能量守恒定律 知识点题库

用轻弹簧相连的质量均为m=2kg的A、B两物块都以v=6m/s的速度在光滑的水平地面上运动,弹簧处于原长,质量M=4kg的物块C静止在前方,如图所示.B与C碰撞后二者粘在一起运动.求:在以后的运动中:

  1. (1) 当弹簧的弹性势能最大时,物体A的速度多大?

  2. (2) 弹性势能的最大值是多大?

如图所示,质量为1.9kg的长木板A放在水平地面上,在长木板最右端放一个质量为1kg小物块B,物块与木板间的动摩擦因数μ1=0.2,木板与地面间的动摩擦因数μ2=0.4.在t=0时刻A、B均静止不动,现有质量为100g的子弹,以初速度v0=120m/s射入长木板并留在其中(此过程可视为瞬间完成).物块与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,且物块始终在木板上,取重力加速度的大小g=10m/s2 . 求:

  1. (1) 木板开始滑动的初速度;

  2. (2) 从木板开始滑动时刻到物块与木板均停止运动时,物块相对于木板的位移的大小;

  3. (3) 长木板与地面摩擦产生的热量.

如图所示,是某兴趣小组通过弹射器研究弹性势能的实验装置.半径为R的光滑半圆管道(管道内径远小于R)竖直固定于水平面上,管道最低点B恰与粗糙水平面相切,弹射器固定于水平面上.某次实验过程中,一个可看作质点的质量为m的小物块,将弹簧压缩至A处,已知A、B相距为L.弹射器将小物块由静止开始弹出,小物块沿圆管道恰好到达最高点C.已知小物块与水平面间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g,求:

  1. (1) 小物块到达B点时的速度vB及小物块在管道最低点B处受到的支持力;
  2. (2) 小物块在AB段克服摩擦力所做的功;
  3. (3) 弹射器释放的弹性势能Ep
如图所示,质量为m1=16 kg的平板车B原来静止在光滑的水平面上,另一质量m2=4 kg的小物体A以5 m/s的水平速度滑向平板车的另一端,假设平板车与物体间的动摩擦因数为0.5,g取10 m/s2 , 求:

  1. (1) 如果A不会从B的另一端滑下,则AB的最终速度为多大;
  2. (2) 要保证A不滑下平板车,平板车至少要有多长.
在星球M上一轻弹簧竖直固定于水平桌面,物体P轻放在弹簧上由静止释放,其加速度a与弹簧压缩量x的关系如图P线所示。另一星球N上用完全相同的弹簧,改用物体Q完成同样过程,其加速度a与弹簧压缩量x的关系如Q线所示,下列说法正确的是(   )

A . 同一物体在M星球表面与在N星球表面重力大小之比为3:1 B . 物体P、Q的质量之比是6:1 C . M星球上物体R由静止开始做加速度为3a0的匀加速直线运动,通过位移x0时的速度为 D . 图中P、Q下落的最大速度之比为
如图所示,相距L=5m的粗糙水平直轨道两端分别固定两个竖直挡板,距左侧挡板 =2m的O点处静止放置两个紧挨着的小滑块A、B,滑块之间装有少量炸药。炸药爆炸时,能将两滑块分开并保持在直轨道上沿水平方向运动。滑块A、B的质量均为m=1kg,与轨道间的动摩擦因数均为 =0.2。不计滑块与滑块、滑块与挡板间发生碰撞时的机械能损失,滑块可看作质点,重力加速度g取10m/s2

  1. (1) 炸药爆炸瞬间,若有Q1=10J的能量转化成了两滑块的机械能,求滑块A最终离开出发点的距离;
  2. (2) 若两滑块A、B初始状态并不是静止的,当它们共同以v0=1m/s的速度向右经过O点时炸药爆炸,要使两滑块分开后能再次相遇,则爆炸中转化成机械能的最小值Q2是多少?
如图甲所示,一质量为M、右端固定竖直挡板的木板静置于光滑的水平面上,现有一质量为m的小物块以v0=6m/s的水平初速度从木板的最左端P点冲上木板,最终小物块在木板上Q点(图甲中未画出)与木板保持相对静止,二者运动的速度随时间变化的关系图像如图乙所示。已知小物块与木板之间的动摩擦因数μ恒定,重力加速度g=10m/s2 , 则下列说法中正确的是(   )

A . m:M=1:2 B . 小物块与木板之间的动摩擦因数μ=0.1 C . P、Q两点间的距离为3m D . 小物块与挡板间的碰撞为非弹性碰撞
如图所示,倾角为37°足够长的传送带顺时针转动速度为v0=2m/s,左边是光滑竖直半圆轨道,半径R=0.8m,中间是光滑的水平面AB(足够长),AB与传送带在A点由一段圆弧连接。用轻质细线连接甲、乙两物体,两物体中间夹一轻质弹簧,弹簧与甲、乙两物体不拴连。甲的质量为m1=3kg,乙的质量为m2=1kg,甲、乙均静止在光滑的水平面上。现固定甲物体,烧断细线,乙物体离开弹簧后在传送带上滑行的最远距离为s=8m。传送带与乙物体间的动摩擦因数为0.5,重力加速度g取10m/s2 , 甲、乙两物体可看作质点。(sin37°=0.6,cos37°= 0.8)

