减速向左滑行,直到速度减为零,然后滑块在滑动摩擦力的作用下向右匀加速,由于ViVV2,所以当滑块速度增大到等于传送带速度时,物体还在传送带上,之后不受摩擦力,物体与传送带一起向右匀速运动,所以滑块返回传送带右端时的速率等于Vi;故A正确; B、此过程中只有传送带对滑块做功,根据动能定理得: 传送带 【解答】解: AB设风力对物体做功W根据动能定理得, A错误,B正确. C、物体的初末速度相等,即动能不变,所以机械能的减少 量等于重力势能的减少量,由于t时间内物体在竖直方向上下 对滑块做功 落高度 (因为风力方向肯定是斜向上的) ,物体向下 W=lmv2② 2 CD设滑块向左运动的时间ti,位移为xi,则: xi='.ti 摩擦力对滑块做功: Wfxi=fJi① T 又摩擦力做功等于滑块动能的减小,即: 该过程中传送带的位移: X2=Viti 滑块对传送带做的功: fX2=-fviti=-fvi兰)=-2fx巴③ 将①②代入③得: W=-mvv2 设滑块向右运动的时间t2,位移为X3,则: X3==jt2 摩擦力对滑块做功: W=fx3=Imv2 该过程中传送带的位移: X4=vit2=2X3 滑块对传送带做功: W-fX4=-mv2 故此过程中滑块对传送带做的功为W滑=W+W=-mvv2-mv2. 滑块相对传送带的总位移: X相=Xi+X2+X4-X3=Xi+X2+X3 滑动摩擦力对系统做功: W总=fX相对=W+W+W=m(vi+v2)2 2 滑块与传送带间摩擦产生的热量大小等于通过滑动摩擦力对系 统做功,Q=W总=f? X相=m(vi+v2)[故CD正确; 2 本题选不正确的,故选: B. 6.(20i5? 赣州校级模拟)在空中某一位置,以大小vo的速度水平抛岀一质量为m的物体,经时间t物体下落一段距离后,其速度大小仍为vo,但方向与初速度相反,如图所示,则下列说法中错误的是(不考虑空气阻力)() A.风力对物体做功为零B.风力对物体做负功 I2: C.物体机械能减少—D.物体的速度变化为2vo 2 运动的加速度会小于重力加速度,所以机械能减少量为 2; mgh? 5陀t',故C错误. ~rn D、取物体开始的速度方向为正方向,物体速度的变化为△v=-v0-v°=-2v0,所以速度变化为2v0,故D正确.本题选不正确的,故选: AC 7.(2015? 德阳校级模拟)如图所示,一质量为m的物体在沿斜 面向上的恒力F作用下,由静止从底端向上做匀加速直线运动.若斜面足够长,表面光滑,倾角为经时间t恒力F做 功80J,此后撤去恒力F,物体又经时间t回到出发点,且回到岀发点时的速度大小为v,若以地面为重力势能
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