高考物理一輪總復(fù)習(xí) 專題五課件(打包8套)[新人教版].zip
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專題五 機(jī)械能
第1講 功和功率
一、單項(xiàng)選擇題
1.(2015年浙江溫州八校聯(lián)考)如圖K5-1-1甲所示為一女士站立在臺(tái)階式自動(dòng)扶梯上正在勻速上樓,如圖乙所示為一男士站立在履帶式自動(dòng)人行道上正在勻速上樓.下列關(guān)于兩人受到的力做功判斷正確的是( )
甲 乙
圖K5-1-1
A.甲圖中支持力對(duì)人做正功
B.乙圖中支持力對(duì)人做正功
C.甲圖中摩擦力對(duì)人做負(fù)功
D.乙圖中摩擦力對(duì)人做負(fù)功
2.(2015年廣東深圳一模)一汽車(chē)的額定功率為P,設(shè)在水平公路行駛所受的阻力恒定,最大行駛速度為vm.則( )
A.若汽車(chē)以額定功率啟動(dòng),則做勻加速直線運(yùn)動(dòng)
B.若汽車(chē)勻加速啟動(dòng),則在剛達(dá)到額定功率時(shí)的速度等于vm
C.無(wú)論汽車(chē)以哪種方式啟動(dòng),加速度與牽引力成正比
D.汽車(chē)以速度vm勻速行駛,若要減速,則要減少牽引力
3.一滑塊在水平地面上沿直線滑行,t=0時(shí)其速度為1 m/s.從此刻開(kāi)始在滑塊運(yùn)動(dòng)方向上再施加一水平作用力F,力F和滑塊的速度v隨時(shí)間的變化規(guī)律分別如圖K5-1-2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(duì)滑塊做的功分別為W1、W2、W3,則以下關(guān)系式正確的是( )
圖K5-1-2
A.W1=W2=W3 B.W1<W2<W3
C.W1<W3<W2 D.W1=W2<W3
4.一根質(zhì)量為M的直木棒,懸掛在O點(diǎn),有一只質(zhì)量為m的猴子抓著木棒,如圖K5-1-3所示.剪斷懸掛木棒的細(xì)繩,木棒開(kāi)始下落,同時(shí)猴子開(kāi)始沿木棒向上爬.設(shè)在一段時(shí)間內(nèi)木棒沿豎直方向下落,猴子對(duì)地的高度保持不變,忽略空氣阻力,則下列四個(gè)圖象中能正確反映猴子做功的功率隨時(shí)間變化的關(guān)系的是( )
圖K5-1-3
A B C D
5.(2014年廣東十校聯(lián)考)完全相同的兩輛汽車(chē),都拖著完全相同的拖車(chē)以相同的速度在平直公路上勻速齊頭并進(jìn),某一時(shí)刻兩拖車(chē)同時(shí)與汽車(chē)脫離之后,甲汽車(chē)保持原來(lái)的牽引力繼續(xù)前進(jìn),乙汽車(chē)保持原來(lái)的功率繼續(xù)前進(jìn),則一段時(shí)間后(假設(shè)均未達(dá)到最大功率)( )
A.甲車(chē)超前,乙車(chē)落后 B.乙車(chē)超前,甲車(chē)落后
C.它們?nèi)札R頭并進(jìn) D.甲車(chē)先超過(guò)乙汽車(chē),后乙車(chē)又超過(guò)甲車(chē)
6.如圖K5-1-4甲所示,靜止于光滑水平面上坐標(biāo)原點(diǎn)處的小物塊,在水平拉力F作用下,沿x軸方向運(yùn)動(dòng),拉力F隨物塊所在位置坐標(biāo)x的變化關(guān)系如圖乙所示,圖線為半圓.則小物塊運(yùn)動(dòng)到x0處時(shí)F做的總功為( )
圖K5-1-4
A.0 B.Fmx0 C.Fmx0 D.x
7.(2015年江蘇徐州模擬)一輛汽車(chē)在平直的公路上以某一初速度運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)過(guò)程中保持恒定的牽引功率,其加速度a和速度的倒數(shù)圖象如圖K5-1-5所示.若已知汽車(chē)的質(zhì)量,則根據(jù)圖像所給的信息,不能求出的物理量是( )
圖K5-1-5
A.汽車(chē)的功率 B.汽車(chē)行駛的最大速度
C.汽車(chē)所受到的阻力 D.汽車(chē)運(yùn)動(dòng)到最大速度所需的時(shí)間
二、多項(xiàng)選擇題
8.靜止在粗糙水平面上的物體A受方向始終水平向右、大小先后為F1、F2、F3的拉力作用做直線運(yùn)動(dòng),t=4 s時(shí)停下,其v-t圖象如圖K5-1-6所示,已知物體A與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)處處相同,下列判斷正確的是( )
