
01 易錯陷阱
易錯點(diǎn)一.動能及其探究實(shí)驗(yàn)
易錯點(diǎn)二.勢能及其探究實(shí)驗(yàn)
易錯點(diǎn)三.機(jī)械能守恒及其相關(guān)模型
02 舉一反三——易錯題型
題型一.單擺模型
題型二.蹦極模型
題型三.水平面彈簧模型
題型四.能量的綜合分析
03 易錯題通關(guān)
易錯點(diǎn)一、動能及其探究實(shí)驗(yàn)
【鏈接知識】
知識點(diǎn)一、動能
運(yùn)動的物體能對其他物體做功,它就具有能量,這種由于運(yùn)動而具有的能量叫作動能
物體動能的大小與物體的速度和質(zhì)量有關(guān),速度越大,質(zhì)量越大,物體具有的動能就越大
知識點(diǎn)二、動能的影響因素與探究
①探究速度對動能大小的影響
將相同質(zhì)量小球分別從斜面的不同高度釋放,觀察木塊被撞擊后移動的距離來比較動能的大小
結(jié)論:質(zhì)量一定時,物體的速度越大,動能越大
②探究質(zhì)量對動能大小的影響
將不同質(zhì)量小球分別從斜面的同一高度釋放,觀察木塊被撞擊后移動的距離來比較動能的大小
結(jié)論:速度一定時,物體的質(zhì)量越大,動能越大
【陷阱分析】①動能和質(zhì)量與速度都有關(guān),在分析物體動能的時候要注意它的質(zhì)量是否不變(比如噴灑農(nóng)藥勻速飛行的無人機(jī),雖然速度不變,但是質(zhì)量減?。趧幽苡绊懸蛩氐奶骄繉?shí)驗(yàn)用到了控制變量法與轉(zhuǎn)換法,將小球從同一高度釋放的目的是使小球到達(dá)水平面的速度相同
易錯點(diǎn)二、勢能及其探究實(shí)驗(yàn)
【鏈接知識】
知識點(diǎn)三、重力勢能
被舉高的物體同樣具有做功的本領(lǐng),其所具有的能叫做重力勢能
重力勢能的大小和物體的質(zhì)量以及被舉起的高度有關(guān),質(zhì)量越大,高度越高,物體的重力勢能就越大
知識點(diǎn)四、彈性勢能
發(fā)生彈性形變的物體所具有的能量叫做彈性勢能
彈性勢能和物體的形變量有關(guān),在彈性限度內(nèi)形變量越大,彈性勢能越大
知識點(diǎn)五、重力勢能的影響因素與探究
①②兩圖中的小鐵塊質(zhì)量相同、高度不同,最終②中木樁被砸的深度更深。說明質(zhì)量一定時,高度越高,重力勢能越大
①③兩圖中的小鐵塊高度相同、質(zhì)量不同,最終③中木樁被砸的深度更深,說明高度一定時,質(zhì)量越大,重力勢能越大
【陷阱分析】①物體有彈性無形變或有形變無彈性都沒有彈性勢能,必須既有彈性又有形變②重力勢能的探究實(shí)驗(yàn)中,我們用木樁被砸進(jìn)沙子的深度來體現(xiàn)鐵塊的重力勢能,這屬于轉(zhuǎn)換法
易錯點(diǎn)三、機(jī)械能守恒及其相關(guān)模型
【鏈接知識】
知識點(diǎn)六、機(jī)械能及其守恒
在物理學(xué)中,動能和勢能統(tǒng)稱為機(jī)械能
動能與勢能相互轉(zhuǎn)化的過程中,若能夠忽略摩擦力、不計空氣阻力,機(jī)械能的總和保持不變
知識點(diǎn)七、蹦極模型
題目前提條件:不計繩重與摩擦
A點(diǎn):代表彈力繩達(dá)到原長,在A點(diǎn)之前人做自由落體運(yùn)動,機(jī)械能守恒
B點(diǎn):代表此時重力等于彈力,此時人達(dá)到最大速度,動能最大
C點(diǎn):代表最低點(diǎn),此時人速度為0,彈力繩彈力最大,彈性勢能最大
整個過程人和彈力繩整體的機(jī)械能守恒
知識點(diǎn)七、單擺模型
題目前提條件:不計繩重與摩擦
A、C兩點(diǎn)代表最高點(diǎn),重力勢能最大,小球的速度為0,若此時剪斷繩子,小球會自由落體;若此時不受任何力,小球?qū)㈧o止不動
B點(diǎn)代表最低點(diǎn),動能最大,若此時剪斷繩子,小球會做平拋運(yùn)動;若此時不受任何力,小球?qū)⒀卦瓉淼乃俣确较蜃鰟蛩僦本€運(yùn)動
知識點(diǎn)七、水平面彈簧模型
此類題型最??疾鞆椈膳c小球栓接且水平面粗糙的情況,這種情況下機(jī)械能不守恒
B點(diǎn)代表初始位置,此時彈力大于摩擦力,小球加速向右運(yùn)動
