第二模塊 第5章 第3單元 一、選擇題1下列四個(gè)選項(xiàng)的圖中，木塊均在固定的斜面上運(yùn)動(dòng)，其中圖A、B、C中斜面是光滑的，圖D中的斜面是粗糙的，圖A、B中的F為木塊所受的外力，方向如圖中箭頭所示，圖A、B、D中的木塊向下運(yùn)動(dòng)，圖C中的木塊向上運(yùn)動(dòng)在這四個(gè)圖所示的運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能守恒的是()解析：依據(jù)機(jī)械能守恒條件：只有重力做功的情況下，物體的機(jī)械能才能保持守恒，由此可見A、B均有外力F參與做功，D中有摩擦力做功，故A、B、D均不符合機(jī)械能守恒的條件，故答案為C.答案：C2(2020年山東名校聯(lián)考)一質(zhì)量為m的物體，以g的加速度減速上升h高度，不計(jì)空氣阻力，則()A物體的機(jī)械能不變 B物體的動(dòng)能減小mghC物體的機(jī)械能增加mgh D物體的重力勢能增加mgh解析：設(shè)物體受到的向上的拉力為F.由牛頓第二定律可得：F合Fmgmg，所以Fmg.動(dòng)能的增加量等于合外力所做的功mgh；機(jī)械能的增加量等于拉力所做的功mgh，重力勢能增加了mgh，故B、C、D正確，A錯(cuò)誤答案：BCD圖103(2020年成都模擬)如圖10所示，質(zhì)量相等的A、B兩物體在同一水平線上，當(dāng)A物體被水平拋出的同時(shí)，B物體開始自由下落(空氣阻力忽略不計(jì))，曲線AC為A物體的運(yùn)動(dòng)軌跡，直線BD為B物體的運(yùn)動(dòng)軌跡，兩軌跡相交于O點(diǎn)，則兩物體()A經(jīng)O點(diǎn)時(shí)速率相等B在O點(diǎn)相遇C在O點(diǎn)具有的機(jī)械能一定相等D在O點(diǎn)時(shí)重力的功率一定相等解析：由機(jī)械能守恒定律可知，A、B下落相同高度到達(dá)O點(diǎn)時(shí)速率不相等，故A錯(cuò)由于平拋運(yùn)動(dòng)豎直方向的運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)，兩物體從同一水平線上開始運(yùn)動(dòng)，將同時(shí)達(dá)到O點(diǎn)，故B正確兩物體運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能守恒，但A具有初動(dòng)能，故它們從同一高度到達(dá)O點(diǎn)時(shí)機(jī)械能不相等，C錯(cuò)誤重力的功率Pmgvy，由于兩物體質(zhì)量相等，到達(dá)O點(diǎn)的豎直分速度vy相等，故在O點(diǎn)時(shí)，重力功率一定相等，D項(xiàng)正確答案：BD圖114如圖11所示，一物體以初速度v0沖向光滑斜面AB，并能沿斜面升高h(yuǎn)，下列說法中正確的是()A若把斜面從C點(diǎn)鋸斷，由機(jī)械能守恒定律知，物體沖出C點(diǎn)后仍能升高h(yuǎn)B若把斜面彎成圓弧形，物體仍能沿AB升高h(yuǎn)C若把斜面從C點(diǎn)鋸斷或彎成圓弧狀，物體都不能升高h(yuǎn)，因?yàn)闄C(jī)械能不守恒D若把斜面從C點(diǎn)鋸斷或彎成圓弧狀，物體都不能升高h(yuǎn)，但機(jī)械能仍守恒解析：若把斜面從C點(diǎn)鋸斷，物體將從C點(diǎn)做斜上拋運(yùn)動(dòng)，到最高點(diǎn)速度不為零，據(jù)機(jī)械能守恒定律，物體不能升高到h；若彎成弧狀升高h(yuǎn)，則升到圓弧的最高點(diǎn)必有大于或等于的速度，據(jù)機(jī)械能守恒，不能升高h(yuǎn).