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多选题

(多选)如图所示,足够长传送带与水平方向的倾角为θ,物块a通过平行于传送带的轻绳跨过光滑轻滑轮与物块b相连,b的质量为m,开始时,a、b及传送带均静止且a不受传送带摩擦力作用,现让传送带逆时针匀速转动,则在b上升h高度(未与滑轮相碰)过程中(  )

A
物块a重力势能减少mgh
B
摩擦力对a做的功大于a机械能的增加
C
摩擦力对a做的功小于物块a、b动能增加之和
D
任意时刻,重力对a、b做功的瞬时功率大小相等

题目答案

ABD

答案解析

分析:

通过开始时,a、b及传送带均静止且a不受传送带摩擦力作用,根据共点力平衡得出a、b的质量关系.根据b上升的高度得出a下降的高度,从而求出a重力势能的减小量,根据能量守恒定律判断摩擦力功与a、b动能以及机械能的关系.

解答:

解: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m_agsinθ=m_bg,则m_a=$\frac {m}{sinθ}$.b上升h,则a下降hsinθ,则a重力势能的减小量为m_bg×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P_b=mgv,对a有:P_a=m_agvsinθ=mgv,所以重力对a、b做功的瞬时功率大小相等.故D正确.

故选ABD.

点评:

本题是力与能的综合题,关键对初始位置和末位置正确地受力分析,以及合理选择研究的过程和研究的对象,运用能量守恒进行分析.

举一反三
多选题

(多选)一辆小车静止在光滑的水平面上,小车立柱上固定一条长为L、系有小球的水平细绳,小球由静止释放,如图所示,不计一切摩擦,下列说法正确的是(  )

A
小球的机械能守恒
B
小球的机械能不守恒
C
球、车系统的机械能守恒
D
球、车系统的机械能不守恒

题目答案

BC

答案解析

分析:

小球与小车组成的系统在水平方向不受外力,系统机械能守恒,但对小球来说,不满足机械能守恒的条件.

解答:

解:A:小球由静止释放过程中,绳子拉力对小球做功,小球机械能不守恒,故A错误,B正确.

C:小球与小车系统在整个过程中只有重力做功,系统机械能守恒,故C正确D错误.

故选:BC.

点评:

遇到相互作用的问题,一般要从系统的角度考虑机械能是否守恒,同时涉及到整体法与隔离法的应用.

多选题

(多选)如图所示,固定在水平面上的光滑斜面倾角为30°,质量分别为M、m的两个物体通过细绳及轻弹簧连接于光滑轻滑轮两侧,斜面底端有一与斜面垂直的挡板.开始时用手按住物体M,此时M距离挡板的距离为s,滑轮两边的细绳恰好伸直,且弹簧处于原长状态.已知M=2m,空气阻力不计.松开手后,关于二者的运动下列说法中正确的是(  )

A
M和m组成的系统机械能守恒
B
当M的速度最大时,m与地面间的作用力为零
C
若M恰好能到达挡板处,则此时m的速度为零
D
若M恰好能到达挡板处,则此过程中重力对M做的功等于弹簧弹性势能的增加量与物体m的机械能增加量之和

题目答案

BD

答案解析

分析:

分析AB两物体的受力情况及各力做功情况,从而分析A其运动情况,类比弹簧振子,从而判断选项.

解答:

解:A、因Mm之间有弹簧,故两物体受弹簧的弹力做功,机械能不守恒;故A错误;

B、M的重力分力为Mgsinθ=mg;物体先做加速运动,当受力平衡时M速度达最大,则此时m受力为mg,故m恰好与地面间的作用力为零;故B正确;

C、从m开始运动至到M到达底部过程中,弹力的大小一直大于m的重力,故m一直做加速运动,M到达底部时,m的速度不为零;故C错误;

D、M恰好能到达挡板处,则此过程中重力对M做的功等于弹簧弹性势能的增加量与物体m的机械能增加量之和;故D正确;

故选:BD.

点评:

本题考查功能关系,要注意明确能量之间的转化及功能关系的正确应用.

