机械能解析
专题02 机械能(解析版)

专题02 机械能一、单选题1.(2022秋·江苏南通·九年级统考期中)为将一物块送到高处,小杰用木板和滑轮搭建了如图所示的装置,用力F拉动绳端,物块沿斜面匀速向上运动,该过程中()A.物块所受摩擦力小于拉力B.使用滑轮是为了更加省力C.物块的动能转化为重力势能D.物块受到的支持力做额外功【答案】A【详解】A.用力F拉动绳端,物块沿斜面匀速向上运动,物体处于平衡状态,此时的拉力要大于物块所受的摩擦力,故A符合题意;B.由图可知,该滑轮固定不动,是一个定滑轮,使用定滑轮不能省力,但可以改变力的方向,故B不符合题意;C.物块沿斜面匀速向上运动,质量不变,速度不变,动能不变;高度变大,重力势能变大,不是动能转化为重力势能,故C不符合题意;D.物块沿斜面运动,支持力的方向垂直于斜面,物块没有在支持力的方向上通过距离,所以,支持力不做功,故D不符合题意。
故选A。
2.(2022秋·江苏扬州·九年级统考期中)无人机已被应用于诸多领域。
如图所示,是一款我国具有完全自主知识产权的某品牌无人机,在无人机匀速上升的过程中,对其分析正确的是()A.动能不变,重力势能增大B.动能减小,重力势能增大C.动能增大,重力势能增大D.动能增大,重力势能减小【答案】A【详解】无人机匀速上升过程中,无人机的质量不变,高度增大,重力势能增大;速度不变,质量不变,其动能不变,故BCD错误,A正确。
故选A。
3.(2022秋·江苏扬州·九年级统考期中)2022年北京冬奥会上自由式滑雪大跳台比赛精彩纷呈。
如图所示,运动员穿戴着专用滑雪板,从起滑台由静止开始下滑,沿助滑道加速下滑获得较大的速度,从起跳台末端斜向上飞出,完成空中动作后落地。
关于上述过程下列说法正确的是()A.运动员沿助滑道向下滑行的过程中,动能逐渐增大B.运动员沿助滑道向下滑行的过程中,动能转化为重力势能C.运动员从起跳台末端飞出上升的过程中,重力势能逐渐减小D.运动员从起跳台末端飞出上升的过程中,重力势能转化为动能【答案】A【详解】A.运动员沿助滑道向下滑行的过程中,速度越变越大,动能逐渐增大,故A 正确;B.运动员沿助滑道向下滑行的过程中,速度越变越大,动能增大,高度减小,重力势能减小,故是重力势能转化为动能,故B错误;C.运动员从起跳台末端飞出上升的过程中,高度增大,故重力势能逐渐变大,故C错误;D.运动员从起跳台末端飞出上升的过程中,速度减小,动能减小,高度增加,重力势能增加,故是动能转化为重力势能,故D错误。
从不同角度理解机械能守恒定律解析

从不同角度理解机械能守恒定律何卫国前言:在只有重力或弹力做功的情形下,物体的动能和势能(包括重力势能和弹性势能)发生相互转化,但机械能的总量保持不变,这个结论叫做机械能守恒定律。
它是力学中的一条重要定律,是更普遍的能量守恒定律的一种特殊情况。
解决某些力学问题时,从能量的观点来分析,应用机械能守恒定律求解,往往比较简便,应用机械能守恒定律解题,首先要对它的本质有深入、全面的理解,下面将从三个不同的角度理解机械能守恒定律。
一、从守恒的角度理解在所研究的过程中,任选两个不同的状态,研究对象的机械能必定相等,即E E 21=。
通常我们关心的是一个过程的首、末两状态,此式也可理解成首、末两状态机械能相等,但应注意的是,首、末两状态机械能相等,不能保证研究对象在所研究过程中机械能一定守恒,只有在过程中任选一个状态,其机械能都保持恒定值时,研究对象的机械能才是守恒的。
