试题能量专题

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机械能守恒定律习题三一.选择题1.如阁甲所示，用竖直昀上的力F拉静止在水平地而上的一物体，物体在叫上运动的过程中，其机械能E与位移x的关系如图乙，其中AB为曲线。下列说法正确的是（）A.0〜Xl过程中物体所受拉力最小B.Xi〜x2过程中，物体的加速度先增大后减小C.0〜x3过程屮，物体的动能先增大后减小D.0〜x2过程中，物体克服重力做功的功率一直增大甲乙2.如图所示，木块B上表面是水平的，木块A置于B上，一起以某一初速度沿光滑斜面向上冲，上冲过程中A与B保持相对静止，在向上运动的过程中（）A.因AB的运动情况相同所以相互间没有摩擦力B.木块A处于超重状态C.A的机械能不发生变化D.A对B做负功3.水平传送带在电动机的带动下始终以速度v匀速运动。某时刻在传送带上A点处轻轻放上一个质量为m的小物体，经时间t小物体的速度与传送带相同，相对传送带的位移大小为X，A点未到右端，在这段时间內（）A.小物体相对地面的位移大小为xB.传送带上的A点对地的位移大小为xC.由于物体与传送带相互作用产生的内能力mv2D.由于物体与传送带相互作用电动机要多做的功为mv24.如阁所示，一个长为L,质釐为M的长方形木板，静止在光滑水平而上，一个质量为m的物块（可视为质点），以水平初速度v。，从木板的左端滑向另一端，设物块与木板间的动摩擦因数力//,当物块与木板达到相对静止时，物块仍在长木板上，物块相对木板的位移为d,木板相对地面的位移为s。则在此过程中（）A.摩擦力对物块做功为-//mgCv+6/）B.摩擦力对木板做功为-C.木板动能的增量力//mgsD.系统由于摩檫而产牛.的热量力pngd5.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3正确的是12A.重力做功mghB.物体的动能增加mgh332C.物体的机械能减少3#!）•物体麵肋做功卜h A.小球抛出时的竖直分速度为B.从0点到P点，小球上升的高度为Vo22(?1.如阁所示，物体以100J的初动能从斜面底端向上运动，当它通过斜面某一点M时，其动能减少80J，机械能减少32J，如果物体能从斜面上返回底端，则物体到达底端吋的动能为（）A.36JB.24JC.20JD.12J2.将一质量为m的小球从空中0点以初动能Ek斜向上抛了，飞行一段时间后，小球到达最高P点时的速度V。变为水平，不计空气阯力，则（）C.从0点到P点过程中，小球运动的平均速度为V｛）+u2V2mI）.从0点到P点过程中，小球运动的平均速度为J3v°42m3.在滑沙场有两个坡度不同的滑道AB和-45（均可看作斜面）.甲、乙两名旅游者分別乘两个相同完全的滑沙撬从A点巾静止开始分别沿AB和-45滑下，最后都停在水平沙而BC上，如图所示.设滑沙撬和沙曲‘间的动摩擦因数处处相同，斜血与水平面连接处均可认为是圆滑的，滑沙者保持一定姿势坐在滑沙撬上不动.则下列说法中正确的是（）A.甲在B点的速率一定大于乙在S点的速率B.甲滑行的总路程一定大于乙滑行的总路程C.甲全部滑行的水平位移一定大于乙全部滑行的水平位移I）.甲在B点的动能一定大于乙在5点的动能4.A、B、C、D四图中的小球以及小球所在的左侧斜面完全相同，现从同一高度h处由静止释放小球，使小球进入右侧竖直面上的不同轨道。如果不计任何摩擦阻力和拐弯处的能量损失，小球进入右侧轨道到达最高点时，速度为零的是（）5.