5-4能量轉化與守恒定律.doc

1、5-4能量轉化與守恒定律一、選擇題跳傘運動員在剛跳離飛機、降落傘尚未打開的一段時間內：空氣阻力做正功；重力勢能增加；動能增加；空氣阻力做負功。以下說法中正確的是（）B.C.D.答案B解析跳傘運動員跳離飛機，在尚未打開降落傘的這段時間內，運動員向下運動，重力對運動員做正功，重力勢能減少；空氣阻力對運動員做負功。由于重力大于空氣阻力，運動員向下做加速運動，其動能增加，故錯，對。（2012溫州二模）蹦床是青少年喜歡的一種體育活動，蹦床邊框用彈簧固定有彈性網，當運動員從最高點落下直至最低點的過程中，空氣阻力大小恒定，則運動員（）剛接觸網面時，動能最大機械能一直減少重力做功等于克服空氣阻力做功重力勢能的

2、減少量等于彈性勢能的增加量答案B解析運動員從最高點落下直至最低點的過程中，先做加速運動，后做減速運動，當合力為0時，速度最大，動能也最大，此時彈性網發(fā)生形變，則選項A錯誤；因為在整個過程中都受阻力作用，阻力做負功，機械能減少，選項B正確；由動能定理，重力做功等于重力勢能的減少量，為克服空氣阻力做功與克服彈力做功之和，故選項C、D錯誤。（2012.廣東深圳一模）在奧運比賽項目中，高臺跳水是我國運動員的強項.質量為m的跳水運動員入水后受到水的阻力而豎直向下做減速運動，設水對他的阻力大小恒為F。那么在他減速下降深度為h的過程中，下列說法正確的是（g為當地的重力加速度）（）他的動能減少了Fh他的重力勢

3、能減少了mgh他的動能減少了（F_mg）h他的機械能減少了Fh答案BCD解析跳水運動員入水減速下降h的過程中，他的重力勢能減少了mgh，則B選項正確；由動能定理知，動能減少了（F-mg）h，則C選項正確；重力以外的力做的功等于機械能的變化，則D選項正確。（2012東北三省六校聯(lián)考）如圖所示，輕質彈簧的一端固定在豎直板P上，另一端與質量為m1的物體A相連，物體A靜止于光滑桌面上，A右邊接一細線繞過光滑的定滑輪懸一質量為m2的物體B設定滑輪的質量不計，開始時用手托住物體B讓細線恰好拉直，然后由靜止釋放B直到B獲得最大速度，下列有關此過程的分析，其中正確的是（）物體B機械能的減少量等于彈簧彈性勢能的

4、增加量物體B重力勢能的減少量等于彈簧彈性勢能的增加量物體B動能的增加量等于細線拉力對物體B做的功與物體B重力做功之和物體B的機械能一直增加答案C解析物體A、B及彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒，物體B的機械能減少量等于彈簧彈性勢能的增加量與物體A動能的增加量之和，則選項A、B錯誤；單獨對物體B,在達到最大速度前，細線拉力做負功，機械能減少，物體B減少的機械能等于拉力做的功，則選項C正確、D錯誤。（2012.遼寧沈陽）如圖所示，甲、乙兩種粗糙面不同的傳送帶，傾斜于水平地面放置。以同樣恒定速率v向上運動?，F(xiàn)將一質量為m的小物體（視為質點）輕輕放在A處，小物體在甲傳送帶上到達B處時恰好達到傳送帶的速率v；在

5、乙傳送帶上到達離B豎直高度為h的C處時達到傳送帶的速率V。已知B處離地面高度為H，則在物體從A到B的運動過程中（）兩種傳送帶對小物體做功相等將小物體傳送到B處，兩種傳送帶消耗的電能相等兩種傳送帶與小物體之間的動摩擦因數不同將小物體傳送到B處，兩種系統(tǒng)產生的熱量相等答案AC解析A_B，由動能定理得W-MgH=2mv2,A對；動摩擦因數“明顯不同，C對；A-B摩擦力做功一樣，但甲一直產生熱量，而乙中只有AC段產生熱量，所以產生熱量不同，D錯；再由能量守恒則消耗的電能不等，B錯。（2012濰坊模擬）如圖所示，在升降機內固定一光滑的斜面體，一輕彈簧的一端連在位于斜面體上方的固定木板B上，另一端與質量為