例1. 质量为m 的物体沿光滑的轨道滑下,轨道的形状如图1所示,与斜轨道相接的半圆轨道半径为R ,要使物体沿半圆光滑轨道恰能通过最高点,物体应从离轨道最低处多高的地方由静止开始滑下?图1解析:物体在沿光滑的轨道滑动的整个过程中,只有重力做功,故物体机械能守恒,设物体应从离轨道最低点h 高的地方开始由静止滑下,取轨道的最低点处水平面为零势能面,物体在运动到半圆形轨道的最高点时速度为v ,根据机械能守恒定律得mgh mv mgR =+1222 要使物体恰好能通过半圆轨道的最高点,条件是mg m vR=2由以上两式得h R v g R =+=22522二、从转化的角度理解在所研究的过程中,研究对象(或系统)动能的增加量等于势能(包括重力势能和弹性势能)的减少量;反之,研究对象(或系统)动能的减少量等于势能的增加量,即∆∆E E k p =-。
例2. 如图2所示,跨过定滑轮的轻绳两端各系一个物体,B 物体的质量是A 物体质量的一半,在不计摩擦阻力的情况下,A 物体自H 高度处由静止开始下落,且B 物体始终在平台上,若以地面为参考平面,当物体A 的动能与其重力势能相等时,物体A 离地面的高度是多少?图2解析:若选A 为研究对象,在下落过程中,除重力做功外,还有绳子对它的拉力做负功,机械能不守恒,若以A 、B 系统(包括绳)作为研究对象,绳子拉力对A 做负功与对B 做正功的代数和为零,对系统而言只有重力做功,系统的机械能守恒,如果从能量转化的观点理解这一系统的机械能守恒,应是A 物体减少的重力势能m g H h A ()-等于系统增加的动能()122m m v A B +,即()()m g H h m m v A A B -=+<>1212 当A 物体的动能和重力势能相等时有m gh m v A A =<>1222根据题意有m m A B =<>23由<1><2><3>式求得h H =25三、从转移的角度理解系统某一部分机械能减少了多少,其它部分的机械能就增加了多少;反之亦然,可用∆∆E E 12=-表示,这种表述形式适用于某一系统机械能守恒的表述。
专题04 机械能(解析版)

专题04 机械能一、单选题1.下列关于机械能的说法正确的是()A.在空中飞行的飞机只具有动能B.炮弹具有的机械能一定比子弹具有的机械能大C.质量和速度都相同的物体具有的动能一样大D.质量大的物体具有的重力势能一定大【答案】C【解析】A.在空中飞行的飞机同时也具有重力势能;故A错误;B.炮弹的质量虽大,但动能或势能不一定大于子弹的,故B错误;C.动能的大小与质量和速度有关,当质量和速度都相同时,动能相同,故C正确;D.重力势能不仅跟质量有关,还跟被举的高度有关,所以质量大的物体具有的重力势能不一定大,故D 错误。
故选C。
2.下列过程中,属于势能转化为动能的是()A.向上抛出的石子上升过程B.从坡顶匀速滑到坡底的自行车C.竖直向下落得越来越快的冰雹D.足球场上越滚越慢的足球【答案】C【解析】A.向上抛出的石子在上升过程中,它的动能不断减小,势能不断增加,是动能不断转化为势能的过程,故A不符合题意;B.从坡顶匀速滑到坡底的自行车,它的动能不变,势能减小,不是势能转化为动能,故B不符合题意;C.竖直向下落得越来越快的冰雹,势能不断减小,动能不断增加,这个过程是冰雹的势能不断转化为动能的过程,故C符合题意;D.足球场上越滚越慢的足球,势能为零,动能逐渐减小,没有势能转化为动能,故D不符合题意。
故选C。
3.小明将一小球在同一高度第一次竖直上抛,第二次斜上抛,若两次抛出时的动能相等,不计空气阻力,则下列说法正确的是()A.两次小球到达最高点时,动能相等都为零,机械能不相等B.两次小球到达最高点时,动能都不为零,机械能相等C.两次小球到达最高点时,高度相等,机械能不相等D.两次小球到达最高点时,高度不相等,机械能相等【答案】D【解析】不计空气阻力,机械能守恒,两次小球达到最高点时机械能相等;竖直上抛达到最高点时,速度为0,动能为0,动能全部转化为重力势能;斜上抛达到最高点时,竖直方向速度为0,水平方向速度不为0,动能不为0,部分动能转化为重力势能,两次小球到达最高点时,高度不相等。
