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《大学物理》试卷答案--4能量守恒


作的功等于物体动能的增量,则可写为 Fhmgh1mv2

2
•即
(FP)h1mv20
1分
2
• 所以
WFh1mv2 mgh 2
2分
• W是人对物体所作的功,而不是物体所受合外力所作的
功.
O
t1
t4 t
t2 t3
(D) W1=0,W2<0,W3<0 [ C ]
4.r 质 A 量c 为mo t 的i 质 点B s s 在外i t 力 j作n 用下,其运动方程为
式中A、B、都是正的常量.由此可知外力在t=0到
t=/(2)这段时间内所作的功为
(A) 1m2(A2 B2) (B) m2(A2B2)
EPB-EPA=_G_M__m_r2_r2_r1r_1 __.
11.如图所示,劲度系数为k的弹簧,一端固定
在墙壁上, 另一端连一质量为m的物体,物体在
坐标原点O时弹簧长度为原长.物体与桌面间的
摩擦系数为.若物体在不变的外力F作用下向
右移动,则物体到达最远位置时系统
的弹性势能EP=___2_(F____m __g_)2_k___.
热.
[ C]
6.考虑下列四个实例.你认为哪一个实例中物体和地球构
成的系统的机械能不守恒?
(A)物体作圆锥摆运动.
(B)抛出的铁饼作斜抛运动(不计空气阻力).
(C)物体在拉力作用下沿光滑斜面匀速上升.
(D)物体在光滑斜面上自由滑下.
[C]
• 7.图所示系统中(滑轮质量不计,轴光 滑),外力通过不可伸长的绳子和一劲
2
(B) (C12m ) 2(A2 B2)
(D12) m2(B2 A2)
[C ]
5.所示,子弹射入放在水平光滑地面上静止的木块而不穿出.以
地面为参考系,下列说法中正确的说法是
v
(A)子弹的动能转变为木块的动能.
(B)子弹─木块系统的机械能守恒.
(C)子弹动能的减少等于子弹克服木块阻力所作的功.
(D)子弹克服木块阻力所作的功等于这一过程中产生的
m1
m2
解:以弹簧仅 ml时 挂 ,物重 体物 (静 平止 )衡 位置为坐 ,竖标 直原 向点 下
y轴正 ,此 向时弹簧 :l1 伸 m1g长 /k 为(1)
1分
再悬挂 m2后 重 ,弹 物簧再获得附加伸长为
l2m2g/k
(2)
1分
当突然剪断 m2后 连 ,m1线 将去 上悼 升并开动 始 ,在 作 平 简 衡 谐 位 振置处
所做的功为___2_9_0_J____.
10.地球卫星绕地球作椭圆运动,近地点为A,远
地点为B.A、B两点距地心分别为r1 、r2 .设卫
地心
星质量为m,地球质量为M,万有引力常量为
A r1
r2
B
G.则卫星在A、B两点处的万有引力势能之差
GMmr1 r2
EPB - EPA=_____r_2r_1 ;卫星在A、B两点的动能之差
能量守恒
一 选择题
1.有一劲度系数为k的轻弹簧,原长为l0,将它吊在天花板
上.当它下端挂一托盘平衡时,其长度变为l1.然后在托盘中
放一重物,弹簧长度变为l2,则由l1伸长至l2的过程中,弹性力
所(A作) .的功l1l为2 kxd x
(C) . l2l0 kxdx l1l0
l2 kxd x
(B) . l1
度系数k=200 N/m的轻弹簧缓慢地拉地 面上的物体.物体的质量M=2 kg,初 始时弹簧为自然长度,在把绳子拉下20 cm的过程中,所做的功为(重力加速度 M g取10 m/s2)
• (A) 1 J.
(B) 2 J.
• (C) 3 J.
(D) 4 J.
• (E) 20 J.
[ C]
F 20 cm
(D) . l2 l0 kxdx l1 l0
[ C]
2.为m的一艘宇宙飞船关闭发动机返回地球时,可认为
该飞船只在地球的引力场中运动.已知地球质量为M,
万有引力恒量为G,则当它从距地球中心R1处下降到
R2处时,飞船增加的动能应等于
(A) GMm
(B) GMm
R2
R
2 2
(C) GMmR1 R2
R1R2
• 力对物体所作的功为:
27
• W dW =
l
24
9kc3x 3dx
=
27 kc 3l
3
0
7
13、如图所示,质量m为 0.1 kg的木块,在一
个水平面上和一个劲度系数k为20 N/m的轻弹
簧碰撞,木块将弹簧由原长压缩了x = 0.4
k
m.假设木块与水平面间的滑动摩擦系数 k m
为0.25,问在将要发生碰撞时木块的速率v为
多少?
• 13、解:根据功能原理,木块在水平面上运动时,摩
擦力所作的功等于系统(木块和弹簧)机械能的增
量.由题意有 frx1 2kx21 2mv2
• •
而 fr kmg 由此得木块开始碰撞弹簧时的速率为 v
2k
gxkx2 m

= 5.83 m/s
13 [另解]根据动能定理,摩擦力和弹性力对木块所作的功,
等于木块动能的增量,应有
其中 xkxdx 1kx2
0
2
km g0 x xkx d0 x1 2m v2
14.如图所示,悬挂的轻弹簧下端挂着质量为m1、
m2的两个物体,开始时处于静止状态.现在突然把
m1与m2间的连线剪断,求m1的最大速度为多少?
设弹簧的劲度系数k=8.9×104 N/m,m1=0.5 kg, m2=0.3 kg.
最,大 根据机械 ,有 能守恒
1 2k(l1l2)2m1g2l1 2m1vm21 2k1l2
(3)
2分
将①、②代入③得 vm m2g
1 (m1k)
≈0.014 m/s

1分
四、回答问题
15、 有人把一物体由静止开始举高h时,物体获得速
度v,在此过程中,若人对物体作功为W,则有
W1mv2 2
mgh试问这一结果正确吗?
k
F
m
x
O
三 计算题
12、一物体按规律x=ct3 在流体媒质中作直线运动,式 中c为常量,t为时间.设媒质对物体的阻力正比于速度 的平方,阻力系数为k,试求物体由x=0运动到x=l时, 阻力所作的功.

12、解:由x=ct3可求物体的速度:
v
dx dt
3ct2
• 物体受到的阻力大小为: fkv29k2c t49k2c 3x43
(B)(DG)M
mR1 R2 R12
(EG) M
mR1 R2 R12 R22
[ C]
3.作直线运动的物体,其速度v与时间t的关系曲线如图所
示.设时刻t1至t2间外力作功为W1 ;时刻t2至t3间外力作功为
W2 ;时刻t3至t4间外力作功为W3 ,则
v
(A) W1>0,W2<0,W3<0.
(B) W1>0,W2<0,W3>解为“合外力对物体所作的功等于物体动能的增
量与势能的增量之和”吗?为什么?
• 15答:人将质量为m的物体举高h,并使物体获得速度v,
在这过程中人对物体作的功W确为 W1mv2 mgh
2
2分
• 但W并不是合外力所作的功.因为物体所受的力除了人的
作用力F外,还有重力P=mg,根据动能定理,合外力所
二、填空题
8、已知地球质量为M,半径为R.一质量为m的火箭从 地面上升到距地面高度为2R处.在此过程中,地球引
力对火箭作的功为_G__M_m_(3_1R__R1_)__或__2_G_3MR_m_____.
9线、运某动质,点在在从力x=F=0移(4动+到5xx)=i(1S0I)的m的作过用程下中沿,x轴力作F直
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