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1、
11 功和功率、動能定理的應(yīng)用
一、單選題
1.【河北省邢臺市2018學(xué)年高考模擬】如圖所示。質(zhì)量的物體在斜向下的推力作用下,沿水平面以的速度勻速前進(jìn),已知F與水平方向的夾角,重力加速度,則
A.推力F做的功為100J
B.推力F的功率為100W
C.物體克服摩擦力做功為50J
D.物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為
2.【浙江省嘉興市2019屆高三普通高校招生選考科目教學(xué)測試物理試題】某電動汽車電池組電能儲存容量為9kw·h,以90km/h勻速行駛的續(xù)航總里程為400km。假設(shè)汽車行駛時(shí)受到的阻力與其速度平方成正比,則該車以
A.90km/h勻速行駛時(shí)的
2、輸出功率約為30kW
B.90km/h勻速行駛時(shí)的牽引力約為700N
C.108km/h勻速行駛時(shí)的輸出功率約為35kW
D.108km/h勻速行駛時(shí)的牽引力約為810N
3.【云南省曲靖市第一中學(xué)2019屆高三9月高考復(fù)習(xí)質(zhì)量監(jiān)測卷二物理試題】如圖所示,物體在斜向上的恒定拉力F作用下,從靜止開始沿粗糙水平路面運(yùn)動,下列說法正確的是
A.物體的動能與位移成正比
B.物體的速度與位移成正比
C.物體獲得的動能大于克服摩擦力所做的功
D.物體獲得的動能等于拉力做的功
4.【山西省柳林縣聯(lián)盛中學(xué)2019高考模擬】伽利略曾利用對接斜面研究“力與運(yùn)動”的關(guān)系。如圖所示,固定在水平地
3、面上的傾角均為的兩斜面,以光滑小圓弧相連接。左側(cè)斜面頂端的小球與兩斜面的動摩擦因數(shù)均為。小球從左側(cè)頂端滑到最低點(diǎn)的時(shí)間為t1,滑到右側(cè)最高點(diǎn)的時(shí)間為t2。規(guī)定兩斜面連接處所在水平面為參考平面,則小球在這個(gè)運(yùn)動過程中速度的大小、加速度的大小a、動能Ek及機(jī)械能E隨時(shí)間t變化的關(guān)系圖線正確的是( )
A. B. C.D.
5.【北京市第十九中學(xué)2019屆高三上學(xué)期10月月考物理試題】一個(gè)小球從高處由靜止開始落下,從釋放小球開始計(jì)時(shí),規(guī)定豎直向上為正方向,落地點(diǎn)為重力勢能零點(diǎn)。小球在接觸地面前、后的動能保持不變,且忽略小球與地面發(fā)生碰撞的時(shí)間以及小球運(yùn)動過程中受到的空氣阻力,圖分
4、別是小球在運(yùn)動過程中的位移x,速度,動能和重力勢能隨時(shí)間t變化的圖象,其中正確的是( )
A. B. C. D.
二、多選題
6.【安徽省阜陽三中2019學(xué)年高三第一學(xué)期第二次模擬考試】將小球以10 m/s的初速度從地面豎直向上拋出,取地面為零勢能面,小球在上升過程中的動能Ek、重力勢能Ep與上升高度h間的關(guān)系分別如圖中兩直線所示.取g=10 m/s2,下列說法正確的是( )
A.小球的質(zhì)量為0.2 kg
B.小球受到的阻力(不包括重力)大小為0.25 N
C.小球動能與重力勢能相等時(shí)的高度為m
D.小球上升到2 m時(shí),動能與重力勢能
5、之差為0.5 J
7.【湖北省三市2018學(xué)年大聯(lián)考】如圖,質(zhì)量為m的物塊從半徑為R的半球形的碗口沿內(nèi)壁從靜止開始滑下,滑到最低點(diǎn)時(shí)速度大小為v,若物塊與球殼之間的動摩擦因數(shù)為,重力加速度為g,則在物塊從靜止滑到最低點(diǎn)的過程中下列說法正確的是