解密06机械能守恒定律(讲义)解析版

解密06 机械能守恒定律考点热度★★★★☆内容索引1.机械能守恒的条件及判断方法2.常见功能转化关系及能量守恒定律3.机械能守恒分析多过程、多物体问题机械能守恒定律主要考查的角度有:(1)机械能守恒的条件(2)机械能守恒定律与平抛运动、圆周运动的综合(3)功能关系和机械能守恒分析多过程、多物体问题考点一机械能守恒的理解与判断机械能是否守恒的三种判断方法例一[多选]如图所示,质量为M的物块A放置在光滑水平桌面上,右侧连接一固定于墙面的水平轻绳,左侧通过一倾斜轻绳跨过光滑定滑轮与一竖直轻弹簧相连。
现将质量为m的钩码B挂于弹簧下端,当弹簧处于原长时,将B由静止释放,当B下降到最低点时(未着地),A对水平桌面的压力刚好为零。
轻绳不可伸长,弹簧始终在弹性限度内,物块A始终处于静止状态。
以下判断正确的是()A. M <2mB. 2m <M <3mC. 在B 从释放位置运动到最低点的过程中,所受合力对B 先做正功后做负功D. 在B 从释放位置运动到速度最大的过程中,B 克服弹簧弹力做的功等于B 机械能的减少量【答案】ACD【解析】AB .由题意可知B 物体可以在开始位置到最低点之间做简谐振动,故在最低点时有弹簧弹力T =2mg ;对A 分析,设绳子与桌面间夹角为θ,则依题意有2sin mg Mg θ故有2M m <,故A 正确,B 错误;C .由题意可知B 从释放位置到最低点过程中,开始弹簧弹力小于重力,物体加速,合力做正功;后来弹簧弹力大于重力,物体减速,合力做负功,故C 正确;D .对于B ,在从释放到速度最大过程中,B 机械能的减少量等于弹簧弹力所做的负功,即等于B 克服弹簧弹力所做的功,故D 正确变式一(2021·河南洛阳模拟)(多选)如图所示,有质量为2m 、m 的小滑块P 、Q ,P 套在固定竖直杆上,Q 放在水平地面上。
P 、Q 间通过铰链用长为L 的刚性轻杆连接,一轻弹簧左端与Q 相连,右端固定在竖直杆上,弹簧水平,α=30°时,弹簧处于原长。
机械能守恒定律深度解析

机械能守恒定律深度解析机械能守恒定律是一个重要的物理定律,用于描述系统中机械能守恒的原理。
在本文中,我们将对机械能守恒定律进行深入解析,从基本概念到实际应用进行探讨。
一、机械能的定义与表示在物理学中,机械能是指物体由于位置和速度而具有的能量形式。
它包括了动能和势能两个组成部分。
动能表示物体由于速度而具有的能量,与物体的质量和速度的平方成正比。
势能表示物体由于位置而具有的能量,与物体的质量和高度成正比。
机械能可以用以下公式表示:机械能(Em) = 动能(Ek)+ 势能(Ep)二、机械能守恒定律的表述机械能守恒定律是指在一个封闭系统中,当没有外力做功或外力做功等于零时,系统的机械能保持不变。
换句话说,如果没有能量进出系统,那么系统的机械能将保持不变。
这可以用以下公式来表示:E1 = E2其中,E1表示系统初态的机械能,E2表示系统末态的机械能。
三、机械能守恒定律的应用1. 自由落体运动自由落体是指在重力作用下,物体不受其他力的影响,只受到重力的作用而自由下落。
根据机械能守恒定律,自由落体运动中,物体的势能转化为动能,动能的增加与势能的减小成正比。
2. 弹性碰撞在弹性碰撞中,物体之间发生相互作用,能量可以在物体之间转移。
但是根据机械能守恒定律,总的机械能仍然保持不变。
这意味着碰撞前的总机械能等于碰撞后的总机械能。
3. 摩擦力和机械能守恒定律当有摩擦力存在时,机械能守恒定律不再适用。
