2020年物理复习机械能例析与测试 人教版

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1、20202020 年物理复习机械能例析与测试年物理复习机械能例析与测试 例 1 一质量为 m 的小球 用长为 L 的轻绳悬挂于 O 点 小球在水平拉力 F 作 用下 从平衡位置 P 点很缓慢地移动到 Q 点 如图 1 则力 F 所做的功为 图 1 A mgLcos B mgL 1 cos C FLcos D FL 解题思路 对缓慢地移动 的理解要抓住两层意思 其一 物体的动能不发 生变化 且总趋近于零 其二 物体的每一个状态都是平衡状态 因此不同位置力 F 不同 则 F 为变力 求 F 的功 由于 F 为变力 所以不能直接用 W Fscos 计算 但根据动能定理也可研究力的功 对球从 P 到

2、Q 的过程 有重力做功 且重力做负 功 重力为恒力 恒力的功可直接用 W Fscos 所以 WG mgL 1 cos 还有 F 做功 且 F 做正功 用 WF表示 物体的动能没发生变化 由动能定理 W Ek有 WF mgL 1 cos 0 则 WF mgL 1 cos 1 本题属求解变力做功问题 把握题目的隐含条件 区分 F 是恒力还是变力是 解决该题的关键 2 若将该题改为 在水平恒力 F 作用下由 P 点移动到 Q 点 求力 F 做的功 是多少 你应如何求解 答案 FLsin 3 若改为 F 大小不变 方向始终沿小球运动的轨迹 圆弧 的切线方向呢 答案 FL 例 2 如图 2 所示 恒定的

3、拉力大小 F 8N 方向与水平线夹 60 角 拉着绳头使物体沿水平面移动d 2m 的过程中 拉力做了多少功 分析 常会有同学做这样的分析与计算 力的大小为 S d 2m 力与位移的 方向间夹角为 60 所以 JFdFsW8coscos 图 2 其实 这样的计算是错误的 解答 如图 2 所示 随着物体沿水平面前进d 2m 绳 头从 A 点被拉到 B 点 由此可见 拉 F 所作用的物体 绳头 的位移 S 可由几何关系求得为 m3230coszdS 而力 F 与位移 S 间的夹角为 30d 所以 这过程中拉 F 作用于绳头所做的功为 J24J 2 3 328cosFsW 例 2 质量为 m 1kg

4、的物体以 v0 10m s 的速度水平抛出 空气阻力不计 取 g 10m s2 则在第 1s 内重力做功为 J 第 1s 内重力做功的平均功 率为 W 第 1s 末重力做功的瞬时功率为 W 第 1s 内物体增 加的动能为 J 第 1s 内物体减少的重力势能 J 分析 此道题考察了功 功率 动能 重力势能等概念以及与上述概念相关的 动能定理 机械能守恒定律等规律 解答 重力做的功等于重力与物体沿重力方向 竖直方向 上位移的乘积 而 第 1s 内物体沿竖直方向的位移为 m5gt 2 1 h 2 所以有 J50mghW 由平均功率的定义得 W50 t W p 瞬时功率一般计算可用力与力的方向上的瞬时

5、速度的相乘而得 第 1s 末物体沿重 力方向上的速度为 s m10gtvy 所以有 W100mgvP y 考虑到平抛运动过程中只有重力做功 于是由动能定理得 J50WEk 又由于只有重力做功其机械能守恒 增加的动能应与减少的重力势能相等 于是又 可直接得 J50EPG 此例应依次填充 50 50 100 50 50 例 3 质量 4t 的机车 发动机的最大输出功率为 100kW 运动阻力恒为 N102 3 试求 1 当机车由静止开始以 0 5m s2的加速度沿水平轨道做匀加速直线运动的过 程中 能达到的最大速度和达到该最大速度所需的时间 2 若机车保持额定功率不变行驶 能达到的最大速度以及速度

6、为 10m s 时机 车的加速度 分析 注意到机车匀加速运动所能达到的最大速度 Vm和机车在运动形式不加 制约时所能达到的最大速度 m 一般是不同的 解答 1 机车做匀加速直线运动时 有 F f ma P FVm Vm at 由此可解得 Vm 25m s t 50s 2 机车行驶时运动形式不加限制而机车输出功率保持额定功不变时则可在 大小等于阻力牵引力作用下做匀速直线运动 此时又有 0 min min mafF vFP uFP fF m 由此又可解得 2 m s m4 a s m50u 例 4 如图 3 所示 小滑块从斜面顶点 A 由静止滑至水平部 分 C 点而停止 已知斜面高为 h 滑块运动

