高中物理機(jī)械能及其守恒定律典型例題剖析

1、機(jī)械能及其守恒定律典型例題剖析一、選擇題1.從高處自由下落的物體，它的重力勢(shì)能Ep和機(jī)械能E隨下落高度h的變化圖線如圖6-1所示，正確的是( )【答案】ChoAhoBhoDEhoCE圖6-12. 行駛中汽車(chē)制動(dòng)后滑行一段距離，最后停下；流星在夜空中墜落并發(fā)出明亮的光焰；降落傘在空中勻速下降.上述不同現(xiàn)象所包含的相同的物理過(guò)程是（ ）物體克服阻力做功 物體的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量物體的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量 物體的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量A B C D【答案】D3.下面關(guān)于摩擦力做功的敘述，正確的是( )A.靜摩擦力對(duì)物體一定不做功B.動(dòng)摩擦力對(duì)物體一定做負(fù)功C.一對(duì)靜摩擦力中，一個(gè)靜摩擦

2、力做正功，另一靜摩擦力一定做負(fù)功D.一對(duì)動(dòng)摩擦力中，一個(gè)動(dòng)摩擦力做負(fù)功，另一動(dòng)摩擦力一定做正功【解析】一對(duì)靜摩擦力的作用點(diǎn)不發(fā)生相對(duì)移動(dòng)，它們的合功為零，它們的功可以一正一負(fù)；可以都為零；一對(duì)動(dòng)摩擦力的作用點(diǎn)發(fā)生相對(duì)移動(dòng)，它們的合功為負(fù)值，它們的功可以一正一負(fù)；可以一零一負(fù)；可以兩負(fù).【答案】C4. (2003上海綜合)在交通運(yùn)輸中，常用“客運(yùn)效率” 來(lái)反映交通工具的某項(xiàng)效能，“客運(yùn)效率”表示消耗單位能量對(duì)應(yīng)的載客數(shù)和運(yùn)送路程的乘積，即客運(yùn)效率.一個(gè)人騎電動(dòng)自行車(chē)，消耗1MJ（J）的能量可行駛30Km；一輛載有4個(gè)人的普通轎車(chē)，消耗320MJ的能量可行駛100Km，則電動(dòng)自行車(chē)與這輛轎車(chē)的客運(yùn)

3、效率之比是A. 61B.125C.241D.481圖6-2【答案】C5.如圖6-2所示，小球從高處下落到豎直放置的輕彈簧上，在彈簧壓縮到最短的整個(gè)過(guò)程中，下列關(guān)于能量的敘述中正確的應(yīng)是（ ）A.重力勢(shì)能和動(dòng)能之和總保持不變B.重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能之和總保持不變C.動(dòng)能和彈性勢(shì)能之和保持不變D.重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能和動(dòng)能之和總保持不變【解析】 在球從高處下落到彈簧壓縮到最短的過(guò)程中，只有重力、彈簧彈力做功，重力勢(shì)能、動(dòng)能、彈性勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，其總和不變，選項(xiàng)D正確.【答案】D圖6-36.飛行員進(jìn)行素質(zhì)訓(xùn)練時(shí)，抓住秋千桿由水平狀態(tài)下擺，到達(dá)豎直狀態(tài)的過(guò)程中如圖6-3所示，飛行員所受重力的瞬時(shí)功率變化情況

4、是（ ） A.一直增大B.一直減小C.先增大后減小D.先減小后增大【解析】易知飛行員豎直分速先增后減，由得出飛行員所受重力的瞬時(shí)功率先增大后減小.【答案】C圖6-47.如圖6-4所示，質(zhì)量為m的物體沿動(dòng)摩擦因素為的水平面以初速度從A點(diǎn)出發(fā)到B點(diǎn)時(shí)速度變?yōu)?，設(shè)同一物體以初速度從點(diǎn)先經(jīng)斜面，后經(jīng)斜面到點(diǎn)時(shí)速度變?yōu)椋瑑尚泵嬖谒矫嫔贤队伴L(zhǎng)度之和等于AB的長(zhǎng)度，則有（ ）A. B. C. D.不能確定【解析】在水平面上，由動(dòng)能定理在斜面上，設(shè)左、右斜面傾角分別為、，左、右斜面長(zhǎng)度分別為、由動(dòng)能定理所以【答案】B8. 如圖6-5，長(zhǎng)度相同的三根輕桿構(gòu)成一個(gè)正三角形支架，在A處固定質(zhì)量為2m的小球；B處固