多选题

(多选)如图所示,一轻绳跨过定滑轮悬挂质量为m_A,m_B的A,B两物块,滑轮的质量以及所有的摩擦不计,已知m_B>m_A,初始时两物块均静止,在两物体运动过程中,下列说法中正确的是(  )

A
B减少的重力势能等于增加的重力势能
B
B的机械能守恒
C
系统的机械能守恒,但两物体各自的机械能都在变化
D
B机械能的减少等于A机械能的增加

题目答案

CD

答案解析

分析:

机械能守恒的条件是只有重力或弹力做功.根据机械能守恒的条件判断物体的机械能是否守恒.

解答:

解:

A、B、C、对于系统,只有重力做功,系统的机械能守恒,由于两个物体的动能增加,由系统的机械能守恒可知B减少的重力势能大于增加的重力势能.由于细绳的拉力对B做负功,B的机械能减少,则A机械能的增加.故AB错误,C正确.

D、根据系统的机械能守恒可知:B机械能的减少等于A机械能的增加,故D正确.

故选:CD.

点评:

解决本题的关键掌握判断机械能守恒的方法:1、通过机械能守恒的条件,2、功能关系,若有除重力或弹力以外的力对物体做功,物体的机械能不守恒.

多选题

(多选)如图所示,半径为R的光滑圆环固定在竖直平面内,C是圆环最低点.两个质量均为m的小球A、B套在圆环上,用长为R的轻杆相连,轻杆从竖直位置静止释放,重力加速度为g,则(  )

A
当轻杆水平时,A、B两球的总动能最大
B
A球或B球在运动过程中机械能守恒
C
A、B两球组成的系统机械能守恒
D
B球到达C点时的速度大小为$\sqrt {gR}$

题目答案

AC

答案解析

分析:

A、B组成的系统在运动的过程中,只有重力做功,机械能守恒,当动能最大时,系统重力势能最小.根据外力做功判断A、B机械能的变化.

解答:

解:A、A、B组成的系统只有重力做功,系统机械能守恒.在杆从竖直状态到水平状态的过程中,系统重力势能下降最大,A、B两球的总动能最大.故A正确.

B、C、A球和B球从开始时的位置运动的过程中,除重力对其做功外,杆的作用力对它们都做功,A球或B球的机械能不守恒,而A、B两球组成的系统机械能守恒,故B错误,C正确.

D、因为A与B一起沿圆周运动,它们的相对位置保持不变,所以A与B具有相等的线速度;由于杆的长度也是R,所以当B运动到C点时,A球恰好运动到B点如图:



A球下降的高度是R,B球下降的高度:h=R•cos60°=0.5R,

根据机械能守恒,mgR+0.5mgR=$\frac {1}{2}$•2mv_

所以:v=$\sqrt {1.5gR}$.故D错误.

故选:AC.

点评:

解决本题的关键知道A、B组成的系统机械能守恒,知道当杆子水平时,系统重力势能减小最大.

多选题

(多选)如图所示,一长为L的轻质细杆可绕其一端O点在竖直平面内自由转动,在杆的中点和另一端分别固定两个质量相等的可看作质点的A、B小球.重力加速度为g,不计空气阻力.现将杆从水平位置静止释放,下列说法正确的是(  )

A
A球机械能守恒
B
A球运动到最低点时,重力的功率为零
C
A球到达最低点时的速度为2$\sqrt {}$
D
以后A球一定能回到释放点

题目答案

BCD

答案解析

分析:

对A、B两球组成的系统,在运动的过程中只有重力做功,系统机械能守恒,抓住A、B的角速度相等,根据A、B的速度关系,利用系统机械能守恒定律求出A、B两球的速度.

解答:

解:A、设当杆转到竖直位置时,A球和B球的速度分别为v_A和v_B.如果把轻杆、两球组成的系统作为研究对象,系统机械能守恒,拉力对A做负功,机械能减小,故A错误.

B、根据P=FVcosθ知最低点重力和速度垂直,故功率为零,故B正确;

C、若取B的最低点为重力势能参考平面,根据△E_减=△E_增

可得:mgL+$\frac {1}{2}$mgL=$\frac {1}{2}$mv_A+$\frac {1}{2}$mv_B

又因A球与B球在各个时刻对应的角速度相同,故v_A=2v_B

由以上二式得:v_A=$\sqrt {}$,故C正确;

D、根据能量守恒定律知A可以回到释放点,故D正确;

故选:BCD

点评:

解决本题的关键知道A、B两球在运动的过程中,系统机械能守恒,求出A、B的速度,注意单个小球机械能不守恒.

