1、机械能及其守恒定律第卷选择题，共48分一、选择题(本大题共8小题，每小题6分，共48分)图51 1.光滑水平面上固定着一个螺旋形光滑水平轨道，俯视如图51所示一个小球以一定速度沿轨道切线方向从A处进入，沿着轨道运动到O处，在此过程中()A轨道对小球不做功，小球的角速度不断增大B轨道对小球不做功，小球的线速度不断增大C轨道对小球做正功，小球的角速度不断增大D轨道对小球做正功，小球的线速度不断增大解析：小球所受轨道的弹力总垂直于小球所在位置轨道的切线方向，即总垂直于小球的速度方向，因此轨道对小球不做功，小球的线速度大小不变，随着轨道半径减小其角速度增大，A正确答案：A图52 2.2012福建卷如图
2、52，表面光滑的固定斜面顶端安装一定滑轮，小物块A、B用轻绳连接并跨过滑轮(不计滑轮的质量和摩擦)初始时刻，A、B处于同一高度并恰好处于静止状态剪断轻绳后A下落、B沿斜面下滑，则从剪断轻绳到物块着地，两物块()A速率的变化量不同B机械能的变化量不同C重力势能的变化量相同D重力做功的平均功率相同解析：由题意根据力的平衡有mAgmBgsin，所以mAmBsin.根据机械能守恒定律mghmv2，得v，所以两物块落地速率相等，选项A错；因为两物块的机械能守恒，所以两物块的机械能变化量都为零，选项B错误；根据重力做功与重力势能变化的关系，重力势能的变化为EpWGmgh，选项C错误；因为A、B两物块都做匀
3、变速运动，所以A重力的平均功率为AmAg，B的平均功率BmBgcos，因为mAmBsin，所以AB，选项D正确答案：D图53 3.(多选题)带电荷量为q、质量为m的滑块，沿固定的斜面匀速下滑，现加上一竖直向上的匀强电场(如图53所示)，电场强度为E，且qEmg，对物体在斜面上的运动，以下说法正确的是()A滑块将沿斜面减速下滑B滑块仍沿斜面匀速下滑C加电场后，重力势能和电势能之和不变D加电场后，重力势能和电势能之和减小解析：没加电场时，滑块匀速下滑，有：mgsinmgcos，加上电场后，因(mgEq)sin(mgEq)cos，故滑块仍匀速下滑，B正确加电场后，因重力做正功比电场力做负功多，所以重
4、力势能减少得多，电势能增加得少，重力势能和电势能之和减小，C错误，D正确答案：BD42014抚顺市六校联考物体在变力F作用下沿水平方向做直线运动，物体质量m10 kg，F随坐标x的变化情况如图54所示若物体在坐标原点处由静止出发，不计一切摩擦借鉴教科书中学习直线运动时由vt图象求位移的方法，结合其他所学知识，根据图示的Fx图象，可求出物体运动到x16 m处，速度大小为()图54A3 m/sB4 m/sC2 m/s D. m/s解析：Fx图线与x轴所夹面积表示功，再结合动能定理Wmv2解得v2 m/s.答案：C图555(多选题)2013云南省昆明一中月考如图55所示，穿在水平直杆上质量为m的小球
5、开始时静止现对小球沿杆方向施加恒力F0，垂直于杆方向施加竖直向上的力F，且F的大小始终与小球的速度成正比，即Fkv(图中未标出)已知小球与杆间的动摩擦因数为，已知小球运动过程中未从杆上脱落，且F0mg.下列说法正确的是()A小球先做加速度减小的加速运动，后做加速度增大的减速运动直到静止B小球先做加速度增大的加速运动，后做加速度减小的加速运动，直到最后做匀速运动C小球的最大加速度为D恒力F0的最大功率为解析：刚开始，F0，a，之后v增大，a逐渐增大，当Fkvmg时，加速度达到最大，即am；当速度继续增大，Fkvmg时，a不断减小，当(Fmg)F0，即(kvmg)F0时，a0，速度达到最大，所以v
