物理·必修2(粤教版)
第六节 能量 能量转化与守恒定律
1.(双选)关于功和能,下列说法正确的是( )
A.做功的过程就是能量转化的过程,功是能量转化的量度
B.物体做了多少功,就有多少能量发生了转化、转移或消失
C.力对物体做多少功,物体就具有多少能;物体具有多少能,就一定能做多少功
D.水推动水轮机做了3×108 J的功,表示水的能量减少了3×108 J
答案:AD
2.关于能量守恒定律,下列说法不正确的是( )
A.某种形式能量的减少,一定有其他形式能量的增加
B.某个物体能量的减少,一定有其他物体能量的增加
C.不需消耗能量而能持续对外做功的机械——永动机不可能制成
D.绳子吊着物体在空中摆动最终停下,足球滚动一段距离后停下,说明能量消失了
答案:D
3.汽车沿一段坡面向下行驶,通过刹车使速度逐渐减小,在刹车过程中( )
A.重力势能增加 B.动能增加
C.重力做负功 D.机械能不守恒
解析:向下运动,高度在降低,重力势能在减小,选项A错误.向下运动,重力做正功,选项C错误.已知刹车时速度在减小,所以动能减小,选项B错误.刹车过程,摩擦力做负功,发热了,所以机械能减小,选项D正确.
答案:D
4.(双选)短跑比赛时,运动员采用蹲踞式起跑,如图所示,发令枪响后,左脚迅速蹬离起跑器,在向前加速的同时提升身体重心.假设质量为m的运动员,在起跑时前进距离s内,重心升高了h,获得的速度为v,空气阻力做功为W阻,则在此过程中( )
A.运动员的机械能增加了mv2
B.运动员的机械能增加了mv2+mgh
C.运动员的重力做功为W重=mgh
D.运动员自身做功W人=mv2+mgh-W阻
解析:机械能包括动能和势能,故选项B正确,A错误;重心升高h,运动员的重力做功为W重=-mgh,选项C错误;由功能关系可得,运动员自身做功W人=mv2+mgh+W,而W=-W阻,即人克服阻力做的功,故选项D正确.
答案:BD
5.小明同学在家锻炼身体,做杠铃练习.他将杠铃由静止开始举高H,并获得速度v.则下列说法中不正确的是( )
A.小明对杠铃做的功等于杠铃机械能的增量
B.杠铃动能的增量等于杠铃所受合外力对它做的功
C.克服杠铃重力做的功等于杠铃重力势能的增量
D.合外力对杠铃做的功等于机械能的增量
解析:合力做功等于杠铃的动能增量,不是机械能的增量,B对,D错;小明对杠铃做的功等于杠铃能量的增加(即机械能的增加),A对;重力做功等于重力势能的增量,C对.
答案:D
6.
(双选)高台跳水比赛中,质量为m的跳水运动员进入水中后受到水的阻力而做减速运动,如图所示,设水对他的阻力大小恒为f,那么在他减速下降h的过程中(当地重力加速度为g),下列说法正确的是( )
A.他的动能减少了fh
B.他的重力势能减少了mgh
C.他的机械能减少了fh
D.他的机械能减少了(f-mg)h
解析:合力做的功等于动能的增量,除重力外其他力做功等于机械能的增量,A、D选项错误,B、C选项正确.
答案:BC
7.如图所示,轻绳的一端系在固定粗糙斜面上的O点,另一端系小球.给小球足够大的初速度,使小球在斜面上做圆周运动.在此过程中( )
A.小球的机械能守恒
B.重力对小球不做功
C.绳的张力对小球不做功
D.在任何一段时间内,小球克服摩擦力所做的功总是等于小球动能的减少
解析:斜面粗糙,小球受到重力、支持力、摩擦力、绳子拉力,由于除重力做功外,摩擦力做负功,机械能减少,选项A、B错;绳子张力总是与运动方向垂直,故不做功,选项C对;小球动能的变化等于合力做功,即重力与摩擦力做功,选项D错.
