1、七 机械能守恒定律 功能关系 1.如图所示,斜劈劈尖顶着竖直墙壁静止于水平面上,现将一小球从图示位置静止释放,不计一切摩擦,则在小球从释放到落至地面的过程中,下列说法正确的是()A斜劈对小球的弹力不做功B斜劈与小球组成的系统机械能守恒C斜劈的机械能守恒D小球重力势能减少量等于斜劈动能的增加量答案 B解析 斜劈对小球的弹力与小球竖直向下的位移间夹角大于 90,故弹力做负功,A 错误;不计一切摩擦,小球下滑时,小球和斜劈组成的系统只有小球的重力做功,系统机械能守恒,B 正确;斜劈在向右运动的过程中,小球对它的压力做正功,斜劈机械能不守恒,C 错误;小球重力势能的减少量等于斜劈动能的增加量和小球动能
2、的增加量之和,故 D 错误。2以水平初速度 v0 将一个小石子从离水平地面高 H 处抛出,从抛出时开始计时,取地面为参考平面,不计空气阻力。下列图象中,A 为石子离地的高度与时间的关系,B 为石子的速度大小与时间的关系,C 为石子的重力势能与时间的关系,D 为石子的动能与离地高度的关系。其中正确的是()答案 C解析 由自由落体的知识 hH12gt2,故 A 错误;根据矢量的合成,v v20gt2,所以 v-t 图象不是一次函数图象,B 错误;Epmgh,hH12gt2,所以 EpmgH12mg2t2,故 C 正确;根据机械能守恒定律知 EkmgH12mv20mgh,Ek与高度是一次函数关系,故
3、 D 错误。3一长木板在光滑的水平面上匀速运动,在 t0 时刻将一相对于地面静止的质量 m1 kg 的物块轻放在木板上,以后木板运动的速度时间图象如图所示。已知物块始终在木板上,重力加速度 g10 m/s2。则物块的最终动能 E1 及木板动能的减小量 E 分别为()A0.5 J,2 J B0.5 J,3 JC1 J,2 J D1 J,3 J答案 B解析 由 v-t 图象知,当 t0.5 s 时,木板开始做速度 v1 m/s 的匀速运动,此时,物块与木板的速度相同,物块与木板间无摩擦力作用,物块的最终动能 E112mv20.5 J;对物块,由 vat 及 fma 得 f2 N,在 00.5 s
4、内,木板的位移 x12(51)0.5 m1.5 m,由动能定理得木板动能的减小量 Efx3 J,B 正确。4(人教版必修 2 P80 第 1 题改编)把质量为 m 的小球(可看做质点)放在竖直的轻质弹簧上,并把小球下按到 A 的位置,如图甲所示。迅速松手后,弹簧把小球弹起,球升至最高位置 C 点(图丙),途中经过位置 B 时弹簧正好处于自由状态(图乙)。已知 A、B 的高度差为 h1,B、C 的高度差为 h2,重力加速度为 g,不计空气阻力。则()A小球从 A 上升到 B 位置的过程中,动能增大B小球从 A 上升到 C 位置的过程中,机械能一直增大C小球在图甲中位置时,弹簧的弹性势能为 mg(
5、h2h1)D小球在图甲中位置时,弹簧的弹性势能为 mgh2答案 C解析 小球从 A 上升到 B 位置的过程中,先加速,当弹簧的弹力为 kxmg 时,合力为零,加速度减小到零,速度达到最大,之后小球继续上升,弹簧弹力小于重力,小球做减速运动,故小球从 A 上升到 B 的过程中,动能先增大后减小,A 错误;小球与弹簧组成的系统机械能守恒,从 A 到 B 过程中,弹簧弹性势能减小,小球的机械能增加,离开 B 继续上升到 C 的过程小球机械能不变,B 错误;根据系统机械能守恒可知,小球在图甲中位置时,弹簧的弹性势能等于小球由 A 到 C 位置时增加的重力势能为 mg(h2h1),C正确,D 错误。5.
6、(多选)如图为“阿特伍德机”模型,跨过光滑的定滑轮用质量不计的轻绳拴接质量分别为 m 和 2m 的物体甲、乙。将两物体置于同一高度,将装置由静止释放,经一段时间甲、乙两物体在竖直方向的间距为 l,重力加速度用 g 表示。则在该过程中()A甲的机械能一直增大B乙的机械能减少了23mglC轻绳对乙所做的功在数值上等于乙的重力所做的功D甲的重力所做的功在数值上小于甲增加的动能答案 AB解析 机械能等于动能与重力势能之和,甲加速上升,其动能和重力势能均增加,所以机械能增加,故 A 正确;甲和乙组成的系统机械能守恒,由机械能守恒定律知乙减少的重力势能转化为甲的重力势能和甲、乙的动能,可得 2mgl2mg
7、l212mv2122mv2,则解得:v13gl,乙动能增加量为122mv213mgl,重力势能减小 2mgl2mgl,所以机械能减小23mgl,故 B 正确;由于乙加速下降,则轻绳的拉力小于重力,因此轻绳对乙所做的功在数值上小于乙的重力所做的功,故 C 错误;甲动能增加量为:Ek12mv216mgl,甲的重力所做的功在数值上等于12mgl,由此可知甲的重力所做的功在数值上大于甲增加的动能,故 D 错误。6用如图甲所示的装置“验证机械能守恒定律”。(1)下列物理量需要测量的是_,通过计算得到的是_。(填写代号)A重锤质量B重力加速度C重锤下落的高度D与下落高度对应的重锤的瞬时速度(2)设重锤质量
8、为 m、打点计时器的打点周期为 T、重力加速度为 g。图乙是实验得到的一条纸带,A、B、C、D、E 为相邻的连续点。根据测得的x1、x2、x3、x4 写出重锤由 B 点到 D 点势能减少量的表达式_,动能增量的表达式_。由于重锤下落时要克服阻力做功,所以该实验的动能增量总是_(选填“大于”“等于”或“小于”)重力势能的减少量。答案(1)C D(2)mg(x3x1)mx4x42x28T2 小于解析(2)重锤由 B 点到 D 点:势能减少量 Epmg(x3x1),动能增量Ek12m(v2Dv2B),vBx22T,vDx4x22T,则 Ekmx4x42x28T2,由于阻力作用动能增量总是小于重力势能
9、的减少量。7.如图所示,竖直平面内的轨道由轨道 AB 和圆弧轨道 BC 组成,小球从斜轨上 A 点由静止开始滑下,滑到斜轨底端后又滑上一个半径为 R 的圆轨道。小球刚好能滑到圆轨道的最高点 C,接触面均光滑。(1)求小球在 C 点的速度;(2)求斜轨高 h;(3)求小球在 B 点时对轨道的压力。答案(1)gR(2)52R(3)6mg解析(1)小球刚好能滑到圆轨道的最高点 C,则对小球在 C 点受力分析,由牛顿第二定律可得:mgmv2CR,解得:vC gR。(2)对 AC 过程应用动能定理得:mg(h2R)12mv2C,解得 h52R。(3)对 AB 过程应用动能定理得:mgh12mv2B,解得 vB 5gR对小球在 B 点受力分析,由牛顿第二定律可得FNmgmv2BR,解得:FN6mg根据牛顿第三定律,小球在 B 点时对轨道的压力FNFN6mg。本课结束