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文檔簡介
人教版必修2aio能量守恒定律與能源》練習題
一、單選題(本大題共8小題,共32.0分)
1.關于能量概念的敘述,下列說法有正確的是()
A.物體由于運動而具有的能量叫做勢能
B.自然界中的能量只是在動能和勢能之間相互轉化
C.能量守恒定律的建立是哲學和自然科學長期發(fā)展的結果
D.能量耗散表明在能源的利用過程中能量是在不斷地消失
2.如圖甲所示,置于水平地面上質量為機的物體,在豎直拉力尸作用下,由靜止開始向上運動,
其動能以與距地面高度/?的關系如圖乙所示,已知重力加速度為g,空氣阻力不計.下列說法
正確的是
A.在0?壇過程中,產(chǎn)大小始終為幽?
B.在0?廄和生?2廄過程中,尸做功之比為2:1
C.在0?2/1。過程中,物體的機械能先增大后減小
D.在2壇?3,5垢過程中,物體的機械能不變
3.如圖,輕質彈簧一端固定,另一端與一質量為“、套在粗糙豎直固定桿A處
的圓環(huán)相連,彈簧水平且處于原長。圓環(huán)從A處由靜止開始下滑,經(jīng)過B
處的速度最大,到達C處的速度為零,4c=八.圓環(huán)在C處獲得一豎直向上
的速度心恰好能回到4彈簧始終在彈性限度內,重力加速度為g。則圓環(huán)()
A.下滑過程中,克服摩擦力做的功為;加"2
B.下滑過程中,加速度一直減小
C.在C處,彈簧的彈性勢能為一7ngh
D.上滑經(jīng)過3的速度小于下滑經(jīng)過B的速度
4.如圖所示,輕質彈簧一端固定,另一端與一質量為相、套在粗糙豎直固定桿A處的圓環(huán)相連,
彈簧水平且處于原長。圓環(huán)從A處由靜止開始下滑,到達C處的速度為零,AC=h,如果圓環(huán)
在C處獲得一豎直向上的速度力恰好能回到A處。彈簧始終在彈性限度內,重力加速度為g,
則()
A.從A到C的下滑過程中,圓環(huán)的加速度一直減小
B.從A下滑到C過程中彈簧的彈性勢能增加量等于mgh
2
C.從A到C的下滑過程中,克服摩擦力做的功為嗎
4
D.上滑過程系統(tǒng)損失的機械能比下滑過程多
5.2015年7月14日,“新視野號”探測器飛掠冥王星,成為人類首顆造
訪冥王星的探測器.在探測器飛赴冥王星的過程中,隨著它與冥王星間
距離的減小,冥王星對它的萬有引力()
A.變小
B.變大
C.先變小后變大
D.先變大后變小
6.如圖所示,光滑水平面上有A、8兩物塊,已知A物塊的質量啊=2kg,以一定的初速度向右
運動,與靜止的物塊B發(fā)生碰撞并一起運動,碰撞前后的位移時間圖象如圖所示(規(guī)定向右為正
方向),則碰撞后的速度及物體8的質量分別為()
A.2m/s,5kgB.2m/s,3kg
C.3.5m/s,2.86kgD.3.5m/s,0.86kg
7.如圖所示,在摩擦力不計的水平面上,放一輛質量為M的小車,一.
小車左端放一只箱子,其質量為m,水平恒力尸把箱子拉到小車的Ln-
右端;如果第一次小車被固定在地面上,第二次小車沒固定,可沿
水平面運動,在上述兩種情況下()
A.尸做的功一樣多
B.箱子與小車之間的摩擦力大小相等
C.箱子獲得的動能一樣多
D.由摩擦而產(chǎn)生的內能不一樣多
8.如圖所示,一質量為2版的物塊8,靜止在光滑水平面上,左側固定一水平(a
輕質彈簧,另一質量為3依的物塊A向右以5m/s的速度撞擊彈簧,整個撞擊
過程中,兩物塊的速度始終在一條直線上,彈簧始終在彈性限度內,下列說法正確的是()
A.物塊A的最終速度大小為3m/s
B.物塊B的最終速度大小為5m/s
C.彈簧的最大彈性勢能為15J
D.若其他條件不變而僅增大物塊A的質量,則物塊B的最終速度可能為12m/s
二、多選題(本大題共6小題,共24.0分)
9.在傾角為。的固定光滑斜面上有兩個用輕彈簧相連接的物塊A,B,它們的質量分別為徵1,僧2,
彈簧勁度系數(shù)為%,C為一固定擋板,系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)。現(xiàn)用一平行于斜面向上的恒力尸拉物
塊A使之向上運動,當物塊B剛要離開擋板C時,物塊A運動的距離為d,速度為則此時()
A.拉力做功的瞬時功率為FusinO
B.物塊8滿足=kd.
