2013高考物理復(fù)習(xí) 高效學(xué)習(xí)方略 5-1 機械能練習(xí)

必修1 第五章 第1講 (時間：60分鐘滿分：100分)一、選擇題(每小題5分，共45分)1滑動摩擦力所做的功()A一定是正功B一定是負(fù)功C可能是正功，可能是負(fù)功，也可能為零D可能是正功，可能是負(fù)功，但不能為零解析C一個力做的功是正功還是負(fù)功取決于力的方向與位移方向的夾角，當(dāng)力與位移方向的夾角為銳角時，力做正功；當(dāng)力與位移方向夾角為鈍角時，力做負(fù)功；當(dāng)力與位移方向垂直時，力不做功2如圖所示，兩個互相垂直的力F1與F2作用在同一物體上，使物體通過一段位移，此過程中，力F1對物體做功4 J，力F2對物體做功3 J，則力F1與F2的合力做功為()A7 J B1 J C5 J D3.5 J解析A合力所做的功等于各分力做功的代數(shù)和W合W1W23 J4 J7 J.3(2011·江蘇)如圖所示，演員正在進行雜技表演由圖可估算出他將一只雞蛋拋出的過程中對雞蛋所做的功最接近于()A0.3 J B3 J C30 J D300 J解析A本題考查功能關(guān)系及對估算問題的處理一只雞蛋的質(zhì)量大約為0.06 kg，由圖結(jié)合人的身高與身體各部分的比例可知雞蛋上升的最大高度約為0.5 m，雞蛋從速度為零開始到最高點的過程中，人對雞蛋做功轉(zhuǎn)化為雞蛋的重力勢能，故有Wmgh0.06×10×0.5 J0.3 J，A項正確(估算題只要數(shù)量級對應(yīng)即可)4. 如圖所示，鐵路提速要解決許多具體的技術(shù)問題，其中提高機車牽引力功率是一個重要的問題若勻速行駛時，列車所受阻力與速度的平方成正比，即Ffkv2.那么，當(dāng)列車分別以120 km/h和40 km/h的速度在水平直軌道上勻速行駛時，機車的牽引力功率之比為()A31 B91 C271 D811解析C本題考查功率的概念，分析時要首先找出功率與速度的關(guān)系，然后再進行判斷功率PFvFfvkv2×vkv3，即功率與速度的三次方成正比，所以由速度之比是31，得功率之比是271.5起重機以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，若取g10 m/s2，則在1 s內(nèi)起重機對貨物所做的功是()A500 J B4 500 J C5 000 J D5 500 J解析D貨物的加速度向上，由牛頓第二定律有Fmgma，起重機的拉力Fmgma11 000 N，貨物的位移是xat20.5 m，做功WFx5 500 J.6如圖所示，一個小孩站在船頭，兩種情況下用同樣大小的力拉繩作用相同的時間t(船未碰撞)，小孩所做的功分別為W1、W2，在時間t內(nèi)小孩拉繩的功率為P1、P2，則有()AW1>W2，P1P2 BW1W2，P1P2CW1<W2，P1P2 DW1<W2，P1<P2解析D小孩做的功，在甲情況下是指對自身(包括所站的船)做的功，在乙情況下除對自身(包括所站的船)做的功外，還對另一小船做了功兩種情形下拉力大小不變，故兩次人所在船的加速度相同，人對自己所在船做功相同，但在乙情況下人又對另一船做了功，故W1<W2，而t相同，所以P1<P2.7. 如圖是一汽車在平直路面上起動的速度時間圖象，t1時刻起汽車的功率保持不變，由圖象可知()A0t1時間內(nèi)，汽車的牽引力增大，加速度增大，功率不變B0t1時間內(nèi)，汽車的牽引力不變，加速度不變，功率增大Ct1t2時間內(nèi)，汽車的牽引力減小，加速度減小Dt1t2時間內(nèi)，汽車的牽引力不變，加速度不變解析BC本題考查速度圖象的應(yīng)用、牛頓定律、功率的知識及其在汽車起動問題上的應(yīng)用解決本題的關(guān)鍵是要掌握汽車的兩種起動方式.0t1時間內(nèi)，v­t圖象是一條傾斜的直線，說明汽車的加速度不變，由汽車起動時的加速度a可知，汽車的牽引力不變，速度增大，功率增大，A選項錯，B選項正確；t1t2時間內(nèi)，v­t圖象是一條曲線，斜率逐漸減小，說明加速度減小，由a知，此過程牽引力也減小，C選項正確，D選項錯誤8一滑塊在水平地面上沿直線滑行，t0時其速度為1 m/s.從此刻開始在滑塊運動方向上再施加一水平作用力F，力F和滑塊的速度v隨時間的變化規(guī)律分別如圖甲和乙所示設(shè)在第1 s內(nèi)、第2 s內(nèi)、第3 s內(nèi)力F對滑塊做的功分別為W1、W2、W3，則以下關(guān)系正確的是()AW1W2W3 BW1<W2<W3CW1<W3<W2 DW1W2<W3解析B分析甲、乙圖象，在第1秒內(nèi)F11 N，滑塊做初速度為v01 m/s的勻減速運動，且當(dāng)t1 s時刻v0，故W1F1··t0.5 J，同理W21.5 J，W32 J，故正確答案為B.9一根質(zhì)量為M的直木棒，懸掛在O點，有一只質(zhì)量為m的猴子抓著木棒，如圖所示剪斷懸掛木棒的細(xì)繩，木棒開始下落，同時猴子開始沿木棒向上爬設(shè)在一段時間內(nèi)木棒沿豎直方向下落，猴子對地的高度保持不變，忽略空氣阻力，則如下圖所示的四個圖象中能正確反映在這段時間內(nèi)猴子做功的功率隨時間變化的關(guān)系是()解析B猴子對地的高度不變，所以猴子受力平衡設(shè)猴子的質(zhì)量為m，木棒對猴子的作用力為F，則有Fmg；對木棒，設(shè)木棒的重力為Mg，則木棒所受合力為FMgmgMg，根據(jù)力的作用的相互性FF，根據(jù)牛頓第二定律，MgmgMa，可見a是恒量，t時刻木棒速度vtat，猴子做功的功率Pmgvtmgat，P與t為正比例關(guān)系，故B正確二、非選擇題(共55分)10(12分)如圖所示為一質(zhì)量為2 kg 的物體在力F作用下由靜止被豎直提起的v­t圖象g取10 m/s2，則力F在010 s內(nèi)對物體所做的功為_J.