AB之間某點(diǎn),彈力等于摩擦力,此時小球速度達(dá)到最大,動能最大
A點(diǎn)雖然是原長點(diǎn),但是由于僅存在摩擦力,且摩擦力為阻力,所以小球已經(jīng)減速,故不是速度最大點(diǎn)
C是B關(guān)于A的對稱點(diǎn),由于存在摩擦力,小球不可能到達(dá)C點(diǎn)
【陷阱分析】①蹦極模型中如果存在空氣阻力或摩擦,則人最終會靜止在B點(diǎn),全過程中人的重力勢能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能以及彈力繩的彈性勢能②單擺模型中要注意不受力的題型,不受力的情況下小球最終只能勻速直線運(yùn)動或者靜止③水平面彈簧模型較為復(fù)雜,部分題型中水平面光滑,則機(jī)械能守恒④火箭加速升空過程中,化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,不管是否忽略空氣阻力,機(jī)械能都會增加
題型一.單擺模型
【例1】一根細(xì)長繩的下端系一金屬小球,上端固定,制成一個擺,把小球拉離豎直位置松手,使小球從A點(diǎn)經(jīng)過最低點(diǎn)O到達(dá)B點(diǎn),如圖,不考慮各種阻力,小球在擺動過程中機(jī)械能(E)隨小球高度(h)變化關(guān)系是( )
A.B.C.D.
【答案】B
【解答】小球在擺動過程中,重力勢能轉(zhuǎn)化為動能,動能再轉(zhuǎn)化為重力勢能,如此循環(huán);不考慮各種阻力,則小球的機(jī)械能保持不變(機(jī)械能守恒),所以,小球的機(jī)械能不隨h的變化而變化。
故選B。
【變式1-1】把一個鐵鎖用繩子懸掛起來,將鐵鎖拉到自己的鼻子附近,穩(wěn)定后松手,鐵鎖向前擺去,如圖所示。下列說法中正確的是( )
A.鐵鎖擺回時一定會打到鼻子
B.鐵鎖最終會停下來是機(jī)械能消失了
C.鐵鎖由高處擺到低處的過程中重力勢能主要轉(zhuǎn)化為動能
D.鐵鎖上升的最大高度逐次降低,是由于受到重力作用
【答案】C
【解答】解:A.鐵鎖在擺動過程中,不斷與空氣摩擦,一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,機(jī)械能減小,所以鐵鎖擺回時不會打到鼻子,故A錯誤;
B.鐵鎖在擺動過程中,不斷與空氣摩擦,機(jī)械能不斷轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,機(jī)械能不斷減小,當(dāng)機(jī)械能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能時鐵鎖就會停下來,所以不是機(jī)械能消失了,故B錯誤;
C.鐵鎖由高處擺到低處的過程中質(zhì)量不變,高度降低,速度變大,則重力勢能減少,動能增大,故將重力勢能主要轉(zhuǎn)化為動能,故C正確;
D.鐵鎖上升的最大高度逐次降低,是由于受空氣阻力的作用,機(jī)械能不斷減小,高度不斷減小,故D錯誤。
故選C。
題型二.蹦極模型
【例2】蹦極是一項(xiàng)很受年輕人喜愛的運(yùn)動項(xiàng)目,如圖是蹦極運(yùn)動的簡化示意圖,彈性繩一端系在運(yùn)動員雙腳上,另一端固定在跳臺O點(diǎn)。運(yùn)動員由靜止開始自由下落,A點(diǎn)處彈性繩正好處于原長;B點(diǎn)處運(yùn)動員受到的重力與彈性繩對運(yùn)動員的拉力大小相等;C點(diǎn)處是蹦極運(yùn)動員到達(dá)的最低點(diǎn)。(整個過程忽略空氣阻力,彈性繩的自重不計)下列說法正確的是( )
A.從O點(diǎn)到C點(diǎn)的過程中,運(yùn)動員的機(jī)械能不變
B.從A點(diǎn)到B點(diǎn)的過程中,運(yùn)動員的動能不斷減小
C.運(yùn)動員在B點(diǎn)時動能最大
D.運(yùn)動員在C點(diǎn)時速度為0,處于平衡狀態(tài)
【答案】C
【解答】A.O點(diǎn)到A點(diǎn),運(yùn)動員自由下落,其重力勢能轉(zhuǎn)化為動能,由于不計空氣阻力和彈性繩的自重,所以運(yùn)動員的機(jī)械能不變;A點(diǎn)至C點(diǎn)運(yùn)動員的動能和重力勢能轉(zhuǎn)化為繩的彈性勢能,運(yùn)動員的機(jī)械能減小,故A錯誤;
