1、选择题 如图所示,一个滑雪运动员从左侧斜坡距离坡底8m处自由滑下,当下滑到距离坡底s1处时,动能和势能相等(以坡底为参考平面);到坡底后运动员又靠惯性冲上斜坡(不计经过坡底时的机械能损失),当上滑到距离坡底s2处时,运动员的动能和势能又相等,上滑的最大距离为4m.关于这个过程,下列说法中正确的是(? )

A.摩擦力对运动员所做的功等于运动员动能的变化
B.重力和摩擦力对运动员所做的总功等于运动员动能的变化
C.s1<4m,s2>2m
D.s1>4m,s2<2m
参考答案:BC
本题解析:根据动能定理合力对对运动员所做的功等于运动员动能的变化.
假设初始重力势能为mgh,那么在距坡底有4m时,重力势能为0.5mgh,但动能小于0.5mgh(因为有摩擦),所以继续下滑,才会出现动能和重力势能相等的时刻,故s1<4m,依次求出s2
解:A、根据动能定理合力对对运动员所做的功等于运动员动能的变化.
这个过程,只有重力和摩擦力对运动员做功,故A错误,B正确.
C、滑雪运动员从左侧斜坡距离坡底8m处自由滑下,当滑到距离坡底4m的时候
此时高度也下落了一半,即:重力势能减少了一半(0.5Ep),还剩下一半(0.5Ep)
由于克服摩擦力做功消耗机械能,所以此时,动能小于重力势能,要再往下滑,才会出现动能等于重力势能的时候.因此,下滑时,当动能等于势能的时候,运动员距离坡底距离小于4m.
到坡底后运动员又靠惯性冲上斜坡,当刚好滑行到距离坡底2m处的时候
此时上升了最大高度的一半,动能也损失了一半0.5Ek (到达最大高度时,剩下的一半也耗尽.)
由于克服摩擦力做功消耗机械能,此时运动员的动能大于重力势能,需要继续往上滑行,才会出现动能等于重力势能的时候.因此,上滑时,动能等于重力势能的时候,运动员距离坡底距离大于2m.故C正确,D错误.
故选BC.
点评:下到坡底的过程中重力势能转化为动能及摩擦力做功产生的热量,上坡中动能转化为重力势能及摩擦力做功产生的热量.抓住能量是守恒的思路解决问题.
本题难度:一般
2、计算题 游乐场的过山车可以底朝上在圆轨道上运行,游客却不会掉下来,如图甲所示。我们把这种情况抽象为如图乙所示的模型:半径为R的圆弧轨道竖直放置,下端与弧形轨道相接,使质量为m的小球从弧形轨道上端无初速度滚下,小球进入圆轨道下端后沿圆轨道运动。实验表明,只要h大于一定值,小球就可以顺利通过圆轨道的最高点。(不考虑空气及摩擦阻力)

(1)若小球恰能通过最高点,则小球在最高点的速度为多大? 此时对应的h多高?
(2)若h′=4R,则小球在通过圆轨道的最高点时对轨道的压力是多少?
参考答案:(1)
,
(2)3mg
本题解析:(1)小球恰能通过最高点,即小球通过最高点时恰好不受轨道的压力。由牛顿运动定律
?
小球在最高点处的速度至少为
?
小球由静止运动到最高点的过程中,只有重力做功。由机械能守恒定律
?
联立,解得
?
(2) h′=4R时,小球由静止运动到最高点的过程中,由机械能守恒定律
?
解得
?
小球在最高点,在重力和轨道的压力作用下做圆周运动。由牛顿运动定律
?
得
?
点评:本题考查了通过机械能守恒定律判断物体的速度,并通过圆周运动知识求出力的大小。
本题难度:一般
3、选择题 质量为m的物体,以速度v离开高为H的桌子,当它落到距地面高为h的A点时速度为vA,在不计空气阻力的情况下,以地面为参考面,下列说法不正确的是

A.物体在A点具有的重力势能为mgh
B.物体在A点具有的机械能是
mV
+mgh
C.物体在A点具有的动能是mg(H-h)
D.物体落地瞬间具有的机械能是
m V
+mgh
参考答案:D
本题解析:运动过程中,小球只受重力作用,机械能是守恒的,所以若取地面为零势能面,物体在A点具有的机械能为
。若取桌面为零势能面,物体在A点具有的机械能是
,AB正确,重力势能的减小量转化为动能了所以物体在A点具有的动能是
,C正确。D错误。
本题难度:简单
4、选择题 如图所示,小球以初速度为v0从光滑斜面底部向上滑,恰能到达最大高度为h的斜面顶部。右图中A是半径大于h的光滑
圆周轨道、B是半径小于h的光滑
圆周轨道、C是内轨直径等于h的光滑圆周轨道,小球均沿其轨道内侧运动。D是长为
h的轻棒、可绕O点做无摩擦转动,小球固定于其下端。小球在底端时的初速度都为v0,则小球在以上四种情况中能到达高度h的有(?)
参考答案:AD
本题解析:小球到达最高点的速度可以为零,根据机械能守恒定律得,
.则
,故A正确.小球离开轨道做斜抛运动,运动到最高点在水平方向上有速度,即在最高点的速度不为零,根据机械能守恒定律得,
,则
,故B错误;小球到达最高点的速度不能为零,所以小球达不到最高点就离开轨道做斜抛运动.故C错误.杆子可以提供支持力,所以到达最高点时速度可以为零,根据机械能守恒定律可知,小球能达到最高点即高h处,故D正确.
故选AD
点评:小球在运动的过程中机械能守恒,根据机械能守恒定律,以及到达最高点的速度能否为零,判断小球进入右侧轨道能否到达h高度.
本题难度:一般
5、选择题 如图所示,水平轻质弹簧与平板车A和物体B相连,将这三者视为一个系统放在光滑水平面上,处于静止状态,平板车A的质量为M,物体B的质量为m,且M>m.现用大小相等的水平恒力F1、F2拉A和B,从它们开始运动到弹簧第一次达到最长的过程中,(弹簧一直在弹性限度内,物体B不会离开平板车) ( )

A.若物体与平板车之间也光滑,则系统动量守恒
B.若物体与平板车之间也光滑,则系统机械能守恒
C.无论物体与平板车有无摩擦,物体的最大动能大于平板车的最大动能
D.弹簧第一次达到最长时A和B总动能最大
参考答案:AC
本题解析:A、B在力F1、F2的作用下做加速运动,弹簧被拉伸,因M>m、F1=F2,所以aA>aB,vA>vB.当弹簧被拉伸到一定程度时,弹力会与外力相等,此后,A、B都做减速运动,A物体先减速到零,这时弹簧达到最长.因A、B及弹簧组成的系统外力之和为零,故系统动量守恒,选项A正确.系统除了弹簧的弹力做功外有F1和F2分别对A和B做正功,系统的机械能增加,不守恒,选项B错误.由动量守恒知不论在什么位置都有A、B的动量大小相等、方向相反,则A达到最大速度时B也达到最大速度,而M>m,物体的最大动能大于平板车的最大动能,选项C正确.弹簧达到最长时,弹性势能最大,A和B的总动能最小,选项D错误.故选AC.
本题难度:一般