答案：D圖125如圖12所示，細(xì)繩跨過定滑輪懸掛兩物體M和m，且M>m，不計(jì)摩擦，系統(tǒng)由靜止開始運(yùn)動(dòng)過程中()AM、m各自的機(jī)械能分別守恒BM減少的機(jī)械能等于m增加的機(jī)械能CM減少的重力勢能等于m增加的重力勢能DM和m組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒解析：M下落過程，繩的拉力對M做負(fù)功，M的機(jī)械能不守恒，減少；m上升過程，繩的拉力對m做正功，m的機(jī)械能增加，A錯(cuò)誤對M、m組成的系統(tǒng)，機(jī)械能守恒，易得B、D正確；M減少的重力勢能并沒有全部用于m重力勢能的增加，還有一部分轉(zhuǎn)變成M、m的動(dòng)能，所以C錯(cuò)誤答案：BD圖136(2020年?duì)I口質(zhì)檢)如圖13所示，在地面上以速度v0拋出質(zhì)量為m的物體，拋出后物體落到比地面低h的海平面上若以地面為零勢能面而且不計(jì)空氣阻力， 則物體到海平面時(shí)的勢能為mgh重力對物體做的功為mgh物體在海平面上的動(dòng)能為mvmgh物體在海平面上的機(jī)械能為mv其中正確的是()A BC D解析：以地面為零勢能面，物體到海平面時(shí)的勢能為mgh，錯(cuò)，重力對物體做功為mgh，對；由機(jī)械能守恒，mvEkmgh，Ekmvmgh，對，故選B.答案：B圖147如圖14所示，一輕質(zhì)彈簧豎立于地面上，質(zhì)量為m的小球，自彈簧正上方h高處由靜止釋放，則從小球接觸彈簧到將彈簧壓縮至最短(彈簧的形變始終在彈性限度內(nèi))的過程中，下列說法正確的是()A小球的機(jī)械能守恒B重力對小球做正功，小球的重力勢能減小C由于彈簧的彈力對小球做負(fù)功，所以彈簧的彈性勢能一直減小D小球的加速度先減小后增大解析：小球與彈簧作用過程，彈簧彈力對小球做負(fù)功，小球的機(jī)械能減小，轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能，使彈性勢能增加，因此A錯(cuò)誤，C錯(cuò)誤；小球下落過程中重力對小球做正功，小球的重力勢能減小，B正確；分析小球受力情況，由牛頓第二定律得：mgkxma，隨彈簧壓縮量的增大，小球的加速度a先減小后增大，故D正確答案：BD圖158如圖15所示，固定在豎直平面內(nèi)的光滑圓軌道ABCD，其A點(diǎn)與圓心等高，D點(diǎn)為最高點(diǎn)，DB為豎直線，AE為水平面，今使小球自A點(diǎn)正上方某處由靜止釋放，且從A處進(jìn)入圓軌道運(yùn)動(dòng)，只要適當(dāng)調(diào)節(jié)釋放點(diǎn)的高度，總能保證小球最終通過最高點(diǎn)D(不計(jì)空氣阻力的影響)則小球通過D點(diǎn)后()A一定會(huì)落到水平面AE上B一定不會(huì)落到水平面AE上C一定會(huì)再次落到圓軌道上D可能會(huì)再次落到圓軌道上解析：小球在軌道內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，在通過最高點(diǎn)時(shí)的最小速度為，離開軌道后小球做的是平拋運(yùn)動(dòng)，若豎直方向下落r時(shí)，則水平方向的位移最小是·r，所以小球只要能通過最高點(diǎn)D，就一定能落到水平面AE上答案：A9利用傳感器和計(jì)算機(jī)可以測量快速變化的力，如圖16所示是用這種方法獲得的彈性繩中拉力F隨時(shí)間的變化圖象實(shí)驗(yàn)時(shí)，把小球舉高到繩子的懸點(diǎn)O處，然后讓小球自由下落從圖象所提供的信息，判斷以下說法中正確的是()圖16At1時(shí)刻小球速度最大 Bt2時(shí)刻小球動(dòng)能最大Ct2時(shí)刻小球勢能最大 Dt2時(shí)刻繩子最長解析：小球自由下落的過程中，t1時(shí)刻繩子的拉力為零，此時(shí)速度不是最大，動(dòng)能也不是最大，最大速度的時(shí)刻應(yīng)是繩子拉力和重力相等時(shí)，即在t1、t2之間某一時(shí)刻，t2時(shí)刻繩子的拉力最大，此時(shí)速度為零，動(dòng)能也為零，繩子的彈性勢能最大，而小球的勢能不是最大，而是最小，t2時(shí)刻繩子所受拉力最大，繩子最長答案：D圖17二、計(jì)算題10如圖17所示，跨過同一高度處的光滑滑輪的細(xì)線連接著質(zhì)量相同的物體A和B.A套在光滑水平桿上，細(xì)線與水平桿的夾角53°.