BC.A點(diǎn)到B點(diǎn)的過程中,重力大于彈性繩對運(yùn)動員拉力,因此速度越來越大,動能越來越大;到達(dá)B時速度達(dá)到最大,動能最大,故B錯誤,C正確;
D.到達(dá)C點(diǎn)速度為0,運(yùn)動員受到的拉力大于自身重力,處于非平衡狀態(tài),故D錯誤。
故選C。
【變式2-1】小球從高處下落到豎直放置的輕彈簧上(如圖甲),小球的速度v和彈簧縮短的長度之間的關(guān)系如圖乙所示,其中A為曲線的最高點(diǎn)。已知該小球重為2.2N,彈簧在受到撞擊至壓縮到最短的過程中始終發(fā)生彈性形變,彈簧的彈力大小與形變成正比。下列說法正確的是( )
A.從撞擊輕彈簧到它被壓縮至最短的過程中,小球的重力做功的功率先減小后增大
B.從撞擊輕彈簧到它被壓縮到最短的過程中,小球的機(jī)械能先增大后減小
C.當(dāng)小球的速度為5.1m/s時,小球受到的合力為2.2N
D.從撞擊輕彈簧到彈簧被壓縮至最短的時候,小球受到的合力為11.22N
【答案】D
【解答】A.由圖乙知,從小球接觸彈簧到將彈簧壓縮至最短的過程中,小球下落速度的變化情況是先增大后減小,根據(jù)公式P=Fv可知,小球的重力做功的功率先增大后減小,故A錯誤;
B.從撞擊輕彈簧到它被壓縮到最短的過程中,只有重力和彈簧的彈力做功,所以小球與彈簧組成的整體機(jī)械能守恒,彈簧的形變程度逐漸增大,則彈簧的彈性勢能增加,小球的機(jī)械能將減小,故B錯誤;
C.由圖乙知,小球的速度先增大,該過程中小球的重力大于彈簧對它的彈力,當(dāng)為0.1m時,小球的速度最大,然后速度減小,說明當(dāng)為0.1m時(速度為5.1m/s時),小球受到彈簧對它的彈力F等于其重力G,此時小球所受合力為零,故C錯誤;
D.小球的速度最大時,即小球的形變量為0.1m,小球受到彈簧對它的彈力F等于其重力G,此時小球的彈力
F=G=2.2N
則彈簧的勁度系數(shù)
彈簧的形變量最大時彈力最大,由胡克定律知,小球受到的最大彈力為
Fmax=kxmax=22N/m×0.61m=13.42N
此時小球受到的合力為
F合=Fmax﹣G=13.42N﹣2.2N=11.22N
故D正確。
故選D。
【變式2-2】如圖甲所示,壓力傳感器能夠測量出其表面受到的壓力大小,與電腦連接后,放置在水平地面上,將一排球從正上方某一高度處由靜止釋放,落到傳感器上后再豎直彈起上升,反復(fù)多次后靜止在傳感器上。傳感器測得的彈力F的大小隨時間t變化情況如圖乙所示。A、B、C三點(diǎn)對應(yīng)的時刻是t1、t2、t3,下列說法中正確的是( )
A.t2時刻排球的重力勢能最小
B.t2~t3時間內(nèi),排球的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能
C.排球t1時刻的動能等于t3時刻的動能
D.整個過程中,排球的機(jī)械能守恒
【答案】A
【解答】A.t2時刻排球產(chǎn)生的彈力最大,則彈性形變程度最大,則重心最低,重力勢能最小,故A正確;
B.t2~t3時間內(nèi),彈力變小,則彈性形變程度變小,重心上升,重力勢能變大,所以不是重力勢能轉(zhuǎn)化為動能,故B錯誤;
CD.整個過程中,因?yàn)橐朔枇?,機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,所以機(jī)械能減小;所以排球t1時刻的機(jī)械能大于t3時刻的機(jī)械能,t1時刻和t3時刻彈力相同,則彈性形變程度相同,則重心高度相同,則重力勢能相同,所以排球t1時刻的動能不等于t3時刻的動能,故CD錯誤。
故選A。
題型三.水平面彈簧模型
【例3】如圖所示,輕彈簧左端固定,原長時右端位于O點(diǎn),現(xiàn)將木塊置于彈簧的右端,用力將彈簧壓縮?l的長度(彈簧始終在彈性限度內(nèi))后由靜止釋放,木塊在水平地面上向右滑行距離為s后停在O點(diǎn)右側(cè)。下列描述該過程中木塊克服地面摩擦力所做的功W、木塊的動能Ek隨木塊距O點(diǎn)的長度x變化的關(guān)系圖線中,可能正確的是( )
A.B.
