第2章能量的转化与守恒打印

1第2章能量的转化与守恒一、动能定理及其应用一、动能1.定义：物体由于______而具有的能量2.公式：kE3.动能是量，并且动能总零.动能是，也是二.动能定理1.内容：所有外力对物体做的总功等于物体动能的2.表达式：3.物理意义：指出了_____和_____的关系.4.适用条件：所有的运动和力练习题1．一铅球运动员，奋力一推将8kg的铅球推出10m远．铅球落地后将地面击出一坑，有经验的专家根据坑的深度形状认为铅球落地时的速度大致是12m／s．若铅球出手时的高度是2m，求推球过程中运动员对球做的功大约是多少焦耳？2．如图所示，AB与CD为两个对称斜面，其上部足够长，下部分别与一个光滑的圆弧面的两端相切，圆弧圆心角为120o，半径R为2.0m，一个物体在离弧底E高度为h=3.0m处，以初速度4.0m/s沿斜面运动，若物体与两斜面的动摩擦因数为0.02，则物体在两斜面上（不包括圆弧部分）一共能走多长路程?（g取10m/s2）第2题图第3题图第4题图3．如图所示，木板OA水平放置，长为L，在A处放置一个质量为m的物体，现绕O点缓慢抬高到A端，直到当木板转到与水平面成角时停止转动。这时物体受到一个微小的干扰便开始缓慢匀速下滑，物体又回到O点，在整个过程中（）A.支持力对物体做的总功为mgLsinαB.摩擦力对物体做的总功为零C.木板对物体做的总功为零D.木板对物体做的总功为正功4．静止在粗糙水平面上的物块A受方向始终水平向右、大小先后为F1、F2、F3的拉力作用做直线运动，t=4s时停下，其速度—时间图象如图所示，已知物块A与水平面间的动摩擦因数处处相同，下列判断正确的是（）A.全过程中拉力做的功等于物块克服摩擦力做的功B.全过程中拉力做的功等于零2C.一定有F1+F3=2F2D.可能有F1+F32F25．如图所示，木板质量为M，长度为L，小木块的质量为m，水平地面光滑，一根不计质量的轻绳通过定滑轮分别与M和m连接，小木块与木板间的动摩擦因数为μ.开始时木块静止在木板左端，现用水平向右的力将m拉至右端，拉力至少做功为（）A.μmgLB.2μmgLC.μmgL/2D.μ(M+m)gL6．如图所示，滑雪者由静止开始沿斜坡从A点自由滑下，然后在水平面上前进至B点停下.已知斜坡、水平面与滑雪板之间的动摩擦因数皆μ为，滑雪者（包括滑雪板）的质量为m，A、B两点间的水平距离为L.在滑雪者经过AB段的过程中，摩擦力所做的功（）A.大于μmgLB.小于μmgLC.等于μmgLD.以上三种情况都有可能第5题图第6题图第7题图7．如图所示，质量为M=0.2kg的木块放在水平台面上，台面比水平地面高出h=0.20m，木块离台的右端L=1.7m，质量为m=0.10M的子弹以v0=180m/s的速度水平射向木块，当子弹以v=90m/s的速度水平射出时，木块的速度为v1=9m/s（此过程作用时间极短，可认为木块的位移为零）。若木块落到水平地面时的落地点到台面右端的水平距离为s=1.6m，求：（1）木块对子弹所做的功W1和子弹对木块所做的功W2；（2）木块与台面间的动摩擦因数为μ。8．为了安全，在公路上行驶的汽车间应保持必要的距离，已知某高速公路的最高限速vmax=120km/h，假设前方车突然停止，后车司机发现这一情况，经制动到汽车开始减速所通过的位移为17m，制动时汽车受到的阻力为汽车受到的重力的0.5倍，该高速公路上汽车间的距离至少应为多大？（g取10m/s2）9．如图所示，倾角为θ的光滑斜面上放有两个质量均为m的小球A和B，两球之间用一根长为L的轻杆相连，下面的小球B离斜面底端的高度为h。两球从静止开始下滑，不计球与地面碰撞时的机械能损失，且地面光滑，求：（1）两球在光滑水平面上运动时的速度大小；（2）此过程中杆对A球所做的功。10．如图所示，一个质量为m的物体静止放在光滑水平面上，在互成60°角的大小相等的两个水平恒力作用下，经过一段时间，物体获得的速度为v，在力的方向上获得的速度分别为v1、v2，那么在这段时间内，其中一个力做的功为3A．