高中物理機(jī)械能及機(jī)械能守恒問題(含解析)

PAGEPAGE6機(jī)械能及機(jī)械能守恒問題1（2017浙江卷）火箭發(fā)射回收是航天技術(shù)的一大進(jìn)步.如圖所示，火箭在返回地面前的某段運(yùn)動，可看成先勻速后減速的直線運(yùn)動，最后撞落在地面上.?不計(jì)火星質(zhì)量的變化，則（）A.火箭在勻速下降過程中機(jī)械能守恒B.火箭在減速下降過程中攜帶的檢測儀器處于失重狀態(tài)C.火箭在減速下降過程中合力做功，等于火箭機(jī)械能的變化D.火箭著地時(shí)，火箭對地的作用力大于自身的重力答案:D解析:火箭勻速下降過程中.動能不變.重力勢能減小，故機(jī)械能減小，A錯(cuò)誤.火箭在減速下降時(shí),攜帶的檢測儀器受到的支持力大于自身重力力.故處在超重狀態(tài).B錯(cuò)誤.由功能關(guān)系知,合力做功等于火箭動能變化.而除重力外外的其他力做功之和等于機(jī)械能變化，故C錯(cuò)誤.火箭著地時(shí),加速度向上,所以火箭對地面的作用力大子自身重力，D正確.2如圖所示，在光滑水平面上有一物體，它的左端連一彈簧，彈簧的另一端固定在墻上，在力F作用下物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)撤去F后，物體將向右運(yùn)動，在物體向右運(yùn)動的過程中，下列說法正確的是(??)A.彈簧的彈性勢能逐漸減少?B.彈簧的彈性勢能逐漸增加?C.彈簧的彈性勢能先增加再減少?D.彈簧的彈性勢能先減少再增加答案?D解析?當(dāng)力F作用在物體上時(shí)，彈簧處于壓縮狀態(tài)，具有彈性勢能，當(dāng)撤去力F后，物體向右運(yùn)動。隨著物體向右運(yùn)動，彈簧的壓縮量逐漸減小，彈性勢能減少，當(dāng)彈簧恢復(fù)原長時(shí)，彈性勢能為零，但物體的運(yùn)動速度仍然向右，繼續(xù)向右運(yùn)動，彈簧被拉長，彈性勢能增加，所以選項(xiàng)D正確。??3如圖所示，一輕彈簧一端固定在O點(diǎn)，另一端系一小球，將小球從與懸點(diǎn)O在同一水平面且使彈簧保持原長的A點(diǎn)無初速度地釋放，讓小球自由擺下，不計(jì)空氣阻力，在小球由A點(diǎn)擺向最低點(diǎn)B的過程中，下列說法中正確的是(??)A.小球的機(jī)械能守恒?B.小球的機(jī)械能增加?C.小球的重力勢能與彈簧的彈性勢能之和不變?D.小球與彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒答案?D解析?小球由A點(diǎn)下擺到B點(diǎn)的過程中，彈簧被拉長，彈簧的彈力對小球做了負(fù)功，所以小球的機(jī)械能減少，故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；在此過程中，由于有重力和彈簧的彈力做功，所以小球與彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，即小球減少的重力勢能，等于小球獲得的動能與彈簧增加的彈性勢能之和，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。?4如圖所示，固定的豎直光滑長桿上套有質(zhì)量為m的小圓環(huán)，圓環(huán)與水平狀態(tài)的輕質(zhì)彈簧一端連接，彈簧的另一端連接在墻上，且處于原長狀態(tài)?，F(xiàn)讓圓環(huán)由靜止開始下滑，已知彈簧原長為L，圓環(huán)下滑到最大距離時(shí)彈簧的長度變?yōu)?L(未超過彈性限度)，則在圓環(huán)下滑到最大距離的過程中(??)A.