【绿色通道】2012高考物理第五章机械能 机械能守恒定律和能的转化和守恒定律练习 新人教版

用心 爱心 专心1 第第 5 5 章章 第第 3 3 课时必考内容课时必考内容 1 2010 银川模拟 如图所示 桌面高为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 则 小球落到地面前瞬间的机械能为 A mgh B mgH C mg H h D mg H h 答案 C 解析 整个过程的机械能守恒 则在最高点的机械能是mg H h 与小球落地时的机 械能相等 故选 C 2 质量为m的物体 从距地面h高处由静止开始以加速度a g竖直下落到地面 在 1 3 此过程中 A 物体的重力势能减少mgh 1 3 B 物体的动能增加mgh 1 3 C 物体的机械能减少mgh 1 3 D 物体的机械能保持不变 答案 B 解析 物体所受合力为F合 ma mg由动能定理得 动能的增加量 1 3 Ek F合 h mgh 1 3 3 2010 襄樊模拟 如图所示 竖立在水平面上的轻弹簧 下端固定 将一个金属球放在弹簧顶端 球与弹簧不连接 用力向下压球 使弹簧被压 缩 并用细线把小球和地面拴牢 图甲 烧断细线后 发现球被弹起且脱离 弹簧后还能继续向上运动 图乙 那么该球从细线被烧断到刚脱离弹簧的运 动过程中 下列说法正确的是 A 弹簧的弹性势能先减小后增大 B 球刚脱离弹簧时动能最大 C 球在最低点所受的弹力等于重力 D 在某一阶段内 小球的动能减小而小球的机械能增加 答案 D 解析 从细线被烧断到球刚脱离弹簧的运动过程中 弹簧的弹性势能转化为小球的机 械能 弹性势能逐渐减小 选项 A 错误 当弹簧弹力与球重力相等时 球的动能最大 此 后弹簧继续对球做正功 但球的动能减小 而球的机械能却增大 所以选项 D 正确 B 错 误 小球能继续上升 说明在细绳烧断瞬间小球在最低点时弹力大于球的重力 选项 C 错 误 用心 爱心 专心2 4 滑板是现在非常流行的一种运动 如图所示 一滑板运动员以 7 m s 的初速度从曲面的A点下滑 运动到B点速度仍为 7 m s 若他以 6 m s 的 初速度仍由A点下滑 则他运动到B点时的速度 A 大于 6 m s B 等于 6 m s C 小于 6 m s D 条件不足 无法计算 答案 A 解析 当初速度为 7 m s 时 由功能关系 运动员克服摩擦力做功等于减少的重力势 能 而当初速度变为 6 m s 时 运动员所受的摩擦力减小 故从A到B过程中克服摩擦力 做的功减少 而重力势能变化量不变 故运动员在B点动能大于他在A点的动能 5 电机带动水平传送带以速度v匀速转动 一质量为m的小木块由 静止轻放在传送带上 传送带足够长 若小木块与传送带之间的动摩擦 因数为 如图所示 当小木块与传送带相对静止时 求 1 小木块的位移大小 2 传送带转过的路程 3 小木块获得的动能 4 摩擦过程产生的摩擦热 5 电机带动传送带匀速转动输出的总能量 答案 1 2 3 mv2 4 mv2 5 mv2 v2 2 g v2 g 1 2 1 2 解析 木块刚放上时速度为零 必然受到传送带的滑动摩擦力作用而做匀加速直线运 动 达到与传送带共速后不再相互滑动 整个过程中木块获得一定的能量 系统要产生摩 擦热 对小木块 相对滑动时 由ma mg得加速度a g 由v at得 达到相对静 止所用时间t v g 1 小木块的位移s1 t v 2 v2 2 g 2 传送带始终匀速运动 路程s2 vt v2 g 3 小木块获得的动能Ek mv2 1 2 这一问也可用动能定理解 mgs1 Ek 故Ek mv2 1 2 4 产生的摩擦热Q mg s2 s1 mv2 1 2 5 由能的转化与守恒定律得 电动机输出的总能量转化为小木块的动能与摩擦热 所 以E总 Ek Q mv2 6 如图所示为一轻弹簧一端系在墙上的O点 自由伸长到B点 今将 用心 爱心 专心3 一质量为m的小物体靠着弹簧 将弹簧压缩到A点 然后释放 小物体能在水平面上运动 到C点静止 A C距离为x 若将小物体系在弹簧上 在A由静止释放 则小物体将做阻 