C.物塊A的加速度為學
D.彈簧彈性勢能的增加量為Fd-Tnigdsin。-jm^2
10.下列能源屬于清潔能源的是()
A.石油B.風能C.煤炭D.太陽能
11.如圖所示,物體4和帶負電的物體B用跨過定滑輪的絕緣輕繩連接,4、8的質量分別是/&g和
2kg,勁度系數(shù)為k=6N/7n的輕質彈簧一端固定在水平面上。另一端與物體A相連,傾角為。=
30。的斜面處于沿斜面向上的勻強電場中,整個系統(tǒng)不計一切摩擦。開始時,物體B在一個沿斜
面向上的外力F=15N的作用下保持靜止且輕繩恰好伸直,然后撤去外力F,直到物體8獲得
最大速度,且彈簧未超過彈性限度,則在此過程中()
A.對于物體A、8、彈簧和地球組成的系統(tǒng),電場力做功小于該系統(tǒng)增加的機械能
B.物體A、彈簧和地球所組成的系統(tǒng)機械能增加量大于物體3電勢能的減少量
C.撤去外力F的瞬間,物體B的加速度大小為5m/s2
D.B的速度最大時,彈簧的伸長量為2m
12.如圖1所示,一質量為m=1kg的木塊放在質量為M=2kg木板上,木板置于光滑的水平面上,
現(xiàn)用一恒定的水平拉力尸拉動木塊。已知木塊和木板的a-t圖象如圖2所示,重力加速度g=
10m/s2,下列說法正確的是()
?a/(m,?-1)
tflt圖2ih
A.木塊與木板之間的動摩擦因數(shù)為0.2
B.拉力F=4N
C.當F=2.5N時,木塊的加速度大小為0.5m/s2
D.無論拉力尸多大,木板的加速度都不會超過lm/s2
13.如圖所示,豎直平面內有一半徑為R的固定[圓軌道與水平軌道相°;......."人
切于最低點艮一質量為小的小物塊p(可視為質點)從A處由靜止滑jR/
下,經(jīng)過最低點8后沿水平軌道運動,到C處停下,8、C兩點間CB
的距離為R,物塊P與圓軌道、水平軌道之間的動摩擦因數(shù)均為〃.現(xiàn)用力尸將該小物體沿下滑
的路徑從C處緩慢拉回圓弧軌道的頂端A,拉力尸的方向始終與小物體的運動方向一致,小物
體從8處經(jīng)圓弧軌道到達A處過程中,克服摩擦力做的功為pngR,下列說法正確的是()
A.物體在下滑過程中,運動到8處時速度最大
B.物體從A滑到C的過程中克服摩擦力做的功等于2“mgR
C.拉力尸做的功小于2mgR
D.拉力廠做的功為mgR(l+2〃)
<,
14.如圖所示,在光滑的水平面上放有兩個小球A和8,其質量z^CmB,Z-T*彳、
(/)-MAAW/BJ
8球上固定一輕質彈簧。若將A球以速率丫去碰撞靜止的8球,下力力"〃〃加蘇
列說法中正確的是()
A.當彈簧壓縮量最大時,兩球速率都最小
B.當彈簧恢復原長時,8球速率最大
C.當A球速率為零時,3球速率最大
D.當B球速率最大時,彈性勢能為零
三、簡答題(本大題共2小題,共6.0分)
15.試說明下列過程中能量是怎樣轉化的。
(1)在水平公路上行駛的汽車,發(fā)動機熄滅后,速度越來越小,最后停止。
(2)汽車以恒定的速度在水平路面上行駛。
(3)火藥爆炸產(chǎn)生燃氣,子彈在燃氣的推動下從槍膛中發(fā)射出去,射穿一塊鋼板,速度減小。
(4)跳傘運動員在3000”?的高空離開飛機,立即打開降落傘,后來他以較低的速率勻速下降。
16.如圖所示,光滑水平平臺高生=8.4m,BC為一段光滑圓弧軌道,其圓心O與平臺等高,軌道
最低點C的切線水平,3c的高度差九2=4.2mo一不計厚度、質量m=1kg的長木板靜止于粗
糙水平面上,左端置于C點,右端與。點固定的豎直擋板相距s=4m。質量/n=1kg的小物塊
壓縮彈簧至我點,彈簧與小物塊不拴接,形變在彈性限度內。釋放小物塊彈簧恢復原長后,小
物塊從A點滑離平臺恰好能無碰撞地從B點進入圓弧形軌道,然后經(jīng)過C點滑上長木板,繼續(xù)
運動。長木板向右運動與擋板發(fā)生彈性碰撞(碰撞時間極短),以原速率返回。碰撞后立即撤去
擋板,運動過程中小物塊始終未滑離長木板。已知物塊與長木板間動摩擦因數(shù)的=0.3,長木板
與地面間的動摩擦因數(shù)“2=0.05,取g-10?n/s2.求:
(1)小物塊由A到B的運動時間t;
(2)彈簧被壓縮至%點時具有的彈性勢能£p;
(3)長木板左端最終離C點的水平距離x及其最小長度L。
A?
