1 [2024 新疆模拟,中]如图是高速公路上避险车道的简化示意图。当高速行驶的汽车刹车失灵进入避险车道的过程中,无动力输出 (

A.动能增大,重力势能增大
B.动能减小,重力势能减小
C.动能增大,重力势能减小
D.动能减小,重力势能增大
D
)A.动能增大,重力势能增大
B.动能减小,重力势能减小
C.动能增大,重力势能减小
D.动能减小,重力势能增大
答案
1. D 【解析】由题图可知,当高速行驶的汽车出现刹车失灵时,可通过进入避险车道(斜坡)快速降低车速,则汽车进入避险车道的过程中质量不变,速度减小,动能减小,高度增加,重力势能增大。故选D。
解析
【分析】
要判断汽车进入避险车道过程中动能和重力势能的变化,首先要明确两类能量的决定因素:动能和物体质量、运动速度正相关,质量越大、速度越大,动能越大;重力势能和物体质量、所处高度正相关,质量越大、高度越高,重力势能越大。接下来分步推导:第一步,汽车进入避险车道时质量始终不变,而避险车道的功能就是让刹车失灵的汽车快速减速,因此汽车上坡过程中速度不断减小,可直接判断动能的变化趋势;第二步,避险车道是向上倾斜的斜坡,汽车沿车道向上行驶时所处高度持续升高,由此可以判断重力势能的变化趋势,最终匹配选项得到正确结果。
【解析】
汽车进入避险车道的过程中,自身质量保持不变:
1. 动能变化:汽车无动力输出,沿斜坡向上运动时速度不断减小,在质量不变的前提下,速度减小会导致汽车的动能减小。
2. 重力势能变化:汽车沿向上倾斜的避险车道行驶,所处的高度不断升高,在质量不变的前提下,高度增大会导致汽车的重力势能增大。
综上,汽车动能减小,重力势能增大,对应选项D。
【答案】D
【知识点】
动能的影响因素,重力势能的影响因素
【点评】
本题结合高速公路避险车道的真实生活场景,考查机械能基础变化的判断,解题核心是分别抓住动能、重力势能的两个影响要素,在物体质量不变的前提下,仅需确认速度、高度的变化趋势就能得到结论,属于机械能部分的常规应用题,难度较低,能帮助学生理解避险车道的工作原理。
【难度系数】
0.8
要判断汽车进入避险车道过程中动能和重力势能的变化,首先要明确两类能量的决定因素:动能和物体质量、运动速度正相关,质量越大、速度越大,动能越大;重力势能和物体质量、所处高度正相关,质量越大、高度越高,重力势能越大。接下来分步推导:第一步,汽车进入避险车道时质量始终不变,而避险车道的功能就是让刹车失灵的汽车快速减速,因此汽车上坡过程中速度不断减小,可直接判断动能的变化趋势;第二步,避险车道是向上倾斜的斜坡,汽车沿车道向上行驶时所处高度持续升高,由此可以判断重力势能的变化趋势,最终匹配选项得到正确结果。
【解析】
汽车进入避险车道的过程中,自身质量保持不变:
1. 动能变化:汽车无动力输出,沿斜坡向上运动时速度不断减小,在质量不变的前提下,速度减小会导致汽车的动能减小。
2. 重力势能变化:汽车沿向上倾斜的避险车道行驶,所处的高度不断升高,在质量不变的前提下,高度增大会导致汽车的重力势能增大。
综上,汽车动能减小,重力势能增大,对应选项D。
【答案】D
【知识点】
动能的影响因素,重力势能的影响因素
【点评】
本题结合高速公路避险车道的真实生活场景,考查机械能基础变化的判断,解题核心是分别抓住动能、重力势能的两个影响要素,在物体质量不变的前提下,仅需确认速度、高度的变化趋势就能得到结论,属于机械能部分的常规应用题,难度较低,能帮助学生理解避险车道的工作原理。
【难度系数】
0.8
2 [中]东南海域水质的改善,给了中华白海豚一个温馨的家。如图所示,下列相关说法正确的是 (
A.海豚跃出海面减速上升的过程中,动能不变
B.海豚跃起到最高点时,重力势能最大
C.海豚从高处落回海中的过程中,重力势能不变