圓環(huán)的機(jī)械能守恒B.彈簧彈性勢能變化了mgL?C.圓環(huán)下滑到最大距離時(shí)，所受合力為零?D.圓環(huán)重力勢能與彈簧彈性勢能之和保持不變答案?B解析?圓環(huán)在下落過程中彈簧的彈性勢能增加，由能量守恒定律可知圓環(huán)的機(jī)械能減少，而圓環(huán)與彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，故A、D錯(cuò)誤；圓環(huán)下滑到最大距離時(shí)速度為零，但是加速度不為零，即合外力不為零，故C錯(cuò)誤；圓環(huán)重力勢能減少了mgL，由機(jī)械能守恒定律知彈簧彈性勢能增加了mgL，故B正確。?5物體做自由落體運(yùn)動，Ek代表動能，Ep代表勢能，h代表下落的距離，以水平地面為零勢能面(不計(jì)一切阻力)。下列圖象能正確反映各物理量之間關(guān)系的是(??)答案?B解析?由機(jī)械能守恒定律得＝E－Ek可知，勢能與動能關(guān)系的圖象為傾斜的直線，C錯(cuò)誤；由動能定理得Ek＝mgh，則Ep＝E－mgh，故勢能與h關(guān)系的圖象也為傾斜的直線，D錯(cuò)誤；Ep＝E－mv2，故勢能與速度關(guān)系的圖象為開口向下的拋物線，B正確；Ep＝E－mg2t2，勢能與時(shí)間關(guān)系的圖象也為開口向下的拋物線，A錯(cuò)誤。?6一小球以一定的初速度從圖示位置進(jìn)入光滑的軌道，小球先進(jìn)入圓軌道1，再進(jìn)入圓軌道2，圓軌道1的半徑為R，圓軌道2的半徑是軌道1的1.8倍，小球的質(zhì)量為m，若小球恰好能通過軌道2的最高點(diǎn)B，則小球在軌道1上經(jīng)過A處時(shí)對軌道的壓力為(??)?A.2mg????B.3mg?C.4mg????D.5mg答案?C7如圖所示，在輕彈簧的下端懸掛一個(gè)質(zhì)量為m的小球A，若將小球A從彈簧原長位置由靜止釋放，小球A能夠下降的最大高度為h。若將小球A換為質(zhì)量為2m的小球B，仍從彈簧原長位置由靜止釋放，已知重力加速度為g，不計(jì)空氣阻力，則小球B下降h時(shí)的速度為(??)答案?B8如圖是安裝在列車車廂之間的摩擦緩沖器結(jié)構(gòu)圖．圖中①和②為楔塊，③和④為墊板，楔塊與彈簧盒、墊板間均有摩擦．在車廂相互撞擊使彈簧壓縮的過程中(??)A．緩沖器的機(jī)械能守恒?B．摩擦力做功消耗機(jī)械能?C．墊板的動能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D．彈簧的彈性勢能全部轉(zhuǎn)化為動能答案：B解析：在車廂相互撞擊使彈簧壓縮過程中，由于要克服摩擦力做功，因此緩沖器機(jī)械能減少，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；彈簧壓縮過程中，墊板的動能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和彈簧的彈性勢能，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤．?9如圖所示，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的海平面上．若以地面為零勢能面而且不計(jì)空氣阻力，則下列說法錯(cuò)誤的是（）A．物體到海平面時(shí)的勢能為mgh?B．重力勢能增加了mgh?C．