*〃〃777”,〃,4/?>',,,,},,〃〃〃
四、計算題(本大題共4小題,共40.0分)
17.山地滑雪是人們喜愛的一項體育運動.一滑雪坡由AB和BC組成,AB是傾角。=37。的斜坡,
BC是半徑R=5m的圓弧面,圓弧面和斜面相切于8,與水平面相切于C,如圖所示,A8豎直
高度差加=8.8m,豎直臺階CO高度差電=5m,臺階底端與傾角。=37。斜坡DE相連.運動
員連同滑雪裝備總質量m=80kg,從A點由靜止滑下通過C點后飛落到QE上.不計空氣阻力
和軌道的摩擦阻力,g取10m/s2,s譏37。=0.6,cos37。=0.8.求:
(1)運動員到達C點的速度也大小;
(2)運動員經(jīng)過C點時軌道受到的壓力N的大??;
(3)運動員在空中飛行的時間t.
18.如圖所示,水平放置的兩平行金屬導軌間距/=2m,虛線CO左側的軌道光滑,右側粗糙;導
軌右側兩端點與匝數(shù)N=200、橫截面積S=100cm2、總電阻「=0.250的線圈相連,另有一金
屬棒PQ垂直擱置在導軌上,距離CO為0.6m:垂直放置在導軌左端的金屬棒MN通過水平絕
緣輕桿固定,兩金屬棒的質量均為m=0.1kg,電阻均為R=0.50;MM9C區(qū)域存在豎直向上
的勻強磁場,磁感應強度=0.5T,在t=0時刻,閉合電鍵K,同時金屬棒PQ以lzn/s的初速
度向左運動,同時線圈內磁場的磁感應強度/隨時間f的變化符合以下規(guī)律:Bi=
,兩金屬棒與導軌始終接觸良好,P。棒與導軌之間的動摩擦因數(shù)
(.0.4—O.Zt(/)zs<t<4s
〃=0.1,導軌電阻不計。
(1)通過定量計算分析4s內導體棒PQ的運動情況;
(2)計算4s內通過金屬棒PQ的電荷量大小;
(3)2?4s內絕緣輕桿右端受到的彈力大小和方向?
Bi
19.如圖所示,原長為工的輕質彈簧一端固定在。點,另一端與質量為,*的圓環(huán)丁
---------
相連,圓環(huán)套在粗糙豎直固定桿上的A處,環(huán)與桿間動摩擦因數(shù)〃=0.5,此'、、
時彈簧水平且處于原長.讓圓環(huán)從A處由靜止開始下滑,經(jīng)過8處時速度最''、、、
大,到達C處時速度為零.過程中彈簧始終在彈性限度之內.重力加速度為方
C
g.求:
(1)圓環(huán)在力處的加速度為多大?
(2)若AB間距離為則彈簧的勁度系數(shù)k為多少?
(3)若圓環(huán)到達C處時彈簧彈性勢能為Ep,且4c=h,使圓環(huán)在C處時獲得一個豎直向上的初速度,
圓環(huán)恰好能到達A處.則這個初速度應為多大?
20.一輛汽車以速度打行駛了2的位移,接著以速度%=20km//i跑完了其余:的位移,結果汽車全程
的平均速度D=27km/h,則打的值是多少?
【答案與解析】
1.答案:C
解析:解:A、物體由于運動而具有的能量叫動能,故A錯誤。
8、自然界中的能量是可以相互轉化的,不是僅限于動能和勢能,故B錯誤。
C、能量守恒定律的建立是哲學和自然科學長期發(fā)展的結果,故C正確。
。、能量耗散的過程中能量向品質低的大氣內能轉變過程,但是總的能量是守恒的,故。錯誤。
故選:Co
自然界中的能量是守恒的,能量耗散是能量向品質低的大氣內能轉變過程,但是總的能量是守恒的.