解析物體在不同階段受力不同，可分段求出在OA段，加速運動，a1 m/s24 m/s2.拉力為F1，則F1mgma1，所以F1m(ga1)28 N.位移x1a1t×4×22 m8 m.力F1做功W1F1x128×8 J224 J.在AB段，F(xiàn)2mg，x2vt2.W2F2x2mgvt22×10×8×4 J640 J.在BC段，a3 m/s22 m/s2，mgF3ma3，則F3m(ga3)16 N.位移x3a3t×2×42 m16 m.W3F3x316×16 J256 J.力F做功為WW1W2W3224 J640 J256 J1 120 J.【答案】1 12011(13分)質(zhì)量為3 kg的物體，從高30 m處自由落下，問：(1)第2 s內(nèi)重力做功的功率是多少？(2)第2 s末重力做功的功率是多少？(g取10 m/s2)解析(1)第2 s內(nèi)是指一段時間，應(yīng)對應(yīng)P，是平均功率第2 s內(nèi)的位移xg(tt)×10×(2212) m15 m.重力做的功Wmgx3×10×15 J450 J.重力在第2 s內(nèi)的功率P W450 W.(2)第2 s末指時刻，應(yīng)采用PFv計算，是瞬時功率第2 s末物體的速度vgt210×2 m/s20 m/s.第2 s末重力做功的瞬時功率Pmgv3×10×20 W600 W.【答案】(1)450 W(2)600 W12(13分)我省目前正在大力開發(fā)的風(fēng)力發(fā)電是一種將風(fēng)的動能轉(zhuǎn)化為電能的環(huán)保發(fā)電方式風(fēng)力發(fā)電機的外觀如圖所示，其主要部件包括風(fēng)輪機、齒輪箱、發(fā)電機等(1)風(fēng)輪機葉片旋轉(zhuǎn)所掃過的面積可視為風(fēng)力發(fā)電機可接收風(fēng)能的面積設(shè)風(fēng)速大小為v，方向垂直于葉片掃過的平面，風(fēng)輪機葉片長度為r，空氣密度為，求單位時間內(nèi)風(fēng)力發(fā)電機可接收的風(fēng)能P0.(2)若風(fēng)力發(fā)電機將可接收的風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率20%，當(dāng)?shù)氐目諝饷芏?.3 kg/m3，風(fēng)速v10 m/s.要設(shè)計一臺功率P20 kW的風(fēng)力發(fā)電機，風(fēng)輪機的葉片長度r應(yīng)為多少？(3)在風(fēng)速和葉片數(shù)確定的情況下，要提高風(fēng)輪機單位時間接收的風(fēng)能，可采取哪些措施？請?zhí)岢鲆粭l建議解析(1)風(fēng)輪機可接收的風(fēng)能為Wmv2，mr2vt，每秒鐘接收的風(fēng)能為P0.由得P0r2v3.(2)發(fā)電機功率為PP0.由得r.代入數(shù)據(jù)得r7.0 m(3)可增加風(fēng)輪葉片長度，安裝調(diào)向裝置，以保證風(fēng)輪機與風(fēng)速垂直等【答案】(1)r2v3(2)7.0 m(3)可增加風(fēng)輪葉片長度，安裝調(diào)向裝置，以保證風(fēng)輪機與風(fēng)速垂直等13(17分)汽車發(fā)動機的功率為60 kW，汽車的質(zhì)量為4 t，當(dāng)它行駛在坡度為0.02(sin 0.02)的長直公路上時，如圖所示，所受摩擦阻力為車重的1/10，取g10 m/s2.(1)求汽車所能達到的最大速度vm.(2)若汽車從靜止開始以0.6 m/s2的加速度做勻加速直線運動，則此過程能維持多長時間？(3)當(dāng)汽車勻加速行駛的速度達到最大值時，汽車做功多少？解析(1)汽車在坡路上行駛，所受阻力由兩部分構(gòu)成，即Ffkmgmgsin 4 000 N800 N4 800 N.又因為FFf時，PFfvm，所以vm m/s12.5 m/s.(2)汽車從靜止開始，以a0.6 m/s2的加速度勻加速行駛，由Fma，有FFfmgsin ma.所以Fmakmgmgsin 4×103×0.6 N4 800 N7.2×103 N.保持這一牽引力，汽車可達到勻加速行駛的最大速度vm，有vm m/s8.33 m/s.由運動學(xué)規(guī)律可以求出勻加速行駛的時間與位移：t s13.9 s，x m57.82 m.(3)由WFx可求出汽車在勻加速運動階段牽引力做功為WF·x7.2×103×57.82 J4.16×105 J.【答案】(1)12.5 m/s(2)13.9 s(3)4.16×105 J7