物體到海平面時(shí)的動能為mv02+mgh?D．物體到海平面時(shí)的機(jī)械能為答案A解：A、以地面為零勢能面，海平面低于地面h，所以物體在海平面上時(shí)的重力勢能為-mgh，故A錯(cuò)誤．B．重力做功與路徑無關(guān)，只與始末位置的高度差有關(guān)，拋出點(diǎn)與海平面的高度差為h，并且重力做正功，所以從地面到海平面重力對物體做的功為mgh，故B正確．C、從拋出到到達(dá)海平面過程中，由動能定理得：mgh=mv2-mv02，物體到達(dá)海平面時(shí)的動能mv2=mv02+mgh，故C正確．D、不計(jì)空氣阻力，物體運(yùn)動的過程中機(jī)械能守恒，則物體在海平面上的機(jī)械能等于拋出時(shí)的機(jī)械能，為mv02．故D正確．10車以相同的功率在兩種不同的水平路面上行駛，受到的阻力分別為車重的k1和k2倍，最大速率分別為v1和v2，則()A．v2＝k1v1B．v2＝eq\f(k1,k2)v1C．v2＝eq\f(k2,k1)v1D．v2＝k2v1答案B解：本題考查機(jī)車啟動過程中功率的相關(guān)知識．機(jī)車在不同的路面以相同的功率按最大速度行駛，可推斷機(jī)車做勻速直線運(yùn)動，受力平衡，由公式P＝Fv，F(xiàn)＝kmg，可推出P＝k1mgv1＝k2mgv2，解得v2＝eq\f(k1,k2)v1，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤．11如圖為傾角可調(diào)的可移動式皮帶輸送機(jī)，適用于散狀物料或成件物品的短途運(yùn)輸和裝卸工作。在順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動的輸送帶上端無初速度放一貨物，貨物從上端運(yùn)動到下端的過程中，其機(jī)械能?E（選擇地面所在的水平面為參考平面）與位移?x?的關(guān)系圖象可能正確的是（）答案B解：貨物從上端運(yùn)動到下端的過程可能一直加速、也可能先加速后勻速或者先做勻加速度較大的加速運(yùn)動后做加速度較小的加速運(yùn)動，故只有B正確．12質(zhì)量為1?kg的物體，放置在動摩擦因數(shù)為0.2的水平面上，在水平拉力的作用下由靜止開始運(yùn)動，水平拉力做的功W和物體發(fā)生的位移x之間的關(guān)系如圖所示，重力加速度為10?m/s2，則下列說法正確的是(??)?A．x＝3?m時(shí)速度大小為2?m/s?B．x＝9?m時(shí)速度大小為4?m/s?C．OA段加速度大小為3?m/s2?D．AB段加速度大小為3?m/s2?答案?C解析?對于前3?m過程，根據(jù)動能定理有W1－μmgx＝mvA2，解得vA＝3?m/s，根據(jù)速度、位移公式有2a1x＝vA2，解得a1＝3?m/s2，故A錯(cuò)誤，C正確；對于前9?m過程，根據(jù)動能定理有W2－μmgx′＝mvB2，解得vB＝3?m/s，故B錯(cuò)誤；AB段受力恒定，故加速度恒定，而初、末速度相等，故AB段的加速度為零，故D錯(cuò)誤．13如圖所示，一個(gè)物體由靜止開始，從A點(diǎn)出發(fā)分別經(jīng)三個(gè)粗糙斜面下滑到同一水平面上的C1、C2、C3處．已知三個(gè)斜面的動摩擦因數(shù)都相同，則下列說法正確的是(??)A．物體到達(dá)C3處的動能最大?B．物體在C1、C2、C3處的動能相等?C．物體在三個(gè)斜面上克服摩擦力做功都相同?D．物體沿AC3斜面下滑時(shí)克服摩擦力做功最多答案?A?解?