解決本題的關鍵知道自然界中的能量是守恒的,能量不能憑空創(chuàng)生,也不能憑空消失,只能從一種
形式轉化為另一種形式,或從一個物體轉移到另一個物體,能的總量保持不變.
2.答案:D
解析:
根據(jù)功能關系得除重力以外其它力所做的功等于物體機械能的變化量,合外力做功等于動能的變化
量。根據(jù)圖象的斜率大小表示合外力,分析拉力的大小。
本題主要考查功能關系及對圖象的理解與應用,熟悉功能關系是解題的關鍵,難度一般。
A.由于合外力做功等于動能的變化量,所以動能&與距地面高度〃的關系圖像斜率表示合外力,在
0~廄過程中,合外力大小等于〃喀,合力方向向上,根據(jù)牛頓第二定律得F大小始終為2mg,故A
錯誤;
B.在0?垢過程中動能增加小。色,重力做功為一山。魚,根據(jù)動能定理得尸做功為h0?2九()過
程中,動能增加O.5mgho,重力做功為-mgho,根據(jù)動能定理得/做功為1.5mgho,所以尸做功之
比為4:3,故8錯誤;
C.在0?2殳過程中,力尸做正功,物體的機械能不斷增加,選項C錯誤;
。.在2廄?3.5垢過程中,由圖像的斜率得出合力為mg,方向向下,故物體只受重力,機械能不變,
選項。正確。
故選
3.答案:A
解析:解:A、研究圓環(huán)從A處由靜止開始下滑到C過程,運用動能定理列出等式為:
mgh.+叼+MJ彈=0-0=0
在C處獲得一豎直向上的速度v,恰好能回到A,運用動能定理列出等式為:
-mgh+(-W泓)+必=0--mv2
2
解得:Wf=-^mv,故A正確;
8、圓環(huán)從A處由靜止開始下滑,經(jīng)過B處的速度最大,到達C處的速度為零,所以圓環(huán)先做加速
運動,再做減速運動,經(jīng)過B處的速度最大,
所以經(jīng)過8處的加速度為零,所以加速度先減小,后增大,故B錯誤;
C、由上分析可知,W^=^mv2-mgh,所以在C處,彈簧的彈性勢能為mg/i-故C錯誤;
D、研究圓環(huán)從A處由靜止開始下滑到8過程,運用動能定理列出等式為:mgh'+W'f+W'=
-1mvo2—n0
2B
研究圓環(huán)從8處上滑到A的過程,運用動能定理列出等式為:—mgh'+M/'f+(—W'殍)=0-;小吟
由于勿)<0,所以詔,則有:vB<v'B,即上滑經(jīng)過8的速度大于下滑經(jīng)過B的速度,
故。錯誤;
故選:A,
3、根據(jù)圓環(huán)的運動情況分析下滑過程中,加速度的變化;
AC、研究圓環(huán)從A處由靜止開始下滑到C和在C處獲得一豎直向上的速度v,恰好能回到A兩個過
程,運用動能定理列出等式求解;
D,研究圓環(huán)從A處由靜止開始下滑到B過程和圓環(huán)從B處上滑到A的過程,運用動能定理列出等
式。
能正確分析小球的受力情況和運動情況,對物理過程進行受力、運動、做功分析,是解決問題的根
本方法,掌握動能定理的應用。
4.答案:C
解析:
根據(jù)圓環(huán)的運動情況分析下滑過程中,加速度的變化;研究圓環(huán)從A處由靜止開始下滑到C和在C
處獲得一豎直向上的速度也恰好能回到4兩個過程,運用動能定理列出等式求解
能正確分析小球的受力情況和運動情況,對物理過程進行受力、運動、做功分析,是解決問題的根
本方法,掌握動能定理的應用。
解:A、圓環(huán)從A處由靜止開始下滑,經(jīng)過8處的速度最大,到達C處的速度為零,所以圓環(huán)先做
加速運動,再做減速運動,經(jīng)過B處的速度最大,所以經(jīng)過B處的加速度為零,所以加速度先減小,
后增大,故A錯誤;
BC、研究圓環(huán)從A處由靜止開始下滑到C過程,運用動能定理列出等式:mgh-Wf-W^=O-O=
0,在C處獲得一豎直向上的速度v,恰好能回到A,運用動能定理列出等式:-mg/i+W建一必=
O-JmiA解得:W=^mv2,則克服摩擦力做的功為;m/,故C正確;
27f44
從上述分析知:小建=mgh-刎/,則從A下滑到C過程中彈簧的彈性勢能增加量等于mg九-^mv2,
故8錯誤。
。、由能量守恒定律知,損失的機械能全部轉化為摩擦生熱了,而摩擦生熱Q=]xs,顯然兩個過
程相等,選項。錯誤。
故選:C?
