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A. 速度 B. 机械能 C. 重力势能 D. 动能 【答案】B 【解析】
【详解】两球开始下落时处于同一高度,具有相同的重力势能,两球下落过程中机械能守恒,在任何时刻两球的机械能都相同。因此,两球到达最低点时,机械能相等。但由于摆长不同,小球到达最低点时的重力势能不同,所以动能不同,速度不同,则ACD错误,B正确。 故本题选B。
13.13.两物体质量之比为1:3, 它们距离地面高度之比也为1:3, 让它们自由下落,它们落地时的动能之比为( )
A. 1:3 B. 1:9 C. 3:1 D. 9:1 【答案】B 【解析】
【详解】设两物体的质量分别为根据机械能守恒定律, 对小球1,对小球2,
,
,初始高度分别为和,且设水平地面为零势能面,
故本题选B。
14.14.质量为m的小球从离地高度为h处自由下落,当小球的动能和重力势能相等时,重力做功的瞬时功率为( ) A.
B.
C.
D.
【答案】C 【解析】
【详解】设小球的动能和重力势能相等时,离地的高度为,瞬时速度为 根据机械能守恒可得:
其中,解得:
所以此时重力做功的瞬时功率为故本题选C。
15.15.已知货物的质量为m,在某段时间内起重机将货物以加速度a加速升高h,则在这段时间内叙述正确的是(重力加速度为g)( )
A. 货物的动能一定增加mah-mgh ; B. 货物的机械能一定增加mah ; C. 货物的重力势能一定增加mah ; D. 货物的机械能一定增加mah+mgh ; 【答案】D 【解析】
【详解】根据牛顿第二定律可知,货物在上升过程中受到的合力:在货物上升的过程中,根据动能定理:则货物上升到最高点的动能增加量为:又因为上升过程中,货物的重力势能增加量为所以,货物的机械能一定增加了故本题选D。
16.16.如图所示,一个质量是25 kg的小孩从高为2 m的滑梯顶端由静止滑下,滑到底端时的速度为2 m/s(取g=10 m/s),关于力对小孩做的功,以下结果正确的是( )
A. 重力做的功为500J ; B. 合外力做功为50J ; C. 克服阻力做功为50J ; D. 支持力做功为450J ; 【答案】AB 【解析】
【详解】小孩从静止开始下滑的过程中,重力做功
为零,D错误;根据动能定理,合外力做的功等于动能的变化量,则设下滑过程中,小孩克服阻力做功为故本题选AB。
17.17.下列物体中,机械能守恒的是( ) A. 做平抛运动的物体; B. 匀速下落的降落伞;
C. 光滑曲面上自由运动的物体; D. 被吊车匀速吊起的集装箱; 【答案】AC 【解析】
,由动能定理得:
,则
,A正确;支持力不做功
,B正确;
,故C错误。
2
,方向竖直向上,
,
【详解】(1)物体做平抛运动的过程中,只有重力做功,故机械能守恒,A正确; (2)匀速下落的降落伞动能不变,重力势能逐渐减小,故机械能减小,B错误;
(3)在光滑曲面上自由运动的物体,支持力不做功,只有重力做功,机械能守恒,C正确; (4)被吊车匀速吊起的集装箱,动能不变,重力势能逐渐增大,机械能增加,D错误。 故本题选AC。
18. 如图所示,质量相同的两物体处于同一高度,A沿固定在地面上的光滑斜面下滑,B自由下落,最后到达同一水平面,则( )
A. 重力对两物体做功相同 B. 重力的平均功率相同