5、定質(zhì)量為m的小球，支架懸掛在O點(diǎn)，可繞過(guò)O點(diǎn)與支架所在平面相垂直的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng).開(kāi)始時(shí)OB與地面相垂直，放手后開(kāi)始運(yùn)動(dòng).在無(wú)任何阻力的情況下，下列說(shuō)法中正確的是（ ）oAB2mm圖6-5A球到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)速度為零A球機(jī)械能減小量等于B球機(jī)械能增加量B球向左擺動(dòng)所能達(dá)到的最高位置應(yīng)高于A球開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的高度當(dāng)支架從左向右回?cái)[時(shí)，A球一定能回到起始高度 A. B. C. D. 【解析】A、B兩球以及地球所組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，A球機(jī)械能減少量等于B球機(jī)械能增加量.若以初始狀態(tài)B球所在平面為零勢(shì)面，則系統(tǒng)總機(jī)械能為2mgh，當(dāng)A球在最低點(diǎn)時(shí)B球勢(shì)能為mgh.另外的機(jī)械能是A和B共有的動(dòng)能，因此B還要繼續(xù)上升

6、，正確答案為B.【答案】B二、填空題9.質(zhì)量為0.7Kg的足球，以4m/s的速度水平飛來(lái)，運(yùn)動(dòng)員以5m/s的速度將球反方向頂出，則運(yùn)動(dòng)員在頂球的過(guò)程中對(duì)球做的功為. 【解析】運(yùn)動(dòng)員先對(duì)足球做負(fù)功再做正功，對(duì)球做的總功為足球的動(dòng)能改變量?！敬鸢浮?.15J10.某地強(qiáng)風(fēng)的風(fēng)速約為，設(shè)空氣密度為1.3Kg/m3，如果把通過(guò)橫截面積為S20m2的風(fēng)的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為電能，則利用上述已知量計(jì)算電功率的公式應(yīng)為P，大約為W（取一位有效數(shù)字）【解析】【答案】；11. 一跳繩運(yùn)動(dòng)員質(zhì)量為m=50kg，1 min跳n=180次，假設(shè)每次跳躍中，腳與地面接觸時(shí)間占跳躍一次所需時(shí)間的2/5，則該運(yùn)動(dòng)員跳繩時(shí)克服重力

7、做功的平均功率約為_(kāi).【解析】跳躍的周期s.每個(gè)周期內(nèi)在空中停留的時(shí)間s.運(yùn)動(dòng)員跳起時(shí)視為豎直上拋運(yùn)動(dòng).設(shè)起跳初速度為v0，由得v0=gt1/2.每次跳躍，人克服重力做的功克服重力做功的平均功率W=75 W【答案】75 W12.面積很大的水池，水深為H，如圖6-6所示，水面上浮著一正立方體木塊，木塊邊長(zhǎng)為a，質(zhì)量為m，密度為水的.開(kāi)始時(shí)木塊靜止，有一半沒(méi)入水中，現(xiàn)用力F將木塊緩慢地壓入池底，不計(jì)摩擦，則從木塊起始到剛好完全沒(méi)入水中的過(guò)程中池水勢(shì)能的改變量Ha圖6-6為，從木塊起始到停在池底的過(guò)程中，力F所做的功為.【提示】木塊起始到剛好完全沒(méi)入水中的過(guò)程中，體積的水重心升高了.HamgF2mg

8、【解析】(1)如圖木塊起始到剛好完全沒(méi)入水中的過(guò)程中，相當(dāng)于把陰影部分的體積的水搬到了水面上，因水面積很大，可認(rèn)為新水面高度不變，故體積的的水重心升高了，(2) 法一：木塊起始到停在池底的過(guò)程中，分成兩階段：一是木塊起始到剛好完全沒(méi)入水中，此過(guò)程中浮力是變力，其平均值推力平均值 推力做的功第二階段是木塊從剛沒(méi)入水中到池底，推力推力的功推力做的總功法二：把木塊與全池的水作為一個(gè)系統(tǒng)，推力作的功等于系統(tǒng)機(jī)械能的增量，即勢(shì)能的增量（因系統(tǒng)動(dòng)能幾乎為零）. 【答案】 三、計(jì)算題（13某司機(jī)為確定他的汽車(chē)上所載貨物的質(zhì)量，他采用如下方法：已知汽車(chē)自身的質(zhì)量為，當(dāng)汽車(chē)空載時(shí)，讓汽車(chē)在平直公路上以額定功率行

