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1、(江蘇專版)2022年高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題二 第一講 功和功率 動能定理課后達(dá)標(biāo)檢測卷(含解析)
1.[多選](2018·江蘇高考)如圖所示,輕質(zhì)彈簧一端固定,另一端連接一小物塊,O點(diǎn)為彈簧在原長時物塊的位置。物塊由A點(diǎn)靜止釋放,沿粗糙程度相同的水平面向右運(yùn)動,最遠(yuǎn)到達(dá)B點(diǎn)。在從A到B的過程中,物塊( )
A.加速度先減小后增大
B.經(jīng)過O點(diǎn)時的速度最大
C.所受彈簧彈力始終做正功
D.所受彈簧彈力做的功等于克服摩擦力做的功
解析:選AD 小物塊由A點(diǎn)開始向右加速運(yùn)動,彈簧壓縮量逐漸減小,F(xiàn)彈減小,由F彈-Ff=ma知,a減??;當(dāng)運(yùn)動到F彈=Ff時,a減小為零,此時小物塊速
2、度最大,彈簧仍處于壓縮狀態(tài);由于慣性,小物塊繼續(xù)向右運(yùn)動,此時Ff-F彈=ma,小物塊做減速運(yùn)動,且隨著壓縮量繼續(xù)減小,a逐漸增大;當(dāng)越過O點(diǎn)后,彈簧開始被拉伸,此時F彈+Ff=ma,隨著拉伸量增大,a繼續(xù)增大,綜上所述,從A到B過程中,物塊加速度先減小后增大,在O點(diǎn)左側(cè)F彈=Ff時速度達(dá)到最大,故A正確,B錯誤。在AO段物塊所受彈簧彈力做正功,在OB段做負(fù)功,故C錯誤。由動能定理知,從A到B的過程中,彈力做功與摩擦力做功之和為0,故D正確。
2.(2017·江蘇高考)一小物塊沿斜面向上滑動,然后滑回到原處。物塊初動能為Ek0,與斜面間的動摩擦因數(shù)不變,則該過程中,物塊的動能Ek與位移x關(guān)系
3、的圖線是( )
解析:選C 設(shè)物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為μ,物塊的質(zhì)量為m,則物塊在上滑過程中根據(jù)動能定理有-(mgsin θ+μmgcos θ)x=Ek-Ek0,即Ek=Ek0-(mgsin θ+μmgcos θ)x,所以物塊的動能Ek與位移x的函數(shù)關(guān)系圖線為直線且斜率為負(fù);物塊沿斜面下滑的過程中根據(jù)動能定理有(mgsin θ-μmgcos θ)(x0-x)=Ek,其中x0為小物塊到達(dá)最高點(diǎn)時的位移,即Ek=-(mgsin θ-μmgcos θ)x+(mgsin θ-μmgcos θ)x0,所以下滑時Ek隨x的減小而增大且為直線。由此可以判斷C項(xiàng)正確。
3.(2018·江蘇七市三模
4、)如圖所示,不可伸長的細(xì)線一端固定,另一端系一小球,小球從與懸點(diǎn)等高處由靜止釋放后做圓周運(yùn)動,不計(jì)空氣阻力,則小球從釋放位置運(yùn)動到最低點(diǎn)的過程中( )
A.水平方向加速度不斷增大
B.豎直方向加速度不斷增大
C.重力做功的瞬時功率先增大后減小
D.拉力做功的瞬時功率先增大后減小
解析:選C 小球在最高點(diǎn)合力方向豎直向下,在最低點(diǎn)合力方向豎直向上,但在中間過程某點(diǎn)拉力卻有水平方向的分量,所以小球水平方向的加速度必定先增大后減小,故A錯誤;小球在開始釋放的瞬間的加速度為g且向下,接下來細(xì)線在豎直方向有向上的分量,所以小球豎直方向上所受的合外力減小,則豎直方向加速度開始變小,故B錯誤;重
5、力的瞬時功率為P=mgvy,小球在開始釋放的瞬間速度為零,此時重力的瞬時功率為零,到達(dá)最低點(diǎn)時,速度水平向左,豎直分速度為零,所以此時重力的瞬時功率為零,在中間過程豎直分速度不為零,重力的瞬時功率也不為零,所以重力的瞬時功率先增大后減小,故C正確;拉力的方向始終與速度方向垂直,所以拉力的瞬時功率始終為零,故D錯誤。
4.(2018·鎮(zhèn)江一模)坐落在鎮(zhèn)江新區(qū)的摩天輪高88 m,假設(shè)乘客隨座艙在豎直面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動。下列說法正確的是( )
A.在摩天輪轉(zhuǎn)動的過程中,乘客機(jī)械能始終保持不變
B.在最低點(diǎn)時,乘客所受重力大于座椅對他的支持力
