机械能守恒定律-功能关系能的转化和守恒定律

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1、功能关系 能的转化和守恒定律要点一 功能关系即学即用1.从地面竖直上抛一个质量为m的小球,小球上升的最大高度为H.设上升过程中空气阻力F阻恒定.则对于小球的整个上升过程,下列说法中错误的是 ( )A.小球动能减少了mgHB.小球机械能减少了F阻HC.小球重力势能增加了mgHD.小球的加速度大于重力加速度g答案 A要点二 能的转化和守恒定律的内容即学即用2.某海湾共占面积1.0107 m2,涨潮时平均水深20 m,此时关上水坝闸门,可使水位保持20 m不变.退潮时,坝外水位降至18 m并保持不变,如图所示.假如利用此水坝建设水电站,且重力势能变为电能的效率是10%,每天有两次涨潮,问该电站一天最

2、多能发出多少电能?(g取 10 m/s2,不计发电机的能量损失)答案 41010 J题型1 功能关系的应用【例1】如图所示,一物体质量m=2 kg.在倾角为=37的斜面上的A点以初速度v0=3 m/s下滑,A点距弹簧上端B的距离AB=4 m.当物体到达B后将弹簧压缩到C点,最大压缩量BC=0.2 m,然后物体又被弹簧弹上去,弹到的最高位置为D点,D点距A点AD=3 m.挡板及弹簧质量不计,g取10 m/s2.求:(1)物体与斜面间的动摩擦因数.(2)弹簧的最大弹性势能Epm.答案 (1)0.52 (2)24.4 J题型2 能的转化与守恒定律的应用【例2】在工厂的流水线上安装有水平传送带,用水平

3、传送带传送工件,可大大提高工作效率.如图所示,水平传送带以恒定速率v=2 m/s,运送质量为m=0.5 kg的工件,工件都是以v0=1 m/s的初速度从A位置滑上传送带.工件与传送带之间的动摩擦因数为=0.2,每当前一个工件在传送带上停止相对滑动后,后一个工件立即滑上传送带.取g=10 m/s2.求:(1)传送带摩擦力对每个工件做的功.(2)每个工件与传送带之间因摩擦而产生的热量.(3)传送每个工件电动机做的功.答案 (1)0.75 J (2)0.25 J (3)1 J题型3 生活物理【例3】飞机场上运送行李的装置为一水平放置的环形传送带,传送带的总质量为M,其俯视图如图所示.现开启电动机,传

4、送带达到稳定运行的速度v后,将行李依次轻轻放到传送带上.若有n件质量均为m的行李需通过传送带运送给旅客.假设在转弯处行李与传送带无相对滑动,忽略皮带轮、电动机损失的能量.求从电动机开启,到运送完行李需要消耗的电能为多少?答案 Mv2+nmv21.如图所示, A、B两球质量相等,A球用不能伸长的轻绳系于O点,B球用轻弹簧系于 O点,O与O点在同一水平面上.分别将A、B球拉到与悬点等高处,使绳和轻弹簧均处于水平,弹簧处于自然状态,将两球分别由静止开始释放,当两球达到各自悬点的正下方时两球恰好仍处在同一水平面上,则 ( )A.两球到达各自悬点的正下方时,两球动能相等 B.两球到达各自悬点的正下方时,

5、A球动能较大C.两球到达各自悬点的正下方时,B球动能较大D.两球到达各自悬点的正下方时,A球损失的重力势能较多答案 B2.两个底面积都是S的圆筒,放在同一水平面上,桶内装水,水面高度分别为h1和h2,如图所示.已知水的密度为.现把连接两桶的阀门打开,最后两桶水面高度相等,则这过程中重力所做的功等于 ( )A.gS(h1-h2)2 B.gS(h1-h2)2C.gS(h1-h2)2 D.gSh22答案 C3.推行节水工程的转动喷水“龙头”如图所示, “龙头”距地面h,可将水水平喷出,其喷灌半径可达10h.每分钟喷水的质量为m,所用的水从地下H深的井里抽取,设水以相同的速率喷出,水泵效率为,不计空气

6、阻力.试求:(1)水从喷水“龙头”喷出的初速度.(2)水泵每分钟对水做的功.(3)带动水泵的电动机的最小输出功率.答案 (1) (2)mg(26h+H) (3)4.如图所示,轻且不可伸长的线悬挂质量为500 g的圆柱体,圆柱体又套在可沿水平方向移动的框架内,框架槽沿竖直方向,质量为200 g,自悬线静止于竖直位置开始,框架在水平恒力F=20.0 N的作用下移至图中位置.线长L=20.0 cm,不计一切摩擦,求圆柱体在此瞬时位置的速度.(取g=10 m/s2)答案 2.40 m/s1.下列四个选项的图中,木块均在固定的斜面上运动,其中图A、B、C中斜面是光滑的,图D中的斜面是粗糙的,图A、B中的

7、F为木块所受的外力,方向如图中箭头所示,图A、B、D中的木块向下运动,图C中的木块向上运动.在这四个图所示的运动过程中机械能守恒的是 ( )答案 C2.在一种叫做“蹦极跳”的运动中,质量为m的游戏者身系一根长为L、弹性优良的轻质柔软橡皮绳,从高处由静止开始下落1.5L时到达最低点,若在下落过程中不计空气阻力,则从橡皮绳开始拉紧,到游戏者到达最低点的过程中,以下说法错误的是 ( )A.速度先增大后减小 B.加速度先减小后增大C.动能增加了mgL D.重力势能减少了mgL答案 C3.(2009济宁统考)一块质量为m的木块放在地面上,用一根弹簧连着木块,如图所示,用恒力F拉弹簧,使木块离开地面,如果

