一、選擇題(1~5題為單選題,6~8題為多選題)
1.(2015·四川理綜)在同一位置以相同的速率把三個小球分別沿水平、斜向上、斜向下方向拋出,不計空氣阻力,則落在同一水平地面時的速度大小( )
A.一樣大 B.水平拋的最大
C.斜向上拋的最大 D.斜向下拋的最大
答案:A
解析:根據機械守恒定律可知,落地時三個小球的速度大小相同。
2.(2015·河北石家莊二中一模)一質點在0~15s內豎直向上運動,其加速度—時間圖象如圖所示,若取豎直向下為正,g取10m/s2,則下列說法正確的是( )
A.質點的機械能不斷增加
B.在0~5 s內質點的動能增加
C.在10~15 s內質點的機械能一直增加
D.在t=15s時質點的機械能大于t=5s時質點的機械能
答案:D
解析:質點豎直向上運動,0~15s內加速度方向向下,質點一直做減速運動,B錯。0~5s內,a=10m/s2,質點只受重力,機械能守恒;5~10s內,a=8m/s2,受重力和向上的力F1,F1做正功,機械能增加;10~15s內,a=12m/s2,質點受重力和向下的力F2,F2做負功,機械能減少,A、C錯誤。由F合=ma可推知F1=F2,由于做減速運動,5~10s內通過的位移大于10~15s內通過的位移,F1做的功大于F2做的功,5~15s內增加的機械能大于減少的機械能,所以D正確。
3.(2015·沈陽模擬)取水平地面為重力勢能零點。一物塊從某一高度水平拋出,在拋出點其動能為重力勢能的3倍。不計空氣阻力。該物塊落地時的速度方向與水平方向的夾角為( )
A. B.
C. D.
答案:B
解析:平拋運動過程中,物體的機械能守恒,初始狀態(tài)時動能為勢能的3倍,而落地時勢能全部轉化成動能,可以知道平拋初動能與落地瞬間動能之比為3?4,那么落地時,水平速度與落地速度的比值為?2,那么落地時速度與水平方向的夾角為,ACD錯,B對。
4.如圖所示,有一內壁光滑的閉合橢圓形管道,置于豎直平面內,MN是通過橢圓中心O點的水平線。已知一小球從M點出發(fā),初速率為v0,沿管道MPN運動,到N點的速率為v1,所需時間為t1;若該小球仍由M點以初速率v0出發(fā),而沿管道MQN運動,到N點的速率為v2,所需時間為t2。則( )
A.v1=v2,t1>t2 B.v1t2
C.v1=v2,t1t2,A正確。本題的難點在于要理解A球向上運動的平均速率小于向下運動的平均速率。
5.(2015·北京西城模擬)把小球放在豎立的彈簧上,并把球往下按至A位置,如圖甲所示。迅速松手后,球升高至最高位置C(圖丙),途中經過位置B時彈簧正處于原長(圖乙)。忽略彈簧的質量和空氣阻力。則小球從A運動到C的過程中,下列說法正確的是( )
A.經過位置B時小球的加速度為0
B.經過位置B時小球的速度最大
C.小球、地球、彈簧所組成系統(tǒng)的機械能守恒
D.小球、地球、彈簧所組成系統(tǒng)的機械能先增大后減小
答案:C
解析:分析小球從A到B的過程中受力情況,開始是彈力大于重力,中間某一位置彈力和重力相等,接著彈力小于重力,在B點時,彈力為零,小球從B到C的過程中,只受重力。根據牛頓第二定律可以知道小球從A到B過程中,先向上加速再向上減速,所以速度最大位置應該是加速度為零的位置,在AB之間某一位置,AB錯;從A到C過程中對于小球、地球、彈簧組成的系統(tǒng)只有重力和彈力做功,所以系統(tǒng)的機械能守恒,C對,D錯。
6.下列敘述中正確的是( )
A.做勻速直線運動的物體的機械能能一定守恒
B.做勻速直線運動的物體的機械能可能守恒
C.外力對物體做功為零,物體的機械能一定守恒
D.系統(tǒng)內只有重力和彈力做功時,系統(tǒng)的機械能一定守恒
答案:BD
解析:做勻速直線運動的物體,若只有重力對它做功時,機械能守恒,若重力以外的其他外力對物體做功的代數和不為零,則物體的機械能不守恒,故A錯誤、B正確;外力對物體做功為零時,有兩種情況:若重力不做功,則其他力對物體做功的代數和必為零,此時物體的機械能守恒;若重力做功,其他外力做功的代數和不為零,此時機械能不守恒,故C錯誤;由機械能守恒的條件知D正確。
7.(2015·保定模擬)如圖所示,傾角為30°的斜面固定在水平地面上。兩根相同的光滑細釘(大小不計)垂直斜面對稱固定在斜面底邊中垂線OO′的兩側,相距l(xiāng)。將一遵循胡克定律、勁度系數為k的輕質彈性繩套套在兩個細釘上時,彈性繩恰好處于自然伸長狀態(tài),F將一物塊通過光滑輕質掛鉤掛在繩上并置于斜面上的A位置,物塊在沿斜面向下的外力作用下才能緩慢沿OO′向下移動。當物塊運動至B位置時撤去外力,物塊處于靜止狀態(tài)。已知AB=l,輕繩始終與斜面平行,設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,下列說法正確的是( )
A.在移動物塊的過程中,斜面對物塊的作用力保持不變
B.物塊到達B位置時,彈性繩的張力大小為kl
C.撤去外力后,物塊在B位置受到的摩擦力可能大于
D.物塊從A位置到達B位置的過程中,物塊與彈性繩組成的系統(tǒng)機械能守恒
答案:AC
解析:因物塊沿斜面是緩慢移動的,所以物塊一直處于平衡狀態(tài),斜面對物塊的作用力保持不變,選項A正確;物塊到達B位置時,彈性繩伸長l,彈性繩的張力大小為F=kl,選項B錯誤;彈性繩對物塊的合力為kl,當物塊受到的摩擦力沿斜面向下時,物塊在B位置受到的摩擦力可能大于,選項C正確;因物塊從A位置運動到B位置的過程中,摩擦力做了負功,物塊與彈性繩組成的系統(tǒng)機械能不守恒,選項D錯誤。
8.如圖所示軌道是由一直軌道和一半圓軌道組成的,一個小滑塊從距軌道最低點B為h高度的A處由靜止開始運動,滑塊質量為m,不計一切摩擦。則( )
A.若滑塊能通過圓軌道最高點D,h的最小值為2.5R
B.若h=2R,當滑塊到達與圓心等高的C點時,對軌道的壓力為3mg
C.若h=2R,滑塊會從C、D之間的某個位置離開圓軌道做斜拋運動
D.若要使滑塊能返回到A點,則h≤R
答案:ACD
解析:要使滑塊能通過最高點D,則應滿足mg=m,可得v=;即若在最高點D時滑塊的速度小于,滑塊無法達到最高點;若滑塊速度大于等于,則可以通過最高點做平拋運動;由機械能守恒定律可知,mg(h-2R)=mv2,解得h=2.5R,A正確。若h=2R,由A至C過程由機械能守恒可得mg(2R-R)=mv,在C點,由牛頓第二定律有FN=m,解得FN=2mg,由牛頓第三定律可知B錯誤。h=2R時小滑塊不能通過D點,將在C、D中間某一位置離開圓軌道做斜上拋運動,故C正確。由機械能守恒可知D正確。