答案:C
8.
在光滑水平面上,子弹m水平射入木块后留在木块内,如图所示,现将子弹、弹簧、木块合在一起作为研究对象,则此系统从子弹开始射入木块到弹簧压缩到最短的整个过程中,则下列说法正确的是( )
A.子弹与木块有摩擦阻力,能量不守恒,机械能不守恒
B.子弹与木块有摩擦阻力,但能量守恒,机械能不守恒
C.子弹与木块有摩擦阻力,但能量和机械能均守恒
D.能量不守恒,机械能守恒
解析:子弹与木块间的摩擦阻力做功机械能转化为内能,机械能不守恒,但总能量不变,B选项正确.
答案:B
9.(双选)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,放在小车的最左端,现用一水平力F作用在小物块上,小物块与小车之间的摩擦力为f,经过一段时间小车运动的位移为x,小物块刚好滑到小车的右端,则下列说法中正确的是( )
A.此时小车的动能为fx
B.此时物块的动能为F(x+L)
C.这一过程中,物块和小车增加的机械能为Fx-fL
D.这一过程中,因摩擦而产生的热量为fL
解析:小车动能的增加等于外力对小车做的功,即fx,A对;滑动摩擦力做功等于系统机械能的减小,也等于摩擦生的热,D对;由于生热,故机械能减小C错;对小物块用动能定理得F(x+L)-f(x+L)=ΔEk,B错.
答案:AD
10.如图所示,光滑坡道顶端距水平面高度为h,质量为m的小物块A从坡道顶端由静止滑下,进入水平面上的滑道时无机械能损失,为使A制动,将轻弹簧的一端固定在水平滑道延长线M处的墙上,另一端恰位于滑道的末端O点.已知在OM段,物块A与水平面间的动摩擦因数均为μ,其余各处的摩擦不计,重力加速度为g,求:
(1)物块滑到O点时的速度大小;
(2)弹簧为最大压缩量d时的弹性势能;(设弹簧处于原长时弹性势能为零)
(3)若物块能够被弹回到坡道上,则它能够上升的最大高度是多少?
解析:(1)由机械能守恒定律得mgh=mv2解得v=.
(2)在水平滑道上物块A克服摩擦力所做的功为W=μmgd;由能量守恒定律得mv2=Ep+μmgd.解得:Ep=mgh-μmgd.
(3)物块A被弹回的过程中,克服摩擦力所做的功仍为W=μmgd,由能量守恒定律得mgh′=Ep-μmgd,解得物块A能够上升的最大高度为:h′=h-2μd.
答案:(1) (2)mgh-μmgd (3)h-2μd
学业分层测评(十七)
(建议用时:45分钟)
[学业达标]
1.下列说法正确的是( )
A.随着科技的发展,永动机是可以制成的
B.太阳照射到地球上的光能转化成了其他形式的能量,但照射到宇宙空间的能量都消失了
C.“既要马儿跑,又让马儿不吃草”违背了能量转化和守恒定律,因而是不可能的
D.有种“全自动”手表,不用上发条,也不用任何形式的电源,却能一直走动,说明能量可以凭空产生
【解析】 永动机是指不消耗或少消耗能量,而可以大量对外做功的装置,违背了能量转化和守恒定律,A错;太阳辐射大量的能量,地球只吸收了极少的一部分,但辐射到星际空间的能量也没有消失,一定是转化成了别的能量,B错;马和其他动物,包括人要运动,必须消耗能量,动物的能量来源是食物中储存的生物质能,C正确;所谓的“全自动”手表内部是有能量转化装置的,只有当人戴着手表活动时,才能不断补充能量,维持手表的运行,如果把表放在桌面上静置一段时间,它一定会停摆的,D错.
