高中 | 机械能 题目答案及解析

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必修2

第七章 机械能守恒定律

7.8 机械能守恒定律

机械能

我国已拥有“蛟龙”号、“深海勇士”号、“奋斗者”号三台深海载人潜水器。某次潜水器由静止开始竖直下潜,下潜过程中受到的阻力与它下潜的速度大小成正比。下列关于潜水器的速度-时间图像$(v−t)$、重力势能-时间图像$(E_{\text{p}}−t)$、机械能-位移图像$(E−x)$和动能-位移图像$(E_{\text{k}}−x)$,可能正确的是$(\qquad)$

["

","

","

","

"]
[["D"]]

$\rm A$.下潜过程中受到的阻力与它下潜的速度大小成正比,则$f = kv$,下潜过程中,由牛顿第二定律得$mg − kv = ma$,解得$a = g - \dfrac{kv}{m}$,可知下潜过程中潜水器做加速度减小的加速运动,故$\rm A$错误;

$\rm B$.潜水器下潜过程中,重力势能$E_{\text{p}}=mg(H-h)=mgH-mgh=E_{\text{p}0}-mg\times\dfrac{1}{2}\overline{a}t^{2}$,所以下潜过程中重力势能越来越小,$E_{p} − t$图像的斜率越来越小,故$\rm B$错误;

$\rm C$.潜水器下潜中的机械能$E = E_{0} − fx = E_{0} − kvx$,所以下潜过程中机械能减小,$E − x$图像的斜率越来越大,故$\rm C$错误;

$\rm D$.潜水器下潜过程中的动能$E_{\text{k}}=(mg−f)x=(mg−kv)x$,所以潜水器下潜过程中,动能先增大,当阻力与重力大小相等时大小不变,增大过程中$E_{\text{k}}−x$图像斜率越来越小,故$\rm D$正确。

故选:$\rm D$

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