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高三物理能量练习题
高三练习-能量
()1.物体只在重力和一个不为零的向上的拉力作用下,
分别做了匀速上升、加速上升和减速上升三种运动。
在这三种情
况下物体机械能的变化情况是
A.匀速上升机械能不变,加速上升机械能增加,减速上升机
械能减小
B.匀速上升和加速上升机械能增加,减速上升机械能减小
C.由于该拉力与重力大小的关系不明确,所以不能确定物体
机械能的变化情况
D.三种情况中,物体的机械能均增加
()2.内壁光滑的环形凹槽半径为 R,固定在竖直平面内,
一根长度为2 R 的轻杆,一端固定有质量 m 的小球甲,另一端固
定有质量为 2m 的小球乙。
现将两小球放入凹槽内,小球乙位于
凹槽的最低点(如图所示),由静止释放后
A.下滑过程中甲球减少的机械能总是等于乙球增加的机械能
B.下滑过程中甲球减少的重力势能总是等到于乙球增加的重
力势能
C.甲球可沿凹槽下滑到槽的最低点
D.杆从右向左滑回时,乙球一定能回到凹槽的最低点
()3.在“蹦极”运动中,运动员身系一根自然长度为 L 、弹
性良好的轻质柔软橡皮绳,从高处由静止开始下落到达最低点.在
此下落过程中若不计空气阻力,则下列说法正确的是
A.下落高度为 L 时,人的动能最大,绳的弹性势能同时也达
到最大
B.下落高度为 L 后,在继续下落的过程中,人的动能先增大
后变小,绳的弹性势能一直变大
C.下落高度为 L 后,在继续下落的过程中,人的机械能的减
少量等于绳的弹性势能的增加量
D.下落高度为 L 后,在继续下落到达最低点过程中,人的动
能的减少量等于绳的弹性势能的增加
A
B
量
h
()4.如图所示,质量为 m 的小球 A 沿
第 7 题图
高度为 h 倾角为θ的光滑斜面以初速 v0 滑下. 另
一质量与 A 相同的小球 B 自相同高度由静止落下,结果两球同时
落地。
下列说法正确的是
A.重力对两球做的功相同
B.落地前的瞬间 A 球的速度大于 B 球的速度
C.两球重力的平均功率相同
D.落地前的瞬间 A 球重力的瞬时功率大于 B 球重力的瞬时功
率
()5. 如图所示,质量均为 m 的物体 A、B 通过一劲度
系数
为 k 的轻弹簧相连,开始时 B 放在地面上,A、B 都处于静止状态,
现
用手通过细绳缓慢地将 A 向上提升距离 L1 时,B 刚要离开地面,
此过
程手做功 W1、手做功的平均功率为 P1;若将 A 加速向上拉起,A
上升
的距离为 L2 时,B 刚要离开地面,此过程手做功 W2、手做功的平
均功
率为 P2,假设弹簧一直在弹性限度范围内,则
A. L
2
= L = mg
1
2
> L = 2mg
1
C. W > W
21
D. P < P
2 1
()6.水平传送带匀速运动,速度大小为 v,现将一小工件
放到传送带上。
设工件初速度为零,当它在传送带上滑动一段距
离后速度达到 v 而与传送带保持相对静止。
设工件质量为 m,它 与
传送带间的滑动摩擦因数为μ,则在工件相对传送带滑动的过程中
A.滑摩擦力对工件做的功为 mv2/2;
B.工件的机械能增量为 mv2/2;
C.工件相对于传送带滑动的路程大小为 v2/(2μg);
D.传送带对工件做功为零
()7.利用传感器和计算机可以研究快速变化的力的大小,
实验时让某消防队员从一平台上自由下
落 2m 后双脚触地,接着他用双腿弯曲的
方法缓冲,使自身重心又下降了 0.5m,最
后停止,用这种方法获得消防队员受到地面冲击力随时间变
化图象如图所示,由图象可知
A.t2 时刻消防员的速度最大
B.t3 时刻消防员的动能最小
C.t4 时刻消防员的加速度最小
D.消防员在整个运动过程中机械能守恒
()8.如图所示,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 2 m 的小
