1、1提升训练 8 机械能守恒和能量守恒定律1.海洋能是一种蕴藏量极大的可再生能源,具有广阔的应用前景。下列能源不属于海洋能的是( )A.潮汐能 B.波浪能C.太阳能 D.海流能2.如图所示,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.无法确定3.市面上出售一种装有太阳能电扇的帽子(如图所示)。在阳光的照射下,小电扇快速转动,能给炎热的夏季带来一丝凉爽。该装置
2、的能量转化情况是( )A.太阳能电能机械能B.太阳能机械能电能C.电能太阳能机械能D.机械能太阳能电能4.物体做自由落体运动, Ek表示动能, Ep表示势能, h 表示下落的距离,以水平地面为零势能面,下列所示图象中,能正确反映各物理量之间的关系的是( )5.如图所示,竖直放置的等螺距螺线管高为 h,该螺线管是用长为 l 的硬质直管(内径远小于 h)弯制而成。一光滑小球从上端管口由静止释放,关于小球的运动,下列说法正确的是( )A.小球到达下端管口时的速度大小与 l 有关B.小球到达下端管口时重力的功率为 mg2来源:学科网C.小球到达下端的时间为222D.小球在运动过程中受管道的作用力大小不
3、变6.如图所示,一个人把质量为 m 的石块,从距地面高为 h 处,以初速度 v0斜向上抛出。以水平地面为参考平面,不计空气阻力,重力加速度为 g,则( )A.石块离开手的时刻机械能为12m02B.石块刚落地的时刻动能为 mghC.人对石块做的功是 +mgh12m02D.人对石块做的功是12m027.如图所示,质量为 m 的物体(可视为质点)以某一速度从 A 点冲上倾角为 30的固定斜面 ,其运动的加 速度为 g,此物体在斜面上上升的最大高度为 h,则在这个过程中物体( )23A.重力势能增加了 mgh12B.动能损失了 mghC.克服摩擦力做功 mgh16D.机械能损失 mgh138.2016
4、 年巴西里约奥运会上,中国选手邓薇以 262 kg(抓举 115 kg,挺举 147 kg)的总成绩打破奥运会纪录、世界纪录。某次抓举,在杠铃被举高的整个过程中,不计空气阻力,下列说法正确的是( )A.杠铃的动能一直增大B.杠铃的重力势能一直增大C.杠铃的机械能守恒D.杠铃一直处于超重状态9.如图甲所示,质量不计的弹簧竖直固定在水平面上, t=0 时刻,将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放,小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点,然后又被弹起离开弹簧,上升到一定高度后再下落,如此反复。通过安装在弹簧下端的压力传感器,测出这一过程弹簧弹力 F 随时间 t 变化的图象如图乙所示,则( )3A.t1
5、时刻小球动能最大B.t2时刻小球动能最大C.t2t3时间内,小球的动能先增大后减小D.t2t3时间内,小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能10.我们的课本上曾有一个小实验,课本截图如下。实验时,某同学把小纸帽压到桌面上,从放手到小纸帽刚脱离弹簧的运动过程中,不计空气及摩擦阻力,下列说法正确的是 ( )A.小纸帽的机械能守恒B.小纸帽刚脱离弹簧时动能最大C.小纸帽在最低点所受的弹力等于重力D.在某一阶段内,小纸帽的动能减小而小纸帽的机械能增加11.如图所示,一个质量为 2m 的甲球和一个质量为 m 的乙球,用长度为 2R 的轻杆连接,两个球都被限制在半径为 R 的光滑圆形竖直轨道上,轨道固定于水