摩擦力会将机械能转化为其他形式的能量,如热能或声能。
四、机械能守恒定律的局限性虽然机械能守恒定律在许多情况下都能够准确描述系统中机械能的转化,但在某些特殊情况下,它可能无法适用。
例如在存在非保守力或系统有多个自由度的情况下,机械能守恒定律可能会失效。
五、实例分析下面通过一个实例来进一步说明机械能守恒定律的应用。
假设有一个以一定速度v1沿平地运动的小车,其具有质量m,机械能守恒,即系统初态的机械能等于系统末态的机械能。
此时,系统末态的机械能为动能与势能之和,即E2 = 1/2 mv2^2 + mgh其中v2为小车的速度,h为小车的高度。
机械能守恒解析机械能的转化与守恒

机械能守恒解析机械能的转化与守恒机械能是物体在运动过程中所具有的能量。
它由物体的动能和势能组成,能够在不同形式之间进行转化。
机械能守恒是指在一个孤立系统内,机械能的总和保持不变。
本文将对机械能的转化与守恒进行解析。
一、机械能的转化机械能的转化包括动能和势能之间的相互转化。
动能是由物体的运动所带来的能量,它与物体的质量和速度有关。
势能是由于物体所处位置的高低而具有的能量,它与物体的质量和高度有关。
在物体运动的过程中,动能和势能可以相互转化。
例如,当一个物体从高处自由落下时,由于重力的作用,物体的势能逐渐减小,而动能逐渐增大。
当物体下落到最低点时,势能降为零,动能达到最大值。
同样,当一个物体被抛起时,动能逐渐减小,而势能逐渐增大。
当物体达到最高点时,动能降为零,势能达到最大值。
在这个过程中,机械能的总和保持不变。
这是因为在没有外力的情况下,只有重力对物体做功,而重力做的正功等于负功,总功为零。
根据机械能定理,物体的动能增加的部分等于势能减少的部分,动能减少的部分等于势能增加的部分。
因此,机械能在转化中保持不变。
二、机械能的守恒机械能的守恒是指在一个孤立系统内,机械能的总和始终保持不变。
一个孤立系统是指受到孤立于外界的系统,没有与外界发生物质和能量交换。
在一个孤立系统中,物体的动能和势能可以相互转化,但它们的总和保持不变。
这是根据能量守恒定律得出的结论。
能量守恒定律是指在一个孤立系统中,能量总量在转化过程中保持不变。
例如,一个滑块沿着光滑水平地面运动。
当滑块开始运动时,它具有一定的动能和势能。
随着滑块的移动,动能减少,而势能增加。
然而,机械能的总和保持不变,因为没有外力对系统做功,也没有能量从系统中流入或流出。
同样地,一个摆锤在摆动的过程中,动能和势能也可以相互转化。
摆锤摆动时,动能逐渐减小,而势能逐渐增加。
但机械能的总和仍然保持不变,因为摆锤只受到引力的作用,没有外力对其做功。
在实际应用中,机械能的守恒原理被广泛运用。
专题06机械能(解析版)
高考物理精选考点专项突破题集专题06机械能、单项选择题:(在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求)列说法中不正确的是4 X —mgh54B.物体的机械能减少了 一 mgh5【答案】B 。
【解析】由mg-F 阻=ma 知F 阻=0.2mg ,动能的变化看合外力的功,△ Ek=W wma ・h/mgh 。
机械能的变化5看其它力的功 △£机=W 其它=-F 阻• h=—mgh ,因此B 不正确。
W 克=卩阻• h — mgh ,重力势能的变化看重力的功, △ Ep «=mgh 。
故本题选B 。
【考点】功能关系 【难度】中等2、如图所示,粗细均匀,两端开口的 U 形管内装有同种液体,开始时两边液面高度差为 度为4h ,后来让液体自由流动,当两液面高度相等时,右侧液面下降的速度大小是(_ tC .曾【答案】A 。