D.海豚在海面下加速下潜的过程中,动能变小
B
)A.海豚跃出海面减速上升的过程中,动能不变
B.海豚跃起到最高点时,重力势能最大
C.海豚从高处落回海中的过程中,重力势能不变
D.海豚在海面下加速下潜的过程中,动能变小
答案
2. B 【解析】
A 海豚跃出海面减速上升的过程中,质量不变,速度变小,动能变小,故A错误
B 海豚跃起到最高点时,质量不变,高度最大,重力势能最大,故B正确
C 海豚从高处落回海中的过程中,质量不变,高度变小,重力势能变小,故C错误
D 海豚在海面下加速下潜的过程中,质量不变,速度变大,动能变大,故D错误
A 海豚跃出海面减速上升的过程中,质量不变,速度变小,动能变小,故A错误
B 海豚跃起到最高点时,质量不变,高度最大,重力势能最大,故B正确
C 海豚从高处落回海中的过程中,质量不变,高度变小,重力势能变小,故C错误
D 海豚在海面下加速下潜的过程中,质量不变,速度变大,动能变大,故D错误
解析
【分析】
这道题考查动能和重力势能大小的变化判断,解题的核心思路是先明确两个能量的影响因素:动能由物体的质量和运动速度共同决定,重力势能由物体的质量和所处的高度共同决定。本题中海豚的质量始终保持不变,因此我们只需要针对每个选项描述的运动过程,判断对应的速度、高度的变化,就能直接得出动能、重力势能的变化情况,逐一排除错误选项即可得到正确答案。
【解析】
我们逐一分析每个选项:
A选项:海豚跃出海面减速上升的过程中,质量不变,速度不断减小,因此动能变小,A说法错误。
B选项:海豚跃起到最高点时,质量不变,此时所处的高度是整个跃起过程中的最大值,因此重力势能达到最大,B说法正确。
C选项:海豚从高处落回海中的过程中,质量不变,高度不断减小,因此重力势能变小,C说法错误。
D选项:海豚在海面下加速下潜的过程中,质量不变,速度不断变大,因此动能变大,D说法错误。
综上,正确选项为B。
【答案】
B
【知识点】
动能的影响因素
重力势能的影响因素
【点评】
本题属于机械能相关的基础概念应用题,难度不高,只要牢记动能、重力势能各自的影响变量,分析过程中控制海豚质量不变,分别对应速度、高度的变化判断能量变化即可,是物理考试中非常常见的基础题型,需要注意不要混淆两个能量的影响因素。
【难度系数】
0.8
这道题考查动能和重力势能大小的变化判断,解题的核心思路是先明确两个能量的影响因素:动能由物体的质量和运动速度共同决定,重力势能由物体的质量和所处的高度共同决定。本题中海豚的质量始终保持不变,因此我们只需要针对每个选项描述的运动过程,判断对应的速度、高度的变化,就能直接得出动能、重力势能的变化情况,逐一排除错误选项即可得到正确答案。
【解析】
我们逐一分析每个选项:
A选项:海豚跃出海面减速上升的过程中,质量不变,速度不断减小,因此动能变小,A说法错误。
B选项:海豚跃起到最高点时,质量不变,此时所处的高度是整个跃起过程中的最大值,因此重力势能达到最大,B说法正确。
C选项:海豚从高处落回海中的过程中,质量不变,高度不断减小,因此重力势能变小,C说法错误。
D选项:海豚在海面下加速下潜的过程中,质量不变,速度不断变大,因此动能变大,D说法错误。
综上,正确选项为B。
【答案】
B
【知识点】
动能的影响因素
重力势能的影响因素
【点评】
本题属于机械能相关的基础概念应用题,难度不高,只要牢记动能、重力势能各自的影响变量,分析过程中控制海豚质量不变,分别对应速度、高度的变化判断能量变化即可,是物理考试中非常常见的基础题型,需要注意不要混淆两个能量的影响因素。
【难度系数】
0.8
3 [2025 四川南充期末,中]某次运动会女子蹦床项目比赛中,运动员从蹦床弹起后,在空中经过N、S两点,运动员在N、S两点的重力势能的数据如表所示,则N、S两点的位置分布可能是 (