261mvB．241mvC．231mvD．221mv第9题图第10题图第11题图11．一滑块在水平地面上沿直线滑行，t=0时其速度为1m/s。从此刻开始滑块运动方向上再施加一水平面作用F，力F和滑块的速度v随时间的变化规律分别如图a和图b所示。设在第1秒内、第2秒内、第3秒内力F对滑块做的功分别为123、、，，则以下关系正确的是（）A.123B.123C.132D.12312．运动员跳伞将经历加速下降和减速下降两个过程。将人和伞看成一个系统，在这两个过程中，下列说法正确的是（）A．阻力对系统始终做负功B．系统受到的合外力始终向下C．重力做功使系统的重力势能增加D．任意相等的时间内重力做的功相等13．如图所示，斜面倾角为α，长为L，AB段光滑，BC段粗糙，且BC=2AB。质量为m的木块从斜面顶端无初速下滑，到达C端时速度刚好减小到零。求物体和斜面BC段间的动摩擦因数μ。第13题图第14题图第15题图14．质量为M的木块放在水平台面上，台面比水平地面高出h=0.20m，木块离台的右端L=1.7m。质量为m=0.10M的子弹以v0=180m/s的速度水平射向木块，并以v=90m/s的速度水平射出，木块落到水平地面时的落地点到台面右端的水平距离为s=1.6m，求木块与台面间的动摩擦因数为μ。15．如图所示，AB为1/4圆弧轨道，半径为R=0.8m，BC是水平轨道，长S=3m，BC处的摩擦系数为μ=1/15，今有质量m=1kg的物体，自A点从静止起下滑到C点刚好停止。求物体在轨道AB段所受的阻力对物体做的功。16．将小球以初速度v0竖直上抛，在不计空气阻力的理想状况下，小球将上升到某一最大高度。由于有空气阻力，小球实际上升的最大高度只有该理想高度的80%。设空气阻力大小恒定，求小球落回抛出点时的速度大小v。17．质量为m的钢珠从高出地面h处由静止自由下落，落到地面进入沙坑h/10停止，则（1）钢珠在沙坑中受到的平均阻力是重力的多少倍？4（2）若让钢珠进入沙坑h/8，则钢珠在h处的动能应为多少？设钢珠在沙坑中所受平均阻力大小不随深度改变。二、机械能守恒定律及其应用一、重力势能1.重力做功的特点：与无关，由物体所受的重力和物体初、末位置的决定.重力做功与重力势能的关系__________________________________2.定义：地球上的物体所具有的跟它的_____有关的能，表达式Ep=________3.重力势能的特点（1）相对性：要指明（即零势能面）（2）系统性：重力势能是物体和这一系统共同所有4.重力势能是_____量，正、负表示比零势能点的能量状态__________二、弹性势能1.概念：物体因发生__________而具有的势能2.弹力做功与弹性势能变化的关系：．三．机械能守恒定律1.机械能：物体的和统称为机械能2.内容：在只有（和系统内）做功的情况下，物体（或系统）的和发生相互转化，但总的机械能保持不变3.表达式：4.机械能守恒的条件_________________________________________练习题1、如图所示，小球在外力作用下，由静止开始从A点出发做匀加速直线运动，到B点时消除外力，然后，小球冲上竖直平面内半径为R的光滑半圆环，恰能维持在圆环做圆周运动，到达最高点C后抛出，最后落回到原来的出发点A处，如图所示，试求小球在AB段运动的加速度为多大？2、如图所示，一固定的楔形木块，其斜面的倾角θ=300，另一边与地面垂直，顶上有一定滑轮，一柔软的细线跨过定滑轮，两端分别与物块A、B连接，A的质量为4m，B的质量为m，开始时将B按在地面上不动，然后放开手，让A沿斜面下滑而B上升．物块A与斜面间无摩擦。设当A沿斜面下滑距离s后，细绳突然断了，求物块B上升的最大距离H。5第1题图第2题图第4题图第6题图3、下列说法正确的是（）A.