A.合外力對物塊做負(fù)功且
B.物塊重力勢能減少了mgR
C.物塊機(jī)械能減少了
D.物塊克服摩擦力做的功為
8.【全國百強(qiáng)校內(nèi)蒙古杭錦后旗奮斗中學(xué)2019屆高三上學(xué)期第二次調(diào)研考試物理試題】如圖所示,一輕彈簧固定于O點(diǎn),另一端系一重物,將重物從 與懸點(diǎn)O在同一水平面且彈簧保持原長的A點(diǎn)無初速度地釋放,讓它自由擺下,不計(jì)空氣阻力,在重物由
6、A點(diǎn)擺向最低點(diǎn)的過程中(? )
A.重物的機(jī)械能減少 B.系統(tǒng)的機(jī)械能不變
C.系統(tǒng)的機(jī)械能增加 D.系統(tǒng)的機(jī)械能減少
三、解答題
9.【湖北省2018學(xué)年大聯(lián)考】滑板運(yùn)動是一項(xiàng)驚險(xiǎn)刺激的運(yùn)動,深受青少年的喜愛。如圖是滑板運(yùn)動的軌道,AB和CD是兩段圓弧形軌道,BC是一段長的水平軌道,其與圓弧AB、CD分別相切于B、C兩點(diǎn)。某次一運(yùn)動員從AB軌道上P點(diǎn)以的速度下滑,經(jīng)BC軌道后沖上CD軌道的最大高度。已知運(yùn)動員和滑板的總質(zhì)量,滑板與BC軌道的動摩擦因數(shù)為,,不計(jì)圓弧軌道上的摩擦。計(jì)算時(shí),將運(yùn)動員和滑板簡化為質(zhì)點(diǎn),求:
運(yùn)動員的初速度大?。?
運(yùn)動員
7、在BC軌道上因摩擦產(chǎn)生的熱量是多少?在BC軌道上運(yùn)動的總路程是多少米?
10.【吉林省長春市田家炳實(shí)驗(yàn)中學(xué)2018學(xué)年高考模擬】光滑水平面AB與豎直面內(nèi)的圓形導(dǎo)軌在B點(diǎn)連接,導(dǎo)軌半徑R=0.5 m,一個(gè)質(zhì)量m=2 kg的小球在A處壓縮一輕質(zhì)彈簧,彈簧與小球不拴接。用手擋住小球不動,此時(shí)彈簧彈性勢能Ep=49 J,如圖所示。放手后小球向右運(yùn)動脫離彈簧,沿圓形軌道向上運(yùn)動恰能通過最高點(diǎn)C,g取10 m/s2。求:
(1)小球脫離彈簧時(shí)的速度大小;
(2)小球從B到C克服阻力做的功;
(3)小球離開C點(diǎn)后落回水平面時(shí)的動能大小。
8、
答案與解析
一、單選題
1.【解析】推力做功,故A錯(cuò)誤;,故B錯(cuò)誤;勻速,說明克服摩擦力做功等于拉力做功,為,故C錯(cuò)誤;根據(jù)受力分析力的平衡條件知,解得,故D正確;故選D。
【答案】D
2.【解析】A項(xiàng):,解得:,故A錯(cuò)誤;
B項(xiàng):由能量守恒可知,,解得:,故B錯(cuò)誤;
C、D項(xiàng):由 可知,當(dāng)速度為90km/h時(shí),得出k=,所以當(dāng)速度為108km/h時(shí),牽引力為,此時(shí)輸出功率為:
,故C正確, 故D錯(cuò)誤。
【答案】C
3.【解析】根據(jù)動能定理:,可知物體的動能與位移成正比,即速度的平方與位移成正比,選項(xiàng)A
9、正確,B錯(cuò)誤;根據(jù)動能定理:可知,物體獲得的動能小于拉力做的功,但是無法比較物體獲得的動能與克服摩擦力所做的功的關(guān)系,選項(xiàng)CD錯(cuò)誤;故選A。
【答案】A
4.【解析】A、B、由牛頓第二定律可知,小球在兩斜面的運(yùn)動都是勻變速直線運(yùn)動,兩階段的加速度都恒定不變,小球在左側(cè)斜面下滑時(shí)的加速度:a1=gsinθ-μgcosθ,小球在右側(cè)斜面下滑時(shí)的加速度:a2=gsinθ+μgcosθ,小球在左側(cè)斜面下滑時(shí)的加速度較小;故A錯(cuò)誤,B正確.
