(浙江專版)2019版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第五章 機(jī)械能守恒定律 第1課時(shí) 功 功率學(xué)案
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1、 第1課時(shí) 功 功率 [考綱要求] 知識內(nèi)容 考試要求 備考方略 必考 加試 追尋守恒量——能量 b 1.本章內(nèi)容常以選擇題形式出現(xiàn),考查突出功、功率、動(dòng)能和動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒定律、能量守恒等內(nèi)容。 2. 本章內(nèi)容也可與牛頓運(yùn)動(dòng)定律、曲線運(yùn)動(dòng)等內(nèi)容相結(jié)合的綜合考查,以選擇題和計(jì)算題的形式出現(xiàn)。 功 c c 功率 c c 重力勢能 c c 彈性勢能 b b 動(dòng)能和動(dòng)能定理 d d 機(jī)械能守恒定律 d d 能量守恒定律與能源 c d 實(shí)驗(yàn)7:探究做功與物體速度變化的關(guān)系 √ 實(shí)驗(yàn)8:驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 √
2、 一、功 1.做功的兩個(gè)要素 (1)作用在物體上的力; (2)物體在力的方向上發(fā)生的位移。 2.公式:W=Flcos__α (1)α是力與位移方向之間的夾角,l為物體對地的位移。 (2)該公式只適用于恒力做功。 3.功的正負(fù) 夾角 功的正負(fù) α<90° 力對物體做正功 α=90° 力對物體不做功 α>90° 力對物體做負(fù)功或說成物體克服這個(gè)力做了功 二、功率 1.定義:功與完成這些功所用時(shí)間的比值。 2.物理意義:描述力對物體做功的快慢。 3.公式 (1)P=,P為時(shí)間t內(nèi)的平均功率。 (2)P=Fv ①v為平均速度,則P為平均功率。 ②v為瞬時(shí)速
3、度,則P為瞬時(shí)功率。 4.額定功率:機(jī)械正常工作時(shí)輸出的最大功率。 5.實(shí)際功率:機(jī)械實(shí)際工作時(shí)輸出的功率。要求小于或等于額定功率。 【思考判斷】 1.物體受力的同時(shí)又有位移發(fā)生,則力一定對物體做功( × ) 2.滑動(dòng)摩擦力一定對物體做負(fù)功( × ) 3.人在地面上行走時(shí),靜摩擦力對人做正功( × ) 4.一個(gè)力對物體做負(fù)功,說明這個(gè)力一定阻礙物體的運(yùn)動(dòng)( √ ) 5.機(jī)器銘牌上標(biāo)明的功率表示該機(jī)器的額定功率 ( √ ) 6.汽車功率P=Fv中的F指汽車所受的合外力( × ) 7.汽車上坡時(shí),司機(jī)必須換擋,其目的是減小速度,得到較大的牽引力( √ ) 8.以恒定功率啟動(dòng)
4、的機(jī)車,在加速過程中發(fā)動(dòng)機(jī)做的功可用公式W=Pt計(jì)算( √ ) 考點(diǎn)一 功(c/c) [要點(diǎn)突破] 一、判斷力是否做功及做正、負(fù)功的方法 1.看力F的方向與位移l的方向間的夾角α——常用于恒力做功的情形。 2.看力F的方向與速度v的方向間的夾角α——常用于曲線運(yùn)動(dòng)的情形。 3.根據(jù)動(dòng)能的變化:動(dòng)能定理描述了合外力做功與動(dòng)能變化的關(guān)系,即W合=Ek末-Ek初,當(dāng)動(dòng)能增加時(shí)合外力做正功;當(dāng)動(dòng)能減少時(shí),合外力做負(fù)功。 二、功的計(jì)算 1.恒力做功 其中l(wèi)是相對地的位移 2.變力做功 (1)用動(dòng)能定理:W=mv-mv。 (2)當(dāng)變力的功率P一定時(shí),可用W=Pt求功,如
