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高中物理
4 机械能守恒定律
4 机械能守恒定律 知识点题库
在第二十九届奥运会上“绿色、科技、人文”的理念深入人心.如在奥运村及奥运场馆内大量使用太阳能路灯,其光电转换装置在阳光照射下把太阳能转换为电能储存起来,供夜晚照明使用.在正常照射下,太阳能电池的光电转换效率可达20%,可产生24V电压,产生2.5A的电流,则每分钟该路灯可转化的太阳能为( )
A .
120J
B .
1200J
C .
7200J
D .
12000J
下列关于机械能守恒的说法中正确的是( )
A .
做匀速运动的物体机械能一定守恒
B .
做匀加速运动的物体机械能一定不守恒
C .
做自由落体运动的物体机械能一定守恒
D .
做匀速圆周运动的物体机械能一定守恒
如图甲所示,水平面上固定一个倾角为θ的光滑足够长斜面,斜面顶端有一光滑的轻质定滑轮,跨过定滑轮的轻细绳两端分别连接物块A和B(可看作质点),开始A、B离水平地面的高度H=0.5m,A的质量m
0
=0.8kg.当B的质量m连续变化时,可以得到A的加速度变化图线如乙图所示,图中虚线为渐近线,设加速度沿斜面向上的方向为正方向,不计空气阻力,重力加速度为g取10m/s
2
. 求:
(1) 斜面的倾角θ;
(2) 图乙中a
0
值;
(3) 若m=1.2kg,由静止同时释放A、B后,A上升离水平地面的最大高度(设B着地后不反弹).
下列运动过程中,机械能守恒的物体是( )
A .
在竖直平面内做匀速圆周运动物体
B .
在水中下沉的物体
C .
沿粗糙斜面匀速下滑的物体
D .
自由下落的物体
关于各种能之间的转化,下列说法中不正确的是( )
A .
给手机电池充电是电能转化为化学能
B .
摩擦生热是机械能转化为内能
C .
电饭锅是电能转化成内能
D .
核电站是电能转化为核能
如图甲所示,物体以一定的初速度从倾角为α=37°的斜面底端沿斜面向上运动,上升的最大高度为3.0m,选择地面为参考平面,上升过程中,物体的机械能E机随高度h的变化如图所示.g=10m/s
2
, sin37°=0.60,cos37°=0.80.则( )
A .
物体的质量m=2kg
B .
物体与斜面间的动摩擦因数μ=0.40
C .
物体上升过程的加速度大小a=10m/s
2
D .
物体回到斜面底端时的动能E
k
=10J
如图甲所示是一打桩机的简易模型。质量m=1kg的物体在拉力F作用下从与钉子接触处由静止开始运动,上升一段高度后撤去F,到最高点后自由下落,撞击钉子,将钉子打入2cm深度,且物体不再被弹起,若以初始状态物体与钉子接触处为零势能点,物体上升过程中,机械能E与上升高度h的关系图像如图乙所示。撞击前不计所有摩擦,钉子质量忽略不计,
。则( )
A .
物体上升过程中的加速度为
B .
物体上升过程中的最大速度为2m/s
C .
物体上升到0.25m高度处拉力F的瞬时功率为12W
D .
钉子受到的平均阻力为600N
如图所示,质量为M的光滑长木板静止在光滑水平地面上,左端固定一劲度系数为k的水平轻质弹簧,右侧用一不可伸长的细绳连接于竖直墙上,细绳所能承受的最大拉力为F
T
, 使一质量为m、初速度为v
0
的小物体,在木板上无摩擦地向左滑动而后压缩弹簧,细绳被拉断,不计细绳被拉断时的能量损失.弹簧的弹性势能表达式为E
p
=
kx
2
(k为弹簧的劲度系数,x为弹簧的形变量).
(1) 要使细绳被拉断, v
0
应满足怎样的条件?
(2) 若小物体最后离开长木板时相对地面速度恰好为零,请在坐标系中定性画出从小物体接触弹簧到与弹簧分离的过程小物体的v-t图象;
(3) 若长木板在细绳拉断后被加速的过程中,所能获得的最大加速度为a
M,
求此时小物体的速度.
如图所示,质量均为m的a、b两球固定在轻杆的两端,杆可绕水平轴O在竖直面内无摩擦转动,已知两球距轴O的距离L1>L2,现在由水平位置静止释放,在a下降过程中( )
A .
a、b两球角速度相等
B .
a、b两球向心加速度相等
C .
杆对a、b两球都不做功
D .
a、b两球机械能之和保持不变
“竹蜻蜓”是民间的儿童玩具,如图所示,双手用力搓柄可使“竹蜻蜓”向上升,某次试验,“竹蜻蜓”离手后沿直线上升到最高点,在该过程中( )
A .
空气对“竹蜻蜓”的作用力大于“竹蜻蜓”对空气的作用力
B .
“竹蜻蜓”的动能一直增加
C .
“竹蜻蜓”的重力势能一直增加
D .
“竹蜻蜓”的机械能守恒
如图甲,足够长的光滑斜面倾角为30°,t=0时质量为2kg的物块在沿斜面方向的力F作用下由静止开始运动,设沿斜面向上为力F的正方向,力F随时间t的变化关系如图乙。取物块的初始位置为零势能位置,重力加速度取10m/s
2
, 则物块( )
A .