圖K5-1-6
A.全過(guò)程中拉力做的功等于物體克服摩擦力做的功
B.全過(guò)程拉力做的功等于零
C.一定有F1+F3=2F2
D.可能有F1+F3>2F2
9.如圖K5-1-7所示,小球A沿高為h、傾角為θ的光滑斜面以初速度v0從頂端滑到底端,而質(zhì)量相同的小球B以同樣大小的初速度從等高處豎直上拋,則( )
圖K5-1-7
A.兩小球落地時(shí)速度的大小相同
B.兩小球落地時(shí),重力的瞬時(shí)功率相同
C.從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)至落地過(guò)程中,重力對(duì)它們做功相同
D.從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)至落地過(guò)程中,重力對(duì)它們做功的平均功率相同
10.(2015年廣東揭陽(yáng)一中、金山中學(xué)、廣大附中聯(lián)考)汽車(chē)沿平直的公路以恒定功率P從靜止開(kāi)始啟動(dòng),經(jīng)過(guò)一段時(shí)間t達(dá)到最大速度v,若所受阻力始終不變,則在t這段時(shí)間內(nèi)( )
A.汽車(chē)牽引力恒定
B.汽車(chē)牽引力做的功為Pt
C.汽車(chē)加速度不斷減小
D.汽車(chē)牽引力做的功為mv2
三、非選擇題
11.一輛汽車(chē)質(zhì)量為1×103 kg,最大功率為2×104 W,在水平路面上由靜止開(kāi)始做直線運(yùn)動(dòng),最大速度為v2,運(yùn)動(dòng)中汽車(chē)所受阻力恒定.發(fā)動(dòng)機(jī)的最大牽引力為3×103 N,其行駛過(guò)程中牽引力F與車(chē)速的倒數(shù)的關(guān)系如圖K5-1-8所示.試求:
(1)根據(jù)圖線ABC判斷汽車(chē)做什么運(yùn)動(dòng)?
(2)v2的大小.
(3)整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的最大加速度.
(4)勻加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程的最大速度是多大?當(dāng)汽車(chē)的速度為10 m/s時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率為多大?
圖K5-1-8
第2講 動(dòng)能、動(dòng)能定理
一、單項(xiàng)選擇題
1.(2015年河北邯鄲摸底)如圖K5-2-1所示,跳水運(yùn)動(dòng)員最后踏板的過(guò)程可以簡(jiǎn)化為下述模型:運(yùn)動(dòng)員從高處落到處于自然狀態(tài)的跳板(A位置)上,隨跳板一同向下運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)(B位置).對(duì)于運(yùn)動(dòng)員從開(kāi)始與跳板接觸到運(yùn)動(dòng)至最低點(diǎn)的過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是( )
圖K5-2-1
A.運(yùn)動(dòng)員到達(dá)最低點(diǎn)時(shí),其所受外力的合力為零
B.在這個(gè)過(guò)程中,運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)能一直在減小
C.在這個(gè)過(guò)程中,跳板的彈性勢(shì)能一直在增加
D.在這個(gè)過(guò)程中,運(yùn)動(dòng)員所受重力對(duì)她做的功大于跳板的作用力對(duì)她做的功
2.(2015年山東青島檢測(cè))如圖K5-2-2所示,相同材料制成的滑道ABC,其中AB段為曲面,BC段為水平面.現(xiàn)有質(zhì)量為m的木塊,從距離水平面h高處的A點(diǎn)由靜止釋放,滑到B點(diǎn)過(guò)程中克服摩擦力做功為mgh;木塊通過(guò)B點(diǎn)后繼續(xù)滑行2h距離后,在C點(diǎn)停下來(lái),則木塊與曲面間的動(dòng)摩擦因數(shù)應(yīng)為( )
