高中物理機械能試題

1、 - 1 - 機械能試題 1.如圖1所示，一輕彈簧固定于O點，另一端系一重物，將重物從與懸點O在同一高度且彈簧保持原長的A點無初速地釋放，讓它自由擺下，不計空氣阻力，在重物由A點擺向最低點的過程中：（ ） A重物的重力勢能減少； B重物的重力勢能增加； C重物的機械能不變； D重物的機械能減少。 2.如圖2所示，質(zhì)量為m的a、b兩球固定在輕桿的兩端，桿可繞O點在豎直面內(nèi)無摩擦轉(zhuǎn)動，已知兩物體距O點的距離L1L2，現(xiàn)在由圖示位置靜止釋放，則在a下降過程中：（ ） A桿對a不做功； B桿對b不做功； C桿對a做負功； D桿對b做負功。 3. 以初速度v0豎直向上拋出一質(zhì)量為m的小物體。假定物塊所受

2、的空氣阻力f大小不變。已知重力加速度為g，則物體上升的最大高度和返回到原拋出點的速率分別為 A 202(1)vfgmg? 和0mgfvmgf? B 202(1)vfgmg? 和0mgvmgf? C 2022(1)vfgmg? 和0mgfvmgf? D 2022(1)vfgmg? 和0mgvmgf? 4游樂場中的一種滑梯如圖所示。小朋友從軌道頂端由靜止開始下滑，沿水平軌道滑動了一段距離后停下來，則 A下滑過程中支持力對小朋友做功 - 2 - B下滑過程中小朋友的重力勢能增加 C整個運動過程中小朋友的機械能守恒 D在水平面滑動過程中摩擦力對小朋友做負功 5. 滑塊以速率v1靠慣性沿固定斜面由底端向

3、上運動, 當它回到出發(fā)點時速率為v2, 且v2< v1若滑塊向上運動的位移中點為A,取斜面底端重力勢能為零，則 （ ） A上升時機械能減小，下降時機械能增大。 B上升時機械能減小，下降時機械能也減小。 C上升過程中動能和勢能相等的位置在A點上方。 D上升過程中動能和勢能相等的位置在A點下方。 6.假定地球、月球都靜止不動，用火箭從地球沿地月連線發(fā)射一探測器。假定探測器在地球表面附近脫離火箭。用W表示探測器從脫離火箭處到月球的過程中克服地球引力做的功，用Ek表示探測器脫離火箭時的動能，若不計空氣阻力，則（ ） A. Ek必須大于或等于W，探測器才能到達月球 B. Ek小于W，探測器也可能到

4、達月球 C. Ek1/2 W，探測器一定能到達月球 D. Ek 1/2 W ，探測器一定不能到達月球 7.靜置于光滑水平面上坐標原點處的小物塊，在水平拉力F作用下，沿x軸方向運動，力F隨物塊所在位置坐標x的變化關(guān)系如圖所示，圖線為半圓則小物塊運動到x0處時的動能為( ) C04xFm? D204x? A0 B. 8.質(zhì)量為m1、m2的兩物體，靜止在光滑的水平面上，質(zhì)量為m的人站在m1上用恒力F拉繩子，經(jīng)過一段時間后，兩物體的速度大小分別為V1和V2，位移分別為S1和S2 ，如圖所示 AFS2 BF(S1+S2) C 211222)(2121VmmVm? D 22221Vm 9.小物塊位于光滑的

5、斜面上，斜面位于光滑的水平地面上(如圖26所示) ，從地面上看， 在小物塊沿斜面下滑的過程m mm 021xFm - 3 - 中，斜面對小物塊的作用力。 A.垂直于接觸面，做功為零； B.垂直于接觸面，做功不為零； C.不垂直于接觸面，做功不為零； D.不垂于接觸面，做功不 10.飛行員進行素質(zhì)訓練時，抓住秋千桿由水平狀態(tài)下擺，到達豎直狀態(tài)的過程中如圖所示，飛行員所受重力的瞬時功率變化情況是（ ） A.一直增大 B.一直減小 C.先增大后減小 D.先減小后增大 11.如圖所示，質(zhì)量為m的物體沿動摩擦因素為?的水平面以初速度0?從A點出發(fā)到B點時速度變?yōu)?，設(shè)同一物體以初速度0?從A?點先經(jīng)斜面

