提升訓練8機械能守恒和能量守恒定律1.海洋能是一種蘊藏量極大的可再生能源,具有廣闊的應用前景。下列能源不屬于海洋能的是()A.潮汐能B.波浪能C.太陽能D.海流能2.如圖所示,具有一定初速度的物塊,沿傾角為30的粗糙斜面向上運動的過程中,受一個恒定的沿斜面向上的拉力F作用,這時物塊的加速度大小為4 m/s2,方向沿斜面向下,那么,在物塊向上運動的過程中,下列說法正確的是()A.物塊的機械能一定增加B.物塊的機械能一定減小C.物塊的機械能可能不變D.無法確定3.市面上出售一種裝有太陽能電扇的帽子(如圖所示)。在陽光的照射下,小電扇快速轉(zhuǎn)動,能給炎熱的夏季帶來一絲涼爽。該裝置的能量轉(zhuǎn)化情況是()A.太陽能電能機械能B.太陽能機械能電能C.電能太陽能機械能D.機械能太陽能電能4.物體做自由落體運動,Ek表示動能,Ep表示勢能,h表示下落的距離,以水平地面為零勢能面,下列所示圖象中,能正確反映各物理量之間的關(guān)系的是()5.如圖所示,豎直放置的等螺距螺線管高為h,該螺線管是用長為l的硬質(zhì)直管(內(nèi)徑遠小于h)彎制而成。一光滑小球從上端管口由靜止釋放,關(guān)于小球的運動,下列說法正確的是()A.小球到達下端管口時的速度大小與l有關(guān)B.小球到達下端管口時重力的功率為mg2ghC.小球到達下端的時間為2l2ghD.小球在運動過程中受管道的作用力大小不變6.如圖所示,一個人把質(zhì)量為m的石塊,從距地面高為h處,以初速度v0斜向上拋出。以水平地面為參考平面,不計空氣阻力,重力加速度為g,則()A.石塊離開手的時刻機械能為12mv02B.石塊剛落地的時刻動能為mghC.人對石塊做的功是12mv02+mghD.人對石塊做的功是12mv027.如圖所示,質(zhì)量為m的物體(可視為質(zhì)點)以某一速度從A點沖上傾角為30的固定斜面,其運動的加速度為23g,此物體在斜面上上升的最大高度為h,則在這個過程中物體()A.重力勢能增加了12mghB.動能損失了mghC.克服摩擦力做功16mghD.機械能損失13mgh8.2016年巴西里約奧運會上,中國選手鄧薇以262 kg(抓舉115 kg,挺舉147 kg)的總成績打破奧運會紀錄、世界紀錄。某次抓舉,在杠鈴被舉高的整個過程中,不計空氣阻力,下列說法正確的是()A.杠鈴的動能一直增大B.杠鈴的重力勢能一直增大C.杠鈴的機械能守恒D.杠鈴一直處于超重狀態(tài)9.如圖甲所示,質(zhì)量不計的彈簧豎直固定在水平面上,t=0時刻,將一金屬小球從彈簧正上方某一高度處由靜止釋放,小球落到彈簧上壓縮彈簧到最低點,然后又被彈起離開彈簧,上升到一定高度后再下落,如此反復。通過安裝在彈簧下端的壓力傳感器,測出這一過程彈簧彈力F隨時間t變化的圖象如圖乙所示,則()A.t1時刻小球動能最大B.t2時刻小球動能最大C.t2t3時間內(nèi),小球的動能先增大后減小D.t2t3時間內(nèi),小球增加的動能等于彈簧減少的彈性勢能10.我們的課本上曾有一個小實驗,課本截圖如下。實驗時,某同學把小紙帽壓到桌面上,從放手到小紙帽剛脫離彈簧的運動過程中,不計空氣及摩擦阻力,下列說法正確的是()A.小紙帽的機械能守恒B.小紙帽剛脫離彈簧時動能最大C.小紙帽在最低點所受的彈力等于重力D.在某一階段內(nèi),小紙帽的動能減小而小紙帽的機械能增加11.如圖所示,一個質(zhì)量為2m的甲球和一個質(zhì)量為m的乙球,用長度為2R的輕桿連接,兩個球都被限制在半徑為R的光滑圓形豎直軌道上,軌道固定于水平地面。初始時刻,輕桿豎直,且質(zhì)量為2m的甲球,在上方。此時,受擾動兩球開始運動,重力加速度為g,則下列說法正確的是()A.甲球下滑過程中減少的機械能總大于乙球增加的機械能B.