高中物理闭合电路中的能量转化试题

2014年春晚中开心麻花团队打造的创意形体秀《魔幻三兄弟》给观众留下了很深的印象．该剧采用了“斜躺”的表演方式，三位演员躺在倾角为30°的斜面上完成一系列动作，摄像机垂直于斜面拍摄，让观众产生演员在竖直墙面前表演的错觉．如图所示，演员甲被演员乙和演员丙“竖直向上”抛出，到最高点后恰好悬停在“空中”．已知演员甲的质量m=60kg，该过程中观众看到演员甲上升的“高度”为0.8m．设演员甲和斜面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g=10m/s²，不计空气阻力．则该过程中，下列说法不正确的是（    ）

A．演员甲被抛出的初速度为4m/s

B．演员甲运动的时间为0.4s

C．演员甲的重力势能增加了480J

D．演员乙和演员丙对甲做的功为480J

如图，A、B、C三个木块的质量均为m，置于光滑的水平桌面上，B、C之间有一轻质弹簧，弹簧的两端与木块接触而不固连．将弹簧压紧到不能再压缩时用细线把B和C紧连，使弹簧不能伸展，以至于B、C可视为一个整体．现A以初速度v₀沿B、C的连线方向朝B运动，与B相碰并粘合在一起．以后细线突然断开，弹簧伸展，从而使C与A、B分离．已知离开弹簧后C的速度恰好为v₀．求弹簧释放的势能．

如图所示，为一传送装置，其中AB段粗糙，AB段长为L=0.2m，动摩擦因数，BC、DEN段均可视为光滑，且BC的始末端均水平，具有h=0.1m的高度差，DEN是半径为r=0.4m的半圆形轨道，其直径DN沿竖直方向，C位于DN竖直线上，CD间的距离恰能让小球自由通过，在左端竖直墙上固定有一轻质弹簧，现有一可视为质点的小球，小球质量m=0.2kg，压缩轻质弹簧至A点后静止释放（小球和弹簧不黏连），小球刚好能沿DEN轨道滑下，求：

（1）小球刚好能通过D点时速度的大小。
（2）小球到达N点时速度的大小及受到轨道的支持力的大小
（3）压缩的弹簧所具有的弹性势能

如图所示为皮带传送装置示意图的一部分，传送带与水平地面的倾角为，A、B两端相距L。将质量为m的小物体轻放到传送带的A端，物体沿AB方向从A端一直加速运动到B端，物体与传达带间的滑动摩擦力大小为f。传送带顺时针运转，皮带传送速度v保持不变，物体从A到达B所用的时间为t．小物体和传送带组成的系统因摩擦产生的热量为Q，电动机因运送小物体多做的功为W。下列关系式中一定成立的是（    ）

A．
B．
C．
D．

在日常生活中，人们习惯于用几何相似性放大（或缩小）的倍数去得出推论，例如一个人身体高了50%，做衣服用的布料也要多50%，但实际上这种计算方法是错误的。若物体的几何线度为L，当L改变时，其它因素按怎样的规律变化？这类规律可称之为标度律，它们是由量纲关系决定的。在上例中，物体的表面积S=L，所以身高变为1.5倍，所用的布料变为1.5² = 2.25倍。以跳蚤为例：如果一只跳蚤的身长为2 mm，质量为0.2g，往上跳的高度可达0.3m。可假设其体内能用来跳高的能量（L为几何线度），在其平均密度不变的情况下，身长变为2m，则这只跳蚤往上跳的最大高度最接近：（     ）

A．0.3 m

B．3 m

C．30 m

D．300 m

如图所示，光滑水平面OB与足够长粗糙斜面BC交于B点．轻弹簧左端固定于竖直墙面，现将质量为m₁的滑块压缩弹簧至D点，然后由静止释放，滑块脱离弹簧后经B点滑上斜面，上升到最大高度，并静止在斜面上．不计滑块在B点的机械能损失；换用材料相同，质量为m₂的滑块（m₂＞m₁）压缩弹簧至同一点D后，重复上述过程，下列说法正确的是（     ）

A．两物块到达B点时速度相同

B．两滑块沿斜面上升的最大高度相同

C．两滑块上升到最高点的过程中克服重力做功不相同

D．两滑块上升到最高点的过程中机械能损失相同

如图所示，物块的质量为m，它与水平桌面间的动摩擦因数为μ,起初，用手按住物块，弹簧的伸长量为x,放手后，物块向左运动至弹簧压缩量为y时停下。当弹簧的长度恢复原长时，物块的速度为v，整个过程弹簧均处于弹性限度内，则