6、CA?，后經(jīng)斜面BC?到B?點時速度變?yōu)?，兩斜面在水平面上投影長度之和等于AB的長度，則有（ ） A.? B. ? C.? D.不能確定 12. 如圖，長度相同的三根輕桿構(gòu)成一個正三角形支架，在A處固定質(zhì)量為2m的小球；B處固定質(zhì)量為m的小球，支架懸掛在O點，可繞過O點與支架所在平面相垂直的固定軸轉(zhuǎn)動.開始時OB與地面相垂直，放手后開始運動.在無任何阻力的情況下，下列說法中正確的是（ ） A球到達最低點時速度為零 A球機械能減小量等于B球機械能增加量 B球向左擺動所能達到的最高位置應高于A球開始運動的高度 當支架從左向右回擺時，A球一定能回到起始高度 A. B. C. D. 13.如圖所示，

7、將一顆小鋼珠由靜止釋放到盛有蓖麻油的量筒中，下落不久鋼珠就開始作勻速直線運動.（量筒中為什么不放清水而用蓖麻油？這是因為蓖麻油的密度雖小于清水，但它對鋼珠產(chǎn)生的粘滯阻力卻大大超過清水） 1845年英國物理學家和數(shù)學家斯·托克斯（S.G.Stokes）研究球體在液體中下落時， 發(fā)現(xiàn)了液體對球體的粘滯阻力與球的半徑、速度及液體的種類有關(guān)，有rv6F?,其中物理量為液體的粘滯系數(shù)，它與液體的種類及溫度有關(guān).鋼珠在蓖麻油中運動一段時間后就以穩(wěn)定的速度下落，這一速度稱為收尾速度 . o A B 2m m v - 4 - （1）實驗室的溫度為20.0 時，蓖麻油的粘滯系數(shù)為0.986，請寫出它的

8、單位. （2）若鋼珠的半徑為2.00，鋼珠的質(zhì)量為Kg-4102.61?，在蓖麻油中所受的浮力為N-41025.3?，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，鋼珠從液面無初速釋放，下沉至剛要到達筒底時，因克服粘滯阻力而產(chǎn)生的熱量為多少？ 14.如圖所示半徑為R、r(R>r)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點由靜止釋放，可以滑過甲軌道，經(jīng)過CD段又滑上乙軌道后離開兩圓形軌道，小球與CD段間的動摩擦因數(shù)為，其余各段均光滑.為避免出現(xiàn)小球脫離圓形軌道而發(fā)生撞軌現(xiàn)象.試設(shè)計CD段的長度. 15.如

9、圖是打秋千的示意圖，最初人直立站在踏板上(A點所示)，繩與豎直方向成?角，人的重心到懸點O的距離為1L；從A點向最低點B運動過程中，人由直立狀態(tài)自然下蹲，在B點人的重心到懸點O的距離為2L；在最低點處，人突然由下蹲變成直立狀態(tài)(人的重心到懸點O的距離恢復為1L)且保持該狀態(tài)到最高點C.設(shè)人的質(zhì)量為m，踏板和繩的質(zhì)量不計，空氣阻力不計.求： (1)人剛到最低點B還處于下蹲狀態(tài)時，兩根繩中的總拉力F為多大？ (2)人到達左端最高點C時，繩與豎直方向的夾角?為多大？(用反三角函數(shù)表示) 16.半徑cmR20?的豎直放置的圓軌道與水平直軌道相連接。如圖所示。質(zhì)量為gm50?的小球A以一定的初速度由直軌

