机械能守恒定律 (1)
1. 两个物体的质量之比为1︰3,它们距地面的高度之比也为1︰3。让它们自由落下,则它们落地时的动能之比为( ) A. 1︰3 B. 3︰1 ?C. 1︰9 D. 9︰1
2. 某人在离地10m阳台用10m/s的速度竖直上抛一个质量为1kg的柚子(不计空气阻力),试问:
(1) 此人对柚子做的功;
(2) 在离地什么高度时柚子的动能等于重力势能二分之一
3. 势能:相互作用的物体凭借其 而具有的能量叫做势能.
4. 自由下落的小球,从接触竖直放置的轻弹簧开始,到压缩到弹簧的最大形变的过程中,以下说法中正确的是() A.小球的动能逐渐减少 B.小球的重力势能逐渐减少 C.小球的机械能守恒 D.小球的加速度逐渐增大
5. 树上的椰子长熟了以后无人采摘会自己落下来,一个质量为m的椰子从树上掉下来落入树下的静水中,因受到水的阻力而竖直向下做减速运动,假设水对椰子的阻力大小恒为F,则在椰子减速下降深度为h的过程中,下列说法正确的是(g为当地的重力加速度)( ) A.其机械能减少了(F-mg)h B.其机械能减少了Fh C.其重力势能减少了mgh D.其动能减少了Fh
6. 一物体放在升降机的水平地板上,当升降机加速竖直上升的过程中,地板对物体的支持力所做的功等于( ) A.物体重力势能的增加量 B.物体动能的增加量 C.物体动能的增加量和物体重力势能的增加量之和 D.物体动能的增加量减去克服重力所做的功
7. 质量为m的滑块,沿着高为h、长为L的粗糙斜面匀速下滑,在滑块从斜面顶端滑至底端的过程中( ) A.重力对滑块所做的功为mgh B.支持力对滑块做的功为mgh C.滑块克服摩擦力做的功为-mgh D.合外力对物体做的功为mgh
8. 下列有关机械能守恒的说法中正确的是( ) A.物体的重力做功,重力势能减小,动能增加,机械能一定守恒 B.物体克服重力做功,重力势能增加,动能减小,机械能一定守恒 C.物体以g加速下落,重力势能减小,动能增加,机械能一定守恒 D.物体以g/2加速下落,重力势能减小,动能增加,机械能可能守恒
9. 自由摆动的秋千摆动幅度越来越小,在这过程中( ) A.机械能守恒 B.能量正在消失 C.只有动能和重力势能的相互转化 D.减少的机械能转化为内能,但总能量守恒
10. 地面上有质量m=2.0×103kg的物体,用起重机将它竖直向上匀加速提升到h=10m的高处,物体在这段上升过程中,起重机钢绳对它的拉力F=2.1×104N.取g=10m/s2,将物体视为质点.
(1)求钢绳的拉力F所做的功WF;
(2)选择地面为参考平面,求物体在h=10m处的重力势能EP.
参考答案:
1. 答案: C
解析:
2. 答案: (1)50J (2)10m
解析:
3. 答案: 位置
解析:
4. 答案: B
解析:
5. 答案: BC
解析: 根据出了重力做功以外其他力做功来判断机械能的变化,所以椰子克服阻力做功为fh,机械能减小Fh,B对;合外力为F-mg,由动能定理可知合外力做功-(F-mg)h,动能减小(F-mg)h,D错;重力势能变化只由重力做功决定,所以重力做功mgh,重力势能减少了mgh,C对;同理A错;
6. 答案: C. 解析:物体受重力和支持力,设重力做功为WG,支持力做功为WN,运用动能定理研究在升降机加速上升的过程得:WG+WN=△Ek
WN=△Ek-WG
由于物体加速上升,所以重力做负功,设物体克服重力所做的功为WG′,WG′=-WG
所以WN=△Ek-WG=WN=△Ek+WG′.
根据重力做功与重力势能变化的关系得:
wG=-△Ep,
所以WN=△Ek-WG=WN=△Ek+△Ep.