A．x＞y

B．物块运动过程中的最大速度为v

C．全过程弹簧弹性势能的减小量为μmg(x+y）

D．从物块开始运动到弹簧恢复原长的过程中弹力做功

如图所示，具有一定初速度的物块，沿倾角为30°的粗糙斜面向上运动的过程中，受一个恒定的沿斜面向上的拉力F作用，这时物块的加速度大小为6m/s²，方向沿斜面向下，那么，在物块向上运动过程中，正确的说法是 (  )

A．物块的机械能一定增加

B．物块的机械能一定减小

C．物块的机械能可能不变

D．客服摩擦力做的功小于拉力F做的功

如图所示，一个小球套在固定的倾斜光滑杆上，一根轻质弹簧的一端悬挂于O点，另一端与小球相连，弹簧与杆在同一竖直平面内，将小球沿杆拉到与O点等高的位置由静止释放．小球沿杆下滑，当弹簧处于竖直时，小球速度恰好为零．若弹簧始终处于伸长且在弹性限度内，在小球下滑过程中，下列说法正确的是

A．小球的机械能先增大后减小

B．弹簧的弹性势能一直增加

C．重力做功的功率一直增大

D．当弹簧与杆垂直时，小球的动能最大

如图所示，倾角θ=30°的粗糙斜面固定在地面上，长为l、质量为m、粗细均匀、质量分布均匀的软绳置于斜面上，其上端与斜面顶端齐平．用细线将物块与软绳连接，物块由静止释放后向下运动，直到软绳刚好全部离开斜面（此时物块未到达地面），在此过程中（ ）

A．细线对软绳所做的功大于软绳机械能的增加量

B．细线对软绳所做的功等于软绳机械能的增加量

C．物块重力势能的减少等于软绳克服摩擦力所做的功

D．物块的机械能逐渐增加

如图所示为通过弹射器研究轻弹簧的弹性势能的实验装置。半径为R的光滑3/4圆形轨道竖直固定于光滑水平面上并与水平地面相切于B点，弹射器固定于A处。某次实验过程中弹射器射出一质量为m的小球，恰能沿圆轨道内侧到达最高点C，然后从轨道D处（D与圆心等高）下落至水平面。忽略空气阻力，取重力加速度为g。下列说法正确的是（）

A．小球从D处下落至水平面的时间小于

B．小球运动至最低点B时对轨道压力为5mg

C．小球落至水平面时的动能为2mgR

D．释放小球前弹射器的弹性势能为

如图，A、B、C三个木块的质量均为m。置于光滑的水平面上，B、C之间有一轻质弹簧，弹簧的两端与木块接触而不固连。将弹簧压紧到不能再压缩时用细线把B和C紧连，使弹簧不能伸展，以至于B、C可视为一个整体。现A以初速v₀沿B、C的连线方向朝B运动，与B相碰并粘合在一起。以后细线突然断开，弹簧伸展，从而使C与A、B分离。已知C离开弹簧后的速度恰为v₀。求弹簧释放的势能。

如图甲所示，小物体从竖直轻质弹簧上方离地高h₁处由静止释放，其动能E_K与离地高度h的关系如图乙所示，在h₁---h₂阶段图象为直线，其余部分为曲线，h₃对应图象的最高点，小物体的质量为m，重力加速度为g，不计空气阻力，以下说法正确的是

A．弹簧的劲度系数

B．当物体下落到高度时，重力势能与弹性势能之和最小

C．小物体处于高度时，弹簧的弹性势能为

D．在小物体从h1下降到h5过程中，弹簧的最大弹性势能为

如图所示，劲度系数为k的轻弹簧放在水平面上且一端固定在竖直墙上，一质量为m的小物块（可视为质点）从P点以初速度v₀向左运动，接触弹簧后运动到Q点时速度恰好为零。已知弹簧始终在弹性限度内，PQ两点间距离为L，物块与水平面间的动摩擦因数为μ，重力加速度大小为g。则物块由P点运动到Q点的过程中，下列说法正确的是

A．弹簧的弹性势能增加μmgL

B．物块克服摩擦力做的功为

C．弹簧和物块组成的系统机械能损失了

D．物块的初动能等于弹簧弹性势能的增加量和物块与水平面摩擦产生的热量之和

如图甲所示，轻质弹簧上端固定，下端悬挂一个质量m=0.5kg的物块，处于静止状态．以物块所在处为原点，竖直向下为正方向建立x轴，重力加速度g=10m/s²．现对物块施加竖直向下的拉力F，F随x变化的情况如图乙所示．若物块运动至x=0.4m处时速度为零，则物块在下移0.4m的过程中，弹簧的弹性势能的增加量为（ ）

A．5.5J

B．3.5J

C．2.0J

D．1.5J