C. 到达底端时重力的瞬时功率PA 重力做功:W=mgh,由于m、g、h都相同,则重力做功相同,故A正确;A沿斜面向下做匀加速直线运动,B做自由落体运动,A的运动时间大于B的运动时间,重力做功相同而时间不同,则重力的平均功率不同,故B错误;由动能定理可知,两物体到达斜面底端时的速度大小相等,两物体的重力也相同,但A物体重力与速度有夹角,则根据P=mgvsinθ,可知PA<PB,故C正确;由于高度变化相同,所以到达底端时两物体的动能相同,速度大小相同,但速度方向不同,故D错误;故选AC. 点睛:重力做功决定重力势能的变化与否,若做正功,则重力势能减少;若做负功,则重力势能增加.而重力的平均功率与瞬时功率的区别是:平均功率是做功与时间的比值,瞬时功率是力与速度在力的方向上的速度乘积. 19.19.一个质量为m的小球,用长为L的轻绳悬挂于O点,小球在水平力F的作用下,从最低点P缓慢地移到Q点,如图所示,则在此过程中( ) A. 小球受到的合外力做功为mgL(1-cos θ); B. 拉力F做功为FLsin θ ; C. 小球的重力势能增加mgL(1-cos θ); D. 水平力F做功使小球的机械能增加mgL(1-cos θ); 【答案】CD 【解析】 【详解】(1)在小球缓慢上升的过程中,始终处于平衡态,合力为零,故合力做功为零,A错误; (2)分析可知,拉力F为变力,故无法使用功的表达式来计算功;根据动能定理得:则拉力F做的功为 (3)重力势能的增加量为: ,故B错误; ,C正确; ,故系统机械能增加 , (4)由题意可知,小球缓慢上升过程中,动能不变,重力势能增加 ,由能量守恒定律可知,增加的机械能等于除重力以外,水平力F做的功。即水平力F做功, 使得系统的机械能增加了故本题选CD。 20.20.一个物体在外力的作用下从静止开始做直线运动,合外力方向不变,大小随时间的变化如图所示.设该物体从开始至t0时刻的位移是x1,从t0至2t0时刻的位移是x2,该物体在t0和2t0时刻的速度分别是v1和v2,合外力从开始至t0时刻做的功是W1,从t0至2t0时刻做的功是W2,则( ) ,D正确。 A. x2=4x1,v2=3v1 ; B. x1=9x2,v2=5v1 ; C. x2=4x1,W2=8W1 ; D. v2=3v1,W2=9W1 ; 【答案】AC 【解析】 【详解】根据动量定理,在在解得: , 代入解得:由 得,的过程中: ,则 ,则 ,则 的过程中: 故本题选AC。 21.21.一台电动机的功率为10kW,用这台电动机匀速提升质量为_________m/s。(不计空气阻力,g=10m/s2) 【答案】0.05 【解析】 【详解】货物被匀速提升,则发动机提供的拉力和重力相等,即 kg的货物,提升的速度为 根据,得: 故本题的答案为:0.05m/s 22.22.用200 N的拉力将地面上的一个质量为10 kg的物体提升20 m(重力加速度g取10 m/s,空气阻力忽略不计),物体被提高后具有的动能为__________J。 【答案】2000 【解析】 【详解】根据动能定理可知,拉力和重力的合力对物体做的功,等于物体动能的增量 即:解得: 2 故本题答案为:2000J 23.23.质量为2kg的光滑半球形碗,放在粗糙水平面上,一质量为0.5kg的物体从碗边静止释放,如图所示,物体在碗内运动的过程中,碗始终静止不动,则碗对地面的最大压力为_________N。(g=10m/s2) 【答案】35 【解析】 【详解】分析可知,物块滑到碗的最低点时,碗底受到物体的压力最大 当物体滑到碗底时,物体受竖直向上的碗的支持力和重力,合力充当向心力 则: 小球从顶端滑到碗底的过程中,根据动能定理可知 联立解得: 以碗为研究对象可知,解得 ,即在最低点时,物体对碗底的压力 ,其中M为碗的质量, 为地面对碗的支持力 则碗对地面的压力为35N。 故本题的答案为:35N。 24.24.质量为5 kg的物体从高处自由落下,在下落的头2 s内重力对物体做的功是多少?2 s末重力对物体做功的瞬时功率是多少?(重力加速度g取10 m/s2) 【答案】1000J 1000W 【解析】 【详解】物体做自由落体运动,则在头2s内,物体下落的高度