故选C. 7. 答案: AC
解析: A、质量为m的滑块,沿着高为h、长为L的粗糙斜面匀速下滑,重力做功为mgh.故A正确. B.支持力与速度方向垂直,支持力做功为零. C.因为滑块做匀速下滑,则合力为零,则合力做功为零.摩擦力的大小f=mgsinθ,则克服摩擦力做功Wf=mgLsinθ=mgh.故C正确,D错误.
故选AC. 8. 答案: C
解析: 物体的重力做功时,物体下落,重力势能一定减小,物体克服重力做功,说明物体重力做负功,物体势能增加,若只有重力做功,机械能守恒,若还有其他力如阻力做功,则机械能不守恒,A、B均错,物体以g加速下落且重力势能减小时,说明只有重力做功,机械能守恒,C对,以g/2加速下落且重力势能减小时,说明物体除有重力做功外,还有其他力做功,机械能一定不守恒,D错.
9. 答案: D
解析: 考点: 能量守恒定律;机械能守恒定律.
专题: 机械能守恒定律应用专题.
分析: 秋千由于受到空气阻力,故机械能会减小,转化为内能,由能量守恒定律可得出能量的转化方向.
解答: 解:秋千在运动中由于受到空气阻力,故机械能将减小,转化为内能,由能量守恒可知,总能量是不变的;
故ABC错误,D正确;
故选D.
点评: 在解决能量的题目时,要注意明确外力做功情况,从而去判断能量的转化情况.
10. 答案: (1)拉力F所做的功为2.1×105J
(2)物体在h=10m处的重力势能2.0×105J
解析: 考点:动能定理的应用;机械能守恒定律.
专题:动能定理的应用专题.
分析:(1)由功的计算公式解决
(2)应用重力势能计算式解决
解答:解:(1)钢绳的拉力F所做的功WF=Fh=2.1×105J
(2)物体的重力势能EP=mgh=2.0×105J
答:(1)拉力F所做的功为2.1×105J
(2)物体在h=10m处的重力势能2.0×105J
点评:本题考查功和重力势能的表达式,属公式的直接应用,较简单
机械能守恒定律 (2)
1. 关于机械能守恒,下列叙述中正确的是( ) A.作匀速直线运动物体的机械能一定守恒 B.作匀变速运动物体的机械能可能守恒 C.外力对物体做功为零时,机械能一定守恒 D.只有重力对物体做功,物体的机械能一定守恒
2. 质量为4kg的老猫,从距桌面上某一高度无初速度地自由下落,经桌面时,测得老猫的速度为2 m/s.设桌面为零势能面,且不计空气阻力,则在桌面下1m处老猫的机械能为( )
A.25 J B.8 J
C. -20 J D.20 J
3. 一个人站在阳台上,以相同的速率v分别把三个球竖直向上抛出、竖直向下抛出、水平抛出,不计空气阻力,则三球落地时的速率( ) A.上抛球最大 B.下抛球最大 C.平抛球最大 D.三球一样大
4. 物体做下列几种运动,其中物体的机械能守恒的是( ) A.自由落体运动 B.竖直方向上做匀速直线运动 C.水平方向上做匀变速直线运动 D.竖直平面内做匀速圆周运动
5. 物体以8m/s2的加速度从静止开始竖直向下运动,则物体在下落的过程( ) A.机械能增加 B.机械能减小 C.机械能不变 D.条件不足、无法判断