6、平地面。初始时刻,轻杆竖直,且质量为 2m 的甲球,在上方。此时,受扰动两球开始运动,重力加速度为 g,则下列说法正确的是( )A.甲球下滑过程中减少的机械能总大于乙球增加的机械能B.甲球下滑过程中减少的重力势能总等于乙球増加的重力势能C.整个运动过程中甲球的最大速度为233D.甲球运 动到最低点前,轻杆对乙球一直做正功12.三峡水力发电站是我国最大的水力发电站,三峡水库水位落差约 100 m,水的流量约 1.35104 m3/s,船只通航需要 3 500 m3/s 的流量,其余流量全部用来发电,水流冲击水轮机发电时,水流减少的机械能有 20%转化为电能。按照以上数据估算,如果三峡电站全部用于
7、城市生活用电,它可以满足约多少个百万人口城市生活用电(设三口之家平均每家每月用电 240 度)( )A.2 个 B.6 个 C.18 个 D.90 个13.如图所示,水平地面与 一半径为 l 的竖直光滑圆弧轨道相接于 B 点,轨道上的 C 点位置处于圆心 O的正下方。在距地面高度为 l 的水平平台边缘上的 A 点,质量为 m 的小球以 v0= 的速度水平飞2出,小球在空中运动至 B 点时,恰好沿圆弧轨道在该点的切线方向滑入轨道。小球运动过程中空气阻力不计,重力加速度为 g,试求:4(1)B 点与抛出点 A 正下方的水平距离 x;(2)圆弧 BC 段所对的圆心角 ;(3)小球滑到 C 点时,对圆
8、轨道的压力。14.如图所示,水平轨道 BC 的左端与固定的光滑竖直 圆轨道相切于 B 点,右端 与一倾角为 30的14光滑斜面轨道在 C 点平滑连接 (即物体经过 C 点时速度的大小不变),斜面顶端固定一轻质弹簧,一质量为 2 kg 的滑块从圆弧轨道的顶端 A 点由静止释放,经水平轨道后滑上斜面并压缩弹簧,第一次可将弹簧压缩至 D 点,已知光滑圆轨道的半径 R=0.45 m,水平轨道 BC 长为 0.4 m,其动摩擦因数= 0.2,光滑斜面轨道上 CD 长为 0.6 m,g 取 10 m/s2,求:(1)滑块第一次经过 B 点时对轨道的压力;(2)整个过程中弹簧具有最大的弹性势能;(3)滑块最
9、终停在何处?5提升训练 8 机械能守恒和能量守恒定律1.C 2.A3.A 解析 帽子上的太阳能电池板将太阳能转化为电能,供小电扇工作。小电扇工作时消耗电能,将电能转化为扇叶的机械能,故选 A。4.B5.C 解析 在小球到达最低点的过程中只有重力做功,故根据动能定理可知 mgh= mv2,解得 v=12,小球到达下端管口 时的速度大小与 h 有关,与 l 无关 ,故 A 错误;到达下端管口的速度为 v=2,速度沿管道的切线方向 ,故重力的瞬时功率为 P=mg sin ( 为管口处管道切线方向与2 2水平方向的夹角),故 B 错误;物体在管内下滑的加速度为 a= ,设下滑所需时间 为 t,则 l=
10、 at2,t= 12,故 C 正确;小球得做的是加速螺旋运动 ,速度越来越大 ,做的是螺旋圆周运动,根据 Fn=2=22可知 ,支持力越来越大,故 D 错误。26.D7.D 解析 过程中重力做负功, WG=-mgh,所以重力势能增加 mgh,故 A 错误;在沿斜面方向上受到沿斜面向下重力的分力和沿斜面向下的摩擦力,根据牛顿第二定律可得 mgsin30+Ff=ma,解得Ff= mg,故克服摩擦力做功 Wf=Ff mg2h= mgh,机械能损失 mgh,故 C 错误,D 正确;动16 30=16 13 13能损失量为合外力做的功的大小, Ek=F 合 s= mg2h= mgh,故 B 错误。23