5.答案:B
解析:
在探測器飛赴冥王星的過程中,與冥王星間的距離不斷減小,結合萬有引力定律分析即可。
本題是對萬有引力定律的直接考查,關鍵是記住萬有引力定律的公式尸=誓,基礎題目。
根據(jù)題意,飛行器與冥王星間距離逐漸減小,根據(jù)萬有引力定律,有:尸=誓
由于,?不斷減小,故萬有引力尸不斷增加。故8正確,4CZ)錯誤。
故選B。
6.答案:B
解析:
由圖象求出碰撞前、后物體的速度,然后由動量守恒定律求出物體B的質量。
本題考查了求物體的質量,應用動量守恒定律時要清楚研究的對象和守恒條件;通過位移-時間圖
象得到一些信息。
解:由圖象可知,碰前A的速度為:以=翳*5m/s;
碰后4B的共同速度為:吊=1m/s=2m/s;
At8-4
A、B碰撞過程中動量守恒,以A、8組成的系統(tǒng)為研究對象,以A的初速度方向為正方向,由動量
守恒定律得:
犯4%=(叫1+mB)v,
即:2x5=(2+mB)x2,
解得:mB=3kg;故B正確,AC。錯誤。
故選:&
7.答案:B
解析:解:人第二次由于小車也會向右移動,故滑塊的對地的位移比第一次變大了,故拉力做的功
變多了,故A錯誤;
B、滑動摩擦力與壓力成正比,兩次壓力相等,都等于,咫,動摩擦因數(shù)是一定的,故滑動摩擦力一
定相等,故8正確:
C、根據(jù)動能定理,有:(?-/次=[6/;第二次由于小車也會向右移動,滑塊的對地位移x變大
了,故獲得的動能也變大了,故C錯誤;
D、摩擦產(chǎn)生的熱量等于滑動摩擦力乘以相對位移,IP:Q=fFS,兩次的相對位移相同,所以摩
擦產(chǎn)生的熱量一樣多,故。錯誤。
故選:B。
以地面為參考系,找出兩次滑塊位移,然后根據(jù)功的定義求解功,并根據(jù)功能關系判斷動能增加量
和內能增加量。
本題關鍵是明確功的定義和功能關系,要知道系統(tǒng)增加的內能等于一對滑動摩擦力做的功,即:Q=
/So
8.答案:C
解析:解:A3、兩物塊組成的系統(tǒng)動量守恒,以向右為正方向,
由動量守恒定律得:mAv0=mAvA+mBvB,
由機械能守恒定律得:如力評=\^AVA避,
代入數(shù)據(jù)解得:vA=lm/s,vB=6m/s,故AB錯誤;
C、兩物塊速度相等時彈簧彈性勢能最大,系統(tǒng)動量守恒,以向右為正方向,
由動量守恒定律得:mAvQ=(叫4+
由能量守恒定律得:T啊評=l(,mA+血8)病+Ep,
代入數(shù)據(jù)解得:Ep=15/,故C正確;
。、兩物塊組成的系統(tǒng)動量守恒,以向右為正方向,
由動量守恒定律得:mAv0=mAvA+mBvB,
由機械能守恒定律得:刎4詔=lmAVA+^mBVB>
代入數(shù)據(jù)解得:以=詈需先,
niA+mB
若其他條件不變而僅增大物塊A的質量,物塊8的最終速度最大以max"%=5m/s,故。錯誤。
故選:Co
兩物塊速度相等時彈簧壓縮量最大,彈簧彈性勢能最大;兩物體組成的系統(tǒng)動量守恒,應用動量守
恒定律與能量守恒定律分析答題。
本題考查了動量守恒定律的應用,根據(jù)題意分析清楚物體的運動過程是解題的前提與關鍵,根據(jù)題
意應用動量守恒定律與機械能守恒定律可以解題。
9.答案:DCB
解析:略
10.答案:BD
解析:解:A、石油燃燒時能產(chǎn)生二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物等空氣污染物,不屬于清潔能源,
故A錯誤。
8、風能在使用時,不會對環(huán)境造成污染,屬于清潔能源,故8正確。
C、煤在燃燒時能產(chǎn)生二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物等空氣污染物,不屬于清潔能源,故C錯誤。
。、太陽能在使用中不會對環(huán)境造成污染,故屬于清潔能源,故。正確;
故選:BD.