6. 关于重力做功和物体的重力势能,下列说法中正确的是( ) A.当重力对物体做正功时,物体的重力势能不一定减少 B.物体克服重力做功时,物体的重力势能一定增加 C.地球上任何一个物体的重力势能都有一个确定的值 D.重力做功的多少与参考平面的选取无关
7. 忽略空气阻力,下列几种运动中满足机械能守恒的是( ) A.匀速下降的电梯 B.沿斜面匀速下滑的物体 C.自由下落的物体 D.射穿木块过程中的子弹
8. 下面各个实例中,机械能守恒的是( ) A.物体沿斜面匀速下滑 B.物体从高处以0.9g的加速度竖直下落 C.物体沿光滑曲面滑下 D.拉着一个物体沿光滑的斜面匀速上升
9. 在一种叫做“蹦极跳”的运动中,质量为m的游戏者身系一根弹性优良的轻质柔软的橡皮绳,从高处由静止开始下落,若不计空气阻力,则从橡皮绳原长位置至下落最低点的过程中,以下说法正确的是( ) A.游戏者的重力势能减小 B.游戏者的机械能不变 C.弹性绳的弹性势能变小 D.弹性绳的弹性势能不变
10. 下列所述的物体在运动过程中满足机械能守恒的是( ) A.跳伞运动员张开伞后,在空中匀速下降 B.忽略空气阻力,物体竖直上抛 C.火箭升空 D.拉着物体沿光滑斜面匀速上升
参考答案:
1. 答案: BD
解析:
2. 答案: B
解析:
3. 答案: D
解析:
4.答案: A
5. 答案: B
解析: 由牛顿第二定律可知物体所受阻力向上,阻力做负功,机械能减小,B对;
6. 答案: BD
解析: A、当重力对物体做正功时,说明物体下降,故重力势能减小,故A错误; B.物体克服重力做功,说明重力做负功,物体上升,故重力势能增大,B正确; C.重力势能的大小与零势能的选取有关,故地球上的物体其位置确定,但零势能面不确定的话,则其重力势能就不确定,故C错误; C.重力做功与初末位置的高度差有关,与零势能的选取无关,故D正确
7. 答案: C
解析: A、电梯匀速下降,则重力势能减小,动能不变,机械能减小.故A错误. B.物体沿斜面匀速下滑,重力势能减小,动能不变,则机械能减小.故B错误. C.物体自由下落,只有重力做功,机械能守恒.故C正确. D.子弹射穿木块的运动,有耗散力做功,机械能要转化为内能,机械能减小.故D错误
8. 答案: C
9. 答案: A
解析: 试题分析:从橡皮绳原长位置至下落最低点的过程中,游戏者的高度下降,重力做正功,其重力势能减小,故A正确.橡皮绳的拉力对游戏者做负功,游戏者的机械能减小,故B错误.橡皮绳伸长的长度增大,则橡皮绳的弹性势能增大,故CD错误.故选:A
考点:重力势能;弹性势能和机械能.
10. 答案: B
解析: 考点: 机械能守恒定律.
专题: 机械能守恒定律应用专题.
分析: 物体机械能守恒的条件是只有重力或者是弹簧弹力做功,或看物体的动能和势能之和是否保持不变,即采用总量的方法进行判断.
解答: 解:A、跳伞运动员在空中匀速下降,动能不变,重力势能减小,因机械能等于动能和势能之和,则机械能减小.故A错误. B.忽略空气阻力,物体竖直上抛,只有重力做功,机械能守恒,故B正确. C.火箭升空,动力做功,机械能增加.故C错误. D.物体沿光滑斜面匀速上升,动能不变,重力势能在增加,所以机械能在增大.故D错误.
故选B.
点评: 解决本题的关键掌握判断机械能是否守恒的方法,1、看是否只有重力做功.2、看动能和势能之和是否不变.
