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题型: 单选题
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单选题

如图所示,一质量为m的滑块以初速度v0自固定斜面底端A开始冲上斜面,到达某一高度后返回A,斜面与滑块之间有摩擦.下图分别表示滑块在斜面上运动的整个过程中速度v、加速度a、重力势能EP和机械能E随时间的变化图线,可能正确的是(  )

A

B

C

D

正确答案

C

解析

解:

A、滑块在斜面上运动过程中,由于存在摩擦力,机械能不断减小,经过同一点时下滑的速度小于上滑的速度,根据速度图象的“面积”等于位移,两个过程的位移大小相等,可知,下滑时间大于上滑时间.所以A错误.

B、物体在上滑与下滑两个过程中,所受的合力方向均沿斜面向下,加速度方向相同.故B错误.

C、设斜面的倾角为α.在上滑过程中:上滑的位移大小为x1=,重力势能为EP=mgx1sinα=mgsinα(),此为抛物线方程.下滑过程:重力势能为EP=mg[H-sinα],H为斜面的最大高度,t0是上滑的时间,此为开口向下的抛物线方程.所以C是可能的.故C正确.

D、由于物体克服摩擦力做功,其机械能不断减小,不可能增大,所以D图不可能.故D错误.

故选C

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题型: 多选题
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多选题

如图所示,在一个直立的光滑管内放置一个轻质弹簧,上端O点与管口A的距离为2x0,一个质量为m的小球从管口由静止下落,将弹簧压缩至最低点B,压缩量为x0,不计空气阻力,在向下运动中下列说法正确的是(  )

A小球运动的最大速度等于2

B弹簧的劲度系数为

C小球接触弹簧后的运动过程中重力势能与弹性势能之和先减小后增大

D弹簧的最大弹性势能为3mgx0

正确答案

C,D

解析

解:A、设小球刚运动到O点时的速度为v,则有mg•2x0=,v=2.小球接触弹簧后先做加速运动,所以小球运动的最大速度大于2.故A错误;

B、设弹簧的弹力与重力大小相等时,弹簧压缩量为x,则有mg=kx,k=.而弹簧的弹力与重力平衡的位置在B点的上方,则x<x0,则k>.故B错误;

C、小球刚接触弹簧后先做加速运动再做减速运动,根据系统机械能守恒可知小球的重力势能、弹簧的弹性势能和小球的动能之和保持不变,因小球动能先增加后减小,故重力势能与弹性势能之和先减小后增加,故C正确;

D、当小球运动到最低点B时,弹性势能最大,根据机械能守恒定律得,弹簧的最大弹性势能为3mgx0.故D正确.

故选:CD.

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题型: 单选题
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单选题

长为L的轻绳一端固定于O点,另一端系质量为m的小球,把小球拉离水平方向上方至绳与水平方向成α=30°时静止释放,当小球自由下落并摆至最低点时绳的张力F为(已知重力加速度为g)(  )

A4mg

B3.5mg

C3mg

D2.5mg

正确答案

B

解析

解:小球先做自由落体运动,设细线刚拉紧时的速度大小为v1.根据机械能守恒定律得:

  mgL=m,解得  v1=

拉紧细线后瞬间,小球的速度设为v2,根据运动的分解得:

  v2=v1cos30°=

设小球运动到最低点A时的速度为v3.根据机械能守恒定律得:

  =mgL(1-sin30°)+

解得 v3=

在最低点,由牛顿第二定律得:

  T-mg=m,解得 T=3.5mg

故选:B.

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题型: 单选题
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单选题

(2014春•黔西南州校级月考)质量为m的物体从地面上方H高处无初速度释放,落在水平地面后砸出一个深为h的坑,如图所示,则在整个过程中,下列说法不正确的是(  )

A重力对物体做功为mgH

B物体的重力势能减少了mg(h+H)

C外力对物体做的总功为零

D整个过程中动能的变化为零

正确答案

A

解析

解:A、重力做功只与下落的高度有关,物体下降的高度为H+h,所以在整个过程中,重力做功为 mg(H+h).故A错误.

B、重力做多少功,重力势能就减少多少,重力做功为mg(H+h),所以物体的重力势能减少mg(h+H),故B正确.

CD、物体的初、末动能均为零,动能的变化为零,根据动能定理可得外力对物体做的总功为零,故C、D正确.

本题选不正确的,故选:A

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题型:简答题
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简答题

在光滑的水平面上放一质量为M,边长为b的立方体木块,木块上搁有一根长为L的光滑轻质杆,杆端固定一质量为m的匀质小球,另一端用光滑铰链连接于地面上O点,棒可绕O点在竖直平面内自由转动,如图所示,设杆与水平面间夹角α1,无初速地推动木块右滑,当杆与水平面间夹角变为α2(α2<α1)时,木块的速度是多少?

正确答案

解析

解:以地面为零势能平面.开始时:E1=mgLsina1+Mg

杆与水平面间夹角变为a2时:Ep2=mgLsina2+Mg

设此时木块的速度为vm,杆上与木块接触点p绕O轴转动的线速度v1

如图所示:v1=vMsina2

因杆上各点绕O轴转动的角速度相同,此时小球的线速度为vm

ω===

∴vm==vMsin2α2

系统动能为:Ek2=+=

由机械能守恒定律可得:E1=Ep2+Ek2

可得:vM=b

答:木块的速度是b

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题型:简答题
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简答题

如图,质量为m的小球悬挂在长为L的细线下端,将它拉至与竖直方向成θ=60°的位置后由静止释放,当小球摆至最低点时,恰好与水平面上原来静止的、质量也为m的木块相碰,不考虑空气阻力,重力加速度为g,求:

(1)小球摆至最低点与木块碰前瞬间,小球的速度v.