【答案】 C
2.滑雪运动员沿斜坡下滑了一段距离,重力对他做功为2 000 J,他克服阻力做功100 J.则该运动员的( )
A.机械能减少了100 J
B.动能增加了2 100 J
C.重力势能减少了1 900 J
D.重力势能增加了2 000 J
【解析】 重力做功,重力势能减少,C、D错误.克服阻力做功,机械能减少,A正确.总功等于动能的增加,且阻力做负功,故B错误.
【答案】 A
3.(多选)由能量转化与守恒定律可知,利用能源的过程实质上是( )
A.能量的消失过程
B.能量的创造过程
C.能量转化和转移的过程
D.能量转化和转移并且耗散的过程
【解析】 利用能源的过程实质上是能量转化和转移的过程,在能源的利用过程中能量是耗散的,A、B错误,C、D正确.
【答案】 CD
4.(多选)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出发至炮筒口的过程中,克服重力做功W1,克服炮筒阻力及空气阻力做功W2,高压燃气对礼花弹做功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W3+W2+W1
B.礼花弹的动能变化量为W3-W2-W1
C.礼花弹的机械能变化量为W3-W2
D.礼花弹的机械能变化量为W3-W1
【解析】 由动能定理,动能变化量等于合外力做的功,即W3-W2-W1,B正确.除重力之外的力的功对应机械能的变化量,即W3-W2,C正确.
【答案】 BC
5.如图4-6-11所示,一个质量为m的物体(可视为质点)以某一速度由A点冲上倾角为30°的固定斜面,做匀减速直线运动,其加速度的大小为g,在斜面上上升的最大高度为h,则在这个过程中,物体( )
图4-6-11
A.机械能损失了mgh B.动能损失了mgh
C.动能损失了mgh D.机械能损失了mgh
【解析】 由于物体沿斜面以加速度g做减速运动,由牛顿第二定律可知:mgsin 30°+f=mg,f=mg.
摩擦力做功为:Wf=-f·2h=-mgh,
机械能损失mgh,故A正确,D错误.
由动能定理得ΔEk=-mgh-mgh=-2mgh
即动能损失了2mgh,故B、C错.
【答案】 A
6.(多选)质量为m的物体在竖直向上拉力F的作用下从静止出发以2g的加速度匀加速上升h,则( )
A.物体的机械能增加3mgh
B.物体的重力势能增加mgh
C.物体的动能增加Fh
D.物体在上升过程中机械能守恒
【解析】 由F-mg=2mg得拉力F=3mg,机械能的增加等于拉力F做的功,即WF=Fh=3mgh,A对,D错;重力势能的增加等于克服重力做的功mgh,B对;动能的增加等于合力做的功,即W合=m·2g·h=2mgh=Fh,C错.
【答案】 AB
7. (多选)如图4-6-12所示,一木块放在光滑水平面上,一子弹水平射入木块中,射入深度为d,平均阻力为f.设木块滑行距离为s时开始匀速前进,下列判断正确的是( )
图4-6-12
A.子弹损失的动能等于fd
B.子弹损失的动能等于f(s+d)
C.总机械能的损失等于fs
D.总机械能的损失等于fd
【解析】 子弹受到的合外力为f,合外力做负功,即Wf=-f(s+d),根据动能定理得,子弹损失的动能为f(s+d),选项A错误,B正确;合外力对木块做的功为W=fs,则木块增加的动能为fs,根据以上分析知道,子弹动能的减少量大于木块动能的增加量,选项C错误;根据能量守恒定律可知,子弹、木块系统总机械能的损失为ΔE=-f(s+d)+fs=-fd,选项D正确.
【答案】 BD
8.如图4-6-13所示,在高1.5 m的光滑平台上有一个质量为2 kg的小球被一细线拴在墙上,球与墙之间有一根被压缩的轻质弹簧.当烧断细线时,小球被弹出,小球落地时的速度方向与水平方向成60°角,则弹簧被压缩时具有的弹性势能为(g取10 m/s2)( )
图4-6-13
A.10 J B.15 J
C.20 J D.25 J
【解析】 由h=gt2和vy=gt得:
vy= m/s,落地时,tan 60°=可得:
v0== m/s.
