高中物理+机械能+组卷Word文档下载推荐.docx
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4.(2016•上海模拟)如图所示,物体A、B的质量相等,物体B刚好与地面接触.现剪断绳子OA,下列说法正确的是( )
A.剪断绳子的瞬间,物体A的加速度为g
B.弹簧恢复原长时,物体A的速度最大
C.剪断绳子后,弹簧、物体A、B和地球组成的系统机械能守恒
D.物体运动到最下端时,弹簧的弹性势能最大
5.(2016•上饶二模)如图所示,在固定倾斜光滑杆上套有一个质量为m的圆环,杆与水平方向的夹角α=30°
,圆环与竖直放置的轻质弹簧上端相连,弹簧的另一端固定在地面上的A点,弹簧处于原长h.让圆环沿杆由静止滑下,滑到杆的底端时速度恰为零.则在圆环下滑过程中( )
A.圆环和地球组成的系统机械能守恒
B.当弹簧垂直于光滑杆时圆环的动能最大
C.弹簧的最大弹性势能为mgh
D.弹簧转过60°
角时,圆环的动能为
二.计算题(共2小题)
6.(2016春•邗江区校级期中)如图所示,把一个质量为m的小球用细线悬挂起来,就成为一个摆,摆长为L,如图所示.现将小球拉至A点由静止释放,在A点时细线与竖直方向的夹角为θ(θ<10°
).重力加速度为g.不计空气阻力.求:
(1)小球运动到最低点O位置时速度多大?
此时线受到的拉力多大?
(2)当小球回到A点时,如果沿切线方向给小球一个瞬时速度,其大小为υ0,则小球运动到最低点O位置时线恰好被拉断,则线能承受的最大拉力为多大?
7.如图所示,质量为m=5kg的摆球从图中A位置由静止开始摆下,当小球摆至竖直位置到达B点时绳子遇到B点上方电热丝而被烧断.已知摆线长为L=1.6m,OA与OB的夹角为60°
,悬点O与地面间的距离h=4.8m,若不计空气阻力及一切能量损耗,g=10m/s2,求:
(1)小球从A到B下落的高度差△h多大?
小球摆到B点时的速度v的大小;
(2)小球落地点D到C点之间的距离x;
(3)若选用不同长度的绳子进行实验,仍然保证OA与OB的夹角为θ=60°
,且绳子在处于竖直方向时被烧断,为了使小球的落点D与C之间的距离最远,请通过计算求绳子的长度和CD间最远距离xm.
三.解答题(共3小题)
8.(2016•南京校级模拟)如图所示,竖直平面内有一光滑圆弧轨道,其半径为R=0.5m,平台与轨道的最高点等高.一质量m=0.8kg的小球从平台边缘的A处水平射出,恰能沿圆弧轨道上P点的切线方向进入轨道内侧,轨道半径OP与竖直线的夹角为53°
,已知sin53°
=0.8,cos53°
=0.6,g取10/m2.试求:
(1)小球从平台上的A点射出时的速度大小v0;
(2)小球从平台上的射出点A到圆轨道入射点P之间的水平距离l;
(3)小球到达圆弧轨道最低点时的速度大小;
(4)小球沿轨道通过圆弧的最高点Q时对轨道的内壁还是外壁有弹力,并求出弹力的大小.
9.(2016•盐城模拟)如图所示,斜面倾角为θ,AB段长3L,BC和CD段长均为L,BC段粗糙,其余部分均光滑.质量为m的物体从斜面上A处由静止释放,恰好能通过C处.求:
(1)物体从A到B重力势能的变化量;
(2)物体从C运动到D所需要的时间;
(3)物体与斜面BC段之间的动摩擦因数.