机械能守恒定律(3)
1. 下列说法正确的是( ) A.如果物体所受到的合外力为零,则其机械能一定守恒 B.如果物体的合外力做的功为零,则其机械能一定守恒 C.物体沿光滑曲面自由下滑的过程中,其机械能一定守恒 D.做匀加速运动的物体,其机械能可能守恒
2. 在下面列举的各例中,若不考虑阻力作用,则物体机械能不发生变化的是( ) A.用细杆栓着一个物体,以杆的另一端为固定轴,使物体在光滑水平面上做匀速率圆周运动 B.细杆栓着一个物体,以杆的另一端为固定轴,使物体在竖直平面内做匀速率圆周运动 C.物体沿光滑的曲面自由下滑 D.用一沿固定斜面向上、大小等于物体所受摩擦力的拉力作用在物体上,使物体沿斜面向上运动
3. 质量为m的小球,从桌面向上竖直抛出,桌面离地面的高为h,小球能达到的最大高度离地面为H.若以桌面作为重力势能的参考面,不计空气阻力,则小球落地时的机械能为( )
A.mgH B. mgh C.mg(H+h) D. mg(H-h)
4. 质量为m的物体,在距地面h高处以g/3的加速度由静止竖直下落到地面,下列说法中正确的是() A.物体重力势能减少mgh/3 B.物体的机械能减少2mgh/3 C.物体的动能增加mgh D.重力做功mgh
5. 长l的线的一端系住质量为,的小球,另一端固定,使小球在竖直平面内以绳的固定点为圆心恰能作完整的圆周运动,卜列说法中正确的是( ) A.小球、地球组成的系统机械能守恒 B.小球作匀速圆周运动 C.小球对绳拉力的最大值与最小值相差6mg D.以最低点为参考平面,小球机械能的最小值为2mgl
6. 质量为1kg的物体被竖直向上抛出,在空中的加速度的大小为16m/s2,最大上升高度为5m,若g取10m/s2,则在这个过程中( ) A.重力势能增加了80J B.动能减小了80J C.机械能减小了30J D.机械能守恒
7. 在下列现象或者物理过程中,机械能守恒的是( ) A.飘然下落的树叶 B.水平抛出的石块 C.沿斜面匀速上行的汽车 D.空中飞舞的柳絮
8. 下列说法正确的是( ) A.如果物体(或系统)所受到的合外力为零,则机械能一定守恒 B.如果合外力对物体(或系统)做功为零,则机械能一定守恒 C.物体沿固定光滑曲面自由下滑过程中,不计空气阻力,机械能一定守恒 D.做匀加速运动的物体,其机械能可能守恒
9. 重物被加速地由低处抬至高处,重力势能增加了25J,则( ) A.重物克服重力做功25J B.合外力对重物做功25J C.重力对重物做功为25J D.重物克服合外力做功25J
10. 某学习小组以“假如失去¨¨¨”为主题展开讨论,同学们提出以下四种观点,你认为正确的是( ) A.假如物体间失去了摩擦力,任何运动物体的机械能一定守恒 B.假如没有洛伦兹力,导体棒切割磁感线时就不会产生动生电动势 C.假如磁体周围失去了磁场,那么其它形式的能都将无法转化为电能 D.假如导体失去了电阻,所有用电器将都不能工作
参考答案:
1. 答案: CD
解析: 如果物体受到的合外力为零,机械能不一定守恒.如在竖直方向上物体做匀速直线运动,其机械能不守恒.所以选项A、B错误.
物体沿光滑曲面自由下滑的过程中,只有重力做功,所以机械能守恒.选项C正确.
做匀加速运动的物体,其机械能可能守恒,如自由落体运动;但有时也不守恒,如在水平面上拉着一个物体加速运动,此时就不守恒.选项D正确.
2. 答案: ACD
解析:
3. 答案: D
解析:
4. 答案: BD
解析:
5. 答案: AC
6. 答案: BC
解析: A、向上运动的过程中,重力做功W=-mgh=-10×5J=-50J,则重力势能增加50J.故A错误. B.根据牛顿第二定律得,物体所受的合力F合=ma=16N,方向竖直向下,则合力功W合-F合h=-16×5J=-80J,知动能减小80J.故B正确. C.因为重力势能增加50J,动能减小80J,则机械能减小30J,机械能不守恒.故C正确,D错误
7. 答案: B
解析: 考点: 机械能守恒定律.
专题: 机械能守恒定律应用专题.
分析: 对于单个物体或多个物体组成的物体,只受重力或弹力作用,机械能守恒,根据机械能守恒的条件逐个分析物体的受力的情况,即可判断物体机械能是否守恒.
解答: 解:A、树叶下落过程中,空气阻力和浮力对其做负功,机械能不守恒.故A错误; B.水平抛出的石块只受重力,机械能守恒,故B正确. C.沿斜面匀速上行的汽车,动能不变,重力势能增加,故机械能增加,故C错误; D.空中飞舞的柳絮空气阻力和浮力对其做功,则机械能不守恒,故D错误.
故选:B.
点评: 本题是对机械能守恒条件的直接考查,掌握住机械能守恒的条件和机械能的概念即可.
8. 答案: CD
解析: 考点:机械能守恒定律. 专题:机械能守恒定律应用专题.
分析:本题关键是两个物体构成的系统中只有动能和重力势能相互转化,机械能总量保持不变.
