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多选题

(多选)如图所示,一根轻弹簧下端固定,竖立在水平面上.其正上方A位置有一只小球.小球从静止开始下落,在B位置接触弹簧的上端,在C位置小球所受弹力大小等于重力,在D位置小球速度减小到零.关于小球下降阶段下列说法中正确的是(  )

A
在B位置小球动能最大
B
在C位置小球动能最大
C
从A→C位置小球重力势能的减少等于小球动能的增加
D
从A→D位置小球重力势能的减少等于弹簧弹性势能的增加

题目答案

BD

答案解析

分析:

小球下降过程中,重力和弹簧弹力做功,小球和弹簧系统机械能守恒,在平衡位置C动能最大.

解答:

解:A、B、小球从B至C过程,重力大于弹力,合力向下,小球加速,C到D,重力小于弹力,合力向上,小球减速,故在C点动能最大,故A错误,B正确;

C、小球下降过程中,重力和弹簧弹力做功,小球和弹簧系统机械能守恒;从A→C位置小球重力势能的减少等于动能增加量和弹性势能增加量之和.故C错误.

D、小球下降过程中,重力和弹簧弹力做功,小球和弹簧系统机械能守恒;从A→D位置,动能变化量为零,故小球重力势能的减小等于弹性势能的增加,故D正确.

故选BD.

点评:

本题关键是要明确能量的转化情况,同时要知道在平衡位置动能最大.

举一反三
多选题

(多选)起重机用钢绳吊起一重物,竖直向上做匀加速直线运动.若不计空气的阻力,则钢绳的拉力对重物所做的功(  )

A
等于重物增加的机械能
B
等于重物增加的动能
C
大于重物增加的机械能
D
大于重物增加的动能

题目答案

AD

答案解析

分析:

对物体受力分析,并找出各力做功情况,由动能定理可得出的拉力做功与能量间关系.

解答:

解:物体向上加速,则说明物体的牵引力大于重力,物体的速度增加,动能增加,则由动能定理可知,W-mgh=△E_k;

W=mgh+△E_k;则说明拉力的功大于动能的增加量; 故B错误,D正确;

因重力做功等于重力势能的改变量,动能和势能统称为机械能,故说明拉力的功等于重物增加的机械能;

故A正确,C错误;

故选AD.

点评:

本题应明确做功与能量转化间的关系,并掌握动能和势能统称为机械能.

多选题

(多选)有一质量为m的木块,从半径为r的圆弧曲面上的a点滑向b点,如图.如果由于摩擦使木块的运动速率保持不变,则以下叙述正确的是(  )

A
木块所受的合外力为零
B
木块所受的力都不对其做功
C
木块所受的合外力不为零,但合外力对木块所做的功为零
D
木块的机械能在减小

题目答案

CD

答案解析

分析:

木块下滑过程中速率不变做匀速圆周运动,加速度不为零,具有向心加速度.根据牛顿第二定律分析碗对木块的支持力的变化,分析摩擦力的变化.

解答:

解:A、木块在下滑过程中做匀速圆周运动,加速度一定不为零,故合力不为零,故A错误;

B、在下滑过程中,重力做正功,摩擦力做负功,故B错误;

C、由动能定理可知,合外力做功为零,故C正确;

D、在整个过程中要克服摩擦力做功,故机械能减小,故D正确;

故选:CD

点评:

匀速圆周运动是变加速曲线运动,速度、加速度都时刻在变化.基础题

多选题

(多选)如图所示,质量相等的两木块中间连有一弹簧,开始时A静止在弹簧上面.今用力F缓慢向上提A,直到B恰好离开地面.设开始时弹簧的弹性势能为E _p$_1$,B刚要离开地面时,弹簧的弹性势能为E _p$_2$,则关于E _p$_1$、E _p$_2$大小关系及系统机械能变化△E的说法中正确的是(  )

A
E _p$_1$=E _p$_2$
B
E _p$_1$>E _p$_2$
C
△E>0
D
△E<0

题目答案

AC

答案解析

分析:

无论A怎样运动,B刚要离地时弹簧弹力等于B的重力,所以弹簧的伸长量相同,根据胡克定律即可求解上升的位移,缓慢运动,不计动能,拉力做功转化为A的重力势能和弹性势能,加速运动,拉力做功转化为A的重力势能、弹性势能和A的动能,且加速上升时时间较短.

解答:

解:A、B、无论A怎样运动,B刚要离地时弹簧弹力等于B的重力.由于AB的质量相等,所以弹簧的变化量相等,所以弹性势能的变化量相同.故A正确,B错误;

C、D、用力F缓慢向上提A,直到B恰好离开地面的过程中A的重力势能增大,所以系统的机械能增大,△E>0.故C正确,D错误.

故选:AC

点评:

本题是含有弹簧的平衡问题,关键是分析两个状态弹簧的状态和弹力,再由几何关系研究A上升距离与弹簧形变量的关系.