尼振动到最后静止 设小物体通过总路程为L 则下列各式中正确的是 A L x B L x C L x D 以上 B C 答案都可能 答案 D 解析 在第一种情况下 小物体静止时 弹簧没有形变 在第二种情况下 小物体最 后静止的位置可能在B点 弹簧没有形变 也可能在B的左侧或右侧 弹簧有形变 在这两个过程中 弹簧的弹性势能的减少转化为摩擦生成的热能 在第一种情况下 E弹 Q热 mgx 在第二种情况下 E弹 E弹 mgL E弹 为小物体静止时的弹性势能 由上两式知 mgx mgL E弹 所以小物体静止在B点时 x L 小物体静止位置不是B点时 L x 7 2010 衡水模拟 在 2008 北京奥运会上 俄罗斯著名撑杆跳 运动员伊辛巴耶娃以 5 05 m 的成绩第 24 次打破世界纪录 如图为她 在比赛中的几个画面 下列说法中正确的是 A 运动员过最高点时的速度为零 B 撑杆恢复形变时 弹性势能完全转化为动能 C 运动员要成功跃过横杆 其重心必须高于横杆 D 运动员在上升过程中对杆先做正功后做负功 答案 D 解析 运动员要过横杆 必须保证在最高点有水平方向上的速度 所以选项 A 错误 撑杆恢复形变时 弹性势能转化为动能和重力势能 选项 B 错误 运动员跃过横杆可视为 一连续质点模型 例如绳子 而不能看做一个整体 选项 C 错误 运动员在上升过程中 杆的形变量先增大后减小 弹性势能先增大后减小 所以运动员对杆先做正功后做负功 选项 D 正确 8 2010 襄樊模拟 如图所示 足够长的传送带以恒定速率顺时针运行 将一个物体 轻轻放在传送带底端 第一阶段物体被加速到与传送带具有相同的速度 第二阶段与传送 带相对静止 匀速运动到达传送带顶端 下列说法正确的是 A 第一阶段摩擦力对物体做正功 第二阶段摩擦力对物体不做功 B 第一阶段摩擦力对物体做的功等于第一阶段物体动能的增加 C 第一阶段物体和传送带间的摩擦生热等于第一阶段物体机械能的增加 D 物体从底端到顶端全过程机械能的增加等于全过程物体与传送带间的摩擦生热 答案 C 解析 第一阶段为滑动摩擦力做功 第二阶段为静摩擦力做功 两个阶段摩擦力方向 都跟物体运动方向相同 所以摩擦力都做正功 选项 A 错误 由功能关系可知 第一阶段 用心 爱心 专心4 摩擦力对物体做的功 除重力之外的力所做的功 等于物体机械能的增加 即 E W阻 F 阻l物 摩擦生热为Q F阻l相对 又由于l传送带 vt l物 t 所以l物 l相对 l传送带 v 2 1 2 即Q E 选项 C 正确 B 错误 第二阶段没有摩擦生热 但物体的机械能继续增加 结 合选项 C 可以判断选项 D 错误 9 2009 山东理综 如图为某探究活动小组设计的节能运输系 统 斜面轨道倾角为 30 质量为M的木箱与轨道的动摩擦因数为 木箱在轨道顶端时 自动装货装置将质量为m的货物装入木箱 3 6 然后木箱载着货物沿轨道无初速度滑下 当轻弹簧被压缩至最短时 自动卸货装置立刻将 货物卸下 然后木箱恰好被弹回到轨道顶端 再重复上述过程 下列选项正确的是 A m M B m 2M C 木箱不与弹簧接触时 上滑的加速度大于下滑的加速度 D 在木箱与货物从顶端滑到最低点的过程中 减少的重力势能全部转化为弹簧的弹性 势能 答案 BC 解析 木箱和货物下滑过程中 令下滑高度为h 根据功能关系有 M m gh M m gh E弹 cos sin 木箱上滑过程中 根据功能关系有 Mgh Mgh 0 E弹 cos sin 代入相关数据 整理得m 2M A 错误 B 正确 木箱和货物下滑过程中 根据牛顿第二定律有 a1 g sin cos 方向沿斜面向下 木箱上滑过程中 根据牛顿第二定律有 a2 g sin cos 方向沿斜面向下 所以 C 正确 根据能量守恒定律知 还有一部分机械能由于克服摩擦力做功转化为内能 D 错误 10 如图所示 ABCD是一个盆式容器 盆内侧壁与盆底BC的连 接处都是一段与BC相切的圆弧 B C为水平的 其距离d 0 50 m 盆边缘的高度为h 0 30 m 在A处放一个质量为m的小物块并 让其从静止出发下滑 已知盆内侧壁是光滑的 