10、道向左運動，并沿圓軌道的內(nèi)壁沖上去，如果A經(jīng)過N點時的 A h=3R 甲 乙 R r C D ABCO? - 5 - 速度smv/41?A經(jīng)過軌道最高點M時對軌道的壓力為N5.0，取2/10smg? 求：小球A從N到M這一段過程中克服阻力做的功W 17.如圖所示，在長為L的輕桿中點A和端點B各固定一質(zhì)量均為m的小球，桿可繞無摩擦的軸O轉(zhuǎn)動，使桿從水平位置無初速釋放擺下。求當桿轉(zhuǎn)到豎直位置時，輕桿對A、B兩球分別做了多少功 ? - 6 - 答案與解析 1.【答案】AD 【解析】重物從A點運動到B點，高度降低，重物的重力勢能減少，因此很多同學只注意到重物從A運動到B時，重物速度增加，即重物的功能增

11、加，故認為動能的增加量與重力勢能的減少量相當，而判斷重物機械能不變，錯選C。 若從整個系統(tǒng)去仔細分析會發(fā)現(xiàn)重物下降過程中，重物的動能增加，重力勢力能減少，彈簧的彈性勢能增加；而且在整個過程中，只有重力和彈簧彈力做功，重物與彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒。以B點為零勢能點，則在A點系統(tǒng)的機械能只有重力勢能，在B點系統(tǒng)的機械能為重物的動能和彈簧的彈性勢能，且兩處的機械能相等，所以可以判斷重物的機械能減少，即C錯，正確答案：A、D。 2.【答案】C 【解析】因為桿在轉(zhuǎn)動，所以很多同學能分析到a球受到重力和桿對a的作用力，并習慣認為桿對a的作用力指向圓心O，與運動方向垂直，對小球a、b都不做功，而錯選A、B

12、。若我們能從整個系統(tǒng)去分析，會發(fā)現(xiàn)桿繞O點在豎直平面內(nèi)無摩擦地轉(zhuǎn)動，沒有能量的損失，所以a、b和桿組成的系統(tǒng)機械能守恒。桿對a、b球的作用力是內(nèi)力，a球下降過程中，b球的重力勢能和動能都增加，所以b球的機械能增加，且b球重力對b球做負功，所以可以判斷桿對b球做正功，b球的機械能才增加，從中可以判定B、D是錯的。再由系統(tǒng)機械能守恒，b球的機械能增加，則a球的機械能減少，且a球重力對a球做正功，則桿對a球做負功，故A錯。正確答案：C。 3.【答案】A 【解析】上升的過程中,重力做負功,阻力f做負功,由動能定理得 221)(omvfhmgh?,? h202(1)vfgmg?,求返回拋出點的速度由全程

13、使用動能定理重力做功為零, 只有阻力做功為有2221212omvmvmgh?,解得? v0mgfvmgf?,A正確。 4.【答案】D 【解析】在滑動的過程中，人受三個力重力做正功，勢能降低B錯；支持力不做功，摩擦力做負功，所以機械能不守恒，AC皆錯，D正確。 5.【答案】BC 【解析】OC 由動能定理 F合S= 1/2 mv12 = EK1 AC 由動能定理 F合S/2= 1/2 mvA2 = EKA 由功能關(guān)系得：EK1 = 1/2 mv12 =mgSsin+ Q A點的勢能為 EPA= 1/2 mgSsin EKA=EK1 / 2 EKA> EPA 6.【答案】BD - 7 - 【解

14、析】設(shè)月球引力對探測器做的功為W1， 根據(jù)動能定理可得：WW10Ek， ，可知，F(xiàn)地F月， 由W=Fs 雖然F是變力,但通過的距離一樣,所以WW1，Ek W-W1 < W 故B選項正確。由于探測器在從地球到月球的過程中，地球引力越來越小，此過程中克服地球引力做的功為W，在從地球到達地月連線中點的過程中，探測器克服地球引力做的功要遠大于1/2 W，而月球引力對探測器做的功很小，探測器的初動能若為1/2 W ，則到不了地月連線中點速度即減為0，所以探測器一定不能到達月球。 D選項也正確。 7.【答案】C 【解析】由于水平面光滑,所以拉力F即為合外力,F隨位移X的變化圖象包圍的面積即為F做的功

