高中物理機械能守恒經(jīng)典例題

1、v1.0可編輯可修改8習(xí)題圖53151如圖5-3-15所示，質(zhì)量相等的甲、乙兩小球從一光滑直角斜面的頂端同時由靜止釋放，甲小球沿斜面下滑經(jīng)過a點,乙小球豎直下落經(jīng)過b點，a、b兩點在同一水平面上，不計空氣阻力，下列說法中正確的是A甲小球在a點的速率等于乙小球在b點的速率B.甲小成到達a點的時間等于乙小球到達b點的時間C.甲小球在a點的機械能等于乙小球在b點的機械能(相對同一個零勢能參考面)D.甲小球在a點時重力的功率等于乙小球在b點時重力的功率2.圖 5-3- 16一根質(zhì)量為M的鏈條一半放在光滑的水平桌面上，另一半掛在桌邊，如圖5-3-16(a)所示.將鏈條由靜止釋放，鏈條剛離開桌面時的速度為

2、V1.若在鏈條兩端各系一個質(zhì)量均為m的小球，把鏈條一半和一個小球放在光滑的水平桌面上，另一半和另一個小球掛在桌邊，如圖5-3-16(b)所示.再次將鏈條由靜止釋放，鏈條剛離開桌面時的速度為V2,下列判斷中正確的是()A.若M=2m則V1=V2B.若M>2m則v、<V2C.若MK2m則V1>V2D.不論M和m大小關(guān)系如何，均有v>V23.(X圖5-3-17在奧運比賽項目中，高臺跳水是我國運動員的強項.質(zhì)量為m的跳水運動員進入水中后受到水的阻力而做減速運動，設(shè)水對他的阻力大小恒為F,那么在他減速下降高度為h的過程中，下列說法正確的是(g為當?shù)氐闹亓铀俣?()A.他的動能減

3、少了FhC.他的機械能減少了(FmghB.他的重力勢能增加了 mghD.他的機械能減少了 Fh圖 5-3- 184.如圖5318所示，靜止放在水平桌面上的紙帶，其上有一質(zhì)量為m=kg的鐵塊，它與紙帶右端的距離為L=m,鐵塊與紙帶間、紙帶與桌面間動摩擦因數(shù)均為艮=.現(xiàn)用力F水平向左將紙帶從鐵塊下抽出，當紙帶全部抽出時鐵塊恰好到達桌面邊緣，鐵塊拋出后落地點離拋出點的水平距離為s=m.已知g=10m/s2,桌面高度為H=m,不計紙帶質(zhì)量，不計鐵塊大小，鐵塊不滾動.求：(1)鐵塊拋出時速度大小；(2)紙帶從鐵塊下抽出所用時間ti；(3)紙帶抽出過程產(chǎn)生的內(nèi)能E.5.圖 5-3- 19如圖5-3-19所

4、示為某同學(xué)設(shè)計的節(jié)能運輸系統(tǒng).斜面軌道的傾角為37。，木箱與軌道之間的動摩擦因數(shù)心=.設(shè)計要求：木箱在軌道頂端時，自動裝貨裝置將質(zhì)量m=2kg的貨物裝入木箱，木箱載著貨物沿軌道無初速滑下，當輕彈簧被壓縮至最短時，自動裝貨裝置立刻將貨物御下，然后木箱恰好被彈回到軌道頂端，接著再重復(fù)上述過程.若g取10m/s2,sin37°=,cos37°=.求：(2)滿足設(shè)計要求的木箱質(zhì)量.(1)離開彈簧后，木箱沿軌道上滑的過程中的加速度大小;圖 5-3-20如圖5-3-20所示，一個質(zhì)量為m的小鐵塊沿半徑為R的固定半圓軌道上邊緣由靜止滑下，到半圓底部時，軌道所受壓力為鐵塊重力的倍，則此過程

5、中鐵塊損失的機械能為()mgR mgRmgRmgR2.如圖5-3-21所示，斜面置于光滑水平地面上，其光滑斜面上有一物體由靜止下滑，在物體下滑過程中，下列說法正確的是（）A.物體的重力勢能減少，動能增加B.斜面的機械能不變C.斜面對物體的作用力垂直于接觸面，不對物體做功D.物體和斜面組成的系統(tǒng)機械能守恒3.如圖5-3-22所示，一根跨越光滑定滑輪的輕繩，兩端各有一雜技演員（可視為質(zhì)點）,演員a站于地面，演員 b從圖示的位置由靜止開始向下擺，運動過程中繩始終處于伸直狀態(tài)，當演員b擺至最低點時,演員 a剛好對地面無壓力，則演員a與演員b質(zhì)量之比為（）A.1：1B.2：1C,3：1D,4：14.a和