C.D.
【答案】B
【解答】AB.木塊在水平地面上向右滑行的過程中,因接觸面的粗糙程度和對地面的壓力均不變,所以,木塊受到的摩擦力f大小不變,其方向水平向左,木塊克服地面摩擦力所做的功W=fs,木塊從?l到O點(diǎn)的過程中,x減小,摩擦力做的功W越大,木塊從?l到(s﹣?l)的過程中,x增大,摩擦力做的功W也增大,即從?l到O點(diǎn)、從O到(s﹣?l)的過程中,W一直增大,故A錯誤、B正確;
CD.從x=?l開始運(yùn)動時,彈簧的彈力大于木塊受到的摩擦力,木塊做加速運(yùn)動,隨著彈簧的伸長量減小,彈簧的彈力減小,而木塊受到的摩擦力不變,所以木塊受到的合力減小,木塊速度的增加量減小,當(dāng)彈簧的彈力和摩擦力相等時,木塊的速度達(dá)到最大值,木塊繼續(xù)向右運(yùn)動時,彈簧的彈力小于摩擦力,木塊做減速運(yùn)動,從O點(diǎn)繼續(xù)向右運(yùn)動時,彈簧的彈力向左且逐漸增大,此時彈簧的彈力和摩擦力方向均向左,木塊做減速運(yùn)動,直至停止,所以,從?l到O點(diǎn)的過程中,木塊的速度先增大后減小,其動能先增大后減小,從O到(s﹣?l)的過程中,木塊的動能一直減小,故CD錯誤。
故選B。
【變式3-1】將兩個相同的帶有電子顯示的彈簧測力計如圖放置在光滑的水平地面上,現(xiàn)將鐵球把左邊的彈簧壓縮一定長度后自由釋放,(不計阻力)則分析正確的是( )
A.鐵球的速度一直增加
B.鐵球在加速過程中受到平衡力的作用
C.兩邊彈簧的電子屏最大讀數(shù)相同
D.小球接觸右邊彈簧后的電子屏讀數(shù)一直增大
【答案】C
【解答】A.彈簧被壓縮后恢復(fù)原狀,給鐵球彈力的作用,鐵球由靜止變?yōu)檫\(yùn)動,速度逐漸變大;當(dāng)鐵球離開彈簧后,不再受彈簧的彈力作用,因水平方向不受力的作用,所以鐵球做勻速直線運(yùn)動,故A錯誤;
B.物體受平衡力時將保持靜止?fàn)顟B(tài)獲勻速直線運(yùn)動,因鐵球做加速運(yùn)動,所以受的不是平衡力的作用,故B錯誤;
C.不計阻力,鐵球在滾動的過程中沒有能量損失,撞擊右側(cè)彈簧后,鐵球的動能全部轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能時,彈簧形變最大,且與左側(cè)彈簧最大形變相同,所以兩邊彈簧的電子屏最大讀數(shù)相同,故C正確;
D.鐵球向右運(yùn)動壓縮彈簧,彈簧形變增大,彈力增大;當(dāng)彈簧形變最大時,鐵球在彈簧彈力作用下向左運(yùn)動,彈力逐漸縮小,示數(shù)變小,故D錯誤。
故選C。
【變式3-2】如圖所示,在粗糙程度相同的水平面上,手推木塊向右壓縮輕質(zhì)彈簧至圖甲所示位置,松手后,木塊最終停止在圖乙所示位置.下列說法正確的是( )
A.彈簧被壓縮過程中,長度變短,彈簧的彈性勢能減小
B.木塊被彈簧彈離后的瞬間,如果它受到的力全部消失,木塊將立即停止不動
C.木塊從被彈簧彈離至停止前的過程中,速度減小,摩擦力不變
D.圖乙中,木塊受到的支持力和木塊對水平面的壓力是一對平衡力
【答案】C
【解答】A.彈簧被壓縮過程中,長度變短,形變變大,所以彈簧的彈性勢能增大,故A錯誤;
B.木塊被彈簧彈離的瞬間具有一定的速度,如果它受到的力全部消失,由牛頓第一定律可知,木塊將做勻速直線運(yùn)動;故B錯誤;
C.木塊從被彈簧彈離至最終靜止的過程中,木塊對水平地面的壓力和接觸面的粗糙程度沒有變,所以摩擦力的大小是不變的,故C正確;
D.木塊受到的支持力和木塊對水平面的壓力作用在不同物體上,是相互作用力,不是一對平衡力,故D錯誤.