(2)小球摆至最低点与木块碰前瞬间,细线的拉力F.

(3)若木块被碰后获得的速度为v,木块与地面的动摩擦因数μ=,求木块在水平地面上滑行的距离.

正确答案

解析

解:(1)设小球摆至最低点时的速度为v,根据机械能守恒定律有:

mgL(1-cosθ)=mv2

小球在最低点时速度:v=

(2)小球摆到最低点时,根据牛顿第二定律有:

F-mg=m

解得:F=2mg

(3)木块被碰后获得速度v1,在水平地面上滑行的距离为x,根据动能定理有:

又 v1=v=

联立并代入数据,解得:x=2L

答:(1)小球摆至最低点与木块碰前瞬间,小球的速度v为

(2)小球摆至最低点与木块碰前瞬间,细线的拉力F为2mg.

(3)木块在水平地面上滑行的距离为2L.

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题型:简答题
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简答题

如图所示,一固定的足够长的楔形木块表面光滑,其斜面的倾角θ=30°,另一边与地面垂直,顶上有一定滑轮.一柔软的细线跨过定滑轮,两端分别与物块A和B连结,A的质量为mA=4kg,B的质量为mB=1kg.开始时将B按在地面上不动,然后放开手,让A沿斜面下滑而B上升.设当A沿斜面下滑s=1m后,细线突然断了.g取10m/s2,求:

(1)细线断开时A物块的速度vA的大小;

(2)物块B上升的最大高度H;

(3)当A沿斜面下滑距离为时,细线中的张力大小.

正确答案

解析

解:(1)细绳断开前,A、B组成的系统机械能守恒,根据机械能守恒定律有:

代入数据解得:vA=2m/s.

(2)此时B的速度为2m/s,继续上升的高度为:

则物块B上升的最大高度为:H=h+s=0.2+1m=1.2m.

(3)绳子未断时,A的加速度为:

a=

根据牛顿第二定律得:mAgsin30°-T=mAa,

解得:T=mAgsin30°-mAa=N=12N.

答:(1)细线断开时A物块的速度vA的大小为2m/s;

(2)物块B上升的最大高度H为1.2m;

(3)当A沿斜面下滑距离为时,细线中的张力大小为12N.

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题型:简答题
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简答题

如图所示,长为l的轻细绳,上端固定在天花板上,下端系一质量为m的小球,将小球拉开到绳子绷直且呈水平的A点,无初速度释放小球,空气阻力不计,求:

(1)小球落至最低点B时的速度大小;

(2)小球落至最低点时受到绳子拉力的大小.

正确答案

解析

解:(1)球从A点至最低点B过程机械能守恒,设落至最低点时速度为v,则:

得:

小球落至最低点时的速度大小为

(2)至最低点时:

小球受合力F=

得:F=3mg

由牛顿第三定律可得绳子受到的拉力为3mg.

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题型: 单选题
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单选题

如图所示,弹簧下面挂一质量为m的物体,物体在竖直方向上作振幅为A的简谐运动,当物体振动到最高点时,弹簧正好为原长,弹簧在弹性限度内,则物体在振动过程中(  )

A弹簧的最大弹性势能等于2mgA

B弹簧的弹性势能和物体动能总和不变

C物体在最低点时的加速度大小应为2g

D物体在最低点时的弹力大小应为mg

正确答案

A

解析

解:A、从最高点到最低点,动能变化为0,重力势能减小2mgA,则弹性势能增加2mgA.而初位置弹性势能为0,在最低点弹性势能最大,为2mgA.故A正确.

B、在运动的过程中,只有重力和弹力做功,系统机械能守恒,弹簧的弹性势能、物体的动能、重力势能之和不变.物体的重力势能是变化的,故弹簧的弹性势能和物体动能总和是变化的,故B错误.

C、D、小球在简谐运动的平衡位置处,mg=kA,A=.所以在最低点时,形变量为2A.弹力大小为2mg.加速度大小为 a==g,故CD错误.

故选:A

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题型: 单选题
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单选题

如图所示,一个光滑的水平轨道AB与光滑的圆轨道BCD连接,其中圆轨道在竖直平面内,半径为R,B为最低点,D为最高点,一个质量为m的小球以初速度V0沿AB运动,刚好能通过最高点D,则(  )

A小球质量越大,所需的初速度越大

B圆轨道半径越大,所需的初速度越大

C初速度V0与小球质量m、轨道半径R无关

D小球质量m和轨道半径R同时增大,有可能不用增大初速度v

正确答案

B

解析

解:在最高点时,只有重力作为向心力可得

  mg=m

A到D的过程中机械能守恒,可得

mV02=2mgR+mV D 2

联立以上两个方程,解得

  V0=

由此可以看出V0与m无关,当R变大时V0变大,

故选B.

下一知识点 : 实验:验证机械能守恒定律
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