h【解析】设U 形管横截面积为 S ,液体密度为P,两边液面等高时,相当于右管上方 一高的液体移到左管上21、质量为m 的物体, 由静止开始下落,由于阻力作用,下落的加速度为0.8g 。
在物体下落h 的过程中,下A.物体的动能增加了 C.物体克服阻力所做的功为 —mgh 5D.物体的重力势能减少了mghh ,管中液柱总长I'gh处摩擦与空气阻力,则下列说法正确的是 (杆转到竖直位置的过程中,B 端小球的机械能的增量为 4mg.9【答案】B1-2mV 2,同一根转轴角速度相等知 V B =2V C , V B = o- 2L,2联立得V B = 2 Jl0g L ,,因此A 错误。
1 4 △E增=2 - 2m B 2-2mg - 2L =4耐,因此B 正确。
BC系统机械能守恒,杆 AC 对C 球的拉力沿着杆,杆 AC对C 球不做功;由功能关系知杆 CB 对B 球做正功让B球机械能增加,杆 CB 对C 球做负功让C 球机械能减少,因此 C 和D 错误。
故本题选 B 。
精讲教案:机械能守恒定律的难点解析
精讲教案:机械能守恒定律的难点解析。
一、机械能守恒定律简述机械能守恒定律是自然界中机械现象的基本规律之一,它是机械运动过程中贯彻的能量守恒定律的具体表现。
机械能守恒定律的核是:在没有外力做功、没有内部损毁和耗散、只有重力和弹性力作用的封闭系统中,机械系统总的机械能保持不变。
二、机械能守恒定律的难点随着学习的深入,学生会遇到以下几个困难点:1.概念理解困难机械能守恒定律中包含的能量概念比较抽象,容易理解混淆。
在初中阶段,学生常通过模拟、实验等形式了解能量,但这些形式均为现象性的,不利于形成对能量概念全面、深入、科学的认识。
在学习机械能守恒定律时,学生还需要理解机械能的存储、转换和守恒等基本现象,这也增加了概念理解的难度。
2.公式运用困难机械能守恒定律需要使用公式描述,但这些公式不是很直观,也容易出现细节错误,影响计算精度。
特别是在受力分析和实例应用中,需要对公式进行变形等操作,更容易出现困难。
3.实验设计困难在初中阶段,实验的设计重点是帮助学生通过具体实验来了解、验证相关概念。
但是,机械能守恒定律本身是一个很基础的概念,实验多是体现其应用而非本质特征,这也决定了初中阶段探究机械能守恒定律的实验设计中存在较大的困难。
三、机械能守恒定律的应用虽然学习机械能守恒定律存在以上困难,但它在现实生活和工程技术中应用广泛。
在具体运用中,机械能守恒定律主要有以下两个作用:1.运用机械能守恒定律设计重力势能、动能转化的装置如自行车、电动车、滑翔机等都利用了重力势能和动能之间的互相转化来进行运动,这些装置都是基于机械能守恒定律的原理来设计的。
2.运用机械能守恒定律进行实际问题求解比如当物体从高处自由落体,可以通过运用机械能守恒定律求出其速度和动能,或者一些摆锤实验中,也可以利用机械能守恒定律求解物体转化成的最大势能等。
四、机械能守恒定律的帮助解决学习机械能守恒定律的困难,可以采取以下方式:1.概念理解备课建议老师在备课过程中,提前列出相关学科内的概念,对概念的界定和基础概念间的关系进行清晰解释。
力学中的机械能与动量
力学中的机械能与动量力学是物理学中的一个重要分支,研究物体运动的力学定律。
在力学的研究过程中,机械能和动量是两个核心概念。
机械能是物体在运动中具有的能量,而动量则是运动物体的特性之一。
本文将详细探讨力学中的机械能与动量的相关理论和应用。
一、机械能的概念与计算机械能是由物体的动能和势能组成的。
动能是物体由于运动而具有的能量,计算公式为:动能 = 1/2mv²,其中m为物体的质量,v为物体的速度。
势能是物体由于位置而具有的能量,常见的势能有重力势能和弹性势能。