如图所示，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商度处由静止释放，小球接触弹簧并将弹簧压缩至最低点（形变在弹性限度内），然 后乂被弹起离开弹簧，上升到一定高度后乂下落，如此反fi。通过安装在弹簧下端的压力传感器，测岀该过程中弹簧弹力F随吋间t变化的图像如图所示，则 A.运动过程屮小球的机械能守恒B.t2时刻小球的加速度为零C.t:〜t2这段吋间内，小球的动能在逐渐减小I）.t2〜t3这段时间内，小球的动能与重力势能之和在增加1.如图所示，光滑轨道ABCD是大型游乐没施过山车轨道的简化模型，最低点B处的入、出口靠近但相互错开，C是半径为K的圆形轨道的最髙点，BD部分水平，末端D点与右端足够长的水平传送带无缝连接，传送带以恒定速度v逆时针转动，现将一质量为m的小滑块从轨道AB上某一固定位置A由静止释放，滑块能通过C点后再经D点滑上传送带，则A.固定位置A到B点的竖直高度可能为2RB.滑块在传送带上向右运动的最大距离与传送带速度v有关C.滑块可能重新回到出发点A处uD.传送带速度v越大，滑块与传送带摩擦产生Y"Q的热量越多2.如图，滑块a、b的质量均为m,a.套在固定直杆上，与光滑水平地面相距h,b放在地而上，a、b通过铰链用刚性轻杆连接。不计摩擦，a、b可视为质点，重力加速度大小为g。则A.a落地前，轻杆对b—直做正功A.a落地时速度大小为＜2ghB.a下落过程中，其加速度大小始终不大于gC.a落地前，当a的机械能最小时，b对地面的压力大小为mg3.如图，离水平地面一定高处水平固定一内壁光滑的圆筒，筒内固定一轻质弹簧，弹簧处于自然长度。现将一小球从地面以某一初速度斜向上抛出，刚好能水平进入圆筒中，不计空气阻力。下列说法屮正确的是（）A.小球在上升过程中处于失重状态B.弹簧获得的®大弹性势能等于小球抛出时的动能C.小球从抛出点到筒口的时间与小球抛出时的初速度方向有关D.小球从抛出点到筒口的时间与小球抛出时的初速度方向无关4.如图所示，子弹水平射入放在光滑水平地而上静止的木块，子弹未穿透木块，此过程中木块动能增加了5J,那么此过程中系统产生的内能可能为（）mA.16JB.11.2JC.5.6JD.3.4JO,M二、实验题■門■丄■■■■■::..丄，5.一同学要研宄轻质弹簧的弹性势能与弹簧长度改变量的关系。实验装置如下阁甲所示,在离地面高为h的光滑水平桌面上，沿着与桌子右边缘垂直的方向放罝一轻质弹簧，其左端固定，右端与质量为m的小刚球接触。将小球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放，使小球沿水平方向射出桌面，小球在空中飞行落到位于水平地面的记录纸上留下痕迹。重力加速度为g（1）若测得某次压缩弹簧释放后小球落点P痕迹到0点的距离为s,则释放小球前弹簧的弹性势能表达式为；(2)该同学改变弹簧的压缩以进行多次测从得到下表一组数裾:弹簧压缩fix/cm1.001.502.002.503.003.50 小球飞行水平距离s/X102cm2.013.004.014.986.016.99结合(1)问与表中数据，弹簧弹性势能与弹簧压缩量x之间的关系式应为(3)完成实验后，该同学对上述装置进行了如下阁乙所示的改变：(1)在木板表而先后钉上白纸和写纸，并将木板竖直立于靠近桌子右边缘处，使小球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放，撞到木板并在白纸上留下痕迹0;(II)将木板向右平移适当的距离固定，再使小球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放，撞到木板上得到痕迹P;(TTT)用刻度尺测量纸上0点到P点的竖直距离为y。