小球刚被弹出时所获得的动能来源于弹簧弹力做功,由动能定律知:W=mv,弹簧弹力做的功源自弹簧弹性势能,故Ep=W=mv=10 J.
【答案】 A
[能力提升]
9.(多选)如图4-6-14所示,卷扬机的绳索通过定滑轮用力F拉位于粗糙斜面上的木箱,使之沿斜面加速向上移动.在移动过程中,下列说法正确的是( )
图4-6-14
A.F对木箱做的功等于木箱增加的动能与木箱克服摩擦力所做的功之和
B.F对木箱做的功等于木箱克服摩擦力和克服重力所做的功之和
C.木箱克服重力做的功等于木箱增加的重力势能
D.F对木箱做的功等于木箱增加的机械能与木箱克服摩擦力做的功之和
【解析】 木箱加速上移的过程中,拉力F做正功,重力和摩擦力做负功.支持力不做功,由动能定理得:WF-WG-Wf=mv2-0.
即WF=WG+Wf+mv2,A、B错误,D正确;又因木箱克服重力做功WG,等于木箱重力势能的增加量,故C正确.
【答案】 CD
10.(多选)如图4-6-15所示,一块长木板B放在光滑的水平面上,在B上放一物体A,现以一恒定的外力拉B,由于A、B间摩擦力的作用,A将在B上滑动,以地面为参照物,A、B都向前移动一段距离.在此过程中( )
图4-6-15
A.外力F做的功等于A和B动能的增量
B.B对A的摩擦力所做的功等于A的动能增量
C.A对B的摩擦力所做的功等于B对A的摩擦力所做的功
D.外力F对B做的功等于B的动能的增量与B克服摩擦力所做的功之和
【解析】 物体A所受的合外力等于B对A的摩擦力,对物体A运用动能定理,则有B对A的摩擦力所做的功等于A的动能增量,B对.A对B的摩擦力与B对A的摩擦力是一对作用力与反作用力,大小相等,方向相反,但是由于A在B上滑动,A、B对地的位移不相等,故二者做功不相等,C错.对B应用动能定理,WF-Wf=ΔEkB,即WF=Wf+ΔEkB就是外力F对B做的功,等于B的动能增量与B克服摩擦力所做的功之和,D对.由上述讨论知B克服摩擦力所做的功与A的动能增量(等于B对A的摩擦力所做的功)不相等,故A错.
【答案】 BD
11.如图4-6-16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120°,半径R为2.0 m.一个物体在离弧底E高度为h=3.0 m处,以初速度4.0 m/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10 m/s2)
图4-6-16
【解析】 由于圆弧面是光滑的,由能量守恒定律知,物体最终在B、C之间摆动,且在B、C两点时速度为零.设物体在斜面上运动的总路程为s,物体在斜面上所受摩擦力为f=μmgcos 60°,由能量守恒定律知
mv+mg[h-R(1-cos 60°)]=μmgscos 60°
物体在斜面上通过的总路程为
s=
=m=280 m.
【答案】 280 m
12.如图4-6-17所示,在光滑水平地面上放置质量M=2 kg的长木板,木板上表面与固定的光滑弧面相切.一质量m=1 kg的小滑块自弧面上高h处由静止自由滑下,在木板上滑行t=1 s后,滑块和木板以共同速度v=1 m/s匀速运动,g取10 m/s2.求:
图4-6-17
(1)滑块与木板间的摩擦力大小Ff;
(2)滑块下滑的高度h;
(3)滑块与木板相对滑动过程中产生的热量Q.
【解析】 (1)对木板:Ff=Ma1
由运动学公式,有v=a1t,
解得Ff=2 N.
(2)对滑块:-Ff=ma2
设滑块滑上木板时的速度是v0,
则v-v0=a2t,可得v0=3 m/s.