在0~1s过程中机械能减少4J
B .
在t=1s时动能为1J
C .
在t=2s时机械能为-4J
D .
在t=3s时速度大小为15.5m/s
如图为电磁阻尼模型,在水平面上有两根足够长且间距为L的平行轨道,左端接有阻值为R的定值电阻,其间有垂直轨道平面足够大的磁感应强度为B的匀强磁场.长为L、质量为m、电阻为r的金属棒ab静置于导轨上,轨道电阻不计,棒ab以水平初速度v开始向右运动,同时受到水平向左、大小为f的恒定阻力,直到棒停止时其运动的位移为x,棒始终与导轨接触良好.求:
(1) 棒开始运动时通过棒的电流方向和大小;
(2) 从开始运动到停止,棒中产生的焦耳热Q.
如图所示,质量为m的小球(视为质点)用长为L的轻质细线悬挂在
点,细线能承受的最大拉力
,将细线拉直使小球与
等高,由静止释放,运动到最低点B时,细线刚好被拉断,小球立即沿着竖直放置的半径为
的光滑半圆轨道向上运动,恰能通过最高点C,小球离开C点后,当回到与B点等高的D点时,正好无碰撞沿着竖直放置的半径为R的光滑圆弧轨道继续向下运动,
是圆弧轨道圆心,E是最低点,半径
与竖直半径
的夹角为
,小球通过D点时,轨道对小球的弹力为
,重力加速g取
,空气的阻力忽略不计,求:(结果可保留根号)
(1) 小球质量m及细线长度L;
(2)
的余弦值;
(3) 圆弧轨道的半径R及小球在E点的向心加速度大小。
如图所示,将质量为2m的重物悬挂在轻绳的一端,轻绳的另一端系一质量为m的小环,小环套在竖直固定的光滑直杆上,光滑定滑轮与直杆的距离为d。现将小环从与定滑轮等高的A处静止释放,小环下滑过程中,下列说法正确的是( )
A .
小环的机械能守恒
B .
小环沿直杆下滑距离为d时,小环与重物的速度大小之比等于
C .
当轻绳与光滑直杆间夹角为
时,小环的速度最大
D .
小环下滑的最大距离为
质量不计的直角形支架两端分别连接质量为2m的小球A和质量为3m的小球B。支架的两直角边长度分别为2L和L,支架可绕固定轴O在竖直平面内无摩擦转动,如图所示。开始时OA边处于水平位置,取此时OA所在水平面为零势能面,现将小球A由静止释放,求:
(1) 小球A到达最低点时的速度大小v
A
;
(2) 小球A到达最低点的过程中,杆对小球A所做的功W
A
;
(3) 当OA直角边与水平方向的夹角
为多大时,小球A的速度达到最大,并求这个最大速度。
如图所示,质量为m的滑环套在足够长的光滑水平滑杆上,质量为M=3m的小球(可视为质点)通过长为L的轻质细绳与滑环连接。将滑环固定时,给小球一个水平冲量,小球摆起后刚好碰到水平杆;若滑环不固定,仍给小球同样的水平冲量,则小球摆起的最大高度为 ( )
A .
L
B .
L
C .
L
D .
L
如图所示,轻质橡皮绳上端固定在O点,下端连接一质量为m的物块,物块与水平面之间的动摩擦因数为μ。用外力将物块拉至A点,在A点时橡皮绳的弹性势能为
, 将物块从A点由静止释放,途经
点到达最左侧的B点(图中未画出),
点在O点的正下方,在
点时橡皮绳恰好处于原长,
点与A点之间的距离为L,在物块由A点运动到B点的过程中,下列说法正确的是( )
A .
物块在
点时动能最大
B .
物块从A至
先加速再减速,从
至B一直做减速运动
C .
物块在B点时橡皮绳的弹性势能等于
D .
物块在
点时的动能小于
如图所示,套在很长的绝缘直棒上的小球可以在棒上滑动,小球质量为0.02kg,带1.0×10
-3
C的正电荷,将此棒竖直放置在匀强电场和匀强磁场中。匀强电场的电场强度E= 380N/C,方向水平向右;匀强磁场的磁感应强度B=10T,方向垂直于纸面向里。小球与棒间的动摩擦因数μ=0.5,小球由静止开始释放,若小球沿着竖直棒运动h后速度达最大值。设小球在运动过程中所带电荷量保持不变,取重力加速度g= 10m/s
2
。求∶
(1) 小球开始运动瞬间的加速度大小;
(2) 小球运动到最大速度过程中与绝缘棒摩擦产生的热量(用含h的表达式表示)。
如图所示,拉力F将物体沿斜面向下拉,已知拉力大小与摩擦力大小相等,则下列说法中正确的是( )
A .
物体的动能增加
B .
物体的动能保持不变
C .
物体的总机械能增加
D .
物体的总机械能保持不变
秋千是人们都喜欢的健身娱乐活动。会荡秋千的人,不用别人帮助推,就能越荡越高,而不会荡秋千的人则始终荡不起来。对能独自把秋千越荡越高的现象,下列说法正确的是( )
A .
通过人做功,系统的机械能不断增加
B .
只存在动能和重力势能的相互转化
C .
系统没有外力做功,机械能守恒
D .
从高处荡下时身体应迅速下蹲,从最低点向上摆起时,身体应迅速直立起来
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