C.在摩天輪轉(zhuǎn)動一周的過程中,合力對乘客做功為零
6、
D.在摩天輪轉(zhuǎn)動的過程中,乘客重力的功率保持不變
解析:選C 機(jī)械能等于重力勢能和動能之和,摩天輪運(yùn)動過程中,做勻速圓周運(yùn)動,乘客的速度大小不變,則動能不變,但高度變化,所以機(jī)械能在變化,A錯誤;圓周運(yùn)動過程中,在最低點(diǎn),由重力和支持力的合力提供向心力F,向心力向上,所以F=N-mg,則支持力N=mg+F,所以重力小于支持力,B錯誤;在摩天輪轉(zhuǎn)動一周的過程中,動能變化量為零,則合力對乘客做功為零,C正確;運(yùn)動過程中,乘客的重力大小不變,速度大小不變,但是速度方向時刻在變化,所以重力的瞬時功率在變化,D錯誤。
5.(2018·徐州期中)高臺跳水被認(rèn)為是世界上最難、最美的運(yùn)動項(xiàng)目之一。一運(yùn)
7、動員在十米跳臺跳水比賽中,觸水時重力的功率約為( )
A.7 000 W B.700 W
C.70 W D.7 W
解析:選A 運(yùn)動員在跳水過程中看做自由落體運(yùn)動,故落水時的速度為v==10 m/s,運(yùn)動員的體重約為50 kg,故重力的瞬時功率約為P=mgv=7 000 W,故A正確。
6.(2018·揚(yáng)州期末)某士兵練習(xí)迫擊炮打靶,如圖所示,第一次炮彈落點(diǎn)在目標(biāo)A的右側(cè),第二次調(diào)整炮彈發(fā)射方向后恰好擊中目標(biāo),忽略空氣阻力的影響,每次炮彈發(fā)射速度大小相等,下列說法正確的是( )
A.第二次炮彈在空中運(yùn)動時間較長
B.兩次炮彈在空中運(yùn)動時間相等
C.第二次炮彈落地
8、時速度較大
D.第二次炮彈落地時速度較小
解析:選A 炮彈在豎直方向上做豎直上拋運(yùn)動,上升時間與下落時間相等。根據(jù)下落過程豎直方向做自由落體運(yùn)動,h=gt2,第二次下落高度高,所以第二次炮彈在空中運(yùn)動時間較長,故A正確,B錯誤;根據(jù)動能定理:mgh=mv2-mv02,由于兩次在空中運(yùn)動過程重力做功都是零,所以v=v0,故兩次炮彈落地時速度相等,故C、D錯誤。
7.[多選](2018·南京調(diào)研)如圖所示,滑塊以初速度v0滑上表面粗糙的固定斜面,到達(dá)最高點(diǎn)后又返回到出發(fā)點(diǎn)。則能大致反映整個運(yùn)動過程中,滑塊的加速度a、速度v隨時間t,重力對滑塊所做的功W、動能Ek與位移x關(guān)系的是(取初始位置
9、為坐標(biāo)原點(diǎn)、初速度方向?yàn)檎较?( )
解析:選BD 滑塊整個運(yùn)動過程的加速度方向均與初速度方向相反,故A錯誤。上滑時的加速度大小a1=gsin θ+μgcos θ,下滑時的加速度大小a2=gsin θ-μgcos θ,結(jié)合位移公式x=at2,可知下滑時間大于上滑的時間;由于機(jī)械能有損失,返回到出發(fā)點(diǎn)時速度小于出發(fā)時的初速度,故B正確。重力做功W=-mgh=-mgxsin θ,上滑過程與下滑過程的W-x圖像重疊,故C錯誤。根據(jù)動能定理得,上滑過程有:-ma1x=Ek-mv02,解得Ek=mv02-ma1x,同理下滑過程有:Ek=ma2(L-x),由數(shù)學(xué)知識知,D正確。
8.(2018
10、·鹽城三模)如圖所示,質(zhì)量為m、半徑為R的光滑圓柱體B放在水平地面上,其左側(cè)有半徑為R、質(zhì)量為m的半圓柱體A,右側(cè)有質(zhì)量為m的長方體木塊C,現(xiàn)用水平向左的推力推木塊C,使其緩慢移動,直到圓柱體B恰好運(yùn)動到半圓柱體A的頂端,在此過程中A始終保持靜止。已知C與地面間動摩擦因數(shù)μ=,重力加速度為g。求:
(1)圓柱體B下端離地高為時,地面對半圓柱體A的支持力;
(2)木塊C移動的整個過程中水平推力的最大值;
(3)木塊C移動的整個過程中水平推力所做的功。
解析:(1)以A和B整體為研究對象,地面支持力FN=2mg。
(2)B剛離開地面時,B對C的彈力最大,對B受力分析,
則彈力F1=
11、mgtan 60°=mg
此時水平推力最大為Fm=F1+μmg=mg。
(3)C移動的距離x=2Rcos 30°=R
摩擦力做功Wf=μmgx=mgR
根據(jù)動能定理W-Wf-mgR=0
解得W=mgR。