由机械能守恒定律有mgh=mv,
h== m=0.45 m.
(3)根据功能关系有:
Q=mv-(M+m)v2
=×1×32 J-×(1+2)×12 J
=3 J.
【答案】 (1)2 N (2)0.45 m (3)3 J
课件38张PPT。第六节 能量的转化与守恒第四章 机械能和能源自主预习
预习新知 夯实基础重点探究
启迪思维 探究重点达标检测
检测评价 达标过关自主预习1.各种形式的能量
自然界存在着不同形式的能量.如: 、内能、 、 、核能、 等
2.能量的存在形式多种多样,不同形式的能量可以相互转化.我们所消耗的能量,大部分是 辐射到地球后转化而来的.一、能量转化及守恒定律机械能电能电磁能化学能太阳能3.能量转化与守恒定律
(1)内容:能量既不会凭空 ,也不会凭空消失,它只能从一种形式
为另一种形式,或者从一个物体 到另一个物体,在转化或转移的过程中其 不变.
(2)意义:
①揭示了自然界各种运动形式不仅具有 性、而且具有 性.
②宣布 不可能制成.产生转化转移总量多样统一“第一类永动机”二、能量转化和转移的方向性在整个自然界中,所有宏观自发过程都具有单向性,都有一定的 性,都是一种不可逆过程.
(1)热传导的方向性.
两个温度不同的物体相互接触时,热量会自发地从高温物体传给 物体,结果使高温物体的温度降低,低温物体的温度升高.
(2)机械能和内能转化过程的方向性.
机械能是可以 转化为内能的,但在任何情况下都不可能把从高温热源吸收的热量全部转变为有用的机械功,而且工作物质本身又回到原来的状态,即内能不可能全部转化为机械能,而不引起其他变化.方向低温全部答案即学即用
1.判断下列说法的正误.
(1)机械能守恒定律是能量守恒定律的一种特殊形式.( )
(2)在利用能源的过程中,能量在数量上并未减少.( )
(3)内能不可能全部转化为机械能而不引起其他变化.( )√√√2.质量为0.4 kg的皮球,从离地面高0.5 m处自由落下,与地面碰撞后以2 m/s的速度反弹,不计空气阻力,g取10 m/s2,碰撞时损失的机械能为______,损失的机械能转化为____能.答案1.2 J内重点探究1.在验证机械能守恒定律的实验中,计算发现,重物减少的重力势能的值总大于增加的动能的值,即机械能的总量在减少.机械能减少的原因是什么?减少的部分机械能是消失了吗?一、对能量守恒定律的理解答案答案 机械能减少的原因是由于要克服摩擦阻力和空气阻力做功,机械能转化成了内能.不是.2.请说明下列现象中能量是如何转化或转移的?
(1)植物进行光合作用.
答案 光能转化为化学能
(2)放在火炉旁的冰融化变热.
答案 内能由火炉转移到冰
(3)电流通过灯泡,灯泡发光.
答案 电能转化为光能答案1.适用范围:能量守恒定律是贯穿物理学的基本规律,是各种自然现象中普遍适用的一条规律.
2.对能量守恒定律的理解
某种形式的能减少,一定存在其他形式的能增加,且减少量和增加量一定相等.
某个物体的能量减少,一定存在其他物体的能量增加,且减少量和增加量一定相等.知识深化例1 (多选)从光滑斜面上滚下的物体,最后停止在粗糙的水平面上,则
A.在斜面上滚动时,只有动能和势能的相互转化
B.在斜面上滚动时,有部分势能转化为内能
C.在水平面上滚动时,总能量正在消失
D.在水平面上滚动时,机械能转化为内能,总能量守恒答案解析√√解析 在斜面上滚动时,只有重力做功,只发生动能和势能的相互转化;在水平面上滚动时,有摩擦力做功,机械能转化为内能,总能量是守恒的,故选A、D.二、能量守恒定律的应用1.能量守恒定律的表达式
(1)从不同状态看,E初=E末.