重力势能是物体在重力作用下具有的势能,计算公式为:重力势能= mgh,其中m为物体的质量,g为重力加速度,h为物体相对于参考点的高度。
弹性势能是物体由于形变所具有的势能,计算公式为:弹性势能 = 1/2kx²,其中k为弹性系数,x为物体的形变量。
机械能可以通过动能和势能的叠加来计算,公式为:机械能 = 动能+ 势能。
在一个封闭系统中,机械能的总量是守恒的,即机械能的增加或减少仅由物体内部的能量转化决定。
二、动量的概念与计算动量是物体运动的一个重要特性,用来描述物体的运动状态。
动量的计算公式为:动量 = mv,其中m为物体的质量,v为物体的速度。
动量是一个矢量量,具有大小和方向。
根据牛顿第二定律,力的大小等于质量乘以加速度,即:F = ma。
应用牛顿第二定律可以推导得到,物体动量的变化量等于物体所受力的大小乘以作用时间,即:Δp = FΔt,其中Δp为物体动量的变化量,F 为物体所受的合力,Δt为作用时间。
在一个封闭系统中,动量的总量也是守恒的,即系统内物体的动量之和保持不变。
这就是著名的动量守恒定律,它是力学中一个重要的基本定律。
三、机械能与动量的应用机械能与动量的理论不仅用于解释物体运动的规律,还有广泛的应用。
以下是两个常见的应用场景:1. 碰撞问题:在物体碰撞过程中,机械能和动量的守恒原理可以帮助我们计算和分析碰撞结果。
机械能守恒(解析版)
第八章 机械能守恒定律第四节 机械能守恒定律[核心素养·明目标]核心素养学习目标物理观念围绕功能关系的基本线索,建立“通过做功的多少,定量的研究能量及其相互转化”的观念,进而理解机械能守恒定律。
科学思维 初步学会从能量守恒的角度来解释物理现象,分析物理问题。
科学探究 体会自然界中“守恒”思想和利用“守恒”思想解决问题的方法。
科学态度与责任通过机械能守恒的学习,使学生树立科学观点,理解和利用自然规律,解决实际问题。
1.机械能(1)定义:物体的动能与重力势能(弹性势能)之和称为机械能。
(2)表达式:E =E p +E k ,其中E 表示机械能。
2.机械能守恒定律(1)内容:在只有重力或弹力这类力做功的情况下,物体系统的动能与势能相互转化,但机械能的总量保持不变。
(2)表达式:12mv 22+mgh 2=12mv 21+mgh 1或E k2+E p2=E k1+E p1。
3.机械能的理解(1)机械能⎩⎪⎨⎪⎧动能:E k=12mv 2势能⎩⎪⎨⎪⎧重力势能:E p=mgh 弹性势能(2)机械能的性质①状态量:做机械运动的物体在某一位置时,具有确定的机械能。
②相对性:其大小与参考系、零势能面的选取有关。
③系统性:是物体、地球和弹性系统所共有的。
(3)动能和势能可以相互转化。
4.守恒条件的理解只有重力或弹力做功的物体系统,可从三个方面理解: (1)受力:物体系统只受重力或弹力作用。
(2)做功:物体系统存在其他力作用,但其他力不做功,只有重力或弹力做功。
(3)转化:相互作用的物体组成的系统只有动能和势能的相互转化,无其他形式能量的转化。
注意:“只有重力或弹力做功”并非“只受重力或弹力作用”,也不是合力的功等于零,更不是某个物体所受的合力等于零。
知识点二 机械能守恒定律的应用 1.公式的证明如图,质量为m 的小球从光滑曲面上滑下。
当它到达高度为h 1的位置A 时,速度的大小为v 1,滑到高度为h 2的位置B 时,速度的大小为v 2。
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子弹射入木块的过程中,木块对子弹的阻力f做功为-fs1,子弹对木块的作用力做功为fs2,根据动能定理,分别以木块和子弹为研究对象,分析子弹和木块的作用力做功与动能变化的关系.