多选题

(多选)如图,质量相同的两物体a、b,用不可伸长的轻绳跨接在同一光滑的轻质定滑轮两侧,a在水平桌面的上方,b在水平粗糙桌面上.初始时用力压住b使a、b静止,撤去此压力后,a开始运动,在a下降的过程中,b始终未离开桌面.在此过程中(  )

A
a的动能小于b的动能
B
两物体机械能的变化量相等
C
a的重力势能的减小量等于两物体总动能的增加量
D
绳的拉力对a所做的功与对b所做的功的代数和为零

题目答案

AD

答案解析

分析:

b的速度在绳子方向的分速度与a的速度相等,比较出速度大小即可比较动能的大小.

解答:

解:A、将b的实际速度进行分解如图:



由图可知v_a=v_bcosθ,即a的速度小于b的速度,故a的动能小于b的动能,A正确;

B、由于有摩擦力做功,故ab系统机械能不守恒,则二者机械能的变化量不相等,B错误;

C、a的重力势能的减小量等于两物体总动能的增加量与产生的内能之和,故a的重力势能的减小量大于两物体总动能的增加量,C错误;

D、在这段时间t内,绳子对a的拉力和对b的拉力大小相等,绳子对a做的功等于-F_Tv_at,绳子对b做的功等于拉力与拉力方向上b的位移的乘积,即:F_Tv_bcosθt,又v_a=v_bcosθ,所以绳的拉力对a所做的功与对b所做的功的绝对值相等,二者代数和为零,故D正确.

故选:AD.

点评:

本题考查了有摩擦力作用下的系统功能转化关系,克服摩擦力做功时,系统的机械能减少,减少的机械能转化为内能.

多选题

(多选)如图所示,质量为m的物体以速率v冲上以相同速率反向运行的水平传送带上,设传送带足够长.则下列说法正确的是(  )

A
物体一直向右运动
B
物体先向右再向左运动
C
传送带对物体做功为零
D
全程中系统克服摩擦产生的热为2mv_

题目答案

BCD

答案解析

分析:

根据物体的受力判断出物体的运动规律,结合动能定理求出传送带对物体做功的大小.根据位移公式求出物体与传送带之间的相对路程,从而得出摩擦产生的热量.

解答:

解:A、物体放上传送带先向右做匀减速运动,速度减为零后,向左做匀加速运动,加速度大小不变,根据运动的对称性,知物体返回到左端时,速度为v,根据动能定理知,传送带对物体做功为零.故A错误,B、C正确.

D、物体向右减速运动的位移为:x$_1$=$\frac {v}{2a}$,传送带经历的位移为:x$_2$=v•$\frac {v}{a}$=$\frac {v}{a}$,

相对传送带发生的路程为:s$_1$=x$_1$+x$_2$=$\frac {3v}{2a}$,返回时做匀加速运动,物体匀加速运动的位移为:x$_3$=$\frac {v}{2a}$,相对传送带的路程为:s$_2$=$\frac {v}{a}$v-$\frac {v}{2a}$=$\frac {v}{2a}$,

所以整个过程中的相对路程为:s=s$_1$+s$_2$=$\frac {2v}{a}$,则摩擦产生的热量为:Q=fs=mas=2mv_.故D正确.

故选:BCD.

点评:

解决本题的关键理清物体在传送带上的运动规律,结合运动学公式和功能关系综合求解,难度中等.

多选题

(多选)如图所示质量为M的小车放在光滑的水平面上,质量为m的物体(可视为质点)放在小车的左端.受到水平恒力F作用后,物体由静止开始运动,设小车与物体间的摩擦力为f,车长为L,车发生位移为S,则物体从小车左端运动到右端时,下列说法正确的是(  )

A
物体具有的动能为(F-f )(S+L)
B
小车具有的动能为fS
C
物体克服摩擦力所做的功为f(S+L)
D
这一过程中小车和物体组成的系统机械能减少了fL,转化为系统的内统

题目答案

ABC

答案解析

分析:

根据动能定理求得物体的动能增加量和小车的动能增加量.

注意物体和小车相对地面的位移不等.

系统机械能减少量是通过摩擦力对系统做功量度的.

解答:

解:A、根据动能定理得:

(F-f)(S+L)=△E_K

所以物体具有的动能为(F-f)(S+L),故A正确.

B、根据动能定理得:

fS=△E_K′

所以小车具有的动能为fs,故B正确.