(2)从能的转化角度看,ΔE增=ΔE减.
(3)从能的转移角度看,ΔEA增=ΔEB减.
2.能量守恒定律应用的关键步骤
(1)明确研究对象和研究过程.
(2)找全参与转化或转移的能量,明确哪些能量增加,哪些能量减少.
(3)列出增加量和减少量之间的守恒式.例2 如图1所示,皮带的速度是3 m/s,两圆心的距离s=4.5 m,现将m=1 kg的小物体轻放在左轮正上方的皮带上,物体与皮带间的动摩擦因数μ=0.15,电动机带动皮带将物体从左轮运送到右轮正上方时,求:(g取10 m/s2)
(1)小物体获得的动能Ek;图1答案 4.5 J解析 设小物体与皮带达到共同速度时,物体相对地面的位移为s′.答案解析(2)这一过程摩擦产生的热量Q;答案 4.5 J解析 由μmg=ma得a=1.5 m/s2,
由v=at得t=2 s,
则Q=μmg(vt-s′)=0.15×1×10×(6-3) J=4.5 J.答案解析(3)这一过程电动机消耗的电能E.答案 9 J解析 由能量守恒知E=Ek+Q=4.5 J+4.5 J=9 J.针对训练1 一弹珠弹射玩具模型如图2所示,水平粗糙管AB内装有一轻弹簧,左端固定.竖直放置光滑管道BCD,其中CD为半径R=0.1 m的四分之一圆周,C点与地面间的高度H=0.1 m,用质量m1=0.2 kg的弹珠(可看成质点)将弹簧缓慢压缩到某一确定位置M,弹珠与弹簧不固连.由静止释放后弹珠恰能停在D点.用同种材料、质量
m2=0.1 kg的弹珠仍将弹簧缓慢压缩到M
点再由静止释放,弹珠由D点飞出后落在
与D点正下方D′点相距x=0.8 m处.g取
10 m/s2.求:
(1)弹珠m2从D点飞出时的速度大小;答案解析图2答案 4 m/s解析 弹珠m2由D点飞出后做平抛运动,得t=0.2 s(2)弹簧被缓慢压缩到M点时储存的弹性势能;答案答案 1.6 J解析 研究弹珠从释放到D点的过程,由能量守恒定律得:
释放m1的过程,有Ep=μm1gx′+m1g(H+R)
释放m2的过程,解析解得Ep=1.6 J(3)保持弹珠m2仍将弹簧缓慢压缩到M点,改变H的高度,从D点飞出后落在与D点正下方D′点距离x是不同的,求x的最大值.答案答案 1 m解析 由能量守恒定律:解析由基本不等式得xm=1 m在涉及弹性势能等多种形式的能量转化问题中,用能量守恒的思想解题可以化繁为简.三、功能关系的理解与应用1.功能关系概述
(1)不同形式的能量之间的转化是通过做功实现的,做功的过程就是能量转化的过程.