6、m的物塊A相連，彈簧與斜面平行。整個系統(tǒng)由靜止開始加速上升高度h的過程中（）物塊A的重力勢能增加量一定等于mgh物塊A的動能增加量等于斜面的支持力和彈簧的拉力對其做功的和物塊A的機械能增加量等于斜面的支持力和彈簧的拉力對其做功的和物塊A和彈簧組成系統(tǒng)的機械能增加量等于斜面對物塊的支持力和B對彈簧拉力做功的和答案CD解析本題考查做功與能量的轉化關系。由于斜面光滑，物塊A靜止時彈簧彈力與斜面支持力的合力與重力平衡，當整個裝置加速上升時，由牛頓第二定律可知物塊A受到的合力應向上，故彈簧伸長量增加，物塊A相對斜面下滑一段距離，下滑高度小于h，故選項A錯誤；根據動能定理可知，物塊A動能的增加量應等于重力

7、、支持力及彈簧彈力對其做功的代數和，故選項B錯誤；物塊A機械能的增加量應等于除重力以外的其他力對其做功的代數和，選項C正確；物塊A和彈簧組成的系統(tǒng)機械能增加量應等于除重力和彈簧彈力以外的其他力做功的代數和，故選項D正確。（2012.北京東城示范校練習）如圖所示，一根光滑的絕緣斜槽連接一個豎直放置的半徑為R=0.50m的圓形絕緣光滑槽軌。槽軌處在垂直紙面向外的勻強磁場中，磁感應強度B=0.50T。有一個質量m=0.10g,帶電荷量為q=+1.6X10-3C的小球在斜軌道上某位置由靜止自由下滑，若小球恰好能通過最高點，則下列說法中正確的是（重力加速度取10m/s2）（）小球在最高點只受到洛倫茲力和

8、重力的作用小球從初始靜止到達最高點的過程中機械能守恒若小球到最高點的線速度為v,則小球在最高點時的關系式mg+qvB=mR成立21小球滑下初位置離軌道最低點為h=20m答案ABD解析小球在運動的過程中，軌道光滑，洛倫茲力不做功，機械能守恒，B正確；在圓周運動的過程中，洛倫茲力的方向沿半徑向外，若小球恰好能通過最高點，則小球和軌道之間沒有正壓力作用，小球在最高點只受到洛倫茲力和重力的作用，A正確，小球在最高點v21時mg-Bqv=mR,C錯誤；對全過程有mgh=mgQR+qmv?,解得初位置離軌道最低點為h21=20m,D正確。（2012.湖北襄陽調研）如圖所示，質量為m的滑塊從斜面底端以平行于

9、斜面的初速度v0沖上固定斜面，沿斜面上升的最大高度為H。已知斜面傾角為a斜面與滑塊間的動摩擦因數為，且“vtana，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，取斜面底端為零勢能面，則能表示滑答案D解析重力勢能的變化僅僅與重力做功有關，隨高度h的增大，重力勢能增大，選項ha錯誤。機械能的變化僅與重力和系統(tǒng)內彈力之外的其他力做功有關，上滑過程有-盤二E-E0,即E二E0-fi；下滑過程有=EZ-E0,即E=E-2J-+宀，故00sinasina00sinasina上滑和下滑過程E-h圖象均為直線，選項B錯誤。動能的變化與合外力做功有關，上滑過ff2H-h程有-(mg+sina)h=Ek-Ek0，即E廣坨。-(m

10、g+sina)h，下滑過程有-mgh-乓忒=Ek-Ek，即Ek二Ek0-2fsina-(mg-sfa)h，故Ek-h圖象為直線，但下滑過程斜率小，選項C錯誤，選項D正確。二、非選擇題(2012.廣東深圳一模)如圖所示，在光滑水平地面上放置質量M=2kg的長木板，木板上表面與固定的豎直弧形軌道相切。一質量m=1kg的小滑塊自A點沿弧面由靜止滑下，A點距離長木板上表面高度h=0.6m。滑塊在木板上滑行t=1s后，和木板以共同速度v=1m/s勻速運動，取g=10m/s2。求：滑塊與木板間的摩擦力；滑塊沿弧面下滑過程中克服摩擦力做的功滑塊相對木板滑行的距離。答案(1)2N(2)1.5J(3)1.5m解

11、析(1)對木板F=Max由運動學公式，有v=a1t解得Ff=2N。對滑塊-Ff=ma2設滑塊滑上木板時的初速度為v0由公式vv0=a2t解得v0=3m/s滑塊沿弧面下滑的過程，由動能定理得mgh-WFf=|mv2WFf=mgh-|mv0=1.5J(3)t=1s內木板的位移s1=2a1t2此過程中滑塊的位移s2=v0t+|a2t2故滑塊相對木板滑行距離L=s2-S=1.5m(2012.山東威海一模)如圖所示為某工廠的貨物傳送裝置，水平運輸帶與一斜面MP連接，運輸帶運行的速度為e0=5m/s。在運輸帶上的N點將一小物體輕輕地放在上面，N點距運輸帶的右端x=1.5m,小物體的質量為m=0.4kg，設