10.(2016•扬州模拟)如图所示,水平面AB段粗糙,其余部分光滑,左侧固定一根轻质弹簧,右侧与竖直平面内的光滑圆形导轨在B点连接,导轨半径R=0.5m.现用一个质量m=2kg的小球压缩弹簧,弹簧与小球不拴接.用手挡住小球不动,此时弹簧弹性势能Ep=36J.放手后小球向右运动脱离弹簧后,先经过AB段,再沿圆形轨道向上运动.小球与AB段的动摩擦因数为μ=.5,取g=10m/s2.则:
(1)求小球脱离弹簧时的速度大小;
(2)若小球通过圆轨道最低点B时的速度大小为4m/s,求此时小球对轨道压力;
(3)欲使小球能通过最高点C,则AB段长度应满足什么条件?
参考答案与试题解析
【解答】解:
A、小球从开始下落到刚到达最低点的过程中只有重力做功,机械能守恒,故A正确;
B、以向下为正方向,竖直方向合力为F=mg﹣Tsinθ,开始时θ很小,mg>Tsinθ,F>0,竖直方向加速度向下,vy增大,到快要相碰时,Tsinθ>mg,F<0,竖直方向加速度向上,vy减小,根据PG=mgvy可知重力的瞬时功率先增大后减小,故B正确;
C、从最高点到小球刚到达最低点的过程中运用动能定理得:
,解得:
v=
,故C错误;
D、根据向心加速度公式有:
a=
=
,故D正确.
故选ABD.
A、开始时,a、b及传送带均静止且a不受传送带摩擦力作用,有magsinθ=mbg,则
.b上升h,则a下降hsinθ,则a重力势能的减小量为mag×
hsinθ=mgh.故A正确.
B、根据能量守恒得,系统机械能增加,摩擦力对a做的功等于a、b机械能的增量.所以摩擦力做功大于a的机械能增加.因为系统重力势能不变,所以摩擦力做功等于系统动能的增加.故B正确,C错误.
D、任意时刻a、b的速率相等,对b,克服重力的瞬时功率Pb=mgv,对a有:
Pa=magvsinθ=mgv,所以重力对a、b做功的瞬时功率大小相等.故D正确.
A、要使物体能通过最高点,则由mg=m
可得:
,从A到D根据机械能守恒定律得:
mgh=mg2R+
,解得h=2.5R,故A正确;
B、若h=2R,从A到C根据机械能守恒定律得:
mgh=mgR+
,在C点有:
N=m
N=2mg,故B错误;
C、若h=2R,小滑块不能通过D点,在CD中间某一位置即做斜上抛运动离开轨道,做斜抛运动,故C正确;
D、若要使滑块能返回到A点,则物块在圆弧中运动的高度不能超过C点,否则就不能回到A点,则则h≤R,故D正确.
故选ACD
A、剪断悬绳前,对B受力分析,B受到重力和弹簧的弹力,知弹力F=mg.剪断瞬间,对A分析,A的合力为F合=mg+F=2mg,根据牛顿第二定律,得a=2g.故A错误;
B、物体A在弹力和重力的作用下,向下做加速运动,当弹力的方向向上且与重力相等时,加速度为零,速度最大,此时弹簧不处于原长,故B错误;
C、剪断绳子后,若系统只有重力和弹簧弹力做功,系统机械能守恒,故C正确;
D、物体运动到最下端时,弹簧被压缩到最短,此时弹簧的弹性势能,故D正确.
故选CD.
A、圆环沿杆滑下,滑到杆的底端的过程中有两个力对圆环做功,即环的重力和弹簧的拉力;
所以圆环的机械能不守恒,如果把圆环和弹簧组成的系统作为研究对象,则系统的机械能守恒,故A选项错误;
B、当圆环沿杆的加速度为零时,其速度最大,动能最大,此时弹簧处于伸长状态,给圆环一个斜向上的拉力,故B错误;
C、根据功能关系可知,当圆环滑到最底端时其速度为零,重力势能全部转化为弹性势能,此时弹性势能最大,等于重力势能的减小量即为mgh,故C选项正确;
D、弹簧转过60°
角时,此时弹簧仍为原长,以圆环为研究对象,利用动能定理得:
故选:
CD.