設(shè)斜面傾角為θ，由物體克服摩擦力做功Wf＝μmgcosθ·x知，沿AC1斜面下滑克服摩擦力做功最多，沿AC3最少，而重力做功WG＝mgh相同，故到達(dá)C3處動能最大．14如圖所示，一塊長木板B放在光滑的水平面上，在B上放一物體A，現(xiàn)以恒定的外力拉B，由于A、B間摩擦力的作用，A將在B上滑動，以地面為參考系，A、B都向前移動一段距離．在此過程中()A．外力F做的功等于A和B動能的增量B．B對A的摩擦力所做的功大于A的動能增量C．A對B的摩擦力所做的功與B對A的摩擦力所做的功大小相等D．外力F對B做的功等于B的動能的增量與B克服摩擦力所做的功之和答案D解A物體所受的合外力等于B對A的摩擦力，對A物體運(yùn)用動能定理，則有B對A的摩擦力所做的功等于A的動能的增量，即B錯(cuò)；A對B的摩擦力與B對A的摩擦力是一對作用力與反作用力，大小相等，方向相反，但是由于A在B上滑動，A、B對地的位移不等，故摩擦力對二者做功大小不等，C錯(cuò)；對B應(yīng)用動能定理，WF－Wf＝ΔEkB，WF＝ΔEkB＋Wf，即外力F對B做的功，等于B的動能的增量與B克服摩擦力所做的功之和，D對；由前述討論知B克服摩擦力所做的功與A的動能增量(等于B對A的摩擦力所做的功)不等，故A錯(cuò)．15如圖所示，一個(gè)彈簧左端固定于墻上，右端連接物塊，物塊質(zhì)量為m，它與水平桌面間的動摩擦因數(shù)為μ.起初用手按住物塊，彈簧的伸長量為x，然后放手，當(dāng)彈簧的長度回到原長時(shí)，物塊的速度為v0，則此過程中彈力所做的功為()圖2A.eq\f(1,2)mveq\o\al(

2,0)＋μmgxB.eq\f(1,2)mveq\o\al(

2,0)－μmgxC.eq\f(1,2)mveq\o\al(

2,0) D．μmgx－eq\f(1,2)mveq\o\al(

2,0)答案A解當(dāng)彈簧恢復(fù)到原長時(shí)，物塊對地的位移為x，根據(jù)動能定理有：W彈＋(－μmgx)＝eq\f(1,2)m02－0，得W彈＝eq\f(1,2)m02eq\o\al(

2,0)＋μmgx，選項(xiàng)A正確．16物體沿直線運(yùn)動的v－t關(guān)系圖象如圖所示，已知在第1秒內(nèi)合外力對物體做的功為W，則()A．從第1秒末到第3秒末合外力做功為4WB．從第3秒末到第5秒末合外力做功為－2WC．從第5秒末到第7秒末合外力做功為－WD．從第3秒末到第4秒末合外力做功為－0.75W答案D解由動能定理W合＝eq\f(1,2)mveq\o\al(

2,2)－eq\f(1,2)mveq\o\al(

2,1)知第1s內(nèi)W＝eq\f(1,2)mv2.同理可知，D正確17質(zhì)量為1kg的物體靜止在水平粗糙的地面上，在一水平外力F的作用下運(yùn)動，如圖甲所示，外力F做的功和物體克服摩擦力Ff做的功分別與物體位移x的關(guān)系如圖乙中圖線所示，重力加速度g取10m/s2.下列分析錯(cuò)誤的是()A．物體與地面之間的動摩擦因數(shù)為0.2B．物體運(yùn)動的最大位移為13mC．物體在前3m運(yùn)動過程中的加速度大小為3m/s2D．x＝9m時(shí)，物體的速度為3eq\r(2)m/s答案B解析由Wf＝Ffx對應(yīng)題圖乙可知，物體與地面之間的滑動摩擦力Ff＝2N，由Ff＝μmg可得μ＝0.2，A正確；由WF＝Fx對應(yīng)題圖乙可知，前3m內(nèi)，拉力F1＝5N，3～9m內(nèi)拉力F2＝2N，物體在前3m內(nèi)的加速度a1＝eq\f(F1－Ff,m)＝3m/s2，C正確；由動能定理得：WF－Ffx＝eq\f(1,2)mv2，可得：x＝9m時(shí)，物體的速度為v＝3eq\r(2)m/s，D正確；由動能定理知物體運(yùn)動的最大位移xm＝eq\f(WFm,Ff)＝13.5m，B錯(cuò)誤．