解答:解:AB、如果物体所受到的合外力为零,则机械能不一定守恒,例如:匀速下落的降落伞的合力为零,合力做功为零,但机械能减小,AB错误; C.物体沿光滑曲面自由下滑过程中,只有重力做功,机械能一定守恒,C正确; D.做匀加速运动的物体,其机械能可能守恒,比如自由落体运动,D正确;
故选:CD
点评:本题考查机械能守恒的条件,也就是只有重力或者是弹力做功,要注意体会合力为零与只受重力的区别.
9. 答案: A
解析: 考点:机械能守恒定律.
专题:机械能守恒定律应用专题.
分析:重力做功等于重力势能变化;合外力做功等于动能变化.
解答:解:
AC、重力做负功重力势能增加,物体在运动过程中,重力势能增加了25J,说明重力做功为﹣25J,即克服重力做功25J;故A正确,C错误.
BD、合外力做功等于动能变化,由于不知动能变化,故无法判断合外力的功,故BD错误.
故选:A.
点评:掌握重力做功与重力势能的变化关系,重力做负功重力势能增加,重力做正功重力势能减小.
10. 答案: B
解析: 考点: 机械能守恒定律.
专题: 机械能守恒定律应用专题.
分析: 机械能守恒的条件是只有重力做功或弹力做功;
洛伦兹力是产生动生电动势的非静电力;
对于电的产生,要考虑到产生电的方法有很多,不局限在利用磁发电;
根据用电器的工作原理分析答题.
解答: 解:A、物体失去摩擦力,运动的物体机械能不一定守恒,机械能守恒的条件是只有重力做功或弹力做功,若除重力或弹力以外有其它力做功,机械能不守恒.故A错误; B.洛伦兹力是产生动生电动势的非静电力,假如没有洛伦兹力,导体棒切割磁感线时就不会产生动生电动势,故B正确; C.失去了磁体周围的磁场,我们没法利用磁场来发电;但可以利用其它方法产生电,如摩擦起电、雷电、蓄电池和干电池提供的直流电等;故C错误; D.用电器是根据电流的热效应、磁效应或化学效应工作的,假如导体失去了电阻,利用电流热效应工作的用电器不能工作,但利用电流的化学效应与磁效应工作的用电器可以正常工作,故D错误;
故选:B.
点评: 此题是一道想象题,考查学生的发散思维;根据题目通过的环境,联系对应的物理知识,进行缜密的分析即可解答.
机械能守恒定律 (4)
1. 某人在距离地面2.6 m的高处,将质量为0.2 kg的小球以v0=12 m/s的速度斜向上抛出,小球的初速度方向与水平方向之间的夹角为30°,g取10 m/s2,求:
(1)若不计空气阻力,小球落地时的速度大小是多少?
(2)若小球落地时的速度大小为v1=13 m/s,则在小球运动过程中共有多少机械能转化为内能?
2. 自由下落的小球,从接触竖直放置的轻弹簧开始,到压缩弹簧有最大形变的过程中,以下说法中正确的是( ) A. 小球的动能逐渐减少 ? B. 小球的重力势能逐渐减少 C. 小球的机械能不守恒 ? D. 小球的加速度逐渐增大
3. 在下列情况中,系统的机械能不守恒的是(不计空气阻力)( ) A. 推出的铅球在空中运动的过程中 B. 滑雪运动员在弯曲的山坡上自由下滑(不计摩擦) C. 集装箱被起重机匀速吊起 D. 不小心从阳台跌落的花盆
4. 下列说法正确的是( ) A.当物体没有受到外力作用时,才有惯性,而物体受到外力作用时,就没有了惯性 B.物体在粗糙的平面上减速滑行,初速度越大,滑行的时间越长,说明惯性的大小与速度有关 C.当参考平面选取不同时,重力势能和电势能的值可能出现为负值,但弹性势能不能为负值 D.当一个系统除受重力与弹簧的弹力作用外,还受其它力的作用,系统的机械能可能守恒
5. 在只有重力做功的情况下,_________________________,这个结论叫作机械能守恒定律.