C、物体克服摩擦力做功为f(S+L),故C正确.

D、这一过程小车和物体组成的系统受到外力F的作用,做功为F(S+L),

摩擦力对系统做功w=-fL,由于摩擦产生的内能为fL,

机械能增加了F(S+L)-fL.故D错误.

故选:ABC.

点评:

了解研究对象的运动过程是解决问题的前提,根据题目已知条件和求解的物理量选择物理规律解决问题.

求解力做功时要注意在力方向上的位移是相对地面的位移.

多选题

(多选)如图所示,水平光滑长杆上套有小物块A,细线跨过O点的轻质光滑小定滑轮一端连接A,另一端悬挂小物块B,物块A、B质量相等.C为0点正下方杆上一点,滑轮到杆的距离OC=h.开始时,A位于P点,PO与水平方向的夹角为30°.现将A、B静止释放.下列说法正确的是(  )

A
物块A由P点出发第一次到达C点过程中,速度不断增大
B
在物块A由P点出发第一次到达C点过程中,物块B克服细线拉力做的功小于B重力势能的减少量
C
物块A在杆上长为2$\sqrt {3}$h的范围内做往复运动
D
物块A经过C点时的速度大小为$\sqrt {2gh}$

题目答案

ACD

答案解析

分析:

在绳子作用下物块A由P点到C点的过程,绳子的拉力做正功,速度增大.到C点时B的速度为零.根据能量守恒定律,分析物块B克服细线拉力做的功与B重力势能的减少量的关系.结合对称性分析物块A的运动范围.由系统的机械能守恒求物块经过C点时的速度.

解答:

解:A、物块A由P点出发第一次到达C点过程中,绳子拉力对A做正功,动能不断增大,速度不断增大,故A正确.

B、到C点时B的速度为零.则根据功能关系可知,在物块A由P点出发第一次到达C点过程中,物块B克服细线拉力做的功等于B重力势能的减少量,故B错误.

C、由几何知识可得 AC=$\sqrt {3}$h,由于AB组成的系统机械能守恒,由对称性可得物块A在杆上长为2$\sqrt {3}$h的范围内做往复运动.故C正确.

D、设物块A经过C点时的速度大小为v,此时B的速度为0.

根据系统的机械能守恒得:mg($\frac {h}{sin30°}$-h)=$\frac {1}{2}$mv_,得 v=$\sqrt {2gh}$,故D正确.

故选:ACD.

点评:

本题的关键要正确分析两物块的运动情况,知道当A的速度最大时,B的速度为零,明确系统遵守机械能守恒,但对单个物块而言,机械能是不守恒的.

多选题

(多选)如图所示,两个倾角都为30°、足够长的光滑斜面对接在一起并固定在地面上,顶端安装一光滑的定滑轮,质量分别为2m和m的A、B两物体分别放在左右斜面上,不可伸长的轻绳跨过滑轮将A、B两物体连接,B与右边斜面的底端挡板C之间连有橡皮筋.现用手握住A,使橡皮筋刚好无形变,系统处于静止状态.松手后,从A、B开始运动到它们速度再次都为零的过程中(绳和橡皮筋都与斜面平行且橡皮筋伸长在弹性限度内)(  )

A
A、B的机械能之和守恒
B
A、B和橡皮筋的机械能之和守恒
C
A的重力势能减少量大于橡皮筋弹力所做的功
D
重力对A做功的平均功率小于橡皮筋弹力对B做功的平均功率

题目答案

BC

答案解析

分析:

两物体运动过程中,只有重力和弹簧弹力做功,AB两个物体和弹簧系统机械能守恒,根据能量守恒可判断C选项.平均功率等于功除以时间.

解答:

解:A、两物体运动过程中,只有重力和弹簧弹力做功,AB两个物体和弹簧系统机械能守恒,但AB的机械能之和不守恒,故A错误,B正确;

C、根据能量守恒可知,A的重力势能减少量等于B的重力势能的增加量和弹簧弹性势能的减小量,所以A的重力势能减少量大于橡皮筋弹力所做的功,故C正确;

D、重力对A做功大于橡皮筋弹力对B做功,而时间相等,重力对A做功的平均功率大于橡皮筋弹力对B做功的平均功率,故D错误.

故选:BC

点评:

本题主要考查了机械能守恒的条件和能量守恒定律的直接应用,难度适中.