5、機(jī)車恒定功率啟動(dòng)時(shí)。 (3)將變力做功轉(zhuǎn)化為恒力做功: 當(dāng)力的大小不變,而方向始終與運(yùn)動(dòng)方向相同或相反時(shí),這類力的功等于力和路程(不是位移)的乘積。如滑動(dòng)摩擦力做功、空氣阻力做功等。 3.總功的計(jì)算 (1)先求物體所受的合外力,再求合外力的功。 (2)先求每個(gè)力做的功,再求各功的代數(shù)和。 三、幾種常見力做功的特點(diǎn) 1.一對作用力跟反作用力的功的代數(shù)和不一定為零。這是因?yàn)殡m然一對相互作用力的大小相等、方向相反,但相互作用物體的位移由它們的初速度和合外力等情況決定,不存在必然的聯(lián)系。 2.靜摩擦力做功的特點(diǎn) (1)靜摩擦力可以做正功,也可以做負(fù)功,還可以不做功。 (2)在靜
6、摩擦力做功的過程中,只有機(jī)械能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體,而沒有機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量。 (3)相互摩擦的系統(tǒng),一對靜摩擦力所做功的代數(shù)和總等于零。 3.滑動(dòng)摩擦力做功的特點(diǎn) (1)滑動(dòng)摩擦力可以對物體做正功,也可以做負(fù)功,還可以不做功(如相對運(yùn)動(dòng)的兩物體之一相對地面靜止,則滑動(dòng)摩擦力對該物體不做功)。 (2)在相互摩擦的物體系統(tǒng)中,一對相互作用的滑動(dòng)摩擦力,對物體系統(tǒng)所做總功的多少與路徑有關(guān),其值是負(fù)值,絕對值等于摩擦力與相對位移的積,即W=-Fx相對,表示物體系統(tǒng)損失了機(jī)械能,克服了摩擦力做功,即ΔE損=Q=Fx相對(摩擦生熱)。 (3)一對滑動(dòng)摩擦力做功的過程中能量
7、的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的情況:一是某一物體的部分機(jī)械能轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體上;二是部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,此部分能量就是系統(tǒng)機(jī)械能的損失量。 [典例剖析] 【例1】 如圖所示,自動(dòng)卸貨車靜止在水平地面上,在液壓機(jī)的作用下,車廂與水平方向的夾角緩慢增大,這個(gè)過程中車廂內(nèi)貨物始終相對車廂靜止,下列說法正確的是( ) A.貨物受到的靜摩擦力減小 B.地面對貨車有水平向右的摩擦力 C.貨物受到的支持力對貨物做正功 D.貨物受到的摩擦力對貨物做負(fù)功 解析 貨物受到靜摩擦力f=mgsin θ,θ增大,f增大,A錯(cuò)誤;根據(jù)力的方向與貨物運(yùn)動(dòng)方向關(guān)系知,支持力做正功,摩擦力不做功,C正確,D錯(cuò)誤;地面對
8、貨車的摩擦力為零,B錯(cuò)誤。 答案 C 【例2】 如圖所示,用長為l、不可伸長的細(xì)線把質(zhì)量為m的小球懸掛于O點(diǎn),將小球拉至懸線偏離豎直方向α角后放手,運(yùn)動(dòng)t時(shí)間后停在最低點(diǎn)。則在時(shí)間t內(nèi)( ) A.小球重力做功為mgl(1-cos α) B.空氣阻力做功為-mglcos α C.小球所受合力做功為mglsin α D.細(xì)線拉力做功的功率為 解析 小球從開始運(yùn)動(dòng)到停止的過程中,下降的高度為h=l(1-cos α),所以小球的重力對小球做功WG=mgl(1-cos α),故選項(xiàng)A正確;初末動(dòng)能都為0,根據(jù)動(dòng)能定理,小球從開始運(yùn)動(dòng)到停止的過程中小球受到的合外力做功為0,空氣的阻力對