甲球下滑過程中減少的重力勢能總等于乙球増加的重力勢能C.整個運動過程中甲球的最大速度為233gRD.甲球運動到最低點前,輕桿對乙球一直做正功12.三峽水力發(fā)電站是我國最大的水力發(fā)電站,三峽水庫水位落差約100 m,水的流量約1.35104 m3/s,船只通航需要3 500 m3/s的流量,其余流量全部用來發(fā)電,水流沖擊水輪機發(fā)電時,水流減少的機械能有20%轉(zhuǎn)化為電能。按照以上數(shù)據(jù)估算,如果三峽電站全部用于城市生活用電,它可以滿足約多少個百萬人口城市生活用電(設(shè)三口之家平均每家每月用電240度)()A.2個B.6個C.18個D.90個13.如圖所示,水平地面與一半徑為l的豎直光滑圓弧軌道相接于B點,軌道上的C點位置處于圓心O的正下方。在距地面高度為l的水平平臺邊緣上的A點,質(zhì)量為m的小球以v0=2gl的速度水平飛出,小球在空中運動至B點時,恰好沿圓弧軌道在該點的切線方向滑入軌道。小球運動過程中空氣阻力不計,重力加速度為g,試求:(1)B點與拋出點A正下方的水平距離x;(2)圓弧BC段所對的圓心角;(3)小球滑到C點時,對圓軌道的壓力。14.如圖所示,水平軌道BC的左端與固定的光滑豎直14圓軌道相切于B點,右端與一傾角為30的光滑斜面軌道在C點平滑連接(即物體經(jīng)過C點時速度的大小不變),斜面頂端固定一輕質(zhì)彈簧,一質(zhì)量為2 kg的滑塊從圓弧軌道的頂端A點由靜止釋放,經(jīng)水平軌道后滑上斜面并壓縮彈簧,第一次可將彈簧壓縮至D點,已知光滑圓軌道的半徑R=0.45 m,水平軌道BC長為0.4 m,其動摩擦因數(shù)=0.2,光滑斜面軌道上CD長為0.6 m,g取10 m/s2,求:(1)滑塊第一次經(jīng)過B點時對軌道的壓力;(2)整個過程中彈簧具有最大的彈性勢能;(3)滑塊最終停在何處?提升訓練8機械能守恒和能量守恒定律1.C2.A3.A解析 帽子上的太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能,供小電扇工作。小電扇工作時消耗電能,將電能轉(zhuǎn)化為扇葉的機械能,故選A。4.B5.C解析 在小球到達最低點的過程中只有重力做功,故根據(jù)動能定理可知mgh=12mv2,解得v=2gh,小球到達下端管口時的速度大小與h有關(guān),與l無關(guān),故A錯誤;到達下端管口的速度為v=2gh,速度沿管道的切線方向,故重力的瞬時功率為P=mg2ghsin(為管口處管道切線方向與水平方向的夾角),故B錯誤;物體在管內(nèi)下滑的加速度為a=ghl,設(shè)下滑所需時間為t,則l=12at2,t=2la=2l2gh,故C正確;小球得做的是加速螺旋運動,速度越來越大,做的是螺旋圓周運動,根據(jù)Fn=mv2R可知,支持力越來越大,故D錯誤。6.D7.D解析 過程中重力做負功,WG=-mgh,所以重力勢能增加mgh,故A錯誤;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,根據(jù)牛頓第二定律可得mgsin30+Ff=ma,解得Ff=16mg,故克服摩擦力做功Wf=Ffhsin30=16mg2h=13mgh,機械能損失13mgh,故C錯誤,D正確;動能損失量為合外力做的功的大小,Ek=F合s=23mg2h=43mgh,故B錯誤。8.B解析 杠鈴被舉起后,速度為0,動能為0,故A錯;在舉重的過程中杠鈴的重力勢能一直增大,故B對;杠鈴受到手的作用力,且做正功,杠鈴的機械能不守恒,故C錯;杠鈴可能勻速上升,杠鈴不一定一直處于超重狀態(tài),故D錯。