定滑輪離水平桿的高度為h0.2 m當(dāng)B由靜止釋放后，A所能獲得的最大速度為多少？(cos53°0.6，sin53°0.8)解析：物體A在繩的拉力作用下向右做加速運(yùn)動(dòng)，B向下加速運(yùn)動(dòng)，vBvAcos，當(dāng)A運(yùn)動(dòng)到滑輪的正下方時(shí)，速度達(dá)最大值，此時(shí)A沿繩方向速度為零，故B的速度為零對A、B組成的系統(tǒng) ，由機(jī)械能守恒定律有：mg(h)mv，vA1 m/s.答案：1 m/s圖1811(2020年山東省臨沂模擬)半徑為R的光滑半圓環(huán)形軌道固定在豎直平面內(nèi)，從與半圓環(huán)相吻合的光滑斜軌上高h(yuǎn)3R處，先后釋放A、B兩小球，A球的質(zhì)量為2m，B球的質(zhì)量為m，當(dāng)A球運(yùn)動(dòng)到圓環(huán)最高點(diǎn)時(shí)，B球恰好運(yùn)動(dòng)到圓環(huán)最低點(diǎn)，如圖18所示求：(1)此時(shí)A、B球的速度大小vA、vB；(2)這時(shí)A、B兩球?qū)A環(huán)作用力的合力大小和方向解析：(1)對A分析：從斜軌最高點(diǎn)到半圓環(huán)形軌道最高點(diǎn)，機(jī)械能守恒，有2mg(3R2R)×2mv.解得vA.對B分析：從斜軌最高點(diǎn)到半圓環(huán)形軌道最低點(diǎn)，機(jī)械能守恒，有3mgRmv，解得vB.(2)設(shè)半圓環(huán)形軌道對A、B的作用力分別為FNA、FNB，F(xiàn)NA方向豎直向下，F(xiàn)NB方向豎直向上根據(jù)牛頓第二定律得FNA2mg，F(xiàn)NBmg.解得FNA2mg，F(xiàn)NB7mg.根據(jù)牛頓第三定律，A、B對圓環(huán)的力分別為：FNA2mg，F(xiàn)NB7mg，F(xiàn)NA方向豎直向上，F(xiàn)NB方向豎直向下，所以合力F5mg，方向豎直向下答案：(1)(2)5mg，方向豎直向下圖1912半徑R0.50 m的光滑圓環(huán)固定在豎直平面內(nèi)，輕質(zhì)彈簧的一端固定在環(huán)的最高點(diǎn)A處，另一端系一個(gè)質(zhì)量m0.20 kg的小球，小球套在圓環(huán)上，已知彈簧的原長為L00.50 m，勁度系數(shù)k4.8 N/m，將小球從如圖19所示的位置由靜止開始釋放，小球?qū)⒀貓A環(huán)滑動(dòng)并通過最低點(diǎn)C，在C點(diǎn)時(shí)彈簧的彈性勢能EPC0.6 J，g取10 m/s2.求：(1)小球經(jīng)過C點(diǎn)時(shí)的速度vc的大?。?2)小球經(jīng)過C點(diǎn)時(shí)對環(huán)的作用力的大小和方向解析：(1)設(shè)小球經(jīng)過C點(diǎn)的速度為vc，小球從B到C，據(jù)機(jī)械能守恒定律得mg(RRcos60°)EPCmv，代入數(shù)據(jù)求出vc3 m/s.(2)小球經(jīng)過C點(diǎn)時(shí)受到三個(gè)力作用，即重力G、彈簧彈力F、環(huán)的作用力FN. 設(shè)環(huán)對小球的作用力方向向上，根據(jù)牛頓第二定律FFNmgm，由于Fkx2.4 N，F(xiàn)NmmgF，解得FN3.2 N，方向向上根據(jù)牛頓第三定律得出小球?qū)Νh(huán)的作用力大小為3.2 N方向豎直向下答案：(1)3 m/s(2)3.2 N，方向豎直向下