6、球質(zhì)量為m靜置于地面;5.A. hB.C. 2hD.如圖5-3-23所示，一很長的、不可伸長的柔軟輕繩跨過光滑定滑輪，繩兩端各系一小球b球質(zhì)量為3m用手托住，高度為h,此時輕繩剛好拉緊.從靜止開始釋放b后，a可能達到的最大高度為（）圖5324如圖5-3-24所示，在動摩擦因數(shù)為的水平面上有一質(zhì)量為3kg的物體被一個勁度系數(shù)為120N/m的壓縮輕質(zhì)彈簧突然彈開，物體離開彈簧后在水平面上繼續(xù)滑行了m才停下來，下列說法正確的是（g取10m/s2）（）6.A.物體開始運動時弓M簧的彈性勢能巳=J BC.當彈簧恢復(fù)原長時物體的速度最大.物體的最大動能為JD .當物體速度最大時彈簧的壓縮量為 x= m圖

7、5-3-25如圖5-3-25所示，電梯由質(zhì)量為1X103kg的轎廂、質(zhì)量為8X102kg的配重、定滑輪和鋼纜組成，轎廂和配重分別系在一根繞過定滑輪的鋼纜兩端，在與定滑輪同軸的電動機驅(qū)動下電梯正常工作，定滑輪與鋼纜的質(zhì)量可忽略不計，重力加速度g=10m/s2.在轎廂由靜止開始以2m/s2的加速度向上運行1s的過程中，電動機對電梯共做功為（）AX103JB.X103JC.X104JD.X104J8.圖 5-3-27如圖5-3-27所示，小球從A點以初速度V0沿粗糙斜面向上運動，到達最高點B后返回A,C為AB的中點.下列說法中正確的是（）A.小成從A出發(fā)到返回A的過程中，位移為零，合外力做功為零B.

8、小成從A到C過程與從C到B過程，減少的動能相等C.小成從A到B過程與從B到A過程，損失的機械能相等9.D.小成從A到C過程與從C到B過程，速度的變化量相等圖5328在2008北京奧運會上，俄羅斯著名撐桿跳運動員伊辛巴耶娃以m的成績第24次打破世界記錄.圖5-328為她在比賽中的幾個畫面，下列說法中正確的是()A.運動員過最高點時的速度為零B.撐桿恢復(fù)形變時，彈性勢能完全轉(zhuǎn)化為動能C.運動員要成功躍過橫桿，其重心必須高于橫桿D.運動員在上升過程中對桿先做正功后做負功圖5330如圖5-3-30所示，AB為半徑R=m的1/4光滑圓弧軌道，下端B恰與小車右端平滑又挖1.小車質(zhì)量M=3kg,車長L=m,

9、車上表面距地面的高度h=m.現(xiàn)有一質(zhì)量m=1kg的滑塊，由軌道頂端無初速釋放，滑到B端后沖上小車.已知地面光滑，滑塊與小車上表面間的動摩擦因數(shù)艮=，當車運行了s時，車被地面裝置鎖定.(g=10m/s2)試求：滑塊到達B端時，軌道對它支持力的大小；(2)車被鎖定時，車右端距軌道B端的距離；(3)從車開始運動到被鎖定的過程中，滑塊與車面間由于摩擦而產(chǎn)生的內(nèi)能大??；(4)滑塊落地點離車左端的水平距離.1解析：由機械能守恒得兩小球到達a、b兩處的速度大小相等，A、C正確；設(shè)斜面的傾角為a,甲小球在斜面上運動的加速度為a=gsina，乙小球下落的加速度為a=g,由t=v可知t甲>1乙，B錯誤；甲小

10、球在a點時重力的功率P甲=mgsinaa,乙小球在b點時重力的功率PmgvD錯誤.答案：AC2答案：D3解析：由動能定理，e<=mgh-Fh,動能減少了FhmghA選項不正確；他的重力勢能減少了mghB選項錯誤；他的機械能減少了EFh,C選項錯誤，D選項正確.答案：D,1。一4解析：(1)水平萬向：s=vt豎直萬向：H=2gt2由聯(lián)立解得：v=2m/s.(2)設(shè)鐵塊的加速度為ai,由牛頓第二定律，得心mg=ma紙帶抽出時，鐵塊的速度v=a1ti1聯(lián)立解得t1=2s.(3)鐵塊的位移S1=2at2設(shè)紙帶的位移為S2；由題意知，S29汽由功能關(guān)系可得E=心mgs+心mQszSi)由聯(lián)立解得E

11、=J.答案：(1)2m/s(2)2s(3)J5解析：(1)設(shè)木箱質(zhì)量為m',對木箱的上滑過程，由牛頓第二定律有：mgsin37°十心mgcos37°=ma代入數(shù)據(jù)解得：a=8m/s2.(2)設(shè)木箱沿軌道下滑的最大距離為L,彈簧被壓縮至最短時的彈性勢能為民根據(jù)能量守恒定律：貨物和木箱下滑過程中有：(m'+n)gsin37°L=a(mi+m)gcos37°L+E)木箱上滑過程中有Ep=mgsin37°L+am'gcos37°L聯(lián)立代入數(shù)據(jù)解得：rm=m=2kg.答案：(1)8m/s2(2)2kgv212,36解析：