9、小球做功Wf=-WG=-mgl(1-cos α),故選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤;由于細(xì)線的拉力始終與運(yùn)動(dòng)的方向垂直,所以細(xì)線的拉力不做功,細(xì)線拉力的功率為0,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案 A 【例3】 如圖所示,木塊A、B疊放在光滑水平地面上,A、B之間不光滑,用水平力F拉B,使A、B一起沿光滑水平面加速運(yùn)動(dòng),設(shè)A、B間的摩擦力為f,則以下說法錯(cuò)誤的是( ) A.F對B做正功,對A不做功 B.f對B做負(fù)功,對A做正功 C.f對A不做功,對B做負(fù)功 D.f對A和B組成的系統(tǒng)做功為0 解析 A、B一起沿光滑水平面加速運(yùn)動(dòng),它們的位移相等,F(xiàn)作用在B上,沒有作用在A上,且A、B向前做加速運(yùn)動(dòng),在力F
10、的方向上發(fā)生了位移,由W=Fl可知F對B做正功,對A不做功,故選項(xiàng)A正確;B對A的摩擦力向右,A對B的摩擦力向左,而位移水平向右,由W=Flcos θ可知,f對B做負(fù)功,對A做正功,選項(xiàng)B正確,C錯(cuò)誤;f對A做功為WA=f l,f對B做功為WB=-f l,故f對A、B組成的系統(tǒng)做功為W=WA+WB=0,故f對A和B組成的系統(tǒng)不做功,選項(xiàng)D正確。 答案 C 【方法總結(jié)】 (1)計(jì)算功時(shí)需先判斷恒力做功還是變力做功,然后依據(jù)相應(yīng)的方法求解。 (2)熟悉各種力做功的特點(diǎn)是今后掌握能量觀點(diǎn)處理問題的關(guān)鍵。 [針對訓(xùn)練] 1.一人乘電梯從1樓到20樓,在此過程中經(jīng)歷了先加速,后勻速,再減速的
11、運(yùn)動(dòng)過程,則電梯對人的支持力的做功情況是( ) A.加速時(shí)做正功,勻速時(shí)不做功,減速時(shí)做負(fù)功 B.加速時(shí)做正功,勻速和減速時(shí)做負(fù)功 C.加速和勻速時(shí)做正功,減速時(shí)做負(fù)功 D.始終做正功 解析 在加速、勻速、減速的過程中,支持力與人的位移方向始終相同,所以支持力始終對人做正功,故D正確。 答案 D 2.水平地面上放一個(gè)重4 N的足球,一個(gè)小孩用10 N的力踢球,使球向前運(yùn)動(dòng)2 m。關(guān)于小孩對球做功的下列說法中,正確的是( ) A.小孩對球做功20 J B.小孩對球做功8 J C.小孩對球做功28 J D.題中條件不足,無法算出小孩對球做功的多少 解析 小孩踢球的力是瞬
12、時(shí)的,僅僅在小孩的腳與球接觸時(shí)才施加給球,并不是用恒定的10 N的力推動(dòng)足球前進(jìn)2 m,所以A錯(cuò)誤;同理,根據(jù)功的定義,B、C錯(cuò)誤;小孩踢球時(shí)對球做的功,轉(zhuǎn)化為球所增加的能量(動(dòng)能),表現(xiàn)為獲得初速度v0沿地面前進(jìn)。由于題中無法求出初速度,也不知道有踢力作用在球上時(shí)球移動(dòng)的距離,因此無法算出小孩對球做功的多少,D正確。 答案 D 3.如圖所示,同一物體在大小相同、方向不同的力F的作用下,在光滑水平面上移動(dòng)了一段相同的位移x,兩種情況下力所做的功分別為Wa、Wb,下列表述正確的是( ) A.Wa=Wb B.Wa=-Wb C.Wa>W(wǎng)b D.Wa<Wb 解析 由功的計(jì)算式可得Wa
13、=Fxcos 30°,Wb=Fxcos 30°,A正確。 答案 A 考點(diǎn)二 功率(c/c) [要點(diǎn)突破] 求解功率時(shí)應(yīng)注意的“三個(gè)”問題 1.首先要明確所求功率是平均功率還是瞬時(shí)功率; 2.平均功率與一段時(shí)間(或過程)相對應(yīng),計(jì)算時(shí)應(yīng)明確是哪個(gè)力在哪段時(shí)間(或過程)內(nèi)做功的平均功率; 3.瞬時(shí)功率計(jì)算時(shí)應(yīng)明確是哪個(gè)力在哪個(gè)時(shí)刻(或狀態(tài))的功率。 [典例剖析] 【例】 (2017·溫州期中)一個(gè)質(zhì)量為m的小球做自由落體運(yùn)動(dòng),那么,在前t秒內(nèi)重力對它做功的平均功率及在t秒末重力做功的瞬時(shí)功率P分別為(t秒末小球未著地)( ) A.=mg2t2,P=mg2t2 B.=mg2t