圖K5-2-2
A. B. C. D.
3.物體A和B質(zhì)量相等,A置于光滑的水平面上,B置于粗糙的水平面上,開(kāi)始時(shí)都處于靜止?fàn)顟B(tài),在相同的水平力F作用下移動(dòng)相同的位移,則( )
A.力F對(duì)A做功較多,A的動(dòng)能較大
B.力F對(duì)B做功較多,B的動(dòng)能較大
C.力F對(duì)A和B做功相同,A和B的動(dòng)能相同
D.力F對(duì)A和B做功相同,但A的動(dòng)能較大
4.(2015年安徽江淮十校聯(lián)考)一物塊沿傾角為θ的斜坡向上滑動(dòng).當(dāng)物塊的初速度為v時(shí),上升的最大高度為H,如圖K5-2-3所示;當(dāng)物塊的初速度為2v時(shí),上升的最大高度記為h.重力加速度大小為g.物塊與斜坡間的動(dòng)摩擦因數(shù)和h分別為( )
圖K5-2-3
A.tan θ和2H B.tan θ和4H
C.tan θ和2H D.tan θ和4H
5.水平粗糙的地面上放著質(zhì)量為0.5 kg的足球,一小孩用10 N的力踢球,使球沿水平面向前運(yùn)動(dòng)了2 m,這時(shí)速度大小為6 m/s并與豎直墻壁碰撞,碰撞后足球沿相反方向以大小相等的速度反彈回來(lái),下列說(shuō)法正確的是( )
A.小孩對(duì)足球做的功為20 J B.小孩對(duì)足球做的功為9 J
C.墻對(duì)足球做的功為0 D.墻對(duì)足球做的功為18 J
6.(2015年浙江寧波模擬)質(zhì)量為10 kg的物體,在變力F作用下沿x軸做直線運(yùn)動(dòng),力隨坐標(biāo)x的變化情況如圖K5-2-4所示.物體在x=0處,速度為1 m/s,一切摩擦不計(jì),則物體運(yùn)動(dòng)到x=16 m處時(shí),速度大小為( )
圖K5-2-4
A.2 m/s B.3 m/s C.4 m/s D. m/s
7.如圖K5-2-5所示,一塊長(zhǎng)木板B放在光滑的水平面上,再在B上放一物體A,現(xiàn)以恒定的外力拉B,由于A、B間摩擦力的作用,A將在B上滑動(dòng),以地面為參考系,A、B都向前移動(dòng)一段距離.在此過(guò)程中( )
圖K5-2-5
A.外力F做的功等于A和B動(dòng)能的增量
B.B對(duì)A的摩擦力所做的功,等于A的動(dòng)能增量
C.A對(duì)B的摩擦力所做的功,等于B對(duì)A的摩擦力所做的功
D.外力F對(duì)B做的功等于B的動(dòng)能的增量
二、多項(xiàng)選擇題
8.質(zhì)量不同而具有相同動(dòng)能的兩個(gè)物體,在動(dòng)摩擦因數(shù)μ相同的水平面上滑行直到停止,則( )
A.質(zhì)量大的物體滑動(dòng)距離大
B.質(zhì)量大的物體滑行距離小
C.質(zhì)量大的物體做功多
D.它們運(yùn)動(dòng)的加速度一樣大
9.(2015年山西忻州四校聯(lián)考)如圖K5-2-6所示,足夠長(zhǎng)的傳送帶以恒定速率逆時(shí)針運(yùn)行,將一物體輕輕放在傳送帶頂端,第一階段物體被加速到與傳送帶具有相同的速度,第二階段物體與傳送帶相對(duì)靜止,勻速運(yùn)動(dòng)到達(dá)傳送帶底端.下列說(shuō)法正確的是( )
圖K5-2-6
A.第一階段摩擦力對(duì)物體做正功,第二階段摩擦力對(duì)物體做負(fù)功
B.第一階段摩擦力對(duì)物體做的功大于第一階段物體動(dòng)能的增加量
C.第一階段物體和傳送帶間的摩擦生熱等于第一階段物體機(jī)械能的增加量
D.全過(guò)程物體與傳送帶間的摩擦生熱等于從頂端到底端全過(guò)程機(jī)械能的增加量