12、設(shè)鐵塊在圓軌道底部的速度為v,則一mg=mR,由能重寸怛有：mgR-E=2mv,所以E=mgR答案：D解析：物體下滑過程中，由于物體與斜面相互間有垂直于斜面的作用力，使斜面加速運動，斜面的動能增加；物體沿斜面下滑時，既沿斜面向下運動，又隨斜面向右運動，其合速度方向與彈力方向不垂直，且夾角大于90°,所以物體克服相互作用力做功，物體的機械能減少，但動能增加，重力勢能減少，故A項正確，B、C項錯誤.對物體與斜面組成的系統(tǒng)內(nèi)，只有動能和重力勢能之間的轉(zhuǎn)化，故系統(tǒng)機械能守恒，D項正確.答案：AD10。8解析：由機械能寸怛te律求出演員b下洛至最低點時的速度大小為v.'2mv=mgl(

13、1cos60),v=2g|(1cos60)2=gl.此時繩的拉力為T=mg+mv=2mg,演員a剛好對地壓力為0.則mg=T=2mg故m:m=2：1.答案：B9解析：考查機械能守恒定律.在b球落地前，a、b球組成的系統(tǒng)機械能守恒，且a、b兩球速度大小相等，根據(jù)機械能1寸fee律可知：3mgh-mgh=。(W3n)v,v=gh,b球洛地時，a球身度為h,N后a球向上做豎直上拋運動，在這個過1。v2h桂中機械能寸怛，2mv=m*h,卜=藥=2，所以a球可能達到的取大局度為，B項正確.答案：B10解析：物體離開彈簧后的動能設(shè)為R,由功能關(guān)系可得：E=amgx=J,設(shè)彈簧開始的壓縮量為x。，則彈簧開始

14、的彈性勢能Epo=amgxo+xi)=J+心mgx>J,A錯誤；當彈簧的彈力kx?=心mg寸，物體的速度最大，得x?=m,D正確，C錯誤；物體在X2=m到彈簧的壓縮量x2=。的過程做減速運動，故最大動能一定大于J,故B錯誤.答案：D1,1,11解析：電動機做功：vw=(M-m)gh+2(M+mv2=(1。一800)X10X1+2(1000+800)X22=5600J.答案：B12解析：小球從A出發(fā)到返回A的過程中，位移為零，重力做功為零，支持力不做功，摩擦力做負功，所以A選項錯誤；從A到B的過程與從B到A的過程中，位移大小相等，方向相反，損失的機械能等于克服摩擦力做的功，所以C選項正確；

15、小球從A到C過程與從C到B過程，位移相等，合外力也相等，方向與運動方向相反，所以合外力做負功，大小相等，所以減少的動能相等，因此，B選項正確；小球從A到C過程與從C到B過程中，減少的動能相等，而動能的大小與質(zhì)量成正比，與速度的平方成正比，所以D錯誤.答案：BC13解析：撐桿跳運動員過最高點時豎直速度為零，水平速度不為零，選項A錯誤；當運動員到達最高點桿恢復(fù)形變時，彈性勢能轉(zhuǎn)化為運動員的重力勢能和動能，選項B錯誤；運動員可以背躍式躍過橫桿，其重心可能低于橫桿，選項C錯誤；運動員在上升過程中對桿先做正功轉(zhuǎn)化為桿的彈性勢能后做負功，*f的彈性勢能轉(zhuǎn)化為運動員的重力勢能和動能，選項D正確.答案：D1.

16、v214解析：(1)設(shè)滑塊到達B端時速度為v,由動能JE理，得mgR2mv由牛頓第二je律，得Fnmg=m|R聯(lián)立兩式，代入數(shù)值得軌道對滑塊的支持力：FN=3mg=30N.(2)當滑塊滑上小車后，由牛頓第二定律，得：對滑塊有：心mg=ma對小車有：心mg=Ma設(shè)經(jīng)時間t兩者達到共同速度，則有：v+a<t=a2t,解彳tt=1s.由于1s<s,此時小車還未被鎖定，兩者的共同速度：V,=a2t=1m/s1.一一因此，車被鎖定時，車右端距軌道B端的距離：x=2a2t2+v't'=1m.從車開始運動到被鎖定的過程中，滑塊相對小車滑動的距離x=*t2a2t=2m所以產(chǎn)生的內(nèi)能：911mgAx=6J.(4)對滑塊由動能定理，得一心m0Lx)qmv112mv,滑塊脫離小車后，在豎直方向有：h=2gt所以，滑塊落地點離車左端的水平距離：x'=vt=m.答案：(1)30N(2)1m(3)6J(4)m1ov2解析：(1)設(shè)滑塊到達B端時速度為v,由動能je理，得mgR=2mv由牛頓第二je律，得Fnm史mR聯(lián)立兩式，代入數(shù)值得軌道對滑塊的支持力：FN=3mg=30N.(2)當滑塊滑上小車后，由牛頓第二定律，得：對滑塊有：amg=ma對小車有：心mg=Ma設(shè)經(jīng)時間t兩者達到共同速度，則有：v+ait=a2t,解彳tt=1s.由于1s&l