势能的变化和机械能守恒

专题五 势能的变化和机械能守恒专题整合测试一、选择题1关于机械能是否守恒的叙述，正确的是（）A .作匀速直线运动的物体的机械能一定守恒.B 作匀变速运动的物体机械能可能守恒.C.外力对物体做功为零时，机械能一定守恒.D 只有重力对物体做功，物体机械能一定守恒.2. 关于重力势能，以下说法中正确的是（）A. 某个物体处于某个位置，重力势能的大小是唯一确定的B. 重力势能为0的物体，不可能对别的物体做功C. 物体做匀速直线运动时，重力势能一定不变D. 只要重力做功，重力势能一定变化3. 把一个乒乓球用细线悬挂起来，拉开一角度后释放，其摆动的幅度越来越小，下列说法 中正确的是（ ）A .能量正在消失B乒乓球机械能可能守恒C.乒乓球的机械能减少D .只有乒乓球的动能和重力势能间的互相转化4. 下列说法正确的是（）A. 热量能够从高温物体传到低温物体，但不能从低温物体传到高温物体B. 只要对热机不断改革，就可使热机把它得到的全部内能转化为机械能C. 不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化D. 凡是不违背能量守恒定律的过程都一定能实现5. 下列叙述中正确的是（）A. 做匀速直线运动的物体的机械能一定守恒B. 做匀速直线运动的物体的机械能可能守恒C. 外力对物体做功为 0 ，物体的机械能一定守恒D. 系统内只有重力和弹力做功时，系统的机械能一定守恒6. 在 2008北京奥运会上，俄罗斯著名撑杆跳运动员伊辛巴耶娃以5.05m 的成绩第 24次打 破世界纪录.如图 5-1 所示为她在比赛中的几个画面.下列说法中正确的是图 5-1A .运动员过最高点时的速度为零B .撑杆恢复形变时，弹性势能完全转化为动能C.运动员要成功跃过横杆，其重心必须高于横杆D 运动员在上升过程中对杆先做正功后做负功7. 如图 5-2 所示，小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上，从小球接触弹簧到将弹簧压缩至最短的过程中（弹簧一直保持竖直）图5-2A弹簧的弹性势能先增大后减小B 弹簧的弹性势能增加量大于小球重力势能减少量C.小球的动能一直在减小D .小球的机械能守恒&一质量均匀、不可伸长的绳索，重为G, A、B两端固定在天花板上，如图5-3所示。现在最低点C处施加一竖直向下的力，将最低点缓慢拉至D点。在此过程中，绳的重心位置（）图5-3A.逐渐升高B.逐渐降低C.先降低后升高D.始终不变A和物块B,跨过固定于斜面体A的质量为m, B的质量为4m.开9. 如图5-4所示，一根不可伸长的轻绳两端分别系着小球 顶端的小滑轮 0,倾角为30的斜面体置于水平地面上.始时，用手托住 A,使0A段绳恰处于水平伸直状态（绳中无拉力），0B绳平行于斜面，此时B静止不动.将 A由静止释放，在其下摆过程中，斜面体始终保持静止，下列判断中正 确的是图5-4A .物块B受到的摩擦力先减小后增大B .地面对斜面体的摩擦力方向一直向右C .小球A的机械能守恒D .小球A的机械能不守恒，A、B系统的机械能守恒10. 节日燃放礼花弹时，要先将礼花弹放入一个竖直的炮筒中， 然后点燃礼花弹的发射部分， 通过火药剧烈燃烧产生的高压燃气， 将礼花弹由炮筒底部射向空中. 若礼花弹在由炮筒底部击发至炮筒口的过程中，克服重力做功Wi,克服炮筒阻力及空气阻力做功W2，高压燃气对礼花弹做功为W3,则礼花弹在炮筒内运动的过程中（设礼花弹发射过程中质量不变）A .礼花弹的动能变化量为W3B .礼花弹的动能变化量为 W3 W2 W1C.礼花弹的重力势能变化量为W3-W2D .礼花弹的机械能变化量为W1+W2+ W311. 如图5-5所示，一轻质弹簧固定于 0点，另一端系一小球，将小球从与 0点在同一水 平面且弹簧保持原长的 A点无初速地释放，让它自由摆下，不计空气阻力。在小球由A点 摆向最低点B的过程中（ ）图5-5A.小球的重力势能减少B.小球的重力势能增大C.小球的机械能不变D.小球的机械能减少12. 存在空气阻力的情况下，将一个物体竖直向上抛，当它上升到离地面高度为h1时，其 动能恰好与重力势能相等； 当它下降到离地面高度为 h2时，其动能又恰与重力势能相等. 