7、的整个水平距离为 s 设斜面和水平部分与小滑块的动摩擦因数相同 求此动摩擦因数 分析 可以运动动能定理分析求解 解答 取物体为研究对象 考察人 A 处静止释放下直至到 C 点处于 图 3 静止的过程 运动动能定理有 0 sin cos hctgsmg h mgmgh 由此即可求得 s h 例 5 如图 4 所示 一固定的楔形木块 其斜面的倾角 30 另一边与地面垂直 顶上有一定滑轮 一柔软的细 线跨过定滑轮 两端分别与物块 A 和 B 连结 A 的质量为4m B 的质量为 m 开始时将 B 按在地面上不动 然后放开手 让 A 沿斜面下滑而 B 上 升 物块 A 与斜面间无摩擦 设当 A 沿斜面

8、下滑 s 距离后 细线突然断了 求物块 B 上 升的最大高度 H 分析 可以运用机械能守恒定律分析求解 解答 取 A 与 B 构成的系统为研究对象 考察以刚放手起直到强刚断的过程 这过程中系统的机械能守恒 有 30sin 4 2 1 4 2 1 22 mgsmgsmvmv 再取 B 为研究对象 考察从强刚断直到 B 升至最高点的过程 这过程中 B 的机械能 守恒 又有 mghmv 2 2 1 而 B 所上升的最大高度为 H h s 由此即得 H 1 2s 测 试 1 如图 1 小物块位于光滑的斜面上 斜面位于光滑的水平地面上 从地面上 看 在小物块沿斜面下滑的过程中 斜面对小物块的作用力为 A

9、 垂直于接触面 做功为零 B 垂直于接触面 做功不为零 C 不垂直于接触面 做功为零 图 1 D 不垂直于接触面 做功不为零 2 用水平恒力 F 作用于质量为 M 的物体 使之在光滑的水平面上沿力的方向移 动距离 s 恒力做功为 W1 再用该恒力作用于质量为 m mW2 B W1 W2 C W1 W2 D 无法判断 3 一辆汽车在水平路面上原来做匀速运动 从某时刻开始 牵引力 F 和阻力 f 随时间 t 的变化规律如图 13 所示 则从图 4 中的 t1到 t2时间内 汽车牵引力的功 率 P 随时间 t 变化的关系图线应为图 12 7 中的 C 图 3 图 4 4 物体从空中以 8m s2的加

10、速度向地面运动 不计空气阻力 则物体的机械 能 A 增大 B 减少 C 不变 D 无法确定 5 一个人站在阳台上 以相同的速度 v0分别把三个球竖直向上抛出 竖直向 下抛出 水平抛出 不计空气阻力 则三球落地时的速率 A 上抛球最大 B 下抛球最大 C 平抛球最大 D 三球一样大 6 如图 5 所示 两个内壁光滑 半径不同的半圆轨道固定于地面 一个小球 先后在与球心在同一水平高度的 A B 两点由静止开始下滑 通过轨道最低点时 A 小于对两轨道的压力相同 B 小球对两轨道的压力不同 C 小球的向心加速度不相等 D 小球的向心加速度相等 7 一内壁光滑的细圆钢管 形状如图 6 所示 一小钢球被一

11、弹簧枪从 A 处正 对着管口射入 射击时无机械能损失 欲使小钢球恰能到达 C 处及 能从 C 点平抛恰好落回 A 点 在这两种情况下弹簧枪的弹性势能之比 为 A 5 4 B 2 3 C 3 2 D 4 5 图 6 8 一颗子弹水平射入置于光滑水平面上的木块 A 中并留在其中 A B 用一根 弹性良好的轻质弹簧连在一起 如图 70 所示 则在子弹 打中木块 A 及弹簧被压缩的过程中 对子弹 两木块和 弹簧组成的系统 A 动量守恒 机械能守恒 B 动量不守恒 机械能守恒 C 动量守恒 机械能不守恒 D 无法判断动量 机械能是否守恒 图 7 9 如 8 所示 DO 是水平面 AB 是斜面 初速为 V