【答案】
解:A、以子弹为研究对象,由动能定理得:-fs1=-…①
则得:fs1=-.故A正确.
B、以木块为研究对象,根据动能定理得,子弹对木块做功等于木块动能的增加,即fs2=…②.故B正确.
C、D因为s=s1-s2,由①+②得,-fs=(M+m)-,则得 fs=-(M+m).故C正确,D错误.
本题选错误的,故选:D
【点评】
本题是冲击块类型,要注意应用动能定理研究单个物体时,功的公式W=fl中,l 是相对于地的位移大小.
重力做功公式WG=mgh.两球质量相等,根据高度比较重力做功的大小.根据能量守恒定律分析在最低点时两球速度的关系.
【答案】
解:
A、下落时A球的绳子拉力方向与速度方向始终垂直,不做功,故A错误;
B、两球质量相等,两球下降的高度都是L,根据重力做功公式WG=mgh得知,重力对两球做的功都是mgL.故B错误.
C、D根据能量守恒定律得:
对A球:mgL=
对B球:mgL=+EP,EP是橡皮绳的弹性势能
可见,在最低点时,vA>vB.故C错误,D正确.
故选:D
【点评】
利用功能关系解题时一定弄清能量有几种形式和能量是如何转化的,不能漏掉某种能量,也不能凭空增加.
如图所示,圆心在O点、半径为R的圆弧轨道abc竖直固定在水平桌面上,Oc 与Oa的夹角为60°,轨道最低点a与桌面相切.一轻绳两端系着质量为m1和m2的小球(均可视为质点),挂在圆弧轨道边缘c的两边,开始时,m1位于c 点,然后从静止释放,设轻绳足够长,不计一切摩擦.则()
A.
在m1由c下滑到a的过程中,两球速度大小始终相等
B.
m1在由c下滑到a的过程中重力的功率先增大后减小
C.
若m1恰好能沿圆弧轨道下滑到a点,则m1=2m2
D.
若m1恰好能沿圆弧轨道下滑到a点,则m1=3m2
【解析】
AB两个小球用绳子连在一起,说明沿绳子方向的速度是一样的,而在m1滑下去一段过程以后,此时的绳子与圆的切线是不重合,所以速度不等,重力的功率就是P=mgv.分析竖直方向速度的变化情况求解,若m1恰好能沿圆弧轨道下滑到a 点,此时两小球速度均为零,根据动能定理求解质量关系.
【答案】
解:A、m1由C点下滑到a点的过程中,沿绳子方向的速度是一样的,在m1滑下去一段过程以后,此时的绳子与圆的切线是不重合,而是类似于圆的一根弦线而存在,所以此时两个物体的速度必然不相同的,故A错误;
B、重力的功率就是P=mgv,这里的v是指竖直的分速度,一开始m1是由静止释放的,所以m1一开始的竖直速度也必然为零,最后运动到A点的时候,由于此时的切线是水平的,所以此时的竖直速度也是零但是在这个c下滑到a的过程当中是肯定有竖直分速度的,所以相当于竖直速度是从无到有再到无的一个过程,也就是一个先变大后变小的过程,所以这里重力功率mgv也是先增大后减小的过程,故B正确;
C、D、若m1恰好能沿圆弧轨道下滑到a点,此时两小球速度均为零,根据动能定理得:
m1gR(1-cos60°)=m2gR,解得:m1=2m2.故C正确,D错误.