明確清潔能源的性質,再根據(jù)風能、煤、石油、太陽能在使用時的產(chǎn)物和對環(huán)境的影響,進行分析
判斷.
能源與環(huán)境問題,是社會的熱點,也是物理所考查的熱點,了解能源的分類、能源使用對環(huán)境的影
響、新能源開發(fā)利用等是正確解答此類題的關鍵.
11.答案:BC
解析:解:A、電場力沿斜面向下做正功,物體A、8、彈簧和地球組成的系統(tǒng)的機械能增加,則電
場力做功等于物體A、B、彈簧和地球組成的系統(tǒng)增加的機械能,故4錯誤;
B、開始時,物體8在一個沿斜面向上的力尸=15N的作用下保持靜止且輕繩恰好伸直,輕繩恰好無
拉力,有:F=qE+mgsin30°
代入數(shù)據(jù)解得:qE=5N
物體B最大速度時,B的合力等于零,繩的拉力為:F1=qE+mgsin30°=15/V
在此過程中,電場力等于5N不變,繩的拉力從0增加到15M做出繩子拉力及重力隨x變化的圖像,
如圖,圖線和橫軸包圍的面積在數(shù)值上等于力所做功,所以繩的拉力的功大于電場力的功。
物體A、彈簧和地球所組成的系統(tǒng)機械能增加量等于繩子拉力做功,物體8電勢能的減少量等于電
場力做功,所以物體人彈簧和地球所組成的系統(tǒng)機械能增加量大于物體8電勢能的減少量,故B
正確;
C、以A8整體為研究對象,撤去外力前處于平衡狀態(tài),撤去外力尸F(xiàn),/N
的瞬間,AB受到的其他外力都沒有變化,AB兩個物體所受的合力的15I/
大小就等于撤去的外力尸的大小,物體8的加速度大小為:a=10/
,”二=三7n人2=5m/s2,故C正確;5—一-----
mA+mB1+2I/
的速度最大時,AB所受合力等于零,對AB整體由平衡條件得:0%-----------------?x
kx=mgsin30°+qE
代入數(shù)據(jù)解得:x=2.5m,故。錯誤。
故選:BC。
在撤去外力前后對B物體受力分析,求出電場力;由牛頓第二定律求出加速度;當AB受到的合力
為零時,速度最大;根據(jù)機械能守恒定律的守恒條件判斷物體A和彈簧組成的系統(tǒng)機械能是否守恒。
本題綜合考查了共點力平衡、牛頓第二定律、胡克定律、電場力做功與電勢能的關系,以及運動學
公式,綜合性較強,弄清楚受力情況和運動情況是關鍵.
12.答案:ABD
解析:
由題意知,兩者相對滑動,分別由牛頓第二定律列式聯(lián)立求木塊與木板之間的動摩擦因數(shù)和拉力大
小;當F=2.5N時,假設相對靜止,求出整體加速度,再與木塊的摩擦力比較可得解;假設相對滑
動,單獨對木板分析,由牛頓第二定律求出最大加速度進行判斷。
本題考查牛頓第二定律與圖象的綜合,知道滑塊和木板在不同拉力作用下的運動規(guī)律是解決本題的
關鍵,掌握處理圖象問題的一般方法,通常通過圖線的斜率和截距入手分析。但本題是a-t圖象,
要知道當?shù)募铀俣却笥贛的加速度時,兩者有相對滑動,從而由圖象可得兩者的加速度。
4B.對〃?分析,木塊受重力、支持力、向左的摩擦力和拉力,豎直方向受力平衡,水平方向由牛頓第
二定律可得:F-iimg=ma1,對M分析,M在,”向右的滑動摩擦力作用下做加速運動,由牛頓第
二定律可得:卬ng=Ma2,分析可知,當m的加速度大于M的加速度時;兩者有相對滑動,所以的=
2
27nls2,a2=lm/s,聯(lián)立解得:p=0.2,F=4N,故A8正確;
C.假設兩物體相對靜止一起加速運動,由牛頓第二定律可得a=£=^m/s2=lm/s2,M受到
M+m1+26
的摩擦力為尸=Ma=2x:N=:N<〃mg=0.2xlxl0N=2N,則甲乙相對靜止,所以木塊的
63
加速度為a=Jni/sz,故C錯誤;
D如果相對滑動,木板的合力是由木塊的摩擦力提供,所以最大加速度為:amax=^=
絲羅m/s2=lm/s2,所以無論拉力尸多大,木板的加速度都不會超過lm/s2,故。正確。
故選ABD。
13.答案:CD
解析:解:A、物塊在下滑過程中,受到重力、支持力和滑動摩擦力作用,在沿切線方向的合力為零
時,受到最大,故4錯誤.