C
)答案
3. C 【解析】重力势能的大小与物体的质量和所处的高度有关,质量越大,高度越高,重力势能越大。运动员从蹦床上弹起后,在空中运动的过程中质量不变,且由表中数据可得运动员在N点的重力势能大于在S点的重力势能,所以运动员在N点的高度大于在S点的高度,对照各选项可知,只有C选项符合要求。故选C。
解析
【分析】
解题时首先要抓住隐含条件:运动员在空中运动的过程中自身质量是恒定不变的。接下来回忆重力势能的相关规律:重力势能的大小由物体的质量和所处高度共同决定,当质量固定时,重力势能越大,对应的物体所处高度就越高。接着对比题中给出的N、S两点的重力势能数据,判断出两点重力势能的大小关系,就能推导出两点的高度大小关系,最后对照各个选项的位置分布,选出符合推导结果的选项即可。
【解析】
1. 明确已知条件:运动员从蹦床弹起后在空中运动,自身质量保持不变;由题中给出的重力势能数据可知,运动员在N点的重力势能大于在S点的重力势能。
2. 结合重力势能的规律分析:重力势能的大小与物体质量、被举高的高度正相关,在质量不变的前提下,重力势能越大,物体所处的高度越高。
3. 推导可得:N点的重力势能更大,说明N点的高度大于S点的高度,逐一对比选项的位置分布,只有C选项满足N点高度高于S点的要求。
所以本题选C。
【答案】
C
【知识点】
重力势能的影响因素;重力势能大小判断
【点评】
本题属于重力势能相关的基础应用题,核心考查对重力势能影响因素的理解,只要抓住运动员在空中质量不变的隐含条件,就可以直接通过重力势能的大小关系推导出高度关系,整体思路清晰,不易出现逻辑偏差。
【难度系数】
0.7
解题时首先要抓住隐含条件:运动员在空中运动的过程中自身质量是恒定不变的。接下来回忆重力势能的相关规律:重力势能的大小由物体的质量和所处高度共同决定,当质量固定时,重力势能越大,对应的物体所处高度就越高。接着对比题中给出的N、S两点的重力势能数据,判断出两点重力势能的大小关系,就能推导出两点的高度大小关系,最后对照各个选项的位置分布,选出符合推导结果的选项即可。
【解析】
1. 明确已知条件:运动员从蹦床弹起后在空中运动,自身质量保持不变;由题中给出的重力势能数据可知,运动员在N点的重力势能大于在S点的重力势能。
2. 结合重力势能的规律分析:重力势能的大小与物体质量、被举高的高度正相关,在质量不变的前提下,重力势能越大,物体所处的高度越高。
3. 推导可得:N点的重力势能更大,说明N点的高度大于S点的高度,逐一对比选项的位置分布,只有C选项满足N点高度高于S点的要求。
所以本题选C。
【答案】
C
【知识点】
重力势能的影响因素;重力势能大小判断
【点评】
本题属于重力势能相关的基础应用题,核心考查对重力势能影响因素的理解,只要抓住运动员在空中质量不变的隐含条件,就可以直接通过重力势能的大小关系推导出高度关系,整体思路清晰,不易出现逻辑偏差。
【难度系数】
0.7
4 [2025 江苏苏州一模,中]如图所示,在光滑的水平面上,一根轻质弹簧的左端固定在墙壁上,右端与一小球连接,O点是弹簧原长时小球的位置。现对小球施加一个外力压缩弹簧使小球到达A点,然后释放小球,小球将在AB之间来回运动。下列说法正确的是,忽略空气阻力 (
A.小球运动到A点时,弹簧的弹性势能最小
B.小球运动到O点时,小球的动能最大
C.小球在O点左侧运动时,弹簧对小球的弹力是动力
D.小球在O点右侧运动时,弹簧对小球的弹力是阻力
B
)A.小球运动到A点时,弹簧的弹性势能最小
B.小球运动到O点时,小球的动能最大
C.小球在O点左侧运动时,弹簧对小球的弹力是动力
D.小球在O点右侧运动时,弹簧对小球的弹力是阻力
答案
