1、3-2势能的变化1一质量分布均匀的不可伸长的绳索重为G,A、B两端固定在水平天花板上,如图所示,今在绳的最低点C施加一竖直向下的力将绳绷直,在此过程中,绳索AB的重心位置( A )A.逐渐升高B.逐渐降低C.先降低后升高D.始终不变2一根质量为m、长为L的均匀链条一半放在光滑的水平桌面上,另一半挂在桌边,桌面足够高,如图(a)所示。若在链条两端各挂一个质量为的小球,如图(b)所示。若在链条两端和中央各挂一个质量为的小球,如图(c)所示。由静止释放,当链条刚离开桌面时,图(a)中链条的速度为va,图(b)中链条的速度为vb,图(c)中链条的速度为vc(设链条滑动过程中始终不离开桌面,挡板光滑)。
2、下列判断中正确的是( D ) L2图(a)L2图(b)L2图(c)A.vavbvcB.vavbvc C.vavbvc D.vavcvb3小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上,刚接触轻弹簧的瞬间速度是5m/s,接触弹簧后小球速度v和弹簧缩短的长度x之间关系如图所示,其中A为曲线的最高点。已知该小球重为2N,弹簧在受到撞击至压缩到最短的过程中始终发生弹性形变。在小球向下压缩弹簧的全过程中,下列说法正确的是 ( )ABD A小球的动能先变大后变小B小球速度最大时受到的弹力为2NC小球的机械能先增大后减小D小球受到的最大弹力为12.2N4如图所示,固定的竖直光滑长杆上套有质量为m的小圆环圆环与水平状态的
3、轻质弹簧一端连接,弹簧的另一端连接在墙上,且处于原长状态。现让圆环由静止开始下滑,已知弹簧原长为L,圆环下滑到最大距离时弹簧的长度变为2L(未超过弹性限度),则在圆环下滑到 最大距离的过程中(B)A圆环的机械能守恒B弹簧弹性势能变化了mgLC圆环下滑到最大距离时所受合力为零D圆环重力势能与弹簧弹性势能之和保持不变5如图所示,小球以初速v0从A点沿不光滑的轨道运动到高为h的B点后自动返回,其返回途中仍经过A点,则经过A点的速度大小为( B )ABCD6中子是由更基本的粒子即所谓“夸克”组成的两个强作用电荷相反(类似于正负电荷)的夸克在距离很近时几乎没有相互作用(称为“渐近自由”);在距离较远时,
4、它们之间就会出现很强的引力(导致所谓“夸克禁闭”)作为一个简单的模型,设这样的两夸克之间的相互作用力F与它们之间的距离r的关系为:式中F0为大于零的常量,负号表示引力用E表示夸克间的势能,令E0F0(r2-r1),取无穷远为势能零点下列Er图示中正确的是( B )7如图所示,轨道AB部分为光滑的圆弧,半径为,A点与圆心等高。BC部分水平但不光滑,C端固定一劲度系数为k的轻质弹簧,OC为弹簧的原长。一个可视为质点、质量为m的物块从A点由静止释放,经弹簧反弹后停在D点(不再滑上轨道AB段)。已知物块与BC之间的动摩擦因数为,BD间距离为s1, DO间距离为s2,试求:(1)物块运动到B点的速度;(
5、2)整个过程中弹簧最大的弹性势能EPm;(3)已知向左运动过程中最大的速度为,求此时的弹性势能EP。ABCOD 解:(1)根据机械能守恒定律得: (2分) 小球运动到B点的速度: (1分)(2)设弹簧最大的压缩量为,整个过程根据动能定理得: (2分)从弹簧最短处到D点得: (2分)联立以上方程得: (1分)(3)物块速度最大时: (1分)从弹簧最短处到速度最大处: (2分)联立以上方程得: 8长为6L质量为6m的匀质绳,置于特制的水平桌面上,绳的一端悬垂于桌边外,另一端系有一个可视为质点的质量为M的木块,如图所示。木块在AB段与桌面无摩擦在BE段与桌面有摩擦,匀质绳与桌面的摩擦可忽略。初始时刻
6、用手按住木块使其停在A处,绳处于绷紧状态,AB=BC=CD=DE=L,放手后,木块最终停在C处。桌面距地面高度大于6L。 (1)求木块刚滑至B点时的速度v和木块与BE段的动摩因数; (2)若木块在BE段与桌面的动摩擦因数变为,则木块最终停在何处? (3)是否存在一个值,能使木块从A处放手后,最终停在E处,且不再运动?若能,求出该值;若不能,简要说明理由。(1)木块从A处释放后滑至B点的过程中,由机械能守恒得则木块刚滑至B点时的速度木块从A处滑至C点的过程中,由能量关系得由式得(2)若,设木块能从B点再向右滑动x最终停止,由能量关系得即将代入式并整理得解得(不合题意舍去)即木块将从C点再滑动L最
7、终停在D处。(3)不存在符合要求的值,即不可能使木块从A处放手后最终停在E处且不再运动。这是由于当时,若木块能滑至E点,恰好有,此时绳全部悬于桌边外,对木块的拉力恰好也为,而从式的结果知,要使木块继续向E点滑行,必须再减小值,因而木块尚未滑至E点时,木块所受滑动摩擦力已与悬绳拉力相等,此时,再向E点滑行时,悬绳对木块拉力将大于木块受到的滑动摩擦力而使合力向右,木块又重新获得加速度,因此不可能保持静止状态。木块从A处释放后滑至B点的过程中,系统机械能守恒,首先规定零势面,找到初状态和末状态,由机械能守恒定律列公式(系统重力势能的减小量等于动能增加量)求解,若,设木块能从B点再向右滑动x最终停止,由能量关系可知重力势能的减小量等于克服阻力做功,向右滑动x距离,右端质量下降x,设末状态最低点为零势面计算出高度差可求得重力势能减小量,再由功能关系列式求解,最后讨论即可