B
球, 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,在不计任何阻力的
情况下,下列说法不正确的是
A.A
B.A 球机械能减少量等于 B
B
C. 球向左摆动所能达到的最高位置应高于 A 球开始运动时的高
D.当支架从左向右回摆时,A 球一定能回到起始高度
9.某同学利用透明直尺和光电
计时器来验证机械能守恒定
律,实验的简易示意图如下,
当有不透光物体从光电门间通
过时,光电计时器就可以显示
高度差 i,并将部分数据进行了处理,结果如下表所示。
取 g=
物体的挡光时间.所用的西瓯 XDS-007 光电门传感器可测的最短
时间为 0.01ms.将挡光效果好、宽度为 d=3.8×10-3m 的黑色磁带
贴在透明直尺上,从一定高度由静止释放,并使其竖直通过光电
门.某同学测得各段黑色磁带通过光电门的时间
i 与图中所示的
(
9.8m/s2,注:
表格中 M 为直尺质量)
d
∆t
(10-3s) (m·s-1)
i 1
1
2 - Mv 2
i
(m)
hi
1
1.21
3.13
2
3
4
1.15
1.00
0.95
3.31
3.78
4.00
0.58M
2.24M
3.10M
0.06
0.23
0.32
0.58M
2.25M
3.14M
50.900.41
(1)从表格中数据可知,直尺上磁带通过光电门的瞬时速度
是利用 v
∆t
i = d
i
求出的,请你简要分析该同学这样做的理
由是:
.
(2)请将表格中数据填写完整.
(3)通过实验得出的结论
是:
.
(4)根据该实验请你判断下列 ∆E k
h 图象中正确的是()
△△△△
O
A
O
B
O
C
O
D
10.一宇宙飞船在有尘埃的空间以恒定的速度 v 飞行,其横截面积
为 S 0,尘埃微粒的质量为 m ,单位体积的个数为 N ,若尘埃碰到
飞船后都被吸附在飞船上,求尘埃对飞船的平均作用力.
某同学这样求解:
设飞船对尘埃的平均作用力为 F ,由题意画出示意图如下,在 t 时
vvt
2 2
间内,根据动能定理:
11
Mv 2FSNS vtmv2Fvt
0
S0
1
FNS mv 2
0
根据作用力与反作用力的关系,可得出尘埃对飞船的平均作用力
F .你认为该同学的解法正确吗?
如果不正确,你如何求解.
11 .如图所示,质量为 M 的汽车通过质量不计的绳索拖着质量为
m 的车厢(可作为质点)在水平地面上由静止开始做直线运动.已
知汽车和车厢与水平地面间的动摩擦因数均为,汽车和车厢之
间的绳索与水平地面间的夹角为,汽车的额定功率为 P ,重力
加速度为 g,不计空气阻力.为使汽车能尽快地加速到最大速度又
能使汽车和车厢始终保持相对静止,问:
(1)汽车所能达到的最大速度为多少?
(2)汽车能达到的最大加速度为多少?
(3)汽车以最大加速度行驶的时间为多少?
12.如图是放置在竖直平面内游戏滑轨的模拟装置,滑轨由四部
分粗细均匀的金属杆组成:
水平直轨 AB,半径分别为 R1 =1.0m
和 R2 = 3.0m 的弧形轨道,倾斜直轨 CD 长为 L = 6m 且表面粗糙,
动摩擦因数为 μ= 1 ,其它三部分表面光滑, AB、CD 与两圆形轨
6
道相切.现有甲、乙两个质量为 m=2kg 的小球穿在滑轨上,甲球
静止在 B 点,乙球从 AB 的中点 E 处以 v0 =10m/s 的初速度水平
向左运动.两球在整个过程中的碰撞均无能量损失且碰撞后速度
交换。
已知 θ =37°,(取 g= 10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)
求:
(1)甲球第一次通过⊙O2 的最低点 F 处时对轨道的压力;
(2)在整个运动过程中,两球相撞次数; v0
A
(3)两球分别通过 CD 段的总路程.