6. 弹性势能大小:弹簧的弹性势能的大小与形变量及劲度系数有关,弹簧的形变量 ,劲度系数 ,弹簧的弹性势能越大.
7. 篮球是广大中学生喜爱的一项体育活动.若把运动员跳起投篮过程分为下蹲、蹬地、离地上升和下落四个过程,则下列关于蹬地和离地上升两个过程的说法正确的是(设蹬地的力为恒力)( ) A.蹬地过程失重,离地上升过程超重 B.蹬地过程超重,离地上升过程失重 C.这两个过程中运动员都处于超重状态 D.这两个过程中运动员都处于失重状态
8. 一人站在阳台上,以相同的速度v0分别把三个球竖直向上抛出,竖直向下抛出,水平抛出,空气阻力不计,则三球落地的速率( ) A.上抛球最大. B.下抛球最大. C.平抛球最大. D.三球一样大.
9. 以下说法正确的是( ) A.物体做匀速直线运动,它的机械能一定守恒 B.合力对物体所做的功为零,它的机械能一定守恒 C.物体所受合力不等于零,它的机械能可能守恒 D.物体运动过程中,加速度大小等于重力加速度大小时,它的机械能一定守恒
10. 在下列所描述的运动过程中,若各个运动过程中物体所受的空气阻力均可忽略不计,则机械能保持守恒的是( ) A.小孩沿滑梯匀速滑下 B.电梯中的货物随电梯一起匀速下降 C.发射过程中的火箭加速上升 D.被投掷出的铅球在空中运动
参考答案:
1. 答案: 14m/s 2.7J
解析:
2. 答案: BC
解析:
3. 答案: C
解析:
4. 答案: D
解析: 惯性大小取决于质量与速度与外力无关,所以A、B选项错误,势能具有相对性所以C选项错误,由机械能守恒定律的条件可知D选项正确
5. 答案: 物体的动能和势能发生转化,但机械能的总量保持不变
6. 答案: 越大 越大
7. 答案: B
解析: 在蹬地过程中,加速度方向向上,所以此时人处于超重状态;当离开地面后,人对地面就没有作用力了,处于完全失重状态,此时有向下的加速度,加速度的大小为重力加速度g,所以B正确
8. 答案: D
9. 答案: C
解析: 考点: 机械能守恒定律.
专题: 机械能守恒定律应用专题.
分析: 机械能守恒的条件是:只要重力做功,结合机械能守恒的条件逐项分析判断.
解答: 解:A、物体做匀速直线运动,机械能不一定守恒,比如匀速上升,动能不变,重力势能增加,则机械能增加,故A错误. B.合力对物体做功为零,机械能不一定守恒,比如匀速向上做匀速直线运动,合力为零,合力做功为零,机械能不守恒,故B错误. C.物体所受的合力不等于零,机械能可能守恒,比如做自由落体运动,合力等于重力,只有重力做功,机械能守恒,故C正确. D.物体在运动过程中,加速度大小等于重力加速度大小,机械能不一定守恒,比如以加速度g向上做匀加速运动,动能增加,重力势能增加,机械能增加.故D错误.
故选:C.
点评: 解决本题的关键掌握判断机械能守恒的方法:1、根据机械能守恒的条件,看是否只有重力做功,2、看动能和势能之和是否保持不变.
10. 答案: D
解析: 考点: 机械能守恒定律.
专题: 机械能守恒定律应用专题.
分析: 物体机械能守恒的条件是只有重力做功,根据机械能守恒的条件逐个分析物体的受力的情况,即可判断物体是否是机械能守恒.
解答: 解:A、小孩沿滑梯匀速滑下,说明小孩处于受力平衡状态,并不是只有重力做功,所以A错误. B.货物随电梯一起匀速下降,说明货物处于受力平衡状态,并不是只有重力做功,所以B错误. C.火箭加速上升,动能和重力势能都增大,机械能不守恒,所以C错误. D.被投掷出的铅球在空中做斜抛运动,只受重力,所以机械能守恒,所以D正确.
故选D.
点评: 掌握住机械能守恒的条件,也就是只有重力做功,分析物体是否受到其它力的作用,以及其它力是否做功,由此即可判断是否机械能守恒.
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