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  1. (1) 求物体乙刚滑上传送带时的速度;
  2. (2) 若固定乙物体,烧断细线,甲物体离开弹簧后进入半圆轨道,求甲物体通过D点时对轨道的压力大小;
  3. (3) 甲、乙两物体均不固定,烧断细线以后,试通过计算判断甲物体进人半圆轨道后是否会脱离圆弧轨道。
如图甲所示,轻质弹簧原长为0.2m,将弹簧竖直放置在地面上,在其顶端将质量 的物体由静止释放,当弹簧压缩至最短时,弹簧长度为0.1m。现将该轻质弹簧水平放置,一端固定在 点,另一端在A点与一质量为 的物块接触但不连接, 是长度为1m的水平光滑轨道, 端与半径为 的光滑竖直半圆轨道 相切,如图乙所示。现用力缓慢推物块 ,将弹簧长度压缩至0.1m,然后由静止释放。重力加速度g=10m/s2。求:

  1. (1) 弹簧的劲度系数 和弹簧压缩至0.1m时的弹性势能
  2. (2) 物块 经过 点时对轨道的压力;
  3. (3) 若在 段铺设某种材料,物块与这种材料之间的动摩擦因数为 ,使物块在 上不脱离轨道,求 的取值范围。
如图,半径为 的四分之一竖直平面内圆弧轨道末端C点切线水平,紧靠C点停放质量 的平板小车(足够长),水平板面与C点等高,车的最右端停放质量 的小物块2。物块2与板动摩擦因数为 ,质量为 的小物块1从图中A点由静止释放,无碰撞地从B点切入圆轨道,已知 高度差 ,物块1刚要到C点前瞬间对圆弧面的压力为35.6N,其与板动摩擦因数为 ,最终小车与两个物块同步向右匀速运动。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g,水平地面光滑。

  1. (1) 求小物块1通过圆轨道时克服摩擦力做的功
  2. (2) 小物块1从C点滑上小车之后,平板车上表面摩擦产生的总热量Q;
  3. (3) 从物块1滑上平板小车到两物块和小车开始同步运动所经历的时间t。
如图所示,一轻绳通过无摩擦的两个轻质定滑轮和质量为m的小球连接,另一端和套在绝缘光滑水平杆上质量为M、电荷量为+q的小物块连接,整个水平杆处于场强大小 、方向水平向左的匀强电场中。图中OB为竖直线,与OA间的夹角 ,水平杆上A点到B点的距离为 ,设水平杆固定且足够长,小球向上运动不会接触定滑轮。已知重力加速度大小为g, ,现将小物块从A点由静止释放,试求:

  1. (1) 物块到达B点时的动能;
  2. (2) 物块向左滑动的最大距离;
  3. (3) 物块向左滑动,到达距B点左侧 的C点时,小球的速度大小;
如图甲所示,倾角为45°的斜面体A静止于水平地而上,半径为R的光滑球B刚好置于竖直墙面和斜面体之间。现用水平外力F推动斜而体A使其缓慢向左移动,已知斜面体A的质量为m,球B的质量为2m,斜面与地面间的动摩擦因数 ,重力加速度为g。求:

  1. (1) 水平推力F;
  2. (2) 球B重力势能增量的最大值
  3. (3) 如图乙,当小球缓慢运动到最高点时,撤去水平推力F,求斜面体A滑行的位移x。
如图所示是一弹射游戏装置,由安装在水平台面上的固定弹射器、竖直圆轨道(在最低点A、C分别与水平轨道OA和CD相连)、倾斜长轨道DE组成。游戏时滑块从O点弹出后,经过圆轨道并滑上倾斜长轨道DE,若滑块从长轨道DE滑下则反向进入圆轨道,从圆轨道滑出,进入AO轨道并压缩弹射器的弹簧,随后能再次弹出(无能量损失)算游戏成功。已知圆轨道半径为R,轨道DE的倾角 ,滑块质量为m,滑块与轨道DE之间的动摩擦因数 ,其余都光滑,各轨道之间平滑连接;滑块可视为质点,弹射时从静止释放且弹簀的弹性势能完全转化为滑块动能,忽略空气阻力, ,重力加速度为g。

  1. (1) 若滑块第一次进入圆轨道,恰好能过最高点B,求滑块在B点的速率 及滑块能滑上斜轨道的最大距离;
  2. (2) 若某次游戏弹射释放的弹性势能为 ,求该次游戏是否成功及滑块在斜轨道上通过的总路程。
在光滑水平面上有一只质量为2m、足够长的小车,小车左端锁定着一块质量为m的木板,两者一起以的速度匀速向右运动。现有一颗质量也为m的子弹以v0的水平初速度从同一方向射入木板。若子弹在木板运动过程中所受到的阻力为恒力且等于其自身重力,重力加速度取g。

