1、第四章 机械能和能源(时间:60 分钟,满分:100 分) 来源:学科网一、选择题(本题共 10 小题,每小题 6 分,共 60 分)1.如图所示,人站在电动扶梯的水平台阶上,假定人与扶梯一起沿斜面加速上升,在这个过程中,人脚所受的静摩擦力( )A.等于零,对人不做功B.水平向左 ,对人做负功C.水平向右 ,对人做正功D.斜向上,对人做正功解析:人随扶梯沿斜面加速上升,人受到的力有重力、支持力和水平向右的静摩擦力.且静摩擦力方向与运动方向的夹角小于 90,故静摩擦力对人做正功,只有 C 正确.答案:C2.人们设计出磁浮列车,列车能以很大速度行驶.列车的速度很大,是采取了下列哪些可能的措施( )
2、A.减小列车的质量B.增大列车的牵引力C.减小列车所受 的阻力D.增大列车的功率解析:当列车以最大速度行驶时,牵引力与阻力大小相等,有 P=Fv=fv,故 v= ,要增大速度,一方面增大列车的功率,另一方面减小列车所受的阻力,故 C、D 正确. 来源 :Zxxk.Com答案:CD3.下列几种情况,系统的机械能守恒的是( )A.图(a)中一颗弹丸在光滑的碗内做复杂的曲线运动B.图(b) 中运动员在蹦床上越跳越高C.图(c)中小车上放一木块,小车的左侧有弹簧与墙壁相连 .小车在左右振动时,木块相对于小车无滑动(车轮与地面摩擦不计)D.图(c)中如果小车振动时,木块相对小车有滑动解析:题图(a)中只
3、有重力做功,机械能守恒;图(b) 中人体内的化学能转化为系统的机械能,故机械能不守恒;图(c)中若木块相对于小车无滑动,则只有弹簧的弹力做功,弹簧和小车及木块构成的系统机械能守恒,若木块相对小车有滑动,则要有内能产生,系统的机械能减少.答案:AC4.如图所示,某同学利用橡皮条将模型飞机弹出,在弹出过程中,下列说法正确的是( )A.橡皮条收缩,弹力对 飞机做功B.飞机的动能增加C.橡皮条的弹性势能减少D.飞机的重力势能减小,转化为飞机的动能解析:弹力对飞机做功,橡皮条的弹性势能减少,弹性势能转化为飞机的动能和重力势能.答案:ABC5.如图所示,光滑的斜劈放在水平面上,斜面上用固定的竖直板挡住一个
4、光滑球,当整个装置沿水平面以速度 v 匀速运动时,以下说法正确的是( )A.小球的重力不做功B.斜面对球的弹力不做功C.挡板对球的弹力不做功D.以上三种说法均不正确解析:小球所受两个弹力均与位移方向不 垂直,故都做功,B、C、D 错;重力方向与位移方向垂直,重力不做功,A 对.答案:A6.物体做自由落体运动,E k 代表动能 ,Ep 代表势能,h 代表下落的距离 ,以水平地面为零势能面.下列所示图像中,能正确反映各物理量之间关系的是( )解析:由机械能守恒定律:E p=E-Ek,故势能与动能的图像为倾斜的直线 ,C 错;由 Ep=E-mgh,故势能与 h 的图像也为倾斜的直线,D 错;由 Ep
5、=E- mv2,故势能与速 度的图像为开口向下的抛物线,B 对;同12理 Ep=E- mg2t2,势能与时间的图像也为开口向下的抛物线,A 错.12答案:B7.质量为 m 的物体以速度 v0 从地面竖直上抛,当它抛到离地面 h 高处时,它的动能和势能正好相等,这个高度是( )A. B.02022来源 :学科网 C. D.024 202解析:取地面为零势能面,根据机械能守恒定律得:mv2+mgh,1202=12即 =2mgh,1202解得:h= .024答案:C8.如图所示,在抗洪救灾中,一架直升机通过绳索,用恒力 F 竖直向上拉起一个漂在水面上的木箱,使其由水面开始加速上升到某一高度.若考虑空
6、气 阻力而不考虑空气浮力,则在此过程中,以下说法正确的有( )A.力 F 所做的功减去克服阻力所做的功等于重力势能的增量B.木箱克服重力所做的功等于重力势能的增量C.力 F、重力、阻力三者合力所做的功等于木箱动能的增量D.力 F 和阻力的合力所做的功等于木箱机械能的增量来源 :学科网 ZXXK解析:木箱重力势能的增量等于木箱克服重力所做的功,选项 B 正确;动能的增量等于外力做的总功,即 WF-WG-Wf=Ek,选项 C 正确;W F-Wf=Ek+WG=Ek+Ep,选项 A 错误;木箱机械能的变化等于除重力之外其他力做的功,即 E=WF-Wf,选项 D 正确 .答案:BCD9.如图所示,小球从