14、2,P=mg2t2 C.=mg2t,P=mg2t D.=mg2t,P=2mg2t 解析 前t秒內(nèi)重力做功的平均功率 ===mg2t t秒末重力做功的瞬時(shí)功率 P=Fv=mg·gt=mg2t。 故C正確。 答案 C 【方法總結(jié)】 求功率時(shí)應(yīng)注意的問題 (1)首先要明確所求功率是平均功率還是瞬時(shí)功率,對應(yīng)于某一過程的功率為平均功率,對應(yīng)于某一時(shí)刻的功率為瞬時(shí)功率。 (2)求功率大小時(shí)要注意F與v方向間的夾角α對結(jié)果的影響。 [針對訓(xùn)練] 1.(2015·浙江10月學(xué)考)快艇在運(yùn)動(dòng)中受到的阻力與速度的平方成正比(即Ff=kv2)。若油箱中有20 L燃油,當(dāng)快艇以10 m/
15、s勻速行駛時(shí),還能行駛40 km;假設(shè)快艇發(fā)動(dòng)機(jī)的效率保持不變,則快艇以20 m/s勻速行駛時(shí),還能行駛( ) A.80 km B.40 km C.10 km D.5 km 解析 發(fā)動(dòng)機(jī)的功率P=Ffv=kv3,以10 m/s勻速行駛40 km的時(shí)間t1==4 000 s,總功一定,由于發(fā)動(dòng)機(jī)的效率不變,發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的有用功相等,即kvt1=kvt2,得t2=500 s,x2=v2t2=10 000 m=10 km。 答案 C 2.如圖所示,將質(zhì)量為m的小球以初速度v0從A點(diǎn)水平拋出,正好垂直于斜面落在斜面上B點(diǎn)。已知斜面的傾角為α,重力加速度為g,求: (1)小球落到斜面
16、上B點(diǎn)時(shí)重力做功的瞬時(shí)功率是多少? (2)小球從A到B過程中重力做功的平均功率是多少? 解析 (1)將小球落到斜面上時(shí)的速度進(jìn)行正交分解如圖所示,小球在豎直方向上的分速度為vy=,所以,小球落到斜面上B點(diǎn)時(shí)重力做功的瞬時(shí)功率為P=mgvy=。 (2)小球從A到B過程中重力做功的平均功率為 =mgy=mg×(0+vy)=。 答案 (1) (2) 3.風(fēng)力發(fā)電是一種環(huán)保的電能獲取方式。圖為某風(fēng)力發(fā)電站外觀圖。設(shè)計(jì)每臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率為40 kW。實(shí)驗(yàn)測得風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率約為20%,空氣的密度是1.29 kg/m3,當(dāng)?shù)厮斤L(fēng)速約為10 m/s,問風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片長度約為多少
17、才能滿足設(shè)計(jì)要求?(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) 解析 設(shè)葉片長度為x,則轉(zhuǎn)化為電能的空氣柱為半徑為x的圓柱體,產(chǎn)生的電功率P===ρπx2v3·η,則x==× m=9.9 m。 答案 9.9 m 1.起重機(jī)以1 m/s2的加速度將質(zhì)量為1 000 kg的貨物由靜止開始勻加速向上提升,若g取10 m/s2,則在1 s內(nèi)起重機(jī)對貨物所做的功是( ) A.500 J B.4 500 J C.5 000 J D.5 500 J 解析 貨物的加速度向上, 由牛頓第二定律有F-mg=ma, 起重機(jī)的拉力F=mg+ma=11 000 N。 貨物的位移是l=at2=0.5 m,