9.C解析 t1時刻小球剛與彈簧接觸,與彈簧接觸后,先做加速度不斷減小的加速運動,當彈力增大到與重力平衡,即加速度為零時,速度達到最大;t2時刻,彈力最大,彈簧的壓縮量最大,小球運動到最低點,速度等于零;t2t3時間內(nèi),小球上升,先做加速度減小的加速運動,后做加速度增大的減速運動;t2t3時間內(nèi),小球和彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒,故小球增加的動能和重力勢能之和等于彈簧減少的彈性勢能。10.D解析 從放手到小紙帽剛脫離彈簧的運動過程中,彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為小紙帽的機械能,所以在此過程中小紙帽的機械能會越來越大,不守恒,故A錯誤;上升時彈力逐漸減小,到等于小紙帽的重力后,小紙帽就開始減速,動能開始減小,但彈簧彈性勢能還繼續(xù)轉(zhuǎn)化為小紙帽的機械能,機械能還在增大,故B錯誤,D正確;小紙帽在最低點所受的彈力等于手的壓力和重力之和,故C錯誤。11.D解析 在運動的過程中,由于只有動能和重力勢能之間相互轉(zhuǎn)化,所以甲球下滑過程中減少的機械能總等于乙球增加的機械能,故A錯誤;在運動的過程中,重力對系統(tǒng)做正功,甲和乙的動能都增加,所以甲球下滑過程中減少的重力勢能總大于乙球增加的重力勢能,故B錯誤;當甲到達最低點時,乙也到達了最高點,該過程中系統(tǒng)減小的重力勢能等于系統(tǒng)增加的動能,由于兩球的線速度相等,設(shè)該速度為v,則2mg2R-mg2R=12mv2+122mv2,得v=2gR3,故C錯誤;甲球運動到最低點前,乙的重力勢能一直增大,同時乙的動能也一直增大,可知輕桿對乙球一直做正功,故D正確。12.C解析 每秒用于發(fā)電的重力勢能為mgh=11010 J,轉(zhuǎn)化為電能的有2109 J,每月約5.21015 J,等于1.44109度,大約600萬個三口之家,也就是1 800萬人口,18個百萬人口,故C正確。13.答案 (1)2l(2)45(3)(7-2)mg,方向豎直向下解析 (1)設(shè)小球做平拋運動到達B點的時間為t,由平拋運動規(guī)律得l=12gt2,x=v0t聯(lián)立解得x=2l。(2)由小球到達B點時豎直分速度vy=2gl,tan=vyv0,解得=45。(3)小球從A運動到C點的過程中機械能守恒,設(shè)到達C點時速度大小為vC,由機械能守恒定律有mgl1+1-22=12mvC2-12mv02設(shè)軌道對小球的支持力為F,有F-mg=mvC2l解得F=(7-2)mg由牛頓第三定律可知,小球?qū)A軌道的壓力大小為F=(7-2)mg,方向豎直向下。14.答案 (1)60 N,方向豎直向下(2)1.4 J(3)滑塊最終停止在BC間距B點0.15 m處(或距C點0.25 m處)解析 (1)滑塊從A點到B點,由動能定理可得mgR=12mvB2-0,解得vB=3 m/s滑塊在B點F-mg=mvB2R,解得F=60 N由牛頓第三定律可得物塊對B點的壓力F=F=60 N,方向豎直向下。(2)滑塊從A點到D點,該過程彈簧彈力對滑塊做的功為W,由動能定理可得mgR-mgLBC-mgLCDsin30+W=0Ep=-W解得Ep=1.4 J。(3)滑塊最終停止在水平軌道BC間,從滑塊第一次經(jīng)過B點到最終停下來的全過程,由動能定理可得-mgs=0-12mvB2解得s=2.25 m則物體在BC段上運動的次數(shù)為n=2.250.4=5.625說明物體在BC上滑動了5次,又向左運動0.6250.4=0.25 m故滑塊最終停止在BC間距B點0.15 m處(或距C點0.25 m處)。