7、竖直砖墙某位置由静止释放,用频闪照相机在同一底片上多次曝光,得到了图中 1、2、3、4、5所示下落小球运动过程中每次曝光的位置.已知连续两次曝光的时间间隔均为 T,每块砖的厚度均为 d,该同学没有查到当地重力加速度的值 ,根据图上的信息和已知条件,下列判断正确的是( )A.能求出小球在位置“3”的动能B.能求出小球下落的加速度C.能判断位置“1”是小球无初速度释放的位置D.能验证小球下落过程中机械能是否守恒解析:小球的质量未知,动能无法求出;加速度可由公式 x=at2 求出;不是无初速度释放的位置,不满足相邻距离奇数 之比关系;当地的重力加速度未知,不能验证小球下落过程 中机械能是否守恒.答案
8、:B10.如图,表面光滑的固定斜面顶端安装一定滑轮,小物块 A、B 用轻绳连接并跨过滑轮( 不计滑轮的质量 和摩擦).初始时刻,A、B 处于同一高度并恰好处于静止状态.剪断轻绳后 A 下落、B 沿斜面下滑,则从剪断轻绳到物块着地,两物块( )A.速率的变化量不同B.机械能的变化量不同C.重力势能的变化量相同D.重力做功的平均功率相同解析:剪断轻绳后,对 A 由机械能守恒得 mAgh= mA -0,vA= ,速率变化量 vA=vA-0= ,12 2 2 2对 B 同理 mBgh= mB -0,速率变化量 vB=vB-0= ,它们相等,选项 A 错误;两个物体运动过12 2 2程中机械能分别守恒,
9、因而机械能的变化量都为零,选项 B 错误;A、B 静止时 mAg=mBgsin,则mAmB,重力势能的减少量等于重力做的功,分别为 WA=mAgh、W B=mBgh,后者较大,C 错误;根据h= 可得 A、B 下滑时间;根据平均功率 P= 可得 PA=PB,选项 D 正确.122、 =22 答案:D二、填空题(本题共 1 小题,每空 2 分,共 14 分)11.“验证机械能守恒定律” 的实验采用重物自由下落的方法.(g 取 10m/s2)(1)用公式 mv2=mgh 时,对纸带上起点的要求是初速度为 ,为达到此目的,所选择的纸带12第一、二两点间距应接近 . (2)若实验中所用重锤质量 m=1
10、kg,打点纸带如图甲所示,打点时间间隔为 0.02s,则记录 B 点时,重锤速度 vB= ,重锤的动能 EkB= ,从开始下落起至 B 点,重锤的重力势能减少量是 ,因此可得出的结论是 . (3)根据纸带算出相关各点的速度值,量出下落的距离,则以 为纵轴,以 h 为横轴画出的图线应是22图乙中的 . 答案:(1)0 2mm(2)0.590m/s 0.174J 0.176J在误差范围内,自由落体运动中机械能守恒(3)C三、解答题(本题共 2 小题,共 26 分)12.(13 分 )如图所示 ,光滑斜轨和光滑圆轨相连 ,固定在同 一竖直面内,圆轨的半径为 R,一个小球(可视为质点 ),从离水平面高
11、 h 处由静止自由下滑,由斜轨进入圆轨.求:(1)为了使小球在圆轨内运动的过程中始终不脱离圆轨,h 应至少多高?(2)若小球到达圆轨最高点时圆轨对小球的压力大小恰好等于它自身重力大小,那么小球开始下滑时的 h 是多大?解析:(1)小球刚好不脱离圆轨,在最高点由牛顿第二定律得 :mg=m 2小球由斜轨至圆轨最高点过程,由动能定理得:mg(h-2R)= mv212联立解得:h= R52故 h R 时小球在圆轨内运动的过程中始终不脱离圆轨,高度至少为 R.52 52(2)小球在最高点由牛顿第二定律得:N+mg=m 2又有:N=mg 小球由斜轨至圆轨最高点过程,由动能定理得:mg(h-2R)= mv2
12、12联立解得:h= 3R.答案:(1) R (2)3R5213.(13 分 )在游乐节目中 ,选手需借助悬挂在高处的绳飞越到水面的浮台上.如图所示,将选手简化为质量 m=60kg 的质点,选手抓住绳由静止开始摆动,此时绳与竖直方向夹角 =53,绳的悬挂点O 距水面的高度为 H=3m.不考虑空气阻力和绳的质量,浮台露出水面的高度不计,水足够深.g 取10 m/s2,sin 53=0.8,cos 53=0.6.(1)求选手摆到最低点时对绳拉力的大小 F.(2)若绳长 l=2m,选手摆到最高点时松手落入水中.设水对选手的平均浮力 f1=800N,平均阻力f2=700N,求选手落入水中的深度 d.解析:(1)由机械能守恒定律得mgl(1-cos )= mv212选手做圆周运动,有 F-mg=m2解得 F=(3-2cos )mg且选手对绳的拉力 F=F 则 F=1080N.(2)由动能定理得mg(H-lcos +d)-(f1+f2)d=0则 d= ,解得 d=1.2 m.来源 :学 #科 #网 (-)1+2-答案:(1)1080N (2)1 .2m