如果物体（或系统）所受到的合外力为零，则机械能一定守恒B.如果合外力对物体（或系统）做功为零，则机械能一定守恒C.物体沿光滑曲面自由下滑过程中，机械能一定守恒D.做匀加速运动的物体，其机械能可能守恒4、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。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大于小球动能的增加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5、质量为m的物体，由静止开始下落，由于空气阻力，下落的加速度为g54，在物体下落h的过程中，下列说法正确的是（）A.物体的动能增加了mgh54B.物体的机械能减少了mgh54C.物体克服阻力所做的功为mgh51D.物体的重力势能减少了mgh6、如图所示，一轻弹簧左端固定在长木板m2的左端，右端与小木块m1连接，且m1与m2及m2与地面之间接触面光滑，开始时m1和m2均静止，现同时对m1、m2施加等大反向的水平恒力F1和F2，从两物体开始运动以后的整个过程中，对m1、m2和弹簧组成的系统（整个过程中弹簧形变不超过其弹性限度），正确的说法是（）A.由于F1、F2等大反向，故系统机械能守恒B.由于F1、F2分别对m1、m2做正功，故系统动能不断增加C.由于F1、F2分别对m1、m2做正功，故系统机械能不断增加D.当弹簧弹力大小与F1、F2大小相等时，m1、m2的动能最大7、如图，一很长的、不可伸长的柔软轻绳跨过光滑定滑轮，绳两端各系一小球a和b。a球质量为m，静置于地面；b球质量为3m，用手托住，高度为h，此时轻绳刚好拉紧。从静止开始释放b后，a可能达到的最大高度为（）A．hB．l.5hC．2hD．2.5h6第7题图第10题图8、汽车沿水平公路做匀速直线运动，下列说法正确的是（）A．汽车沿水平面运动过程中，汽车的动能与重力势能均保持不变，因而总机械能的数值不变，符合机械能守恒定律B．汽车受到的合外力为零，因而无外力做功C．通过每一段路程时，牵引力与阻力做功总是相等D．因为合外力做功为零，所以动能不变9、关于机械能守恒定律适用条件，下列说法中正确的是（）A．只有重力和弹性力作用时，机械能守恒B．当有其他外力作用时，只要合外力为零，机械能守恒C．当有其他外力作用时，只要合外力的功为零，机械能守恒D．炮弹在空中飞行不计阻力时，仅受重力作用，所以爆炸前后机械能守恒10、如图所示，桌面高度为h，质量为m的小球，从离桌面高H处自由落下，不计空气阻力，假设桌面处的重力势能为零，小球落到地面前的瞬间的机械能应为（）A．mghB．mgHC．mg（H+h）D．mg（H−h）11、一个人站在阳台上，以相同的速率0v，分别把三个球竖直向上抛出，竖直向下抛出，水平抛出，不计空气阻力，则三球落地时的速率（）A．上抛球最大B．下抛球最大C．平抛球最大D．三球一样大12、物体以JEk1001的初动能从斜面底端沿斜面向上运动，当该物体经过斜面上某一点时，动能减少了80J，机械能减少了32J，则物体重返斜面底端时的动能为_________________。13、如图所示，质量m=0.5kg的小球从距地面高H=5m处自由下落，到达地面恰能沿凹陷于地面的半圆形槽壁运动，半圆槽半径R=0.4m。小球到达槽最低点时速率为10m/s，并继续沿槽壁运动直到从槽右端边缘飞出……，如此反复几次，设摩擦力恒定不变，求：（设小球与槽壁相碰时不损失能量）（1）小球第一次离槽上升的高度h；（2）小球最多能飞出槽外的次数（取2/10smg）。7第13题图第14题图第15题图第16题图第17题图14、如图所示，倾角为θ的直角斜面体固定在水平地面上，其顶端固定有一轻质定滑轮，轻质弹簧和轻质细绳相连，一端接质量为m2的物块B，物块B放在地面上且使滑轮和物块间的细绳竖直，一端连接质量为m1的物块A，物块A放在