4. B 【解析】弹簧的弹性势能与弹簧的形变量有关,形变量越大,弹性势能越大(弹性限度内)。小球在A点时,弹簧被压缩的程度最大,弹簧形变量最大,所以弹簧的弹性势能最大,故A错误。从A点释放小球后,弹簧的弹性势能逐渐转化为小球的动能,当小球运动到O点时,弹簧恢复原长,弹性势能全部转化为动能,此时小球的动能最大,故B正确。小球在O点左侧,当小球向右运动时,弹簧对小球的弹力为动力,当小球向左运动时,弹簧对小球的弹力为阻力;小球在O点右侧,当小球向右运动时,弹簧对小球的弹力为阻力,当小球向左运动时,弹簧对小球的弹力为动力,故CD错误。故选B。
解析
【分析】
我们可以按照逐个选项验证的思路来解题:
1. 首先明确题干条件:水平面光滑无摩擦,O是弹簧原长位置,A是弹簧压缩到最短的位置,B是弹簧拉伸到最长的位置,小球在AB间往复运动。
2. 先回忆弹性势能的规律:弹性限度内,弹簧形变量越大,弹性势能越大,据此判断A选项是否正确。
3. 再结合能量转化分析动能:从A点释放后,弹簧弹力推动小球向右加速,到O点时弹簧弹力为0,速度达到最大,此时动能最大,可判断B选项。
4. 最后明确动力、阻力的判断标准:力的方向与物体运动方向同向时为动力,反向时为阻力,不能仅根据小球在O点的左侧/右侧直接判定弹力是动力还是阻力,要结合小球的运动方向分析,即可判断C、D选项的正误。
【解析】
解:
A选项:弹性限度内,弹簧的形变量越大,弹性势能越大。小球在A点时弹簧被压缩的程度最大,形变量最大,因此弹簧的弹性势能最大,并非最小,A错误。
B选项:从A点释放小球后,弹簧的弹性势能不断转化为小球的动能,小球向右做加速运动;当小球运动到O点时,弹簧恢复原长,弹性势能全部转化为小球的动能,此时小球速度达到最大值,因此小球的动能最大,B正确。
C选项:小球在O点左侧运动时,存在两种运动状态:向右运动时,弹簧弹力方向与小球运动方向同向,弹力是动力;但小球向左运动时,弹簧弹力方向向右,与小球向左的运动方向相反,此时弹力是阻力,因此不能直接判定O点左侧弹簧对小球的弹力始终是动力,C错误。
D选项:小球在O点右侧运动时,同样存在两种运动状态:向右运动时,弹簧弹力方向向左,与小球运动方向相反,弹力是阻力;但小球向左运动时,弹簧弹力方向向左,与小球运动方向同向,此时弹力是动力,因此不能直接判定O点右侧弹簧对小球的弹力始终是阻力,D错误。
综上,本题选B。
【答案】
B
【知识点】
弹性势能的影响因素,动能的影响因素,动力阻力的判断
【点评】
本题的易错点是C、D选项,很多同学会错误认为弹力的性质只和小球相对O点的位置有关,忽略了小球做往复运动时运动方向会发生改变,判断动力和阻力的核心是对比力的方向和物体实际运动方向的关系,和所处位置没有直接关联,解题时要注意全面分析小球的完整运动过程。
【难度系数】
0.6
我们可以按照逐个选项验证的思路来解题:
1. 首先明确题干条件:水平面光滑无摩擦,O是弹簧原长位置,A是弹簧压缩到最短的位置,B是弹簧拉伸到最长的位置,小球在AB间往复运动。
2. 先回忆弹性势能的规律:弹性限度内,弹簧形变量越大,弹性势能越大,据此判断A选项是否正确。
3. 再结合能量转化分析动能:从A点释放后,弹簧弹力推动小球向右加速,到O点时弹簧弹力为0,速度达到最大,此时动能最大,可判断B选项。
4. 最后明确动力、阻力的判断标准:力的方向与物体运动方向同向时为动力,反向时为阻力,不能仅根据小球在O点的左侧/右侧直接判定弹力是动力还是阻力,要结合小球的运动方向分析,即可判断C、D选项的正误。
【解析】
解:
A选项:弹性限度内,弹簧的形变量越大,弹性势能越大。小球在A点时弹簧被压缩的程度最大,形变量最大,因此弹簧的弹性势能最大,并非最小,A错误。