  1. (1) 子弹恰好不从木板中穿出,则木板的长度为多少?
  2. (2) 取木板的长度为 , 解除对木板的锁定,如果子弹在木板运动过程中,木板相对小车发生滑动,要使子弹不能从木板中射出,则木板与小车间的动摩擦因数μ应满足什么条件?
如图所示,一足够长的竖直放置的圆柱形磁铁,产生一个中心辐射的磁场(磁场水平向外),一个与磁铁同轴的圆形金属环,环的质量m=0.2kg,环单位长度的电阻为 , 半径r=0.1m(大于圆柱形磁铁的半径)。金属环由静止开始下落,环面始终水平,金属环切割处的磁感应强度大小均为B=0.5T,不计空气阻力,重力加速度g取10m/s2。则(   )

A . 环下落过程的最大速度为4m/s B . 环下落过程中,先做匀加速直线运动,再做匀速直线运动 C . 若下落时间为2s时环已经达到最大速度,则这个过程通过环截面的电荷量是 D . 若下落高度为3m时环已经达到最大速度,则这个过程环产生的热量为6J
如图所示,一游戏装置由安装在水平台面上的高度h可调的斜轨道AB、竖直圆轨道(在最低点E分别与水平轨道AE和EG相连)、细圆管道GHIJ(HI和IJ为两段四分之一圆弧)和与J相切的水平直轨道JK组成。可认为所有轨道均处在同一竖直平面内,连接处均平滑。已知,滑块质量为且可视为质点,竖直圆轨道半径为 , 小圆弧管道HI和大圆弧管道IJ的半径之比为1:4,不变, , 滑块与AB、EG及JK间摩擦因数均为 , 其他轨道均光滑,不计空气阻力,忽略管道内外半径差异。现调节 , 滑块从B点由静止释放后,贴着轨道恰好能滑上水平直轨道JK,求

  1. (1) 大圆弧管道IJ的半径R;
  2. (2) 滑块经过竖直圆轨道与圆心O等高的P点时对轨道的压力与运动到圆弧管道最低点H时对轨道的压力大小之比;
  3. (3) 若在水平轨道JK水上某一位置固定一弹性挡板,当滑块与之发生弹性碰撞后能以原速率返回,若第一次返回时滑块不脱轨就算游戏闯关成功。调节斜轨道的高度为 , 仍让滑块从B点由静止滑下,问弹性挡板与J的间距L满足什么条件时游戏能闯关成功。
世界多国都在加紧研制真空管道超高速磁悬浮列车,我国西南大学在这方面的研究也取得了很高的成就,试验列车已经进入测试环节。某研发团队想要探究其电磁刹车的效果时,在遥控小车底面安装N匝正方形线框abcd,边长为L,线框总电阻为R。其平面与水平轨道平行,小车总质量为m,其俯视图如图所示,小车到站需要减速时,在前方虚线之间设置一竖直向上的匀强磁场区域,磁感应强度为B。宽度为H,且。若小车关闭引擎即将进入磁场前的速度为 , 在行驶过程中小车受到轨道的阻力可忽略不计,不考虑车身其他金属部分的电磁感应现象。求:

  1. (1) cd边刚进入磁场时线框内感应电流的大小和方向;
  2. (2) 若小车完全进入磁场时速度为 , 求小车进入磁场的过程中通过线圈的电荷量和线圈上产生的焦耳热。
从地面竖直向上抛出一物体,取地面为重力势能零势能面,该物体的机械能E和重力势能Ep , 随它离开地面的高度h的变化关系如图所示,下列说法中正确的是(   )

A . h=0时,物体的动能为80J B . h=2m时,物体的动能为50J C . h=3m时,物体的动能为60J D . h=4m时,物体的动能为80J
如图所示,用轻绳将一条形磁铁竖直悬挂于O点,在其正下方的水平绝缘桌面上放置一铜质圆环。现将磁铁从A处由静止释放,经过最低处B,再摆到左侧最高处C,圆环始终保持静止,则(   )

A . A,C两点处在同一水平高度 B . 从A到B的过程中,圆环对桌面压力大于圆环重力 C . 从A到B的过程中,圆环受到摩擦力方向水平向左 D . 从B到C的过程中,圆环受到摩擦力方向水平向左
如图所示,在光滑的水平地面上,质量为的小球A以的初速度向右做匀速直线运动,在O点处与质量为的静止小球B发生碰撞,碰后小球A的速度大小为 , 方向向右。小球B与墙壁后等速率弹回,在P点与小球A发生第二次碰撞,碰后小球A的速度大小为 , 方向依旧向右。求:

  1. (1) 第一次碰撞后小球B的速度大小
  2. (2) 第一次碰撞过程中系统损失的机械能E
  3. (3) 第二次碰撞后小球B的速度大小
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