18、 做功為W=Fl=5 500 J,故D正確。 答案 D 2.一艘輪船以15 m/s的速度勻速直線航行,它所受到的阻力為1.2×107 N,發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際功率為( ) A.1.8×105 kW B.9.0×104 kW C.8.0×104 kW D.8.0×103 kW 解析 輪船勻速運(yùn)動(dòng),牽引力等于阻力,所以P=fv=1.2×107×15 W=1.8×105 kW,A正確。 答案 A 3.某車以相同的功率在兩種不同的水平路面上行駛,受到的阻力分別為車重的k1和k2倍,最大速率分別為v1和v2,則( ) A.v2=k1v1 B.v2=v1 C.v2=v1 D.v
19、2=k2v1
解析 由于車以相同的功率行駛,由P=Fv可知,當(dāng)車勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),速度達(dá)到最大,此時(shí)F=F阻,所以P=F阻vm,又由于F阻1=k1mg,F(xiàn)阻2=k2mg,故=,即v2=v1,故選項(xiàng)B正確。
答案 B
4.(2017·舟山模擬)如圖所示,同一物體分別沿斜面AD和BD自頂點(diǎn)由靜止開始下滑,該物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同。在滑行過程中克服摩擦力做的功分別為WA和WB,則( )
A.WA>WB B.WA=WB
C.WA 20、cos θ·lBD=μmglCD,所以B正確。
答案 B
5.如圖所示,建筑工人通過滑輪裝置將一質(zhì)量是100 kg的料車沿30°角的斜面由底端勻速地拉到頂端,斜面長L為4 m,若不計(jì)滑輪的質(zhì)量和各處的摩擦力,g取10 N/kg,求這一過程中:
(1)人拉繩子的力做的功;
(2)料車的重力做的功;
(3)料車受到的各力對料車做的總功。
解析 (1)工人拉繩子的力F=mg sin 30°,工人將料車?yán)叫泵骓敹藭r(shí),繩端移動(dòng)的距離l=2L,人拉繩子的力做的功W1=mg(2L)sin 30°=2 000 J。
(2)重力做功W2=-mgLsin 30°=-2 000 J。
(3) 21、由于料車在斜面上勻速運(yùn)動(dòng),則料車所受的合力為0,故W合=0。
答案 (1)2 000 J (2)-2 000 J (3)0
[基礎(chǔ)過關(guān)]
1.關(guān)于兩物體間的作用力和反作用力的做功情況,說法正確的是( )
A.作用力做功,反作用力一定做功
B.作用力做正功,反作用力一定做負(fù)功
C.作用力和反作用力可能都做負(fù)功
D.作用力和反作用力做的功一定大小相等,且兩者代數(shù)和為0
解析 比較一對作用力和反作用力的功時(shí),不要只看到力的大小相等,還要分析兩物體的位移情況。作用力和反作用力各自做功,沒有必然的聯(lián)系。
答案 C
2.起重機(jī)用4 s的時(shí)間將2×104 N重物勻速提升10 m,在 22、此過程中起重機(jī)的輸出功率為( )
A.2×105 W B.5×105 W
C.5×104 W D.8×104 W
解析 重物勻速向上運(yùn)動(dòng),起重機(jī)的輸出功率等于克服重力做功的功率,即P==5×104 W,C正確。
答案 C
3.如圖所示,將滑塊置于固定的粗糙斜面上,釋放后沿斜面加速下滑,在下滑過程中( )
A.重力對滑塊做負(fù)功
B.摩擦力對滑塊做負(fù)功
C.合外力對滑塊不做功
D.斜面對滑塊的支持力做正功
解析 滑塊沿斜面加速下滑,合力做正功,重力做正功,摩擦力做負(fù)功,B正確。
答案 B
4.質(zhì)量為1 kg的物體從某一高度自由下落,則該物體下落5 m 內(nèi)重力做功 23、的平均功率是(取g=10 m/s2)( )
A.25 W B.50 W
C.75 W D.100 W
解析 由功率的定義式得P==,而t==1 s,所以P=50 W,B正確。
答案 B
5.如圖所示,一小孩和一大人都以水平的力勻速推動(dòng)相同的木箱在相同的路面上走相同的位移(推箱的速度大小如圖中所注),比較此過程中兩人分別對木箱做功的多少( )
A.大人做的功多 B.小孩做的功多