B选项:从A点释放小球后,弹簧的弹性势能不断转化为小球的动能,小球向右做加速运动;当小球运动到O点时,弹簧恢复原长,弹性势能全部转化为小球的动能,此时小球速度达到最大值,因此小球的动能最大,B正确。
C选项:小球在O点左侧运动时,存在两种运动状态:向右运动时,弹簧弹力方向与小球运动方向同向,弹力是动力;但小球向左运动时,弹簧弹力方向向右,与小球向左的运动方向相反,此时弹力是阻力,因此不能直接判定O点左侧弹簧对小球的弹力始终是动力,C错误。
D选项:小球在O点右侧运动时,同样存在两种运动状态:向右运动时,弹簧弹力方向向左,与小球运动方向相反,弹力是阻力;但小球向左运动时,弹簧弹力方向向左,与小球运动方向同向,此时弹力是动力,因此不能直接判定O点右侧弹簧对小球的弹力始终是阻力,D错误。
综上,本题选B。
【答案】
B
【知识点】
弹性势能的影响因素,动能的影响因素,动力阻力的判断
【点评】
本题的易错点是C、D选项,很多同学会错误认为弹力的性质只和小球相对O点的位置有关,忽略了小球做往复运动时运动方向会发生改变,判断动力和阻力的核心是对比力的方向和物体实际运动方向的关系,和所处位置没有直接关联,解题时要注意全面分析小球的完整运动过程。
【难度系数】
0.6
5 [2024 辽宁大连期末,中]2024年5月3日,嫦娥六号探测器由长征五号遥八运载火箭在中国文昌航天发射场发射,之后开启了“月宫探宝”之旅,实现了人类首次从月球背面采样返回。在“嫦娥六号”加速升空的过程中,它的重力势能
变大
,动能 变大
。均填“变大”“变小”或“不变”答案
5. 变大 变大 【解析】重力势能与物体的质量和高度有关,当物体质量一定时,高度越高,重力势能越大,所以"嫦娥六号"加速升空的过程中,重力势能变大;动能与物体的质量和速度有关,当物体质量一定时,速度越大,动能越大,所以"嫦娥六号"加速升空的过程中,动能变大。
解析
【分析】
拿到这道题,我们可以按照固定思路逐步推导:第一步先明确重力势能、动能的各自影响因素:动能大小由物体的质量和运动速度共同决定,重力势能大小由物体的质量和所处的高度共同决定。第二步提取题干关键信息:嫦娥六号处于“加速升空”的过程中,首先探测器的质量在该过程中可近似认为不变,“升空”说明它的高度持续升高,对应重力势能的影响因素即可判断重力势能的变化;“加速”说明它的运动速度持续增大,对应动能的影响因素即可判断动能的变化,最终就能得到两个空的结果。
【解析】
1. 判断重力势能变化:嫦娥六号加速升空过程中,质量几乎保持不变,所处的高度不断增大,根据重力势能的影响规律:质量一定时,物体高度越高,重力势能越大,因此它的重力势能变大。
2. 判断动能变化:该过程中嫦娥六号的运动速度不断增大,根据动能的影响规律:质量一定时,物体速度越大,动能越大,因此它的动能变大。
【答案】
变大 变大
【知识点】
动能的影响因素,重力势能的影响因素
【点评】
本题是机械能章节的常规基础题型,核心考查对动能、重力势能影响因素的理解应用,只要准确提取题干中“加速”“升空”两个关键条件,结合对应规律就能快速得出结论,是各类考试中高频出现的基础考题。
【难度系数】
0.8
拿到这道题,我们可以按照固定思路逐步推导:第一步先明确重力势能、动能的各自影响因素:动能大小由物体的质量和运动速度共同决定,重力势能大小由物体的质量和所处的高度共同决定。第二步提取题干关键信息:嫦娥六号处于“加速升空”的过程中,首先探测器的质量在该过程中可近似认为不变,“升空”说明它的高度持续升高,对应重力势能的影响因素即可判断重力势能的变化;“加速”说明它的运动速度持续增大,对应动能的影响因素即可判断动能的变化,最终就能得到两个空的结果。
【解析】
1. 判断重力势能变化:嫦娥六号加速升空过程中,质量几乎保持不变,所处的高度不断增大,根据重力势能的影响规律:质量一定时,物体高度越高,重力势能越大,因此它的重力势能变大。