9、駛，從速度表上讀出汽車(chē)達(dá)到的最大速度為.當(dāng)汽車(chē)載重時(shí)，仍讓汽車(chē)在平直公路上以額定功率行駛，從速度表上再讀出汽車(chē)達(dá)到的最大速度為.設(shè)汽車(chē)行駛時(shí)的阻力與總重力成正比.試根據(jù)以上提供的已知量求出車(chē)上所載貨物的質(zhì)量.【解析】設(shè)汽車(chē)行駛時(shí)的阻力與總重力的比例系數(shù)為汽車(chē)空載時(shí)汽車(chē)載重時(shí)解得：【答案】圖6-714(2003上海21)質(zhì)量為m的飛機(jī)以水平速度v0飛離跑道后逐漸上升，若飛機(jī)在此過(guò)程中水平速度保持不變，同時(shí)受到重力和豎直向上的恒定升力（該升力由其它力的合力提供，不含重力）。今測(cè)得當(dāng)飛機(jī)在水平方向的位移為時(shí)，它的上升高度為h，如圖6-7所示.求：（1）飛機(jī)受到的升力大??；（2）從起飛到上升至h高度的

10、過(guò)程中升力所作的功及在高度h處飛機(jī)的動(dòng)能。【解析】（1）飛機(jī)水平速度不變 y方向加速度恒定 消去t即得 由牛頓第二定律 （2）升力做功 在h處 v圖6-8【答案】（1）（2）15如圖6-8所示，將一顆小鋼珠由靜止釋放到盛有蓖麻油的量筒中，下落不久鋼珠就開(kāi)始作勻速直線運(yùn)動(dòng).（量筒中為什么不放清水而用蓖麻油？這是因?yàn)楸吐橛偷拿芏入m小于清水，但它對(duì)鋼珠產(chǎn)生的粘滯阻力卻大大超過(guò)清水）1845年英國(guó)物理學(xué)家和數(shù)學(xué)家斯托克斯（研究球體在液體中下落時(shí)，發(fā)現(xiàn)了液體對(duì)球體的粘滯阻力與球的半徑、速度及液體的種類(lèi)有關(guān)，有,其中物理量為液體的粘滯系數(shù)，它與液體的種類(lèi)及溫度有關(guān).鋼珠在蓖麻油中運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后就以穩(wěn)定的速

11、度下落，這一速度稱(chēng)為收尾速度.（1）實(shí)驗(yàn)室的溫度為20.0 時(shí)，蓖麻油的粘滯系數(shù)為0.986，請(qǐng)寫(xiě)出它的單位.（2）若鋼珠的半徑為2.00，鋼珠的質(zhì)量為，在蓖麻油中所受的浮力為，求鋼珠在蓖麻油中的收尾速度.（3）設(shè)量筒中蓖麻油的深度為H=40.0，鋼珠從液面無(wú)初速釋放，下沉至剛要到達(dá)筒底時(shí)，因克服粘滯阻力而產(chǎn)生的熱量為多少？【解析】（1）因粘滯阻力，故有，其單位應(yīng)是（2）鋼珠穩(wěn)定下落時(shí)，其所受向上粘滯阻力F與、mg平衡，有得：（3）根據(jù)總能量守恒的方法：鋼珠下落過(guò)程中損失的勢(shì)能 轉(zhuǎn)化為鋼珠的動(dòng)能，以及與鋼珠同樣大小的油滴上升至液面處的動(dòng)能和勢(shì)能，還有鋼珠克服粘滯阻力而產(chǎn)生的熱量Q，其中油滴重力. 【答案】（1）（2）（3）Ah=3R甲乙RrCD圖6-916如圖6-9所示半徑為R、r(Rr)甲、乙兩圓形軌道安置在同一豎直平面內(nèi)，兩軌道之間由一條水平軌道(CD)相連，如小球從離地3R的高處A點(diǎn)由靜止釋放，可以滑過(guò)甲軌道，經(jīng)過(guò)CD段又滑上乙軌道后離開(kāi)兩圓形軌道，小球與CD段間的動(dòng)摩擦因數(shù)為【提示】小球滑上乙軌道而不撞軌，小球可以通過(guò)乙軌道的最高點(diǎn)；可以使小球