B、對A到C過程運用動能定理得:mgR-Wf=0,解得:Wf=mgR,故B錯誤。
C、對C到A過程運用動能定理得:WF-mgR-fimgR-^mgR=0,解得:WF=mgR(l+2^),
下滑過程在A8段受到的摩擦力大于上滑時受到的摩擦力,則下滑過程中克服摩擦力做功大于上滑過
程克服摩擦力做功,
下滑過程中克服摩擦力做功為:Wf'=mgR-fimgR,則有:⑷ngR<mgR-“mgR,即為:mgR>
2〃mgR,貝|畋<2mgR,故CD正確。
故選:CD。
物體沿圓弧面下滑時,沿切線方向的合力為零時,受到最大;對A到C過程運用動能定理,求出A
到C過程中克服摩擦力做功的大??;對C到A的過程運用動能定理,求出拉力尸的大小。
本題考查了動能定理與圓周運動的綜合運用,運用動能定理解題,關鍵選取好研究的過程,分析過
程中有哪些力做功,然后列式求解,注意沿圓弧面下滑時所受的摩擦力大于沿圓弧面緩慢向上運動
時所受的摩擦力。
14.答案:BD
解析:解:與彈簧接觸后,彈簧被壓縮,彈簧對A產(chǎn)生向左的彈力,對B產(chǎn)生向右的彈力,A做減
速運動,B做加速運動,當8的速度等于4的速度時壓縮量最大,此后A球速度繼續(xù)減小,8球速
度繼續(xù)增大,彈簧壓縮量減小,當彈簧第一次恢復原長時,B球速率最大。
4、由以上分析可知,當彈簧壓縮量最大時,兩球速度相同,此時兩球速度都不是最小,故4錯誤;
8、彈簧被壓縮后,8球的速度一直在增大,當彈簧恢復原長時,8球速率達到最大值,故8正確:
C、由于質量叫<血8,A的速度變化比B快,A球的速度是0時,彈簧仍然處于壓縮狀態(tài),B球的
速率沒有達到最大,故C錯誤;
。、當彈簧恢復原長時,8球速率達到最大值,所以此時彈簧的彈性勢能是0,故。正確;
故選:BD。
A與彈簧接觸后,彈簧被壓縮,彈簧對A產(chǎn)生向左的彈力,對8產(chǎn)生向右的彈力,A做減速運動,B
做加速運動,當8的速度大于A的速度后,彈簧壓縮量減小,則當小球A、8速度相等時,彈簧壓
縮量最大,彈性勢能最大;當彈簧第一次恢復原長時,8球速率最大。
本題是含有彈簧的問題,難點是對物體運動過程的分析,得到B球速度最大的臨界條件,同時明確
動量守恒定律的正確應用是解題的關鍵。
15.答案:解:(1)在水平公路上行駛的汽車,發(fā)動機熄火之后速度越來越小,最后停止,動能減小,
內能增加,所以機械能轉化為內能;
(2)速度和高度都沒有發(fā)生變化,所以機械能守恒;
(3)火藥爆炸是化學能轉化為內能,子彈在燃氣的推動下從槍膛發(fā)射出去,燃氣的內能減小,子彈的
動能增加,是內能轉化為動能,子彈射穿一塊鋼塊,速度減小,子彈的動能減小,內能增加,是動
能轉化為內能,所以化學能轉化為內能(火藥爆炸),內能轉化為機械能(子彈被發(fā)射),機械能又轉化
為內能(子彈穿過鋼板)。
(4)跳傘運動員打開傘后,在阻力的作用下速度減小,當阻力等于重力時做勻速直線運動;在此過程
中,損失的機械能轉化為內能。
答:(1)機械能轉化為內能;
(2)機械能守恒;
(3)化學能轉化為內能(火藥爆炸),內能轉化為機械能(子彈被發(fā)射),機械能又轉化為內能(子彈穿過
鋼板);
(4)機械能轉化為內能。
解析:根據(jù)能量守恒定律可知,能量是不會憑空產(chǎn)生,也不會憑空消失,只能從一種形式轉化為另
一種形式,或者從一個物體轉移到另一個物體,在轉化或轉移中能量不變。
本題考查了能量轉化問題,解題的關鍵是從運動的形式找到能量形式,哪種形式的能量減少,哪種
形式能量增加。
16.答案:解:(1)小物塊離開平臺后做平拋運動,設從A到8的時間為由平拋運動規(guī)律得:
1.