12、貨物到達斜面最高點P時速度恰好為零，斜面長度L=0.6m，它與運輸帶的夾角為0=30。，連接點M處是平滑的，小物體在此處無碰撞能量損失，小物體與斜面間的動摩擦因數為竹=，取g=10m/s2,空氣阻力不計，求：小物體運動到運輸帶右端時的速度大?。恍∥矬w與運輸帶間的動摩擦因數；小物體在運輸帶上運動的過程中由于摩擦而產生的熱量答案(1)3m/s(2)0.3(3)4.2J解析(1)對物體在斜面上受力分析，由牛頓第二定律得，mgsinO+“mgcosO二ma1,v2二2a1L,聯(lián)立解得：v=3m/s。因為vv0，所以物體在運輸帶上一直做勻加速運動。設加速度為a2，由牛頓第二定律得,ymg二ma2,v2二

13、2a2x,聯(lián)立解得：“=0.3。v設物體在運輸帶上運動的時間為t,則t二一,a2物體與傳遞帶的相對位移為：Ax=v0t-x產生的熱量為：Q=“mgA，聯(lián)立解得：Q=4.2J。(2013浙江金華)跳水運動員從高于水面H=10m的跳臺自由落下，身體筆直且與水面垂直。假設運動員的質量，m=50kg，其身體可等效為一長度L=1.0m、直徑d=0.30m的圓柱體，略去空氣阻力。運動員落水后，水的等效阻力f作用于圓柱體的下端面，f的量值隨落水深度Y變化的函數曲線如圖所示。該曲線可近似看做橢圓的一部分，該橢圓的長短軸分別與坐標軸OY和Of重合。運動員入水后受到的浮力F=pgV(V是排開水的體積)是隨著入水深

14、度線性增加的。已知橢圓的面積公式是S=nab，水的密度p=1.0X103kg/m3,g取10m/s2。試求：運動員剛入水時的速度；運動員在進入水面過程中克服浮力做的功；為了確保運動員的安全，水池中水的深度h至少應等于多少？答案(l)10-j2m/s一353.25J(3)4.51m解析(1)v=頑=2X10X10=1.2m/s其做功(2)浮力做功分為兩個階段，運動員進入水面為第一階段，水的浮力線性增加為：+能71WF1二-2L=-8npd2L2gW,=-353.25J。F1(3)設水深為h，第二階段浮力是恒力，其所做的功為WF2二-p4nd2Lg(h-L)水的阻力做功為題圖中曲線與橫軸所圍的面積

15、：4n|mgh二-*nmgh運動員的始、末狀態(tài)的速度均為零，對整個過程應用動能定理：WG+WF1+WF2+W疔0將WG=mg(H+h)及式代入式：Gmg(H+h)-|npL2d2g-4npLd2g(h-L)-|nmgh二0代入數據解得水深至少為h=4.51m。12.(2012廣東四校聯(lián)考)如圖所示，水平傳送帶以v=4m/s的速度逆時針轉動，兩個轉軸間的距離L=4m。豎直光滑圓弧軌道CD所對的圓心角0=37。，圓弧半徑r=2.75m。軌道末端D點切線水平，且緊貼水平轉盤邊緣上方。水平轉盤半徑R=3.6m。沿逆時針方向繞圓心勻速轉動。質量m=1kg的小物塊，與傳送帶間的動摩擦因數“=0.8。將物塊

16、輕放到傳送帶右端，物塊從左端水平拋出，恰好沿C點的切線滑入CD軌道，再由D點水平滑落到轉盤上。物塊落到轉盤上時的速度恰好與落點的線速度相等，物塊立即無相對滑動地隨盤轉動。取sin37=0.6,cos37=0.8,g=10m/s2。求：物塊在傳送帶上加速運動過程的位移x(相對于地面);傳送帶的上表面到水平轉盤的豎直高度H；物塊隨轉盤轉動時所受摩擦力F的大小。答案(1)1m(2)1m(3)10N解析(1)物塊在傳送帶上滑動時，有“mg二maa二“g二8m/s2由v2=2asV242s=2a=2X8m=1m由sL可知，x=s=1m(2)由(1)知物體在傳送帶上將先加速后隨傳送帶一起勻速運動，從左端拋出的速度為=4m/so0A0:rv4由題意和幾何關系知，物塊在C點的速度V二COM二08m