答案:(1)2mg (2)mg (3)mgR
9.(2018·南通調(diào)研)如圖所示,質(zhì)量分布均勻的刷子刷地面上的薄墊子,開始時刷子和墊子的左邊緣對齊,刷子的質(zhì)量為m,墊子的質(zhì)量為M,刷子和墊子間的動摩擦因數(shù)為μ1,墊子和地面間的動摩擦因數(shù)為μ2,刷子和地面間的動摩擦因數(shù)為μ3,重力加速度為g。
(1)若給刷子施加一個斜向右下方、與水平方向成60°角的推力F1,墊子和刷子保持靜止,
12、求刷子受到的摩擦力f1的大小和地面對墊子的支持力FN的大小;
(2)若給刷子施加一個斜向右下方、與水平方向成30°角的推力F2,刷子和墊子以同一加速度運(yùn)動,求刷子受到的摩擦力f2的大??;
(3)若給刷子施加一個水平向右的推力F3,刷子從圖示位置開始運(yùn)動,墊子保持靜止,已知刷子的長為b,墊子的長為L(L>b),求刷子完全離開墊子的速度v的大小。
解析:(1)刷子受到重力、墊子的支持力、推力F1和摩擦力作用
則水平方向受力平衡,有f1=F1cos 60°=F1
刷子和墊子整體在豎直方向受力平衡,
有FN=(M+m)g+F1sin 60°=(M+m)g+F1。
(2)設(shè)刷子和墊子運(yùn)動的
13、加速度為a,由牛頓第二定律可得:
F2cos 30°-μ2(mg+Mg+F2sin 30°)=(M+m)a
對刷子有:F2cos 30°-f2=ma
解得f2=μ2mg+。
(3)刷子離開墊子的過程受到的摩擦力做的功
Wf=-
由動能定理有F3L-μ1mg(L-b)+Wf=mv2-0
解得v= 。
答案:(1)F1 (M+m)g+F1
(2)μ2mg+
(3)
10.(2018·蘇北四市調(diào)研)如圖所示,水平光滑細(xì)桿上P點(diǎn)套一小環(huán),小環(huán)通過長L=1 m的輕繩懸掛一夾子,夾子內(nèi)夾有質(zhì)量m=1 kg的物塊,物塊兩豎直側(cè)面與夾子間的最大靜摩擦力均為fm=7 N。現(xiàn)對物塊施加F=
14、8 N的水平恒力作用,物塊和小環(huán)一起沿水平方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動,小環(huán)碰到桿上的釘子Q時立即停止運(yùn)動,物塊恰好相對夾子滑動,此時夾子立即鎖定物塊,鎖定后物塊仍受恒力F的作用。小環(huán)和夾子的大小及質(zhì)量均不計(jì),物塊可看成質(zhì)點(diǎn),重力加速度g取10 m/s2。求:
(1)物塊做勻加速運(yùn)動的加速度大小a;
(2)P、Q兩點(diǎn)間的距離s;
(3)物塊向右擺動的最大高度h。
解析:(1)由牛頓第二定律F=ma
解得a=8 m/s2。
(2)環(huán)到達(dá)Q時,靜摩擦力最大
由牛頓第二定律2fm-mg=m
解得vm=2 m/s
根據(jù)動能定理Fs=mvm2
解得s=0.25 m。
(3)設(shè)物
15、塊上升的最大高度為h,水平距離為x,
由動能定理得F(x+s)-mgh=0
由幾何關(guān)系得(L-h(huán))2+x2=L2
解得h=1 m或h= m(舍去)。
答案:(1)8 m/s2 (2)0.25 m (3)1 m
11.(2017·江蘇高考)如圖所示,兩個半圓柱A、B緊靠著靜置于水平地面上,其上有一光滑圓柱C,三者半徑均為R。C的質(zhì)量為m,A、B的質(zhì)量都為,與地面間的動摩擦因數(shù)均為μ?,F(xiàn)用水平向右的力拉A,使A緩慢移動,直至C恰好降到地面。整個過程中B保持靜止。設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,重力加速度為g。求:
(1)未拉A時,C受到B作用力的大小F;
(2)動摩擦因數(shù)的最小值μmin;
(3)A移動的整個過程中,拉力做的功W。
解析:(1)對C受力分析,如圖所示:
根據(jù)平衡條件有
2Fcos 30°=mg
解得F=mg。
(2)C恰好降到地面時,B受C壓力的水平分力最大Fxmax=mg
B受地面的摩擦力f=μmg
根據(jù)題意,B保持靜止,
則有fmin=Fxmax,解得μmin=。
(3)C下降的高度h=(-1)R
A的位移x=2(-1)R
摩擦力做功的大小Wf=fx=2(-1)μmgR
根據(jù)動能定理W-Wf+mgh=0-0
解得W=(2μ-1)(-1)mgR。
答案:(1)mg (2) (3)(2μ-1)(-1)mgR