- 机械能守恒定律
- 共8461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( )
正确答案
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
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( )
正确答案
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.
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)( )
正确答案
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.
(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( )
正确答案
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
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.
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.
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.
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合=
得:F=3mg
由牛顿第三定律可得绳子受到的拉力为3mg.
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( )
正确答案
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
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( )
正确答案
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.
扫码查看完整答案与解析