多选题

(多选)如图所示,有M和N两颗质量相等的人造地球卫星,都环绕地球做匀速圆周运动.这两颗卫星相比较(  )

A
M的环绕周期较小
B
M的线速度较小
C
M的角速度较大
D
M的机械能较大

题目答案

BD

答案解析

分析:

根据万有引力提供向心力,推导出来周期、线速度,角速度的表达式,进而比较两个卫星的这三个量关系.卫星发射得越高,克服地球引力做功就越多,获得的机械能就越大.

解答:

解:他、由万有引力提供向心力:G$\frac {Mm}{r}$=m$\frac {4π}{T}$r,解得:T=6π$\sqrt {}$,可知半径大的周期大,故M的周期大,故他错误.

B、由万有引力提供向心力:G$\frac {Mm}{r}$=m$\frac {v}{r}$,解得:v=$\sqrt {}$,可知半径大的线速度小,故M的线速度小,故B正确.

C、由万有引力提供向心力:G$\frac {Mm}{r}$=mω_r,解得:ω=$\sqrt {}$,可知半径大的角速度小,故M的角速度小,故C错误.

D、卫星发射得越高,克服地球引力做功就越多,获得的机械能就越大,故M的机械能较大,故D正确.

故选:BD.

点评:

本题就是对万有引力充当向心力的一个公式的综合应用,锻炼公式应用的熟练程度,另有一个简单方法就是,除了周期T随半径增大外,v、ω、a都是随半径增大而减小.

多选题

(多选)由于某种原因,人造地球卫星的轨道半径减小了,那么(  )

A
卫星受到的万有引力增大,线速度减小
B
卫星的向心加速度增大,周期减小
C
卫星的动能、重力势能和机械能都减小
D
卫星的动能增大,重力势能减小,机械能减小

题目答案

BD

答案解析

分析:

从万有引力提供圆周运动向心力处理轨道半径变化引起的描述圆周运动物理量的变化,从能量角度分析卫星能量的变化.

解答:

解:卫星绕地球做圆周运动万有引力提供圆周运动向心力:G$\frac {mM}{r}$=m$\frac {v}{r}$=mr($\frac {2π}{T}$)_=ma知:

A、万有引力与距离的二次方成反比,半径减小则万有引力增大,线速度v=$\sqrt {}$知,半径减小,线速度增大,故A错误;

B、a=$\frac {GM}{r}$,知r减小a增大,T=$\sqrt {}$,r减小T减小,故B正确;

C、卫星运行的线速度v=$\sqrt {}$知半径减小,线速度v增大,故动能增大,故C错误;

D、卫星运行的线速度v=$\sqrt {}$知半径减小,线速度v增大,故动能增大,卫星轨道高度降低则其重力势能减小,在轨道减小的过程中由于阻力的存在,卫星要克服阻力做功功,机械能减小,故D正确.

故选:BD

点评:

万有引力提供圆周运动向心力并由此分析描述圆周运动物理量与半径间的关系,知道卫星轨道半径减小是由于克服稀薄空气阻力做功引起的.

多选题

(多选)如图为测定运动员体能的装置,轻绳拴在腰间沿水平线跨过定滑轮(不计滑轮的质量与摩擦),下悬重为G的物体.设人的重心相对地面不动,人用力向后蹬传送带,使水平传送带以速率v逆时针转动.则(  )

A
人对重物做功,功率为Gv
B
人对传送带的摩擦力大小等于G,方向水平向左
C
在时间t内人对传送带做功消耗的能量为Gvt
D
若增大传送带的速度,人对传送带做功的功率不变

题目答案

BC

答案解析

分析:

通过在力的方向上有无位移判断力是否做功.人的重心不动知人处于平衡状态,摩擦力与拉力平衡.根据恒力做功公式可以求得在时间t内人对传送带做功消耗的能量,功率P=Fv.

解答:

解:A、重物没有位移,所以人对重物没有做功,功率为0,故A错误;

B、根据人的重心不动知人处于平衡状态,摩擦力与拉力平衡,传送带对人的摩擦力方向向右,拉力等于物体的重力G,所以人对传送带的摩擦力大小等于G,方向水平向左,故B正确.

C、在时间t内人对传送带做功消耗的能量等于人对传送带做的功,人的重心不动,绳对人的拉力和人与传送带间的摩擦力平衡,而拉力又等于G.根据W=Fvt,所以人对传送带做功的功为Gvt.故C正确.

D、根据恒力做功功率P=Fv得:若增大传送带的速度,人对传送带做功的功率增大,故D错误.

故选BC

点评:

本题主要考查了恒力做功与功率的表达式,要求同学们能根据运动情况正确分析受力情况,难度不大,属于基础题.

多选题

(多选)如图所示为一种测定运动员体能的装置,运动员的质量为m$_1$,绳的一端拴在腰间并沿水平方向跨过滑轮(不计滑轮质量及摩擦),绳的下端悬挂一个质量为m$_2$的重物,人用力蹬传送带而人的重心不动,使传送带以速率v匀速向右运动.下面说法中正确的是(  )

A
绳子拉力对人做正功
B
绳子拉力对人不做功
C
运动员对传送带做功的瞬时功率为m$_2$gv
D
运动员对传送带做功的瞬时功率为(m$_1$+m$_2$)gv

题目答案

BC

答案解析

分析:

通过在力的方向上有无位移判断力是否做功.人的重心不动知人处于平衡状态,摩擦力与拉力平衡.