6、m时，此后小球做匀速运动根据以上分析，选项B、C正确；PmF0vm，选项D正确答案：BCD图566如图56所示，一个质量为m的物体静止放在光滑水平面上，在互成60角的大小相等的两个水平恒力作用下，经过一段时间，物体获得的速度为v，在两个力的方向上的速度分量分别为v1、v2，那么在这段时间内，其中一个力做的功为()A.mv2 B.mv2 C.mv2 D.mv2解析：在合力F的方向上，由动能定理得，WFsmv2，某个分力的功为W1F1scos30scos30Fsmv2，故B正确答案：B图577如图57所示，质量为m1、m2的两物体，静止在光滑的水平面上，质量为m的人站在m1上用恒力F拉绳子，经过一
7、段时间后，两物体的速度大小分别为 v1和v2，位移分别为x1和x2，则这段时间内此人所做的功的大小等于()AFx2BF(x1x2)C.m2v(mm1)vD.m2v解析：根据能量守恒可知，人通过做功消耗的化学能将全部转化为物体m1和m2的动能以及人的动能，所以人做的功等于F(x1x2)m2v(mm1)v，即B、C两选项正确答案：BC图5882013黑龙江省哈师大附中期中考试如图58所示为汽车在水平路面上启动过程中的速度图象，Oa为过原点的倾斜直线，ab段表示以额定功率行驶时的加速阶段，bc段是与ab段相切的水平直线，则下述说法正确的是()A0t1时间内汽车做匀加速运动且功率恒定Bt1t2时间内汽
8、车牵引力做功为mvmvCt1t2时间内的平均速度为(v1v2)D在全过程中t1时刻的牵引力及其功率都是最大值，t2t3时间内牵引力最小解析：0t1时间内汽车做匀加速运动，牵引力F大小恒定，但汽车的速度v逐渐增大，所以其功率逐渐增大，选项A错误；在t1t2时间内，牵引力做正功，摩擦力做负功，合外力做功之和等于动能的改变量，所以选项B错误；根据“面积”法求位移，在t1t2时间内汽车的位移s(v1v2)(t2t1)，所以平均速度(v1v2)，选项C错误；在全过程中t1时刻的斜率最大，加速度a1也最大，根据F1fma1可知，此时牵引力F1最大，此时刻的功率P1也是在0t1时间内最大的，在t1时刻之后，
9、汽车的功率保持P1不变，所以P1是整个过程中的最大值，在t2t3时间内牵引力等于摩擦力，牵引力最小，所以选项D正确答案：D第卷非选择题，共52分二、实验题(本大题共2小题，共15分)图599(7分)光电计时器是物理实验中经常用到的一种精密计时仪器，它由光电门和计时器两部分组成，光电门的一臂的内侧附有发光装置(发射激光的装置是激光二极管，发出的光束很细)，如图59中的A和A，另一臂的内侧附有接收激光的装置，如图59中的B和B，当物体在它们之间通过时，二极管发出的激光被物体挡住，接收装置不能接收到激光信号，同时计时器就开始计时，直到挡光结束，光电计时器停止计时，故此装置能精确地记录物体通过光电门所
10、用的时间现有一小球从两光电门的正上方开始自由下落，若要用这套装置来验证机械能守恒定律，则要测量的物理量有_(每个物理量均用文字和字母表示，如高度H)；验证机械能守恒的关系式为_解析：本实验是围绕机械能守恒定律的验证设计的，关键是速度的测定，本题改打点计时器测量速度为光电门测量由于本装置可记录小球通过光电门的时间t，则将小球的直径D除以t，即可求出小球经过光电门的速度，若再测出两光电门间相距的高度H，即可验证机械能守恒定律，故需要测量的物理量有：小球直径D，两光电门间的竖直高度H，小球通过上下两光电门的时间t1、t2，则小球通过上、下两光电门处的速度分别为、.则验证机械能守恒的关系式为：m2m2
