题目内容

20．如图所示，一质量为m的物体静置在倾角为θ=300的光滑斜面底端．现用沿斜面向上的恒力F拉物体，使其做匀加速直线运动，经时间t，力F做功为W，此后撤去恒力F，物体又经时间t回到出发点，若以斜面底端为重力势能零势能面，则下列说法正确的是（　　）
A．恒力F大小为$\frac{2}{3}$mg
B．从开始到回到出发点的整个过程中机械能增加了W
C．回到出发点时重力的瞬时功率为g$\sqrt{2Wm}$
D．物体动能与势能相等的位置在撤去恒力位置的上方

分析 对开始到回到出发点运用动能定理研究求出物体回到出发点的动能．分别研究从开始到经过时间t和撤去恒力F到回到出发点，物体的受力情况，根据运动学公式求出恒力F，除重力以外的力做功等于机械能的变化量，根据动能定理求出回到出发点的速度，根据瞬时功率公式求解重力的瞬时功率，根据运动学公式求出撤去力F时，物体继续上滑到最高点距离，运用动能定理求出撤去力F时，物体重力势．

解答 解：A、从开始到经过时间t，物体受重力，拉力，支持力，
由牛顿第二定律得物体加速度为：a=$\frac{F-mgsin3{0}^{0}}{m}$①
撤去恒力F到回到出发点，物体受重力，支持力，
由牛顿第二定律得物体加速度为：a′=$\frac{mgsin3{0}^{0}}{m}$②
两个过程位移大小相等方向相反，时间相等．得：$\frac{1}{2}$at2=-（at•t-$\frac{1}{2}$a′t2）③
①②③联立解得：a′=3a，F=$\frac{2}{3}$mg，故A正确；
B、除重力以外的力做功等于机械能的变化量，力F做功为W，则从开始到回到出发点的整个过程中机械能增加了W，故B正确；
C、根据过程中，根据动能定理得：$\frac{1}{2}$mv2=W，解得：v=$\sqrt{\frac{2W}{m}}$，回到出发点时重力的瞬时功率为P=mgvsin30°=$\frac{1}{2}$g$\sqrt{2Wm}$，故C错误；
D、撤去力F后的位置到最高点，动能减小，重力势能增大，动能与势能相等的位置不可能在这段距离，所以动能与势能相等的位置在撤去力F之前的某位置，故D错误．
故选：AB．

点评 本题是动能定理、运动学公式等力学规律的综合应用，关键要抓住两个过程之间的位移关系和时间关系，知道除重力以外的力做功等于机械能的变化量，难度适中．

练习册系列答案
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16．一定质量的理想气体，当发生如下哪些状态变化时，能放出热量（　　）
A．体积不变，压强减小B．压强不变，体积减小
C．温度不变，体积减少D．温度不变，压强减小
11．如图所示，小明玩蹦蹦杆，在小明将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中，小明的重力势能、弹簧的弹性势能的变化是（　　）
A．重力势能减小，弹性势能增大B．重力势能增大，弹性势能减小
C．重力势能减小，弹性势能减小D．重力势能不变，弹性势能增大
8．下列关于器材原理和用途的说法正确的是（　　）
A．
高频扼流圈对交流电的阻碍作用是通高频阻低频
B．
交压器可以改变交流电电压但不能改变频率
C．
真空冶炼炉的工作原理是利用涡流使炉内金属融化
D．
磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框能起电磁阻尼的作用
15．下述说法中正确的是有（　　）
A．布朗运动说明了水分子的无规则运动
B．第二类永动机不可能制成是因为它违背了能的转化和守恒定律
C．绝热压缩的物体，其内能一定增大
D．甲物体的温度比乙物体的温度高，则甲物体分子平均速率比乙物体分子平均速率大
E．两个分子从无穷远相互靠近的过程中其分子力是逐渐增大的，而分子势能是先减小后增大的
F．在用油膜法测量分子的大小的实验中，油酸可以用汽油代替，因为汽油也不溶于水而能溶于酒精
G．气体压强是大量的分子对容器壁的碰撞引起的，而大气压强主要是由于空气受到重力引起的
5．如图所示，利用该实验装置验证系统机械能守恒定律．在水平桌面A点处有一带长方形遮光片的物块，其总质量为m，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为M的小球相连，竖直铁架台上B点水平固定一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t，用d表示A点到B点处的距离，b表示遮光片的宽度，将遮光片通过光电门的平均速度看作物块通过B点的瞬时速度，实验时物块在A点由静止开始运动，重力加速度为g．
（1）物块通过B点的瞬时速度可表示为$\frac{b}{t}$．
（2）某次实验时，物块从A点到达B点时m和M组成的系统动能增加量△Ek=$\frac{1}{2}（M+m）\frac{{b}^{2}}{{t}^{2}}$，系统的重力势能减少量△Ep=（M-m）gd，在误差允许的范围内，若△Ek=△Ep，则可以认为系统的机械能守恒．
12．小球套在光滑的竖直杆上，轻弹簧一端固定于O点，另一端与小球相连．现将小球从A点由静止释放，它在下降的过程中经过了B点，之后继续下降．已知A、B两点处，弹簧对小球的弹力大小相等，且∠OBA＜∠OAB＜$\frac{π}{2}$，在小球从A点运动到B点的过程中（A、B点不考虑），则（　　）
A．弹力对小球先做正功后做负功
B．弹簧弹力的功率为零的位置有两个
C．弹簧弹力对小球所做的正功等于小球克服弹簧弹力所做的功
D．小球到达B点时的动能等于其在A、B两点的重力势能之差
9．在物理学的发展过程中，许多物理学家的科学家发现推动了人类历史的进步，在以下几位物理学家所做贡献以及其贡献的评价叙述中，正确的是（　　）
A．爱因斯坦创立了相对论，相对论的创立表明经典力学已不再适用
B．开普勒根据多年的观察，总结出了开普勒行星运动三大定律，揭示了行星绕太阳运转的规律，实践表明此定律不适用于其他天体的运动
C．牛顿总结出牛顿运动定律和万有引力定律，把天体的运动与地上物体的运动统一起来，是人类对自然认识的一次大综合
D．托勒密提出了“日心说”，认为太阳是宇宙的中心，所有行星都是绕太阳做圆周运动；现代物理学表明托密的学说是错误的
10．在一次实验中，使用电磁打点计时器（所用交流电的频率为50Hz），得到如图所示的纸带．图中的点为计数点，相邻两计数点间还有四个点未画出来，下列表述正确的是（　　）
A．实验时应先放开纸带再接通电源
B．从纸带上可求出计数点F对应的速率
C．从纸带上可求出计数点B对应的速率
D．相邻两个计数点间的时间间隔为0.02s

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