題型四.能量的綜合分析
【例4】如圖所示,在一個罐子的蓋和底各開兩個小洞,將一個小鐵塊用細(xì)繩綁在橡皮筋的中部,穿入罐中,橡皮筋兩端穿過小洞用竹簽固定,做好后用力推,使它沿水平地面滾出后,觀察到的現(xiàn)象時( )
A.罐子滾動不遠(yuǎn)便很快停止運(yùn)動
B.罐子滾動出比空罐子更長距離后才停止運(yùn)動
C.罐子滾動出一段距離后又滾回原處停止運(yùn)動
D.罐子在水平地面上來回滾動,直到停止運(yùn)動
【答案】D
【解答】用力推罐子對罐子做功,使罐子具有了動能,罐子由快到慢將自身的動能轉(zhuǎn)化為橡皮筋的彈性勢能,直至罐子靜止時罐子的動能為零,橡皮筋的彈性勢最大,此時橡皮筋的彈性勢能又開始轉(zhuǎn)化為罐子的動能,使罐子往回滾動,越來越快,當(dāng)橡皮筋的彈性勢能全部轉(zhuǎn)化為罐子的動能時,罐子速度最快,接著罐子又將自身的動能轉(zhuǎn)化為橡皮筋的彈性勢能,如此往復(fù),使罐子在水平地面上來回滾動,只不過在相互轉(zhuǎn)化的過程中要克服阻力做功機(jī)械能不守恒,總有一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能散失到空氣中,最后罐子的機(jī)械能全部轉(zhuǎn)化為其它形式的能量而停止運(yùn)動。
故選D。
【變式4-1】如圖所示是我國高超音速導(dǎo)彈“DF-17”從起飛到擊中目標(biāo)的軌跡示意圖,它突防能力強(qiáng),難以攔截。下列說法正確的是( )
A.導(dǎo)彈在a點(diǎn)所具有的動能最大
B.在大氣層內(nèi),導(dǎo)彈向上俯沖時受到的大氣壓強(qiáng)增大
C.導(dǎo)彈飛出大氣層后至上升到a點(diǎn)過程中,重力勢能轉(zhuǎn)化為動能
D.導(dǎo)彈再次穿越大氣層從c點(diǎn)至命中攻擊點(diǎn)的過程中,重力勢能轉(zhuǎn)化為動能和內(nèi)能
【答案】D
【解答】A.導(dǎo)彈在a點(diǎn)的高度最高,重力勢能最大,動能最小,故A錯誤;
B.大氣壓強(qiáng),它隨高度的增加而減小,這是大氣壓強(qiáng)的變化規(guī)律,故B錯誤;
C.導(dǎo)彈飛出大氣層后上升到a點(diǎn)過程中,速度減小,高度增加,動能轉(zhuǎn)化為重力勢能,故C錯誤;
D.導(dǎo)彈再次穿越大氣層至命中攻擊點(diǎn)的過程中,重力勢能減小,動能增大,而其與空氣摩擦導(dǎo)致內(nèi)能增大,此內(nèi)能的改變是通過做功的方式實(shí)現(xiàn)的,所以重力勢能轉(zhuǎn)化為動能和內(nèi)能,故D正確。
故選D。
1.如圖為公園里的一款兒童蹦極床,深受小朋友們的喜愛。當(dāng)小朋友站在蹦床上系好安全帶后,工作人員攪動立柱上的搖把,就可使彈性繩慢慢繃緊,小朋友緩慢上升到雙腳離開蹦床后,就可在蹦床上輕松的上下跳躍,享受其中樂趣。下列有關(guān)說法正確的是( )
A.立柱的頂端安裝有動滑輪
B.安全帶做的扁而寬是為了減小小朋友受到的壓力
C.小朋友從最高處下落到最低處的過程中動能先增大后減小
D.下落到最低處時蹦床對小朋友的支持力大于小朋友對蹦床的壓力
【答案】C
【解答】A.立柱頂端的滑輪輪軸是固定的,不隨物體一起運(yùn)動的,是定滑輪,故A錯誤;
B.安全帶做的扁而寬,通過增大受力面積來減小對小朋友的壓強(qiáng),故B錯誤;
C.小朋友從高處下落到水平面時,質(zhì)量不變,速度增大,動能增大,下落到水平面后,由于蹦床發(fā)生彈性形變,還會繼續(xù)向下運(yùn)動,此時受到向上的彈力較小,小于小朋友的重力,兩個力的合力向下,小朋友的速度繼續(xù)增大,動能增大,當(dāng)彈力等于重力時,速度最大,動能最大,繼續(xù)向下運(yùn)動,彈力大于重力,兩個力的合力向上,速度開始變小,動能開始減小,故小朋友從最高處下落到最低處的過程中動能先增大后減小;故C正確;