(2)功是能量转化的量度.做了多少功,就有多少能量发生转化.2.功与能的关系:由于功是能量转化的量度,某种力做功往往与某一种具体形式的能量转化相联系,具体功能关系如下表:例3 如图3所示,在竖直平面内有一半径为R的圆弧轨道,半径OA水平、OB竖直,一个质量为m的小球自A的正上方P点由静止开始自由下落,小球沿轨道到达最高点B时恰好对轨道没有压力.已知AP=2R,重力加速度为g,则小球从P到B的运动过程中
A.重力做功2mgR
B.机械能减少mgR
C.合外力做功mgR
D.克服摩擦力做功 mgR图3答案解析√解析 重力做功与路径无关,所以WG=mgR,选项A错;克服摩擦力做的功等于机械能的减少量,故选项D对.应用功能关系解题的关键
应用功能关系解题的关键是深刻理解不同功能关系的含义:
(1)重力做功是物体重力势能变化的原因,重力做多少功,重力势能就减少多少;
(2)弹力做功是弹簧弹性势能变化的原因,弹力做多少功,弹性势能就减少多少;
(3)合力做功是物体动能变化的原因,合力做多少功,动能就增加多少;
(4)除重力和系统内弹力之外的其他力做功是机械能变化的原因,其他力做多少功,机械能就增加多少.针对训练2 (多选)如图4所示,质量为m的物体(可视为质点)以某一速度从A点冲上倾角为30°的固定斜面,其运动的加速度大小为 g,此物体在斜面上上升的最大高度为h,则在这个过程中物体 答案解析图4√√解析 这个过程中重力势能增加了mgh,故A错误;达标检测1231.(能源的利用)关于能源的开发和应用,下列说法中正确的是
A.能源应用的过程就是内能转化为机械能的过程
B.化石能源的能量归根结底来自于太阳能,因此化石能源永远不会枯竭
C.在广大的农村推广沼气意义重大,既变废为宝,减少污染,又大量节
约能源
D.随着科学技术的发展,煤炭资源将取之不尽、用之不竭答案解析4√123解析 能源应用过程并不单纯是将内能转化为机械能的过程,各种转化形式均可为人类服务,A错误;
化石能源的能量虽然来自太阳能,但要经过数亿年的地质演变才能形成,且储量有限,为不可再生能源,B错误;
在广大农村推广沼气对改善农村环境、节约能源意义重大,功在当代,利在千秋,C正确;
无论技术先进与否,煤炭资源不可能取之不尽、用之不竭,D错误.42.(功能关系)如图5所示,在高台跳水比赛中,质量为m的跳水运动员进入水中后受到水的阻力(包含浮力)而竖直向下做减速运动,设水对她的阻力大小恒为F,则在她减速下降深度为h的过程中,下列说法正确的是(g为当地的重力加速度)
A.她的动能减少了Fh
B.她的重力势能减少了mgh
C.她的机械能减少了(F-mg)h
D.她的机械能减少了mgh答案1234√图53.(功能关系)(多选)如图6所示,质量为M的木块放在光滑的水平面上,质量为m的子弹(可视为质点)以速度v0沿水平方向射中木块,并最终留在木块中与木块一起以速度v运动.已知当子弹相对木块静止时,木块前进距离为l,子弹进入木块的深度为d,若木块对子弹的阻力f视为恒定,则下列关系式中正确的是 答案1234图6解析√√√解析 画出运动过程示意图,从图中不难看出,当木块前进距离为l,子弹进入木块的深度为d时,子弹相对于地面发生的位移为l+d.由牛顿第三定律知,子弹对木块的作用力大小也为f.
子弹对木块的作用力对木块做正功,木块对子弹的作用力对子弹做负功,所以,选项A、C、D正确.12344.(能量守恒定律的应用)如图7所示,一物体质量m=2 kg,在倾角θ=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,sin 37°=0.6,cos 37°
=0.8.求:(小数点后保留两位小数)
(1)物体与斜面间的动摩擦因数μ;答案解析1234答案 0.52图7解析 物体从开始位置A点到最后D点的过程中,弹性势能没有发生变化,动能和重力势能减少,机械能的减少量为1234物体克服摩擦力产生的热量为Q=fs ②
其中s为物体的路程,即s=5.4 m
f=μmgcos 37° ③
由能量守恒定律可得ΔE=Q ④
由①②③④式解得μ≈0.52.(2)弹簧的最大弹性势能Epm.1234答案 24.46 J解析 物体由A到C的过程中,
动能减小ΔEk= mv02 ⑤
重力势能减少ΔEp′=mglACsin 37° ⑥
摩擦生热Q′=flAC=μmgcos 37°lAC ⑦
由能量守恒定律得弹簧的最大弹性势能为Epm=ΔEk+ΔEp′-Q′ ⑧
联立⑤⑥⑦⑧解得Epm≈24.46 J.答案解析