C、小球的動能與速率的二次方成正比,即,因此,動能與時(shí)間關(guān)系圖象是曲線;故C錯(cuò)誤.
D、由于小球在兩斜面運(yùn)動時(shí)的加速度大小不相等,因此,小球機(jī)械能與時(shí)間的關(guān)
10、系圖象不是連續(xù)曲線;故D錯(cuò)誤。故選B。
【答案】B
5.【解析】位移,所以開始下落過程中位移隨時(shí)間應(yīng)該是拋物線,A錯(cuò)誤;速度v=gt,與地面發(fā)生碰撞反彈速度與落地速度大小相等,方向相反,B正確;重力勢能,H小球開始時(shí)離地面的高度,為拋物線,C錯(cuò)誤;小球自由落下,在與地面發(fā)生碰撞的瞬間,反彈速度與落地速度大小相等。若從釋放時(shí)開始計(jì)時(shí),動能,所以開始下落過程中動能隨時(shí)間應(yīng)該是拋物線,D錯(cuò)誤。
【答案】B
二、多選題
6.【解析】在最高點(diǎn),Ep=mgh,得:。故A錯(cuò)誤;由除重力以外其他力做功W其=△E可知:-fh=E高-E低,解得:f=0.25N.故B正確;設(shè)小球動能和重力勢能
11、相等時(shí)的高度為H,此時(shí)有:mgH=mv2,由動能定理:-fH-mgH=mv2-mv02,得:H=20/9 m.故C錯(cuò)誤;由圖可知,在h=2m處,小球的重力勢能是2J,動能是J=2.5J,所以小球上升到2m時(shí),動能與重力勢能之差為2.5J-2J=0.5J.故D正確;故選BD。
【答案】BD
7.【解析】物塊的動能增加,根據(jù)動能定理得知:合外力對物塊做正功,且故A錯(cuò)誤。物塊重力做功為mgR,則物塊重力勢能減少了mgR,故B正確。取最低點(diǎn)為零電勢能點(diǎn),則初態(tài)物塊的機(jī)械能為,末態(tài)機(jī)械能為,則機(jī)械能減少量為故C正確。摩擦力是變力,不能根據(jù)功的公式計(jì)算物塊克服摩擦力做功。應(yīng)根據(jù)動能定理或功能原理求物塊
12、克服摩擦力做的功。根據(jù)功能關(guān)系知,物塊克服摩擦力做的功故D錯(cuò)誤。故選BC。
【答案】BC
8.【解析】重物自由擺下的過程中,彈簧拉力對重物做負(fù)功,重物的機(jī)械能減少,選項(xiàng)A正確;對系統(tǒng)而言,除重力,彈力外,無其他外力做功,故系統(tǒng)的機(jī)械能守恒,選項(xiàng)B正確,CD錯(cuò)誤;故選AB。
【答案】AB
三、解答題
9.【解析】對運(yùn)動員和滑板,由A到D根據(jù)動能定理得:代人數(shù)據(jù)得:
運(yùn)動員最終停在BC軌道上,設(shè)運(yùn)動員在BC軌道上運(yùn)動的總路程是s,對運(yùn)動員和滑板,根據(jù)能量定恒得:
代人數(shù)據(jù)得:
摩擦產(chǎn)生的熱量:
則
10.【解析】(1)小球從A點(diǎn)開始至小球脫離彈簧的過程中根據(jù)彈力做功與彈性勢能變化的關(guān)系有:
W彈=-△EP彈=-(0-Ep)=49J
對小球而言,此過程只有彈力做功,故有:
得小球脫離彈簧時(shí)的速度為:
(2)小球恰好能通過最高點(diǎn)C,故在最高點(diǎn)小球只受重力作用,
根據(jù)牛頓第二定律有:
得小球在C點(diǎn)時(shí)的速度為:
因?yàn)锳B段光滑,小球在B點(diǎn)時(shí)的速度等于小球脫離彈簧時(shí)的速度即:vB=v=7m/s
在從B至C的過程中只有重力和阻力做功,根據(jù)動能定理有:
得阻力做功為:
所以從B至C的過程中小球克服阻力做功24J;
(3)小球離開C點(diǎn)做平拋運(yùn)動,此過程中只有重力做功,
根據(jù)動能定理有:
得小球落地時(shí)的動能:
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