(1)设小球运动到最低点O位置时的速度为v1,则根据机械能守恒定律,有:
解得:
在O点,根据牛顿第二定律得:
T﹣mg=m
T=3mg﹣2mgcosθ
(2)设小球运动到最低点O位置时的速度为v2,则根据机械能守恒定律,有:
T′﹣mg=m
T′=
答:
(1)小球运动到最低点O位置时速度为
,此时线受到的拉力为3mg﹣2mgcosθ;
(2)线能承受的最大拉力为
.
(1)小球从A到B下落的高度差△h=L(1﹣cosθ)=1.6×
(1﹣cos60°
)m=0.8m
设小球摆到B点的速度为v,由动能定理得
mg△h=
mv2;
得到v=4m/s
(2)小球从B点飞出后,做平抛运动,平抛的时间为t,则有
竖直方向有:
h﹣L=
gt2;
水平方向上小球做匀速直线运动,则有x=vt
故CD间的距离为x=vt=4×
0.8=3.2m
(3)设绳子长度为l,则由前两问可得CD间的距离
x=vt=
•
由数学均值定理可得,当l=h﹣l,即l=2.4m时,x有最大值
代入即可得xm=3.4m.
(1)小球从A到B下落的高度差△h为0.8m,小球摆到B点时的速度大小04m/s;
(2)小球落地点D到C点之间的距离x为3.2m;
(3)绳长为2.4m时,CD间距离最远,CD间最远距离xm为3.4m.
(1)小球从A到P的高度差为:
h=R(1+cos53°
)
从A到P是平抛运动,根据分运动公式,有:
vy=gt
联立并代入数据解得:
v0=3m/s
(2)从A到P是平抛运动,根据分位移公式,有:
l=v0t
l=1.2m
(3)从A到圆弧最低点,根据机械能守恒定律,有:
代入数据解得:
m/s
(4)小球从A到达Q时,根据机械能守恒定律可知:
vQ=v0=3m/s;
在Q点,根据牛顿第二定律,有:
=﹣0.8×
10+0.8×
=6.4N>0
根据牛顿第三定律,小球对外管壁有压力,为6.4N;
(1)小球从平台上的A点射出时的速度大小为3m/s;
(2)小球从平台上的射出点A到圆轨道入射点P之间的水平距离l为1.2m;
(3)小球到达圆弧轨道最低点时的速度大小为
m/s;
(4)小球沿轨道通过圆弧的最高点Q时对轨道的外壁有弹力,弹力的大小为6.4N.
(1)取B处为零势能面.在A处重力势能为:
EPA=3mgLsinθ
B处重力势能为:
EPB=0
则物体从A到B重力势能的变化量为:
△EP=EPB﹣EPA=﹣3mgLsinθ
(2)恰好能通过C处,说明物体到C处时以初速度为零沿CD匀加速下滑.根据牛顿第二定律得:
mgsinθ=ma
得:
a=gsinθ
由
(3)对AB段,根据动能定理得:
4mgLsinθ﹣μmgLcosθ=0
则得:
μ=4tanθ
(1)物体从A到B重力势能的变化量是﹣3mgLsinθ;
(2)物体从C运动到D所需要的时间是
;
(3)物体与斜面BC段之间的动摩擦因数是4tanθ.
(1)设小球脱离弹簧时的速度大小为v0,根据机械能守恒定律得:
,
则
(2)在最低点B,根据牛顿第二定律有:
N﹣mg=m
N=mg+m
=84N
根据牛顿第三定律得球对轨道的压力大小为84N,方向竖直向下;
(3)小球恰能通过最高点C时,根据牛顿第二定律有:
mg=m
从B到C处的过程中,根据机械能守恒定律得:
欲使小球能通过最高点C,则其在最低点B时速度大小vB≥5m/s
从A到B过程中,根据动能定理得:
﹣μmgx=
则x≤1.1m
所以AB段长度应小于或等于1.1m
(1)小球脱离弹簧时的速度大小为6m/s;
(2)若小球通过圆轨道最低点B时的速度大小为4m/s,此时小球对轨道压力为84N,向下;
(3)欲使小球能通过最高点C,则AB段长度应满足x≤1.1m的条件.
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- 高中物理 机械能