18如圖所示，木盒中固定一質(zhì)量為m的砝碼，木盒和砝碼在水平桌面上一起以一定的初速度滑行一段距離后停止．今拿走砝碼，而持續(xù)施加一個(gè)豎直向下的恒力F（F=mg，g為重力加速度），其他條件不變，則兩種情況下（）A木盒的加速度相同B木盒滑行的距離相同C木盒滑行的時(shí)間相同D木盒滑行時(shí)對桌面的壓力相同答案D解：設(shè)木盒的質(zhì)量為M，根據(jù)牛頓第二定律得，放砝碼時(shí)，加速度：a1=拿走砝碼施加F時(shí)，加速度：a2=可知a2＞a1．根據(jù)v2=2ax得，x=．知加速度增大，則滑行的距離變小．由v=at知加速度大的用時(shí)短．木盒滑行時(shí)對桌面的壓力相同N=Mg+mg．故選：D．19如圖所示，一質(zhì)量為m的小球，用長為l的輕繩懸掛于O點(diǎn)，小球在水平拉力F的作用下，從平衡位置P點(diǎn)很緩慢地移動到Q點(diǎn)，則力F所做的功為(??)A.mglcosθ??B.mgl(1－cos?θ)?C.Flsinθ??D.Fl?答案B解?小球從P點(diǎn)移到Q點(diǎn)時(shí)，受重力、繩子的拉力和水平拉力F，由受力平衡知F＝mgtan?θ，隨θ的增大，F(xiàn)也增大，故F是變力，因此不能直接用公式W＝Flcos?α求解。?從P緩慢拉到Q，由動能定理得WF－mgl(1－cos?θ)＝0(小球緩慢移動，速度可視為大小不變)，即WF＝mgl(1－cos?θ)。20如圖所示，將質(zhì)量為m的小球以速度v0由地面豎直向上拋出。小球落回地面時(shí)，其速度大小為v0。設(shè)小球在運(yùn)動過程中所受空氣阻力的大小不變，則空氣阻力的大小等于(??)A.34mg B.316mg C.716mg D答案D解：對小球向上運(yùn)動,由動能定理：-(mg+f)H=0-12mv02,對小球向下運(yùn)動,由動能定理：(mg+f)H=12m(34v021(多選)一個(gè)小物塊從斜面底端沖上足夠長的斜面后又返回到斜面底端。已知小物塊的初動能為E，它返回到斜面底端的動能為QUOTEE2，小物塊上滑到最大路程的中點(diǎn)時(shí)速度為v；若小物塊以2E的初動能沖上斜面，則有()A.返回斜面底端時(shí)的動能為EB.返回斜面底端時(shí)的動能為QUOTE3E2C.小物塊上滑到最大路程的中點(diǎn)時(shí)速度為QUOTE2vD.小物塊上滑到最大路程的中點(diǎn)時(shí)速度為2v答案A、C解設(shè)小物塊沿斜面上滑的最大高度為h，沿斜面上升的最大距離為x，由動能定理得-mgh-Ff·x=0-E，而h=xsinα，式中α為斜面傾角，可得x=Emgsinα+Ff。由此可見小物塊沿斜面上升的距離x與初動能E成正比,而摩擦力做功Ff·x與位移成正比,故當(dāng)小物塊以2E的初動能上滑時(shí)，上滑的最大距離變?yōu)樵瓉淼?倍，損失的動能(即克服摩擦力做的功)也為原來的2倍，故A對、B錯(cuò)。選取小物塊從路程中點(diǎn)至最高點(diǎn)的過程,由v2=2ax得v2v12=xx1，x1=222子彈的速度為v，打穿一塊固定的木塊后速度剛好變?yōu)榱悖裟緣K對子彈的阻力為恒力，那么當(dāng)子彈射入木塊的深度為其厚度的一半時(shí)，子彈的速度是()．A.eq\f(v,2)B.eq\f(\r(2),2)vC.eq\f(v,3)D.eq\f(v,4)答案B解設(shè)子彈質(zhì)量為m，木塊的厚度為d，木塊