已 知抛出后它上升的最大高度为 H，选定地面为参考平面，则A. h1,h2,h2 -2 2 2 2HC. hi2二、填空题:Hhi2h29.80 氷7.69 氷0 J 1.73mJ,这时它的动能为1 21“AC、21“25.90 -11.13 ,心、2EkBmvBm( )m (10 ) J 1.70mJ。2 2 t 24 0.0215. (1)接通气源，将滑块静置于气垫导轨上，若滑块基本保持静止，则说明导轨是水平的(或轻推滑块，滑块能基本做匀速直线运动)(2) 0,52 0.43滑块上的遮光条初始位置到光电门的距离s 滑块的质量 M1d 2(3) mgs (m M ) (2)【解析】(1 )接通气源，将滑块静置于气垫导轨上，若滑块基本保持静止，则说明导轨是水1 2 mv2平的(或轻推滑块，滑块能基本做匀速直线运动)(2)根据游标卡尺可读出遮光条的宽度为d=0,52 cm ;遮光条通过光电门的时间极短，可认为是匀速通过，求得经过光电门时的瞬时速度为d 0.52 10，v厂m/s=0.43m/s.：t1.2 10为了验证机械能守恒，还需要测量出：滑块上的遮光条初始位置到光电门的距离s及滑块的质量M一-一一一一 1d 2(3)比较重力做的功，即重力势能的变化量mgs及物体的动能变化量 (m M )( )2 ,2At在实验误差允许的范围内相等(用测量的物理量符号表示)，就可以验证了系统的机械能守恒.16. 解析】腿从静止到接近身体的速度，腿部肌肉做的功等于腿的动能的变化，即1 2W1mv。2腿又回到静止的过程中，肌肉又做了同样的功，。所以，每迈一步的过程中，肌肉对每条腿共做功为2 2W=W1+ W2= 2W1=mv =10 X3 J=90J。因为人的速度v=3m/s，其步子的长度为 2m,所以此人每秒钟迈出 1.5步。从而，人体 肌肉对两条腿输出的功率为2W 1.5t由于肌肉的能量利用效率约为0.25,2 90 1.5W=270W。1故此人在奔跑过程中的能量消耗率为P 270RW=1 080W。n 0.2517. -125J【解析】由于斜面光滑，故机械能守恒。但弹簧的弹力是变力，弹力对物体做负功，弹簧的 弹性势能增加，且弹力做的功的数值与弹性势能的增加量相等。取B所在水平面为零参考面，弹簧原长处D点为弹性势能的零参考点，则状态A:丘=mgh+mV/2对状态B: Eb= W单簧+0由机械能守恒定律得：W弹簧=(mgh+mW2 ) = 125 (J)。18. Wa= 0.2mgL ; WB=0.2mgL【解析】设当杆转到竖直位置时，A球和B球的速度分别为 Va和Vb。如果把轻杆、地球、两个小球构成的系统作为研究对象，那么由于杆和小球的相互作用力做功总和等于零，故系统机械能守恒。若取 B的最低点为零重力势能参考平面，可得：1 2丄12丄12mgL= mVAmVBmgL2 2 2又因A球对B球在各个时刻对应的角速度相同，故Vb = 2Va由以上二式得:Va = . 3ggL ,Vb = 125gL .根据动能定理，可解出杆对A、B做的功。对于 A有1 2WA+mgL/2= mVA -O,所以 Wa = 0.2 mgL.1 2对于 B 有 WB+mgL= mVB -0,所以 WB=0.2mgL.219. 【解析】这里提供两种解法。P,且选取初始位置铁链的下端A、B解法一（利用E2=E i求解）：设铁链单位长度的质量为所在的水平面为参考平面，则铁链初态的机械能为Ei 二儿g 丄=1gL2,4411末态的机械能为E2 = mv2 = ：?Lv2。22根据机械能守恒定律有E2=E1，1 2 1 2即一Lv = gL ，24解得铁链刚脱离滑轮时的速度解法二（利用 Ek= Ep求解）:如图5 50所示，铁链刚离开滑轮时，相当于原来的BB 部分移到了 AA 的位置。重力势能的减少量动能的增加量根据机械能守恒定律有即解得铁链刚脱离滑轮时的速度=丄：、Lv2 Ek= Ep ,冷,20. (1)F =10mgta n& (2) v= 2gh (3) W=9mgrsi n 日【解析】以10个小球整体为研究对象，由力的平衡条件可得tan71 =F10mg得 F =10mg tan）1以1号球为研究对象，根据机械能守恒定律可得mgh二一mv2解得v二2gh撤去水平外力F后，以10个小球整体为研究对象，利用机械能守恒定律可得18r1210mg(hsin v)10m v22得 v = 2g(h 9rsin v)以1号球为研究对象，由动能定理得1 2m g h Wm vy 2得 W =9mgrsi nv作者张统勋责任编辑冯丽颜