解答:

解:人的重心不动知人处于平衡状态,人没有位移,所以绳子拉力对人不做功,故A错误,B正确;

人的重心不动,绳对人的拉力和人与传送带间的摩擦力平衡,而拉力又等于m$_2$g.所以人对传送带做功的功率为m$_2$gv.故C正确,D错误.

故选BC.

点评:

解决本题的关键掌握判断力是否做功的方法,当力与运动方向垂直,该力不做功.

多选题

(多选)如图所示,质量为M、长度为L的小车静止在光滑的水平面上,质量为m(可视为质点)的小物块放在小车的最左端.现用一水平恒力F作用在小物块上,使物块从静止开始做匀加速直线运动,物块和小车之间的摩擦力为f,经过一段时间,小车运动的位移为s,此时物块刚好被拉到小车的最右端.则下列说法正确的是(  )

A
此时物块的动能为(F-f)L
B
此时小车的动能为fs
C
这一过程中,物块和小车增加的机械能为Fs
D
这一过程中,物块和小车因摩擦产生的热量为fL

题目答案

BD

答案解析

分析:

根据动能定理:合力做功等于物体动能的变化,求解物块的动能.根据功能关系分析得知,物块和小车增加的机械能为F(s+L)-fL.系统产生的内能等于系统克服滑动摩擦力做功.

解答:

解:

A、根据动能定理得,(F-f)(s+L)=$\frac {1}{2}$mv_-0.则物块的动能为E_k=(F-f)(s+L).故A错误.

B、根据动能定理得,小车的动能为fs,故B正确.

C、由功能关系得知,物块和小车增加的机械能为F(s+L)-fL.故C错误.

D、系统产生的内能等于系统克服滑动摩擦力做功fL.故D正确.

故选BD

点评:

本题考查对功与能的关系的理解能力,要抓住动能定理中的力是指物体所受的合力.

多选题

(多选)一物块静置于光滑水平面上,一颗子弹沿水平方向飞来射入木块中.当子弹进入木块的深度达到最大值2.0cm时.木块沿水平面恰好移动距离1.0cm,在上述过程中(  )

A
系统损失的机械能与子弹损失的动能之比为2:3
B
系统损失的机械能与子弹损失的动能之比为1:2
C
子弹损失的动能与木块增加的动能之比为2:1
D
子弹损失的动能与木块增加的动能之比为3:1

题目答案

AD

答案解析

分析:

子弹受到摩擦是阻力,而木块所受到摩擦是动力,两者摩擦力f大小相等,可认为是恒力.但二者的位移大小不同,做功不同.运用动能定理分别研究子弹和木块,求出各自的动能变化.

解答:

解:由题可知,木块的位移是x$_2$=1.0cm;子弹的位移:x$_1$=x$_2$+d=3.0cm

A、系统损失的机械能与子弹损失的动能之比等于:f•d:fx$_1$=2:3,故A正确,B错误;

C、子弹损失的动能与木块增加的动能之比等于:f•x$_1$:f•x$_2$=3:1,故C错误,D正确;

故选:AD

点评:

考查子弹打木块模型,同时功是能量转化的量度,能量转化的多少可以用功来量度,掌握住功和能的关系就可以分析得出结论.

多选题

(多选)如图所示,某物体以一定初动能E_k0沿固定在水平地面上的粗糙斜面从底端P点开始上滑,一段时间之后物体离开斜面做斜上抛运动,到达最高点Q,设斜面各部分粗糙程度均匀,取地面为零势能面,则关于物体从P到Q的运动过程中机械能随时间的变化关系E-t;及物体的动能随离地面的竖直高度的变化关系E_K-h,下列图象描述正确的是(  )

A
B
C
D

题目答案

AD

答案解析

分析:

物体在斜面上做匀减速直线运动,从斜面抛出后做斜抛运动,机械能的变化量等于除重力以外的力做的功,合外力做的功等于动能的变化量,写出机械能的表达式即可选择图象.

解答:

解:A、在斜面上运动某一位置的机械能E=E_K0-f×(v_0t-$\frac {1}{2}$at_),从斜面抛出后,只有重力做功,机械能守恒,不发生变化,故A正确,B错误;

B、在斜面上运动某一位置的动能为:E_K=E_K0-($\frac {f}{sinθ}$+mg)h,在斜抛到最高点的过程中,某一位置的动能为:E_K=E_K1-mgh,

动能随高度的变化关系,从图象角度看是在斜面运动过程中的斜率大于斜抛过程中的斜率,且Q点动能不为零,故C错误,D正确.

故选AD

点评:

本题主要考查了功能关系的直接应用,知道机械能的变化量等于除重力以外的力做的功,合外力做的功等于动能的变化量,注意在最高点竖直方向的速度等于零,水平方向速度不为零,难度适中.