故选:BC
【点评】
本题解题的关键是对两个小球运动情况的分析,知道小球做什么运动,并能结合动能定理、几何关系解题,难度适中.
【解析】
无论A怎样运动,B刚要离地时弹簧弹力等于B的重力,所以弹簧的伸长量相同,根据胡克定律即可求解上升的位移,缓慢运动,不计动能,拉力做功转化为A
的重力势能和弹性势能,加速运动,拉力做功转化为A的重力势能、弹性势能和A的动能,且加速上升时时间较短.
【答案】
解:A、B、无论A怎样运动,B刚要离地时弹簧弹力等于B的重力.由于AB的质量相等,所以弹簧的变化量相等,所以弹性势能的变化量相同.故A正确,B 错误;
C、D、用力F缓慢向上提A,直到B恰好离开地面的过程中A的重力势能增大,所以系统的机械能增大,△E>0.故C正确,D错误.
故选:AC
【点评】
本题是含有弹簧的平衡问题,关键是分析两个状态弹簧的状态和弹力,再由几何关系研究A上升距离与弹簧形变量的关系.
质量为2kg的物体以一定的初速度沿倾角为30°的斜面向上滑行,在向上滑行的过程中,其动能随位移的变化关系如图所示,则物体返回到出发点时的动能为(取g=10m/s2)()
A.
34J
B.
56J
C.
92J
D.
196J
【解析】
结合图象,使用动能定理求出物体受到的摩擦力;然后对下滑的过程使用动能定理即可求解.
【答案】
解:物体上滑的过程中重力与摩擦力都做负功.由动能定理得:-mgx•sin30°
-fx=E0
下滑的过程中重力做正功,摩擦力做负功,得:mgx•sin30°-fx=0-E
代入数据解得:E=34J
故选:A
【点评】
该题中可以利用物体上滑与下滑的过程中摩擦力做功相等,用W来表示摩擦力做的功,也可以在上述的解答过程中将fx作为整体处理比较简单.
【解析】
(1)由胡克定律可知形变量与F的表达式,则由机械能守恒定律列式,联立可求得F的大小;
(2)若不是连在一起的,则C和A回弹,由功能关系可求得回弹速度;再对后面过程由机械能守恒可求得形变量,则可求得F的大小.
(3)由胡克定律可求得压缩量,再由能量守恒关系可求得上升的高度.
【答案】
解:(1)设施加力F静止时弹簧的压缩量为x1,B刚要离开地面时弹簧的伸长量为x2
由题意可知:3mg+F2=kx1
mg=kx2
若物块C和物块A连在一起,则A运动至最高点时有:vA=vC=0
从撤掉力F至弹簧刚好将B提离地面的过程中,系统机械能守恒,有
kx12=kx22+3mg(x1+x2)
联立以上各式得:F=4mg
(2)若物块C和板A不是连在一起的,物块C和板A回弹,在弹簧恢复自然长度时C与A开始分
离,设此时它们的运动速度为v,则有:kx12=3mv2+3mgx1
在以后的运动过程中,由A、B弹簧组成的系统机械能守恒,当弹簧刚将板B提离地面有:
mv2+kx22+mgx2
联立以上各式解得:F=3mg
(3)设初始时弹簧的压缩量为x3,3mg=kx3
设C与A分离后上升的最大高度为h,有能量守恒:•2mv2=2mgh
解得:H=h+x3=
答:(1)物块C和板A是连在一起的,F的值是4mg;
(2)若物块C和板A不是连在一起的,F的值是3mg;
(3)已知弹簧劲度系数为k,在第二种情况下,与初始时相比,物块C上升的最大高度H是
(本问有错,不会改)
【点评】
本题考查机械能守恒定律及胡克定律等内容,要注意正确进行受力分析,并明确能量转化关系,则可列式求解.。