若己知木板与桌子右边缘的水平距离为L,则(II)步骤中弹簧的压缩量应该为。16JL位同学在网上查到在弹性限度内弹簧的弹性势能与弹簧的形变y:x之间的关系为Ep=-kx于是他们设想，让弹簧的弹性势能全部释放出来推动物体沿不光猾的水平面2运动，测W:对应弹簧不同压缩:U:下物体滑行的距离，就可以定性地验证这一结论，他们设计了如下实验：将带有挡板的表而处处祖糙程度相同的木板固定在水平桌而上，将一根很轻的弹簧(约14cm),—端固定在挡板上，将一个做有标记的物块紧贴弹簧放置在弹簧原长处，并在木板侧面平行木板固定一长条硬纸板，将物块的标记位置记录在纸板上，记作0,并以0为坐标原点，以平行木板方向建立x轴，在x轴上0点的左侧用刻度尺自0点向左每间隔lcm做出刻度线，记作xo=-lcm、-2cm。并将刻度尺固平行固定在木板侧而，并使其0雇刻线与O点重合，在进行实验时，使弹簧的压缩量以lcm递增，释放物块，并记录物块最终停止运动吋标记所在的位置，用刻度尺测量出该位置距离0点的距离，记作xP记录的数据如图所示；WWVWWWWWWVvXo/cm-1-2-3-4-5-6-7-8-9Xi/cm-0.90-0.200.602.405.0012.6017.5821.00次数n/123456789据此请回答：(1)第1、2组数据中的Xl为负，表示的物理意义为。(2)分析第3、4、5、组数据，于是他们得出结论o(3)漏掉的第6组数据中的Xl值，请你帮他们填在表中相应位置。(4)第9组数据明显有偏差的原因最可能是(5)若上述关系式成立，且弹簧的劲度系数已测出为k，则我们可以用表中的合适数据来求出物块与木板间的动磨擦因数则还需要的一个测量工具是，须测量的物理量为(并用字母表示)，则U值的表达式为(用有关物理量的字母表示)。 三、计算题17如图所示，倾角为的传送带以4m/S的速度沿图示方向匀速运动。已知传送带的上、下两端间的距离为L=7m。现将一质量hfO.4kg的小木块放到传送带的顶端，使它从静止开始沿传送带下滑，已知木块与传送带间的动摩檫因数为U=0.25,取g=10m/S2。求：(1)木块从顶端滑到底端所需要的时间；(2)木块从顶端滑到底端传送带对木块做的功;(3)木块从顶端滑到底端产生的热量。18.地铁列车从甲站由静止启动后做直线运动，先匀加速运动205,达到最高速度72Zrm//z,再匀速运动8(b，接着匀减速运动15s到达乙站停住。设列车在匀加速运动阶段牵引力为lxio67V,匀速阶段牵引力的功率为6xio^V,忽略匀减速运动阶段牵引力所做的功。(1)求甲站到乙站的距离；(2)燃汕公交车牵引力每做1焦耳功，排放气体污染物3X10"6克，如果使用燃汕公交车作为交通工具，从甲站到乙站牵引力做的功与地铁列车牵引力的功相同，求公交车排放气体污染物的质量。 18.如阁所示，在竖直方肉上A、B两物体通过劲度系数为k的轻质弹簧相连，A放在水平地面上，B、C两物体通过细绳绕过轻质定滑轮相连，C放仵同走的足够K：光滑斜面上。用手按住C,使细线恰好伸直但没有拉力，并保证ab段的细线竖直、cd段的细线与斜面平行。已知A、B的质量均为m，C的质量为M（M〉2m）,细线与滑轮之间的摩擦不计，开始时整个系统处于静止状态。释放C后它沿斜面下滑，当A恰好要离开地面时，B获得最大速度（B未触及滑轮，弹簧始终处于弹性限度内，重力加速度大小为g）。求：（1）释放物体C之前弹簧的压缩量；'（2）物体B的最大速度vw;物体A恰好要离开地面时，细线对物体C所做的功。