1、选择题 下列几种运动过程中物体的机械能守恒的是
A.匀速下落的雨滴
B.在水中下沉的铁块
C.“神舟”十号飞船穿过大气层返回地面
D.用细线拴一个小球,使小球在竖直面内做圆周运动
参考答案:D
本题解析:根据机械能守恒定律可知:在只有重力做功的条件下, 质点和地球构成的系统机械能守恒。
雨滴匀速下落时,必受竖直向上的阻力,且阻力做功,在水中下沉的铁块,水的浮力做功,“神舟”十号飞船穿过大气层时,由于速度很大,空气阻力不可忽略,且克服阻力做功,所以ABC错误;用细线拴一个小球,使小球在竖直面内做圆周运动,虽然绳对小球有作用力,但作用力方向始终和小球速度垂直,故,小球只有重力对它做功,所以D正确。
本题难度:简单
2、选择题 如图1所示,具有一定初速度的物块,沿倾角为30°的粗糙斜面向上运动的过程中,受一个恒定的沿斜面向上的拉力F作用,这时物块的加速度大小为4 m/s2,方向沿斜面向下,那么,在物块向上运动的过程中,下列说法正确的是?( )?
A.物块的机械能一定增加
B.物块的机械能一定减小
C.物块的机械能可能不变
D.物块的机械能可能增加也可能减小
参考答案:A
本题解析:机械能变化的原因是非重力、弹力做功,题中除重力外,有拉力F和摩擦力Ff
做功,则机械能的变化决定于F与Ff做功大小关系.
由mgsinα+Ff-F=ma知:F-Ff=mgsin30°-ma>0,即F>Ff,故F做正功多于克
服摩擦力做功,故机械能增加.A项正确.
本题难度:简单
3、选择题 下述几个物理过程中,不计空气阻力情况下机械能一定守恒的是(?)
A.在拉力作用下,物体沿斜面匀速上滑的过程
B.将物体竖直向上抛出,物体减速上升的过程
C.子弹打入用轻绳悬挂的木块的过程(系统)
D.子弹打入用轻绳悬挂的木块后,随木块一起向上摆动的过程(系统)
参考答案:BD
本题解析:A中拉力做功,机械能不守恒,A错误;将物体竖直向上抛出,物体减速上升的过程过程中只有重力做功,机械能守恒,B正确;子弹打入用轻绳悬挂的木块的过程中阻力做功,机械能不守恒,C错误;子弹打入用轻绳悬挂的木块后,随木块一起向上摆动的过程中系统只有重力做功,拉力不做功,所以系统机械能守恒,D正确
故选BD
点评:物体机械能守恒的条件是只有重力或者是弹力做功,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.
本题难度:简单
4、填空题 (1)如图甲所示,是用包有白纸的质量为1.00kg的圆柱棒替代纸带和重物,蘸有颜料的毛笔固定在电动机的飞轮上并随之匀速转动,以替代打点计时器。烧断悬挂圆柱棒的线后,圆柱棒竖直自由下落,毛笔就在圆柱棒面的纸上画出记号(如图乙所示)。设毛笔接触棒时不影响棒的运动,测得记号之间的距离依次为26.0 mm、50.0 mm、74.0mm、98.0 mm、122.0 mm、146.0 mm,由此可验证机械能守恒定律.已知电动机铭牌上标有“1200 r/min”字样.根据以上内容回答下列问题.
①毛笔画相邻两条线的时间间隔T=?s.
②根据图乙所给的数据可知:毛笔画下记号“3”时,圆柱棒下落的速度V3=?m/s;画下记号“6”时,圆柱棒下落的速度V6=?m/s;在毛笔画下记号“3到画下记号“6”的这段时间内,棒的动能的变化量为
?J,重力势能的变化量为?J.由此可得出的结论是:?。
(g取9.8m/s2,结果保留三位有效数字)
参考答案:①0.05s?②v3=2.20m/s? v6=0.760m/s? 2.13J? 2.18J?在误差范围内,减小的重力势能等于增加的动能,机械能守恒
本题解析:①毛笔随电动机转动的转速为n=1200r/min=20r/s,周期T=②因两相邻记号时间间隔相等,所以毛笔画下记号“3”时,圆柱棒下落的速度V3为记号2、4间平均速度,由平均速度公式得V3=,同理画下记号“6”时,圆柱棒下落的速度V6=,在毛笔画下记号“3到画下记号“6”的这段时间内,棒的动能的变化量为,重力势能的变化量为,因近似等于,由此得出的结论是在误差范围内,减小的重力势能等于增加的动能,即机械能守恒
本题难度:一般
5、简答题 如图所示,光滑水平面上有一长木板,长木板的上表面也是水平光滑的,右端用细绳拴在墙上,左端上部固定一轻质弹簧,质量为的铁球以某一初速度,在木板的上表面上向左匀速运动,铁球与弹簧刚接触时绳子绷紧,小球的速度仍与初速度相同,弹簧被压缩后,铁球的速度逐渐减小,当速度减小到初速度的一半时,弹簧的弹性势能为,此时细绳恰好被拉断(不考虑这一过程中的能量损失),此后木板开始向左运动。
(1)铁球开始运动时的初速度是多少?
(2)若木板的质量为,木板开始运动后弹簧的弹性势能最大是多少?
(3)为使木板获得的动能最大,木板的质量应为多大?
参考答案:(1) ?(2)(3)m=4M
本题解析:(1)铁球的动能改变等于弹簧的弹性势能
解得??
(2)绳子断后,铁球和长木板系统的动量守恒,两者速度相同时,弹簧的弹性势能最大,
有?mv0/2=(m+M)V?
?
解得??
(3)当弹簧恢复原长,且铁球速度恰为零时,木板获得的动能最大?
有??
且有??
解得?m=4M
本题难度:一般