15、, 設(shè)x0處的動能為EK由動能定理得: EK -0=04xFm? =208x? =22mF? 答案:C 8.【答案】BD 【解析】根據(jù)能量守恒可知，人通過做功消耗的化學能將全部轉(zhuǎn)化為物體m1和m2的動能以及人的動能。所以人做的功的大小等于 2112221)(2121)(VmmmVSSF? 即B、D兩選項正確。 9.【答案】B 【解析】小物塊A在下滑過程中和斜面之間有一對相互作用力F和F'，如圖所示。如果把斜面B固定在水平桌面上，物體A的位移方向和彈力方向垂直，這時斜面對物塊A不做功。但此題告訴的條件是斜劈放在光滑的水平面上，可以自由滑動。此時彈力方向仍然垂直于斜面，但是物塊A的位移方向

16、卻是從初位置指向終末位置。如圖所示，彈力和位移方向不再垂直而是成一鈍角，所以彈力對小物塊A做負功，即B選項正確。 10.【答案】C 【解析】易知飛行員豎直分速yv先增后減，由yGvmgP?得出飛行員所受重力的瞬時功率GP先增大后減小. 11.【答案】B 【解析】在水平面上，由動能定理 2022121mvmvsmg? 在斜面上，設(shè)左、右斜面傾角分別為、，左、右斜面長度分別為1L、2L 221根據(jù)rmmGF? P Q F F' - 8 - 由動能定理 202212121coscosmvvmLmgLmg? ?202212121coscosmvvmsmgLLmg? 所以 ?/ 12.【答案】B

17、 【解析】A、B兩球以及地球所組成的系統(tǒng)機械能守恒，A球機械能減少量等于B球機械能增加量.若以初始狀態(tài)B球所在平面為零勢面，則系統(tǒng)總機械能為2mgh，當A球在最低點時B球勢能為mgh.另外mghmgh-2mgh ?的機械能是A和B共有的動能，因此B還要繼續(xù)上升，正確答案為B. 13.【解析】 （1）因粘滯阻力rv6F?，故有rvF?6?，其單位應是2/msNsmmN? （2）鋼珠穩(wěn)定下落時，其所受向上粘滯阻力F與浮F、mg平衡，有 浮浮Frv6FFmg? 得：smv/1015.62? （3）根據(jù)總能量守恒的方法： 鋼珠下落過程中損失的勢能 鋼pE?轉(zhuǎn)化為鋼珠的動能鋼KE，以及與鋼珠同樣大小的油

18、滴上升至液面處的動能油KE和勢能油pE，還有鋼珠克服粘滯阻力而產(chǎn)生的熱量Q，其中油滴重力N1025.34?浮油Fgm. QpKK?油油鋼鋼EEEEp J1013.9gHm2121Q422?油油鋼鋼vmvmgHm 14.【解析】 (1) 小球在甲軌道上做圓周運動通過最高點的最小速度為gRv?min 設(shè)小球能通過甲軌道最高點時速度為v1. 由機械能守恒定律得： 21212Rm3Rmgmvg? gRv21? gRv21? >gR 小球能通過甲軌道而不撞軌 (2)設(shè)CD的長度為x ，小球在乙軌道最高點的最小速度為grv?2 小球要通過乙軌道最高點，則需滿足：2221mgx-2r)-(3Rmgmv? 得： x ?256rR? 小球到乙軌圓心等高處之前再返回，則需滿足： - 9 - 0mgx-r)-(3Rmg? 且0mgx-3Rmg? 得： ?rR?3x ?R3 總結(jié)論：CD ?256rR? 或?rR?3CD ?R3 15.【解析】 (1)如圖，以懸點為參考平面，人從BA?點的自然下蹲過程中機械能守恒，所以BAEE?，即 221L21cosLmgmvmgB?,解得： ?co