D、下落到最低處時小朋友對蹦床的壓力和蹦床對小朋友的支持力是一對相互作用力,大小相等,故D錯誤。
故選C。
2.如圖所示,海天同學(xué)將小球由a點(diǎn)靜止釋放,小球在管道內(nèi)沿abcd運(yùn)動,ab段和bc段內(nèi)壁光滑,cd段內(nèi)壁粗糙,a點(diǎn)略高于c點(diǎn),b點(diǎn)與d點(diǎn)等高。下列說法正確的是( )
A.從a到c的過程中,小球重力勢能不變
B.小球在c、d兩點(diǎn)的動能可能相等
C.從a到d的過程中,小球運(yùn)動到d點(diǎn)時,動能最大
D.從a到d的過程中,小球機(jī)械能守恒
【答案】B
【解答】A.a(chǎn)點(diǎn)略高于c點(diǎn),從a到c的過程中,小球重力勢能先變小,后變大,a點(diǎn)的重力勢能大于c點(diǎn)的重力勢能,故A錯誤;
B. cd段內(nèi)壁粗糙,小球從c點(diǎn)到d點(diǎn)克服摩擦阻力,小球的機(jī)械能減小,小球在c點(diǎn)的機(jī)械能大于d點(diǎn),小球在c點(diǎn)的重力勢能大于d點(diǎn),因此c、d兩點(diǎn)的動能可能相等,故B正確;
CD.b點(diǎn)與d點(diǎn)等高,b點(diǎn)與d點(diǎn)的重力勢能相同,從a到d的過程中,ab段和bc段內(nèi)壁光滑,ac段機(jī)械能守恒,cd段由于小球克服摩擦阻力,小球的機(jī)械能減小,機(jī)械能不守恒,小球在b點(diǎn)的機(jī)械能大于d點(diǎn),小球運(yùn)動到b點(diǎn)時,動能最大,故CD錯誤。
故選B。
3.將小球水平拋出,其部分運(yùn)動軌跡如圖所示,位置①和③離地高度相等。小球在運(yùn)動過程中經(jīng)過M、N兩點(diǎn),其動能和重力勢能的參數(shù)如圖所示,且M、N兩點(diǎn)分別為圖中“①”、“②” 或“③”點(diǎn)中的某一點(diǎn)。則小球( )
A.經(jīng)過的M點(diǎn)就是“③”點(diǎn)B.整個運(yùn)動過程中,機(jī)械能是守恒的
C.在M點(diǎn)的重力勢能大于在N點(diǎn)的D.在N點(diǎn)的機(jī)械能為1000J
【答案】A
【解答】B.根據(jù)小球水平拋出其部分運(yùn)動軌跡可知,小球反彈起的最大高度越來越小,說明機(jī)械能越來越小,
整個運(yùn)動過程中,機(jī)械能是不守恒的 ,故B不符合題意;
C.在M點(diǎn)時,由圖知,重力勢能占機(jī)械能的比為動能的3倍,因重力勢能為240J,故動能為80J,在M點(diǎn)時機(jī)械能為
WM=240J+80J=320J
在N點(diǎn)時,動能為200J,則重力勢能為
故在M點(diǎn)的重力勢能240J小于在N點(diǎn)的重力勢能300J,故C不符合題意;
D.在N點(diǎn)時的機(jī)械能為
WN=200J+300J=500J
故D不符合題意;
A.因小球在M的重力勢能小于N點(diǎn)的重力勢能,根據(jù)影響重力勢能大小的因素,故N點(diǎn)的高度要高,已知位置①和③離地高度相等,故N點(diǎn)在②,小球在M點(diǎn)的機(jī)械能320J小于在N點(diǎn)的機(jī)械能500J,因機(jī)械能越來越小,故可知M點(diǎn)在③處。故A符合題意。
故選A。
4.如圖為一輕質(zhì)彈簧,左端固定在豎直墻壁上,右端與一物塊接觸(不連接),物塊在A處時彈簧處于原長,水平面不光滑?,F(xiàn)緩慢推動物塊將彈簧壓縮至O點(diǎn),松手后物塊被向右彈出,最終停在B點(diǎn)。則下列說法正確的是( )
A.物塊速度最大的位置在A點(diǎn)左側(cè)
B.剛松手瞬間彈簧對物塊的力大于物塊對彈簧的力
C.從O點(diǎn)運(yùn)動到A點(diǎn)過程,物塊的動能不斷增加
D.物塊向右運(yùn)動過程中,彈簧減小的彈性勢能完全轉(zhuǎn)化為物塊增加的動能
【答案】A