11、mgH，化简得：2gH.答案：小球直径D、两光电门间的竖直高度H及小球通过两光电门的时间t1、t22gH图51010(8分)某探究学习小组的同学欲“探究小车动能变化与合外力对它做功的关系”，在实验室设计了一套如图510所示的装置，图中A为小车，B为打点计时器，C为弹簧测力计，P为小桶(内有砂子)，M是一端带有定滑轮的足够长的水平放置的木板(1)要顺利完成该实验，除图中实验仪器和低压交变电源(含导线)外，还需要的两个实验仪器是_、_.(2)小组中一位成员在完成该实验后发现系统摩擦力对实验结果影响较大，请你帮助该同学设计一种能够测出系统摩擦力大小的方法解析：(1)利用刻度尺测出纸带上点之间的距离，
12、然后计算速度利用天平测小车的质量(2)当小车做匀速直线运动时，弹簧测力计的示数等于绳子上的拉力，又由平衡条件可知，绳子上的拉力等于小车受到的阻力答案：(1)刻度尺天平(2)调整小桶内砂子的质量，当打点计时器在纸带上打了间隔均匀的点迹时，弹簧测力计的读数即为系统摩擦力的大小(只要原理正确、方法得当、结论正确，均正确)三、计算题(本大题共2小题，共37分)11(17分)2014四川省成都七中月考如图511所示为一传送装置，其中AB段粗糙，AB段长为L0.2 m，动摩擦因数0.6，BC、DEN段均可视为光滑，且BC的始、末端均水平，具有h0.1 m的高度差，DEN是半径为r0.4 m的半圆形轨道，其
13、直径DN沿竖直方向，C位于DN竖直线上，CD间的距离恰能让小球自由通过在左端竖直墙上固定有一轻质弹簧，现有一可视为质点的小球，小球质量m0.2 kg，压缩轻质弹簧至A点后由静止释放(小球和弹簧不粘连)，小球刚好能沿DEN轨道滑下求：图511(1)小球到达N点时速度的大小；(2)压缩的弹簧所具有的弹性势能解析：(1)“小球刚好能沿OEN轨道滑下”，在圆周最高点D必点必有：mgm.从D点到N点，由机械能守恒得：mvmg2rmv0.联立以上两式并代入数据得：vD2 m/s，vN2 m/s.(2)弹簧推开小球过程中，弹簧对小球所做的功W等于弹簧所具有的弹性势能Ep，根据动能定理得WmgLmghmv0.
14、代入数据得W0.44 J.即压缩的弹簧所具有的弹性势能为0.44 J.答案：(1)2 m/s(2)0.44 J12(20分)如图512所示的木板由倾斜部分和水平部分组成，两部分之间由一段圆弧面相连接在木板的中间有位于竖直面内的光滑圆槽轨道，斜面的倾角为.现有10个质量均为m、半径均为r的均匀刚性球，在施加于1号球的水平外力F的作用下均静止，力F与圆槽在同一竖直面内，此时1号球球心距它在水平槽运动时的球心高度差为h.现撤去力F使小球开始运动，直到所有小球均运动到水平槽内重力加速度为g.求：图512(1)水平外力F的大小；(2)1号球刚运动到水平槽时的速度；(3)整个运动过程中，2号球对1号球所做的功解析：(1)以10个小球整体为研究对象，由力的平衡条件可得tan得F10 mgtan.(2)以1号球为研究对象，根据机械能守恒定律可得mghmv2解得v.(3)撤去水平外力F后，以10个小球整体为研究对象，利用机械能守恒定律可得：10 mg10 mv解得v1以1号球为研究对象，由动能定理得mghWmv得W9mgrsin.答案：(1)10mgtan(2)(3)9mgrsin