C.大人和小孩做的功一樣多 D.條件不足,無法判斷
解析 因?yàn)槟鞠鋭蛩龠\(yùn)動(dòng),所以推力等于摩擦力,根據(jù)Ff=μFN=μmg可知,小孩和大人所用的推力大小相等,又因?yàn)檠赝屏Ψ较蛩?/p>
24、的位移相同,所以做功一樣多,C選項(xiàng)正確。
答案 C
6.某同學(xué)的質(zhì)量為50 kg,所騎自行車的質(zhì)量為15 kg,設(shè)該同學(xué)在平直路面上正常騎行時(shí)腳踏自行車的功率為40 W。若人與車受到的阻力是其重力的0.02倍,取g=10 m/s2,則正常騎自行車時(shí)的速度大小約為( )
A.3 m/s B.4 m/s
C.13 m/s D.30 m/s
解析 設(shè)正常騎行自行車時(shí)阻力為F、速度為v,則有F=0.02×(50+15)g=0.02×65×10 N=13 N,由P=Fv,代入數(shù)值有v== m/s≈3 m/s,故選項(xiàng)A正確。
答案 A
7.如圖所示,質(zhì)量為m的物體置于傾角為θ的斜面 25、上,物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,在外力作用下,斜面以加速度a沿水平方向向左做勻加速運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)中物體m與斜面體相對靜止。則關(guān)于斜面對物體m的支持力和摩擦力的下列說法中錯(cuò)誤的是( )
A.支持力一定做正功
B.摩擦力一定做正功
C.摩擦力可能不做功
D.摩擦力可能做負(fù)功
解析 支持力方向垂直斜面向上,故支持力一定做正功。而摩擦力是否存在需要討論,
若摩擦力恰好為零,物體只受重力和支持力,如圖所示,此時(shí)加速度a=gtan θ,當(dāng)a>gtan θ時(shí),摩擦力沿斜面向下,摩擦力與位移夾角小于90°,則做正功;當(dāng)a 26、功。綜上所述,B是錯(cuò)誤的。
答案 B
8.如圖所示,一質(zhì)量為2×103 kg的小汽車從傾斜路面上以20 m/s 的速度經(jīng)A點(diǎn)駛?cè)肽酀舻乃铰访妫旭?00 m路程后到達(dá)B點(diǎn),速度降為5 m/s,此后速度保持恒定,已知整個(gè)過程中汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率恒為40 kW。求:
(1)在泥濘路面上行駛時(shí),汽車受到的阻力大??;
(2)速度為10 m/s時(shí),汽車的加速度大小。
解析 (1)到達(dá)B點(diǎn)后,速度恒定不變,處于平衡狀態(tài)Ff=F牽1== N=8 000 N。
(2)當(dāng)汽車速度為10 m/s時(shí),汽車的牽引力為:
F牽2== N=4 000 N
根據(jù)牛頓第二定律得F牽2-Ff=ma
所 27、以a== m/s2=-2 m/s2。
答案 (1)8 000 N (2)2 m/s2
[能力提升]
9.如圖所示,物塊B與水平地面接觸,物塊A置于物塊B之上,兩物塊相對靜止,一起向右運(yùn)動(dòng)(圖中a為加速度,力F沿水平方向向右),則下列說法錯(cuò)誤的是( )
A.圖甲中,A、B間摩擦力對A做正功
B.圖乙中,A、B間摩擦力對B做負(fù)功
C.圖丙中,A、B間摩擦力對B做正功
D.圖丁中,A、B間摩擦力對A做負(fù)功
解析 如圖甲中,兩物塊a=0,即勻速向右運(yùn)動(dòng),A、B間必?zé)o摩擦力,也就談不上做功了,A錯(cuò)誤;如圖乙中,A、B兩物塊相對靜止,以同一加速度a向右運(yùn)動(dòng),則A必受到B水平向右的靜摩 28、擦力,由牛頓第三定律知,A必對B施加向左的靜摩擦力,與運(yùn)動(dòng)方向相反,對B做負(fù)功,故B正確;同理可知,C、D正確。
答案 A
10.(2017·湖州期中)如圖所示,木板繞固定的水平軸O從水平位置OA緩慢轉(zhuǎn)到OB位置,木板上的物塊始終相對于木板靜止,分別用FN和Ff表示物塊受到的支持力和摩擦力,在此過程中,以下判斷正確的是( )
A.FN和Ff對物塊都不做功