12、0的物体从 D 点出发沿 DBA 滑 动到顶点 A 时速度刚好为零 如果斜面改为 AC 让该物体从 D 点出发沿 DCA 滑动到 A 点且速度刚好为零 则物体具有的初速度为 已知物体与路面之间的 动摩擦因数处处相同 且不为零 在 B C 处无机械能的损失 A 大于 V0 B 等于 V0 C 小于 V0 D 取决于斜面的倾角 图 8 10 如图 9 所示 长度相同的三根轻杆构成一个正三角形支架 在 A 处固定质 量为 2m的小球 B 处固定质量为m的小球 支架悬挂在 O 点 可绕过 O 点并与支 架所在平面相垂直的固定轴转动 开始时 OB 与地面相垂直 放手后开 始运动 在不计任何阻的力的情况下

13、 下列说法正确的是 A A 球到达最低点时速度为零 B A 球机械能减少量等于 B 球机械能增加量 C B 球向左摆动所能达到的最高位置应高于 A 球开始运动的高度 图 9 D 当支架从左向右回摆动时 A 球一定能回到起始高度 11 如图 103 所示 两物体 A B 用轻质弹簧相连 静止 在光滑水平面上 现同时对 A B 两物体施加等大反向的水平 恒力 F1 F2 使 A B 同时由静止开始运动 在运动过程中 对 A B 两物体及弹簧组成的系统 正确的说法是 整个过程中弹簧不超过其弹性 限度 A 动量始终守恒 B 机械能不断增加 C 当弹簧伸长到最长时 系统的机械能最大 图 10 D 当弹簧

14、弹力的大小与 F1 F2的大小相等时 A B 两物体速度为零 12 如图 11 所示 质量为 m 的物体 P 放在光滑的倾角为 的直角劈上 同时 用力 F 向右推劈 使 P 与劈保持相对静止 当前进的水平位移为 s 时 劈对 P 做的 功为 图 11 A FsB mgsin s 2 C mgcos sD mgtan s 13 如图 12 所示 质量为 M 的木块放在光滑的水平面上 质量为 m 的子弹以 速度 v0沿水平方向射中木块 并最终留在木块中与木块一起以速度 v 运动 已知当 子弹相对木块静止时 木块前进距离 L 子弹进入木块的深度为 s 若木块对子弹 的阻力 F 视为恒定 则下列关系式

15、中正确的是 图 12 A FL 2 1 Mv2 B Fs 2 1 mv2 C Fs 2 1 mv02 2 1 v2 D F L s 2 1 mv02 2 1 mv2 14 测定运动员体能的一种装置如图 13 所示 运动员质量 m1 绳拴在腰间沿 水平方向跨过滑轮 不计滑轮摩擦 质量 悬挂重物 m2 人用力蹬传送带而人的 重心不动 使传送带上侧以速率 v 向右运动 下面是人对传送带做功的四种说法 人对传送带做功 人对传送带不做功 人对传送带做功的功 率为 m2gv 人对传送带做功的功率为 m1 m2 gv 以上说法正确的是 图 13 A B C 只有 D 只有 15 2002 年 3 月 25

16、日 我国成功地发射了 神舟 3 号 载人试验飞船 经过 6 天多的太空飞行 试验飞船的回收舱于 4 月 1 日顺利地返回地面 已知飞船在太 空中运行的轨道是一个椭圆 椭圆的一个焦点是地球的球心 如图 14 所示 飞船 在运行中是无动力飞行 只受到地球对它的万有引力作用 在飞船从轨道的 A 点沿 箭头方向运行到 B 点的过程中 图 14 飞船的速度逐渐减小 飞船的速度逐渐增大 飞船的机械能守恒 飞船的机械能逐渐增大 上述说法中正确的是 A B C D 16 A 在利用重锤自由落下 验证机械能守恒定律的实验中 产生误差的 主要原因是 A 重锤下落的实际高度大于测量值 B 重锤下落的实际高度小于测量值 C 重锤实际末速度 v 大于 gt g 为重力加速度 t 为下落时间 D 重锤实际末速度 v 小于 gt B 在 验证机械能守恒定律 的实验中 质量为 1 kg 的重锤自由下落 通 过打点计时器在纸带上记录运动过程 打点计时器所接电源为 6 V 50 Hz 的交流 电源 如图 15 所示 纸带上 O 点为重锤自由下落时纸带打点起点 选取的计数点 A B C D 依次间隔一个点 图中未画出 各计