（3）若C与斜而的动摩擦因数为"，从释放物体C开始到 机械能守恒定律习题三答案1.C2.C3.AD4.ACD5.C6.C7.ABD8.AB9.A10.D11.CD12.BD13.AD14.ABC15.(1)EP=^⑵£104^x2(3)L[hP4hPh20016.物块停止运动时，弹簧没有恢复原长或弹簧的弹性势能没有全部释放出來。在弹性限度内，弹簧的弹性势能与弹簧的形变量的平方成正比。8.40压缩9cm时，弹簧已明显超过弹性限度。弹簧秤物块的重力mgH二_——2mg(x,—x0)17.(1)刚开始时，由牛顿第二定律nigsin37°+umgcos37°=mai解得ai=8m/s2该过程所用时间&=&=0.5^A位移大小=l/Tl26/,二者速度大小相同后，mgsin37°+pmgcos37°=ma2解得：a2=4m/s2位移大小S2=L-Si=6m所用时间s2=vot2+—tz2r22得：t2=ls。(另一个解t2=_3s舍去)所以总时间为t=ti+t2=l.5s(2)传送带所做的功W=mmgcos37°•(s厂S2)=—4.0J(3)全过程屮生的热Q=f*s相对S相对=(Votl—Si)+(S2~Vot2)解得Q=2.4J【名师点睛】此题是牛顿第二定律的应用问题；解决本题的关键理清木块的运动情况，结合牛顿第二定律和运动学公式求解，恒力做功的公式求解功的大小；注意木块与传送带的相对路程与摩擦力的乘积等于产生的热量，即Q=fsm求出产生的热量。18(1)12km/h=20zn/5地铁匀加速运动的位移力：s=^vt地铁匀减速运动的位移为：h=1vf32地铁匀速运动的位移为：~=vz2甲站到乙站的距离为：5=4+么+么联立以上各式，并代入数据解得：5，=1950，n。 (2)地铁匀加速运动过程中，牵引力做的功为：W/=F.v,地铁匀速运动过程中，牵引力做的功为：W2=Pt2地铁从甲站到乙站，牵引力做的总功为：VV=V^+W2燃油公交车运行中做的功为：W,=W=6.8xlO8J燃油公交车牵引力每做1焦耳功，排放气体污染物3x10、=3x109权公交车排放气体污染物的质fi为：zw=3xl0~yx6.8xl0s^=2.04知。考点：动能定理的应用；匀变速直线运动的位移与时间的关系【名师点晴】该题结合机车的功与功率的问题考查匀变速直线运动的综合应用，解决本题的关键掌握匀变速直线运动的速度时间公式，并能灵活运用。19(1)释放物体C之前，细线恰好伸直，绳子拉力为零，弹簧处于压缩状态，设弹簧的压缩量为X，对物体B受力分析，由平衡条件及胡克定律得：mg=kx解得x=Ik(2)当A恰好要离开地面时，地面对物体A的支持力为零，弹簧处于伸长状态，设弹簧的伸长量为对物体A受力分析，由平衡条件及胡克定律得：mg=kx!因此物体B上升的高度和物体C沿斜而下滑的距离为二x-^x'k设斜面倾角为a,当物体B达最大速度时，以三个物体和弹簧作为研究对象，所受合外力为零，则有Algsin汉=2mgA、B、C、弹簧组成的系统机械能守恒，因初始状态弹簧的压缩呈与物体B达最大速度时弹簧的伸长量相等，所以在整个过程中弹性势能变化量为零，根据机械能守恒定律有Mgssina-mgs=+m]v联立以上各式解得v,w=2mg(1)设物体A恰好要离开地面时，物体A和物体C的速度力v，以三个物体和弹簧作力研允对象，由(2)的分析知，在整个过程中弹性势能变化量为零，由功能关系得：Mgssina-pMgscosa-mgs=—(+m)v以物体c为研究对象，根据动能定理有W+Mgssina-pMgscosa=Mv2k(M-4m2