【解答】A.物塊從O點(diǎn)松手后開始向右運(yùn)動,此時物塊受到向右的彈簧彈力和向左的摩擦力。隨著物塊的移動,彈簧逐漸恢復(fù)原長,彈力逐漸減小。當(dāng)彈力等于摩擦力時,物塊的速度達(dá)到最大。由于此時彈力仍向右,且大于摩擦力(因?yàn)槲飰K是從靜止開始被彈力推動的),而當(dāng)物塊在點(diǎn)B 的右側(cè)時,彈簧不再被壓縮而是變?yōu)榉聪蚶?,所以速度最大的位置一定在A點(diǎn)的左側(cè),故A正確;
B.根據(jù)牛頓第三定律,作用力和反作用力總是大小相等、方向相反。在這里,彈簧對物塊的力和物塊對彈簧的力就是一對作用力和反作用力。所以,剛松手瞬間,彈簧對物塊的力一定等于物塊對彈簧的力,故B錯誤;
C.從O點(diǎn)到A點(diǎn)物塊的運(yùn)動過程中,物塊受到向右的彈力和向左的摩擦力,開始時彈簧的彈力大于摩擦力,物塊加速運(yùn)動,當(dāng)彈簧的彈力小于摩擦力時物塊開始減速,所以物塊的動能是先增加后減小的,故C錯誤;
D.物塊向右運(yùn)動過程中,彈簧的彈性勢能逐漸減小,轉(zhuǎn)化為物塊的動能和由于摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能。所以,彈簧減小的彈性勢能并沒有完全轉(zhuǎn)化為物塊增加的動能,還有一部分轉(zhuǎn)化為了內(nèi)能,故D錯誤。
故選A。
5.原長為l的橡皮筋一端固定在O點(diǎn),另一端懸掛一個小鋼球,將鋼球從O點(diǎn)釋放,鋼球運(yùn)動到A點(diǎn)后開始向上返回,O、A兩點(diǎn)間距離為2l,如圖所示。則能反映鋼球從O點(diǎn)運(yùn)動到A點(diǎn)的過程中,其動能E隨運(yùn)動距離s變化的關(guān)系圖象可能是( )
A.B.C.D.
【答案】D
【解答】橡皮筋原長為l,小球從初始狀態(tài)下降至l過程中,橡皮筋沒有伸長,在這個過程中,小球的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能,小球做加速運(yùn)動,動能逐漸變大;當(dāng)橡皮筋的長度從l變至2l過程中,橡皮筋伸長,小球受到橡皮筋向上的拉力作用:當(dāng)拉力小于重力時,合力向下,小球仍加速,動能仍然增大;當(dāng)拉力等于重力時,速度最大,動能最大;當(dāng)拉力大于重力時,合力向上,小球做減速運(yùn)動,動能逐漸減小,最后變?yōu)榱?,對照選項(xiàng)中的圖象可知,ABC不符合題意,D選項(xiàng)符合題意。
故選D。
6.如圖所示,斜面與水平面在M點(diǎn)相連,彈簧左端固定。小物塊從斜面上P點(diǎn)由靜止滑下,與彈簧碰撞后最高返回到T點(diǎn)。則下列說法中正確的是( )
A.小物塊從P向M運(yùn)動過程中,機(jī)械能減小
B.小物塊從P向M運(yùn)動過程中,重力勢能增大
C.彈簧被壓縮到最短時,小物塊動能最大
D.小物塊從M向T運(yùn)動過程中,速度變快
【答案】A
【解答】A.小物塊從斜面上P點(diǎn)由靜止滑下,與彈簧碰撞后最高返回到T點(diǎn),說明接觸面不光滑,則小物塊從P向M運(yùn)動過程中,需要克服摩擦力做功,一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,所以小物塊的機(jī)械能減小,故A正確;
B.小物塊從P向M運(yùn)動過程中,質(zhì)量不變,高度變小,其重力勢能減?。还蔅錯誤;
C.彈簧被壓縮的過程,小物塊的動能轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能,彈簧被壓縮到最短時,彈簧的彈性形變達(dá)到最大,其彈性勢能最大,此時小物塊的動能最小,故C錯誤;
D.小物塊從M向T運(yùn)動過程中,動能不斷轉(zhuǎn)化為重力勢能和內(nèi)能,所以小物塊的動能減小、速度變慢,故D錯誤。
故選A。