11、438.B 解析 杠铃被举起后,速度为 0,动能为 0,故 A 错;在举重的过程中杠铃的重力势能一直增大,故 B 对;杠铃受到手的作用力,且做正功,杠铃的机械能不守恒,故 C 错;杠铃可能匀速上升,杠铃不一定一直处于超重状态,故 D 错。9.C 解析 t1时刻小球刚与弹簧接触,与弹簧接触后,先做加速度不断减小的加速运动,当弹力增大到与重力平衡,即加速度为零时,速度达到最大; t2时刻,弹力最大,弹簧的压缩量最大,小球运动到最低点,速度等于零; t2t3时间内,小球上升,先做加速度减小的加速运动,后做加速度增大的减速运动; t2t3时间内,小球和弹簧组成的系统机械能守恒,故小球增加的动能和重力势
12、能之和等于弹簧减少的弹性势能。10.D 解析 从放手到小纸帽刚脱离弹簧的运动过程中,弹簧的弹性势能转化为小纸帽的机械能,所以在此过程中小纸帽的机械能会越来越大, 不守恒, 故 A 错误;上升时弹力逐渐减小,到等于小纸帽的重力后,小纸帽就开始减速,动能开始减小,但弹簧弹性势能还继续转化为小纸帽的机械能,机械能还在增大,故 B 错误,D 正确;小纸帽在最低点所受的弹力等于手的压力和重力之和,故 C 错误。11.D 解析 在运动的过程中,由于只有动能和重力势能之间相互转化,所以甲球下滑过程中减少的机械能总等于乙球增加的机械能,故 A 错误;在运动的过程中,重力对系统做正功,甲和乙的动能都增加,所以甲
13、球下滑过程中减少的重力势能总大于乙球增加的重力势能,故 B 错误;当甲到达最低点时,乙也到达了最高点,该过程中系统减小的重力势能等于系统增加的动能,由于两球的线速度相等,设该速度为 v,则 2mg2R-mg2R= mv2+ 2mv2,得 v=2 ,故 C 错误;12 12 3甲球运动到最低点前,乙的重力势能一直增大,同时乙的动能也一直增大,可知轻杆对乙球一直做正功,故 D 正确。12.C 解析 每秒用于发电的重力势能为 mgh=11010 J,转化为电能的有 2109 J,每月约5.21015 J,等于 1.44109度,大约 600 万个三口之家,也就是 1 800 万人口,18 个百万人口
14、,故 C正确。13.答案 (1)2 l (2)45 (3)(7- )mg,方向竖直向下26解析 (1)设小球做平抛运动到达 B 点的时间为 t,由平抛运动规律得 l= gt2,x=v0t12联立解得 x=2l。(2)由小球到达 B 点时竖直分速度 vy= ,tan= ,解得 = 45。20(3)小球从 A 运动到 C 点的过程中机械能守恒,设到达 C 点时速度大小为 vC,由机械能守恒定律有mgl(1+1- 22)=12m212m02设轨道对小球的支持力为 F,有 F-mg=m2 来源:学_科_网解得 F=(7- )mg2由牛顿第三定律可知,小球对圆轨道的压力大小为F=(7- )mg,方向竖直
15、向下。214.答案 (1)60 N,方向竖直向下 (2)1.4 J (3)滑块最终停止在 BC 间距 B 点 0.15 m 处(或距 C 点 0.25 m 处)解析 (1)滑块从 A 点到 B 点,由动能定理可得mgR= -0,解得 vB=3 m/s12m2滑块在 B 点 F-mg=m ,解得 F=60 N2由牛顿第三定律可得物块对 B 点的压力 F=F=60 N,方向竖直向下。(2)滑块从 A 点到 D 点,该过程弹簧弹力对滑块做的功为 W,由动能定理可得 mgR-mgL BC-mgLCDsin30+W=0Ep=-W解得 Ep=1.4 J。(3)滑块最终停止在水平轨道 BC 间,从滑块第一次经过 B 点到最终停下来的全过程,由动能定理可得 -mgs= 0-12m2解得 s=2.25 m则物体在 BC 段上运动的次数为 n= =5.6252.250.4说明物体在 BC 上滑动了 5 次,又向左运动 0.6250.4=0.25 m故滑块最终停止在 BC 间距 B 点 0.15 m 处(或距 C 点 0.25 m 处)。