Q
R2
O2
E
R1
O1
θ
C
P
θ
D
F
参考答案
1.D2.AD3.BC4.ABC5.C6.ABC7.AC
8.A
9.
(1)瞬时速度等于极短时间或极短位移内的平均速度
(2)4.22; 4.00M 或 4.01M ; 4.01M 或 4.02M
(3)在误差允许的范围内,重力势能的减少量等于动能的增
加量
(4)C
10.解:
不正确
解法一:
由动能定理得11 Mv 2
= Ns mv 2
0
解法二:
由动量定理得F ⋅ t = Mv
Ns vtmv = Ft 得
0
F = Ns mv 2
0
(
11. 1) 当汽车达到最大速度时汽车的功率为 P 且牵引力与汽车
和车厢所受摩擦力大小相等,即 F = f
由于在整个运动过程中汽车和车厢保持相对静止,所以汽车
和车厢所受的摩擦力为
f = μ (m + M ) g又P = Fv
由上述三式可知汽车的最大速度为:
v =P
μ (m + M ) g
(2)要保持汽车和车厢相对静止,就应使车厢在整个运动过
程中不脱离地面.考虑临界情况为车厢刚好未脱离地面,此
时车厢受到的力为车厢重力和绳索对车厢的拉力 T,设此时
车厢的最大加速度为 a,则有:
水平方向T c o θ = m a
竖直方向 T s i n = m g
由上两式得:
a = g cot θ
(3)因为此时汽车作匀加速运动,所以 F - f = (M + m)a
f = μ (m + M )g
(用隔离法同样可得)
即F = (μ + cot θ )(M + m) g
因为汽车达到匀加速最大速度时汽车的功率达到额定功率,
根据
P = Fv a
由题意知,汽车一开始就做加速度最大的匀加速运动,匀加
速的最大速度为
v = at 所以以最大加速度匀加速的时间为:
a
t =
P
(μ + cot θ )(m + M ) g 2 cot θ
12.解:
(1)甲乙两球在发生碰撞过程由动量守恒和能量守恒可
得:
mv
0
= mv + mv
1
2
2 2 2
111
mv 2 =mv 2 +mv 2
012
可得:
v = 0v = v
12
0
或 v
1
= v
0
v = 0 (舍去)
2
2 2
即交换速度。
甲球从 B 点滑到 F 点的过程中,根据机械
能守恒得:
11
mv 2 + mg∆h =mv2
2F
在 F 点对滑环分析受力,得 F
N
- mg = m
v 2
F
R
2
由上面二式得 :
F =
N
500 N
3
根据牛顿第三定律得滑环第一次通过⊙O2 的最低点 F 处时对
轨道的压力为 500 N
3
(2)由几何关系可得倾斜直轨 CD 的倾角为 37°,甲球或乙球
每通过一次克服摩擦力做功为:
W
克
= μmgL cos θ ,得 W
克
= 16 J
E
k 0
1
= mv 2
0
n = Ek 0
W
克
= 6.25 分析可得两球碰撞 7 次
(3)由题意可知得:
滑环最终只能在⊙O2 的 D 点下方来回晃
动,即到达 D 点速度为零,
由能量守恒得:
1 mv
2
0
2
+ mgR (1 + cosθ ) = μmgs cosθ
2
解得:
滑环克服摩擦力做功所通过的路程 s = 78 m
分析可得乙 3 次通过 CD 段,路程为 18m,所以甲的路程为
60m
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- 物理 能量 练习题