8、力F的作用点向上移动的距离为h,则 ( )A.木块的重力势能增加了mgh B.木块的机械能增加了FhC.拉力所做的功为Fh D.木块的动能增加了Fh答案 C4.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的小物块(可视为质点)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Ff.物块滑到小车的最右端时,小车运动的距离为l.在这个过程中,以下结论正确的是 ( )A.物块到达小车最右端时具有的动能为(F-Ff)(l+s)B.物块到达小车最右端时,小车具有的动能为FflC.物块克服摩擦力所做的功为Ff(L+l)D.物块和

9、小车增加的机械能为Fl答案 ABC5.一物体获得一竖直向上的初速度从某点开始向上运动,运动过程中加速度的方向始终竖直向下,大小为4 m/s2,则正确的说法是(g取10 m/s2) ( )A.上升的过程中物体的机械能不断增加,重力势能增加B.下降的过程中物体的机械能不断增加,重力势能减小C.整个过程中物体的机械能不变D.物体下落回到抛出点时的机械能和抛出时的机械能相等答案 AD6.一物块从如图所示的弧形轨道上的A点由静止开始滑下,由于轨道不光滑,它仅能滑到B点.由B点返回后,仅能滑到C点,已知A、B高度差为h1,B、C高度差为h2,则下列关系正确的是( )A.h1=h2 B.h1h2 D.h1、

10、h2大小关系不确定答案 C7.(2009重庆模拟)将一物体从地面竖直上抛,设物体做上抛运动过程中所受的空气阻力大小恒定,物体在地面时的重力势能为零,则物体从抛出到落回原地的过程中,物体的机械能E与物体距地面高度h的关系正确的是( )答案 A8.半径为R的四分之一竖直圆弧轨道,与粗糙的水平面相连,如图所示.有一个质量为m的均匀细直杆搭放在圆弧两端,若释放细杆,它将开始下滑,并且最后停在水平面上.在上述过程中 ( )A.杆克服摩擦力所做的功为mgR B.杆克服摩擦力所做的功为mgRC.重力所做的功为mgR D.外力做的总功为mgR答案 B9.（2009兰州一中月考）一颗速度较大的子弹,水平击穿原来

11、静止在光滑水平面上的木块.设木块对子弹的阻力恒定不变,若增大子弹的入射速度,关于子弹击穿木块过程中,说法正确的是 ( )A.子弹击穿木块的发热量变大 B.子弹击穿木块的发热量不变C.子弹动量的改变量变小 D.木块动能的增加量变大答案 BC10.沙河抽水蓄能电站自2003年投入运行以来,在缓解用电高峰电力紧张方面,取得了良好的社会效益和经济效益.抽水蓄能电站的工作原理是,在用电低谷时(如深夜),电站利用电网多余电能把水抽到高处蓄水池中,到用电高峰时,再利用蓄水池中的水发电,如图所示,蓄水池(上游水库)可视为长方体,有效总库容量(可用于发电)为V,蓄水后水位高出下游水面H,发电过程中上游水库水位最

12、大落差为d.统计资料表明,该电站年抽水用电为2.4108 kWh,年发电量为1.8108 kWh.则下列计算结果正确的是(水的密度为,重力加速度为g,涉及重力势能的计算均以下游水面为零势能面) ( )A.能用于发电的水的最大重力势能Ep=VgHB.能用于发电的水的最大重力势能Ep=Vg（H-）C.电站的总效率达75%D.该电站平均每天所发电能可供给一个大城市居民用电(电功率以105 kW计)约10 h答案 BC11.如图所示,一个盛水容器两端开口,小口的横截面积为S1,大口的横截面积为S2,内盛的水在不断地流出,此时的高度差为h,求此时流出小口水流的速度.(提示:上部和下部流量Q=Sv是相等的

13、)答案 12.(2009海淀区模拟)如图所示,传送带与水平面之间的夹角为=30,其上A、B两点间的距离为L=5 m,传送带在电动机的带动下以v=1 m/s的速度匀速运动,现将一质量为m=10 kg的小物体(可视为质点)轻放在传送带的A点,已知小物体与传送带之间的动摩擦因数,在传送带将小物体从A点传送到B点的过程中,求:(1)传送带对小物体做的功.(2)电动机做的功(g取10 m/s2). 答案 (1)255 J (2)270 J13.如图所示,水平地面AB=10.0 m,BCD是半径为R=0.9 m的光滑半圆轨道,O是圆心,DOB在同一竖直线上.一个质量m=1.0 kg的物体静止在A点.现用F=10 N的水平恒力作用在物体上,使物体从静止开始做匀加速直线运动.物体与水平地面间的动摩擦因数=0.5.当物体运动到B点时撤去F,之后物体沿BCD轨道运动,离开最高点D后落到地上的P点(图中未画出).g取10 m/s2,求:(1)物体运动到B点时的速度大小.(2)物体运动到D点时的速度大小.(3)物体落地点P与B间的距离.答案 (1)10 m/s (2)8 m/s (3)4.8 m