2. 判断动能变化:该过程中嫦娥六号的运动速度不断增大,根据动能的影响规律:质量一定时,物体速度越大,动能越大,因此它的动能变大。
【答案】
变大 变大
【知识点】
动能的影响因素,重力势能的影响因素
【点评】
本题是机械能章节的常规基础题型,核心考查对动能、重力势能影响因素的理解应用,只要准确提取题干中“加速”“升空”两个关键条件,结合对应规律就能快速得出结论,是各类考试中高频出现的基础考题。
【难度系数】
0.8
6 核心素养科学思维[2025 江苏宿迁模拟,偏难]如图所示,轻弹簧左端固定,处于原长时右端位于O点,现将木块置于弹簧的右端,然后使木块将弹簧压缩$\Delta l$的长度,弹簧始终在弹性限度内,之后由静止释放木块,木块在粗糙程度均匀的水平地面上向右滑行距离s后停在O点右侧。下列描述木块由释放到静止的过程中,木块克服与地面之间的摩擦力所做的功W或木块的动能$E_{\mathrm{k}}$随木块距O点的长度x变化的关系图像中,可能正确的是,假设从A向B运动过程中,木块在O点与弹簧分开 (


B
)答案
6. B 【解析】木块在水平地面上向右滑行的过程中,与地面之间的接触面的粗糙程度和木块对地面的压力均不变,所以木块受到的摩擦力大小不变,其方向水平向左,木块克服摩擦力所做的功W=fs,木块从A点到O点的过程中,x减小(从Δl减小到0),克服摩擦力做的功W变大,木块从O点到B点的过程中,x增大(从0增大到s-Δl),摩擦力做的功W也增大,即从A点到O点、从O点到B点的过程中W一直增大,且木块在O点时x等于0,故A错误,B正确;木块从A点刚开始运动时,弹簧对木块的弹力水平向右,木块所受摩擦力水平向左,且弹簧对木块的弹力大于木块受到的摩擦力,木块做加速运动,随着弹簧的形变量减小,弹簧对木块的弹力减小,而木块受到的摩擦力不变,所以木块受到的合力减小,当弹簧对木块的弹力和木块所受摩擦力相等时(木块还未到O点),木块的速度达到最大,之后木块继续向右运动,弹簧对木块的弹力小于木块受到的摩擦力,木块做减速运动,到O点时,木块的速度还未减为0,从O点继续向右运动,木块只受摩擦力,方向水平向左,木块做减速运动,直至停止,所以,从A点到O点的过程中,木块的速度先增大后减小,其动能先增大后减小,从O点到B点的过程中,木块的动能一直减小,故C、D错误。
解析
【分析】
这道题我们可以分两步梳理思路:第一步先分析克服摩擦力做功的规律,滑动摩擦力大小恒定,克服摩擦力做功只和木块运动的总路程成正比,结合x是木块到O点的距离这个定义,分别分析木块在O点左侧、右侧运动时W和x的对应变化关系,就能判断W-x图像的对错。第二步分析动能的变化,对木块做动态受力分析:初始时弹簧弹力大于摩擦力,木块加速,随着弹簧形变量减小弹力逐渐降低,当弹力等于摩擦力时速度达到最大、动能最大,这个位置在O点左侧,之后弹力小于摩擦力木块开始减速,到O点后弹簧脱离,木块仅受摩擦力继续减速直到停下,据此就能判断E_k-x图像的对错,最终选出正确选项。
【解析】
1. 分析克服摩擦力做功的情况:
木块运动过程中滑动摩擦力大小f=μmg保持恒定,方向始终与运动方向相反,木块克服摩擦力做功满足W = f·s_路,s_路是木块已经运动的总路程,W随总路程的增加线性增大。
木块从释放点(O点左侧,距O点距离为Δl)向右运动到O点的过程中,木块距O点的距离x从Δl逐渐减小到0,此时木块走过的总路程s_路=Δl - x,代入得W=f(Δl - x),W随x减小线性增大,到达O点(x=0)时,W=fΔl≠0。
木块从O点继续向右运动到停止的过程中,木块距O点的距离x从0逐渐增大,此时木块走过的总路程s_路=Δl + x,代入得W=f(Δl + x),W随x增大继续线性增大。