而盆底BC面与小物 块间的动摩擦因数为 0 10 小物块在盆内来回滑动 最后停下来 则停下的位置到B 的距离为 A 0 50 m B 0 25 m C 0 10 m D 0 答案 D 解析 由于BC面粗糙 物块在BC面上往返运动不断消耗机械能 直至停止运动 设 物块在BC面上运动的总路程为x 根据动能定理 W Ek2 Ek1得 mgh mgx 0 解得 用心 爱心 专心5 x m 3 m 因为 6 可见物块最后停在B点 D 正确 h 0 30 0 10 3 0 50 11 10 只相同的轮子并排水平排列 圆心分别为O1 O2 O3 O10 已知 O1O10 3 6 m 水平转轴通过圆心 轮子均匀绕轴以 r s 的转速顺时针转动 现将一根 4 长 0 8 m 质量为 2 0 kg 的匀质木板平放在这些轮子的左端 木板左端恰好与O1竖直对齐 如图所示 木板与轮缘间的动摩擦因数为 0 16 不计轴与轮间的摩擦 g取 10 m s2 试求 1 木板在轮子上水平移动的总时间 2 轮子在传送过程中所消耗的机械能 答案 1 2 5 s 2 5 12 J 解析 1 轮子转动的线速度 v 2 nr 2 0 2 m s 1 6 m s 4 板运动的加速度 a g 0 16 10 m s2 1 6 m s2 所以板在轮子上做匀加速运动的时间 t1 1 s v a 1 6 m s 1 6 m s2 板在做匀加速运动中所发生的位移 s1 at12 1 6 12 m 0 8 m 1 2 1 2 板在做匀速运动的全过程中其重心平动发生的位移为 s2 3 6 m 0 8 m 0 4 m 2 4 m 因此 板运动的总时间为 t t1 1 s s 2 5 s s2 v 2 4 1 6 2 由功能关系知 轮子在传送木板的过程中所消耗的机械能一部分转化成了木板的动 能 另一部分因克服摩擦力做功转化成了内能 即 E mv2 Ffs相对 1 2 而克服摩擦力做功为 Wf Ffs相对 mg vt1 0 v t1 2 所以代入数据可得 E mv2 Ffs相对 5 12 J 1 2 12 2010 山东理综 如图所示 倾角 30 的粗糙斜面固定在地面上 长为l 质量为m 粗细均匀 质量分布均匀的软绳置于斜面上 其上端与斜面顶端齐平 用细线 将物块与软绳连接 物块由静止释放后向下运动 直到软绳刚好全部离开斜面 此时物块未 到达地面 在此过程中 用心 爱心 专心6 A 物块的机械能逐渐增加 B 软绳重力势能共减少了mgl 1 4 C 物块重力势能的减少等于软绳克服摩擦力所做的功 D 软绳重力势能的减少小于其动能的增加与克服摩擦力所做功之和 答案 BD 解析 物块向下运动过程中 绳子拉力对物块做负功 物块的机械能减少 A 项错误 软绳重心下降的高度为 sin l 软绳的重力势能减少mgl B 项正确 由能的转 l 2 l 2 1 4 1 4 化和守恒知 物块和软绳重力势能的减少等于物块和软绳增加的动能和软绳克服摩擦力所 做的功 C项错误 对于软绳 由能的转化和守恒知 绳子拉力对软绳所做的功和软绳重 力势能的减少之和等于软绳动能的增加与克服摩擦力所做功之和 D 项正确 13 2010 江苏单科 在娱乐节目中 选手需借助悬挂在 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 60 kg 的质点 选手抓住绳由静止开始摆动 此时绳与竖直方向夹角 53 绳的悬挂点O距水面的高度为H 3 m 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g 10 m s2 sin 53 0 8 cos 53 0 6 1 求选手摆到最低点时对绳拉力的大小F 2 若绳长l 2 m 选手摆到最高点时松手落入水中 设水对选手的平均浮力f1 800 N 平均阻力f2 700 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 小阳却 认为绳越短 落点距岸边越远 请通过推算说明你的观点 答案 1 1 080 N 2 1 2 m 3 见解析