7.如圖所示,兩個相同的光滑弧形槽,一個為A1B1C1凸形,一個為A2B2C2凹形,兩個相同小球分別進(jìn)入兩弧形槽的速度都為v,運(yùn)動到槽的末端速度也都為v,小球通過凸形槽的時間為t1,通過凹形槽的時間為t2,則t1、t2的關(guān)系為( )
A.t1=t2B.t1>t2C.t1”、“=”或“
【解答】[1]圖示皮球的運(yùn)動中,受到阻力作用,機(jī)械能不守恒,因?yàn)榭朔枇ψ龉Γ胁糠謾C(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,所以機(jī)械能減小。那么a點(diǎn)時的機(jī)械能最大。
[2]a、c兩處的高度相同,則重力勢能相同,a處的機(jī)械能大于c處的機(jī)械能,所以a處的動能大于c處的動能。
12.如圖AOB是光滑軌道,A點(diǎn)的高度H大于B點(diǎn)的高度h,讓小球從A點(diǎn)由靜止開始自由滑下,沿軌道AOB到達(dá)B點(diǎn)后離開(不計空氣阻力),則小球離開B點(diǎn)后的運(yùn)動軌跡最符合實(shí)際的是 ,若小球到達(dá)運(yùn)動軌跡最高點(diǎn)時所受的外力全部消失,則小球的運(yùn)動狀態(tài)是 。
【答案】 c 做勻速直線運(yùn)動
【解答】[1]由題意可知,小球從A點(diǎn)由靜止滑下,所以小球的機(jī)械能等于A點(diǎn)時的重力勢能,整個過程中,軌道光滑,不計空氣阻力,機(jī)械能守恒。a軌跡的最高點(diǎn)超過了A點(diǎn)的高度,這是不可能的,故a錯誤;b軌跡的最高點(diǎn)與A點(diǎn)的高度相同,而在最高點(diǎn)時,小球由于慣性,仍具有向右運(yùn)動的速度,具有動能,所以小球在b軌跡最高點(diǎn)的機(jī)械能大于A點(diǎn)的機(jī)械能,不符合能量守恒定律,故b錯誤;c軌跡的最高點(diǎn)低于A點(diǎn),在最高點(diǎn)時小球由于慣性仍運(yùn)動,此時動能和重力勢能的總和等于小球在A點(diǎn)時的重力勢能,機(jī)械能守恒,故c正確;小球離開軌道時,由于慣性,應(yīng)具有沿軌道方向向上運(yùn)動的速度,故d錯誤,所以小球離開B點(diǎn)后的運(yùn)動軌跡最符合實(shí)際的是c。
[2]若小球到達(dá)運(yùn)動軌跡最高點(diǎn)時所受的外力全部消失,由于慣性,小球做勻速直線運(yùn)動的方向應(yīng)是“沿水平方向”。
13.如圖甲所示,輕彈簧豎直固定在水平面上。t=0時刻,將重為G的金屬小球從彈簧正上方某一高度處由靜止釋放,小球落到彈簧上壓縮彈簧到最低點(diǎn),然后被彈簧彈起,上升到一定高度后再下落,如此反復(fù)。通過安裝在彈簧下端的壓力傳感器,測出這一過程彈簧彈力F隨時間t變化的圖像如圖乙所示。如圖乙所示,時間內(nèi),小球的動能變化情況是 ,時間內(nèi),小球增加的動能 (選填“大于”“小于”或“等于”)彈簧減少的彈性勢能,時刻小球處于 (選填“平衡”或“非平衡”)狀態(tài)。
【答案】 先增大后減小 小于 非平衡
【解答】[1] 在時間段內(nèi),小球由高處下落,時刻小球受到的彈力為0,小球仍然向下加速運(yùn)動(v變大),其動能變大,當(dāng)彈力等于重力時,速度最大,動能最大;此后彈力大于重力,小球向下減速運(yùn)動(v變?。?,動能減小;時刻彈簧的彈力最大,則彈簧的壓縮量最大,小球運(yùn)動到最低點(diǎn),速度為0,動能為0;因此時間內(nèi),小球的動能變化情況是先增大后減小。
[2]時間內(nèi),彈簧的彈力逐漸減小,是小球被彈起直至離開彈簧的過程,此過程中小球和彈簧組成的整體機(jī)械能不守恒,所以小球增加的動能與重力勢能之和小于彈簧減少的彈性勢能。
[3]時刻,小球受到的彈力剛好為0,小球在重力作用下減速運(yùn)動,故處于非平衡狀態(tài)。
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