九1-九2
解得:t="s
(2)由題知R=hi,設。8連線與0C的夾角為氏由圖中幾何關系得:
cosd=e=60°
設物體從A點拋出時的水平速度為北,則在B點處有:
t*anda=—gt=VE3
v0
解得:v0=2y/7m/s
根據(jù)功能關系得彈簧的彈性勢能:
1,
mv
EP-2o=1句
(3)設物塊到達C點時速度為之,物塊由A到C由動能定理得:
11
mg展
代入數(shù)據(jù)解得:比=14m/s
物塊在木板上滑行做勻減速運動,其加速度為41,則有:
Al=hg=3m/s2
對長木板由牛頓第二定律得:
%nig-2〃2mg=ma2
2
解得:a2=2m/s
設經(jīng)時間ti長木板與擋板相撞,由s=4得:
0=2s
此時物塊和長木板速度分別為巧、“2,則有:
=vc—=8m/s,v2=a2tl=4m/s
物塊的位移為:=誓口=22m
物塊距離木板左端為:△-s=18m
長木板與擋板相撞后,物塊繼續(xù)向右做勻減速運動,長木板向左減速運動,設其加速度為。3,則有:
+242mg=ma3
2
代入數(shù)據(jù)解得:a3=4m/s
經(jīng)時間t2長木板速度為零,則=^=1S
此時物塊的速度為%,則%=%一axt2=5m/s
物塊向右的位移小=笠^2=6.5m
木板減速向左的位移%3=yt2=2m
在此過程中物塊相對木板向右的位移為△x2=x2+x3=8.5m
設又經(jīng)時間匕兩者速度相等為以,即收=a2t3=%一
解得:t3=Is,v4=2m/s
在這段時間內物塊與長木板的位移分別為
v3+v4v4
x4=--—13=3.5m,x5=—t3=Im
物塊與長木板的相對位移△x3=x4-x5=2.5m
以后兩個一起以加速度以向右做勻減速運動,直到速度為零,則
3
a4=以2g=0.5m/s
兩個一起向右勻減速運動的位移:%6=4=4血
za4
則:%=s—右++%6=7m
L=L=△/+△%2+△x3=29m
答:(1)小物塊由A到B的運動時間r為亨S;
(2)彈簧被壓縮至火點時具有的彈性勢能£p為14J;
(3)長木板左端最終離C點的水平距離x為7m及其最小長度L為29膽。
解析:(1)根據(jù)平拋運動規(guī)律可以計算出時間;
(2)根據(jù)平拋運動規(guī)律計算出離開A時的速度,進而根據(jù)功能關系可以算出彈性勢能;
(3)物塊滑到木板上,一直向右做勻減速運動,長木板先向右做勻加速運動,與擋板碰撞后向左做勻
減速運動直到速度為零,然后向右做勻加速運動與物塊速度相等,然后兩個一起向右做勻減速運動
直到速度為零。
物塊與木板的運動及其復雜,所以需要分析清楚他們的運動過程,然后逐個過程進行計算,計算它
們的加速度、速度和位移,最后根據(jù)全程的情況計算出長木板和物塊的相對位移即為木板的長度。
還有在計算木板距離C點的距離時還要注意長木板有一個向左減速運動的過程。
17.答案:解:(1)A-C過程,由動能定理得
7ng(九1+△h)=-1mvc7
△h=R(1—cos。)
聯(lián)立兩式代入數(shù)據(jù)解得:vc=14m/s
(2)在C點,由牛頓第二定律有Nc—mg=加工
得Nc=mg+=3936N
由牛頓第三定律知,運動員在C點時軌道受到的壓力N=3936/V.
2
(3)設在空中飛行時間為。則有Igt-h2=vct-tand
t=2.5s(另——解t=-0.4s舍去)
答:(1)運動員到達C點的速度叱大小為14m/s.
(2)運動員經(jīng)過C點時軌道受到的壓力N的大小為3936N.
(3)運動員在空中飛行的時間,為2.5s.
解析:(1)根據(jù)幾何關系求出8c的高度差,再對AC運用動能定理,求出運動員到達C點的速度大
小.
(2)運動員在C點受到重力和支持力,兩個力的合
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