B.FN對物塊做正功,F(xiàn)f對物塊做負(fù)功
C.FN對物塊做正功,F(xiàn)f對物塊不做功
D.FN對物塊不做功,F(xiàn)f對物塊做正功
解析 由題可知物塊隨木板一起做圓周運(yùn)動(dòng),木板在旋轉(zhuǎn)過程中,物塊所受的靜摩擦力始終背離圓心O,所以靜摩擦 29、力不做功,而木板對物塊的支持力時(shí)時(shí)刻刻與木板垂直,即支持力一直與位移同向,所以木板對物塊的支持力做了正功,故本題的正確選項(xiàng)為C。
答案 C
11.如圖所示,質(zhì)量為m的木塊放在傾角為α的斜面上,并與斜面一起水平向左勻速運(yùn)動(dòng),木塊( )
A.對斜面的壓力大小為mgsin α
B.所受的支持力對木塊不做功
C.所受的摩擦力對木塊做負(fù)功
D.所受的摩擦力方向可能沿斜面向下
解析 木塊隨斜面一起水平向左勻速運(yùn)動(dòng),根據(jù)平衡條件可知木塊對斜面的壓力大小為mgcos α,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;木塊所受的支持力與木塊位移的夾角為銳角,所以木塊所受支持力對木塊做正功,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;木塊所受的摩擦力方向一定 30、沿斜面向上,與木塊位移的夾角為鈍角,所以木塊所受的摩擦力對木塊做負(fù)功,選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤。
答案 C
12.質(zhì)量為2 kg的物體置于水平面上,在運(yùn)動(dòng)方向上受水平拉力F作用,沿水平方向做勻變速運(yùn)動(dòng),拉力作用2 s后被撤去,物體運(yùn)動(dòng)的速度圖象如圖所示,則下列說法正確的是( )
A.拉力F做功200 J
B.拉力F做功350 J
C.物體克服摩擦力做功100 J
D.物體克服摩擦力做功175 J
解析 由圖象可知撤去拉力后,物體做勻減速直線運(yùn)動(dòng),加速度大小a2=2.5 m/s2,所以滑動(dòng)摩擦力Ff=ma2=5 N;加速過程加速度a1=2.5 m/s2,由F-Ff=ma1,得拉力F 31、=ma1+Ff=10 N;由圖象可知F作用的2 s時(shí)間內(nèi)位移l1=15 m,撤去F后運(yùn)動(dòng)的位移l2=20 m,全程位移l=35 m,所以拉力F做功W1=Fl1=10×15 J=150 J,A、B錯(cuò)誤,物體克服摩擦力做功W2=Ff l=5×35 J=175 J,C錯(cuò)誤,D正確。
答案 D
13.(2017·紹興期中)如圖甲所示,在高h(yuǎn) =0.8 m的平臺上放置一質(zhì)量為M=1 kg的小木塊(視為質(zhì)點(diǎn)),小木塊距平臺右邊緣d=2 m。現(xiàn)給小木塊一水平向右的初速度v0,其在平臺上運(yùn)動(dòng)的v2-x關(guān)系如圖乙所示。小木塊最終從平臺邊緣滑出落在距平臺右側(cè)水平距離s=0.8 m的地面上,g取10 m/s2, 32、求:
(1)小木塊滑出時(shí)的速度v;
(2)小木塊在水平面滑動(dòng)的時(shí)間t;
(3)小木塊在滑動(dòng)過程中產(chǎn)生的熱量Q。
解析 (1)小木塊從平臺滑出后做平拋運(yùn)動(dòng),
有h=gt2
解得t=0.4 s
木塊飛出時(shí)的速度v2==2 m/s
(2)因?yàn)樾∧緣K在平臺上滑動(dòng)過程中做勻減速運(yùn)動(dòng),根據(jù)v-v=2ax2得小木塊在平臺上滑動(dòng)的加速度大小a=-3 m/s2
又v-v=2ad
得v0=4 m/s
根據(jù)速度-時(shí)間關(guān)系v2=v0+at
得t= s
(3)根據(jù)牛頓第二定律,得-f=Ma=-3 N
根據(jù)能量守恒定律,得小木塊在滑動(dòng)過程中產(chǎn)生的熱量Q=fx=3×2=6 J
答案 (1)2 m/s (2)2/3 s (3)6 J
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