全程W始终随木块运动单调递增,因此A错误,B正确。
2. 分析动能的变化情况:
根据动能定理,合外力做功等于木块动能的变化:
初始阶段弹簧弹力大于摩擦力,合力向右,木块做加速度减小的加速运动,动能持续增大;当弹簧弹力减小到和摩擦力大小相等时,木块合力为零,速度达到最大值,动能达到峰值,该位置处于O点左侧。
之后弹簧弹力继续减小,弹力小于摩擦力,合力向左,木块开始做加速度增大的减速运动,动能逐渐减小。
木块到达O点时弹簧弹力为零,木块仍有向右的速度,脱离弹簧后木块仅受向左的滑动摩擦力,做匀减速直线运动,动能持续减小直到为零。
因此木块动能先增大(峰值在O点左侧),之后全程减小到零,不符合C、D的图像特征,C、D错误。
综上答案选B。
【答案】B
【知识点】滑动摩擦力做功,动能定理,弹簧弹力特性
【点评】本题的易错点是容易误认为动能最大值出现在O点,忽略了弹簧弹力随形变量减小的变化规律,没有意识到合力为零的位置在O点左侧,解题时要注意区分“木块距O点的距离x”和“木块的运动位移”两个物理量的差异,结合受力的动态分析就能快速排除错误选项。
【难度系数】0.4
这道题我们可以分两步梳理思路:第一步先分析克服摩擦力做功的规律,滑动摩擦力大小恒定,克服摩擦力做功只和木块运动的总路程成正比,结合x是木块到O点的距离这个定义,分别分析木块在O点左侧、右侧运动时W和x的对应变化关系,就能判断W-x图像的对错。第二步分析动能的变化,对木块做动态受力分析:初始时弹簧弹力大于摩擦力,木块加速,随着弹簧形变量减小弹力逐渐降低,当弹力等于摩擦力时速度达到最大、动能最大,这个位置在O点左侧,之后弹力小于摩擦力木块开始减速,到O点后弹簧脱离,木块仅受摩擦力继续减速直到停下,据此就能判断E_k-x图像的对错,最终选出正确选项。
【解析】
1. 分析克服摩擦力做功的情况:
木块运动过程中滑动摩擦力大小f=μmg保持恒定,方向始终与运动方向相反,木块克服摩擦力做功满足W = f·s_路,s_路是木块已经运动的总路程,W随总路程的增加线性增大。
木块从释放点(O点左侧,距O点距离为Δl)向右运动到O点的过程中,木块距O点的距离x从Δl逐渐减小到0,此时木块走过的总路程s_路=Δl - x,代入得W=f(Δl - x),W随x减小线性增大,到达O点(x=0)时,W=fΔl≠0。
木块从O点继续向右运动到停止的过程中,木块距O点的距离x从0逐渐增大,此时木块走过的总路程s_路=Δl + x,代入得W=f(Δl + x),W随x增大继续线性增大。
全程W始终随木块运动单调递增,因此A错误,B正确。
2. 分析动能的变化情况:
根据动能定理,合外力做功等于木块动能的变化:
初始阶段弹簧弹力大于摩擦力,合力向右,木块做加速度减小的加速运动,动能持续增大;当弹簧弹力减小到和摩擦力大小相等时,木块合力为零,速度达到最大值,动能达到峰值,该位置处于O点左侧。
之后弹簧弹力继续减小,弹力小于摩擦力,合力向左,木块开始做加速度增大的减速运动,动能逐渐减小。
木块到达O点时弹簧弹力为零,木块仍有向右的速度,脱离弹簧后木块仅受向左的滑动摩擦力,做匀减速直线运动,动能持续减小直到为零。
因此木块动能先增大(峰值在O点左侧),之后全程减小到零,不符合C、D的图像特征,C、D错误。
综上答案选B。
【答案】B
【知识点】滑动摩擦力做功,动能定理,弹簧弹力特性
【点评】本题的易错点是容易误认为动能最大值出现在O点,忽略了弹簧弹力随形变量减小的变化规律,没有意识到合力为零的位置在O点左侧,解题时要注意区分“木块距O点的距离x”和“木块的运动位移”两个物理量的差异,结合受力的动态分析就能快速排除错误选项。
【难度系数】0.4
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