10.(2014年廣東執(zhí)信中學(xué)期中)如圖K5-2-7所示,水平傳送帶長(zhǎng)為s,以速度v始終保持勻速運(yùn)動(dòng),質(zhì)量為m的貨物無(wú)初速度放到A點(diǎn),貨物運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)恰達(dá)到速度v,貨物與皮帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,當(dāng)貨物從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程中,以下說(shuō)法正確的是( )
圖K5-2-7
A.摩擦力對(duì)物體做功為mv2 B.摩擦力對(duì)物體做功為μmgs
C.傳送帶克服摩擦力做功為μmgs D.因摩擦而生的熱能為2μmgs
三、非選擇題
11.(2015年廣東揭陽(yáng)一中、金山中學(xué)、廣大附中聯(lián)考)如圖K5-2-8所示,半徑為r=0.4 m的1/4圓形光滑軌道AB固定于豎直平面內(nèi),軌道與粗糙的水平地面相切于B點(diǎn),CDE為固定于豎直平面內(nèi)的一段內(nèi)壁光滑的中空方形細(xì)管,DE段被彎成以O(shè)為圓心、半徑R=0.2 m的一小段圓弧,管的C端彎成與地面平滑相接,O點(diǎn)位于地面,OE連線豎直.可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊b,從A點(diǎn)由靜止開(kāi)始沿軌道下滑,經(jīng)地面進(jìn)入細(xì)管(b橫截面略小于管中空部分的橫截面),b滑到E點(diǎn)時(shí)受到細(xì)管下壁的支持力大小等于所受重力的1/2.已知物塊b的質(zhì)量m=0.4 kg,g取10 m/s2.
(1)求物塊b滑過(guò)E點(diǎn)時(shí)的速度大小vE.
(2)求物塊b滑過(guò)地面BC過(guò)程中克服摩擦力做的功Wf.
(3)若將物塊b靜止放在B點(diǎn),讓另一可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊a,從A點(diǎn)由靜止開(kāi)始沿軌道下滑,滑到B點(diǎn)時(shí)與b發(fā)生彈性正碰,已知a的質(zhì)量M≥m,求物塊b滑過(guò)E點(diǎn)后在地面的首次落點(diǎn)到O點(diǎn)的距離范圍.
圖K5-2-8
第3講 機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用
一、單項(xiàng)選擇題
1.如圖K5-3-1所示,在光滑水平面上有一物體,它的左端連接著一輕彈簧,彈簧的另一端固定在墻上,在力F作用下物體處于靜止?fàn)顟B(tài),當(dāng)撤去力F后,物體將向右運(yùn)動(dòng),在物體向右運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是( )
圖K5-3-1
A.彈簧的彈性勢(shì)能逐漸減少
B.物體的機(jī)械能不變
C.彈簧的彈性勢(shì)能先增加后減少
D.彈簧的彈性勢(shì)能先減少后增加
2.(2015年廣東惠東高級(jí)中學(xué)月考)如圖K5-3-2所示,輕彈簧一端固定在擋板上.質(zhì)量為m的物體以初速度v0沿水平面開(kāi)始運(yùn)動(dòng),起始點(diǎn)A與輕彈簧自由端口距離為s,物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,物體與彈簧相碰后,彈簧的最大壓縮量為x,則彈簧被壓縮最短時(shí),彈簧具有的彈性勢(shì)能為( )
圖K5-3-2
A.μmgs
B.mv-μmg(s+x)
C.mv-μmgx
D.μmg(s+x)
3.如圖K5-3-3所示,在水平桌面上的A處有一個(gè)質(zhì)量為m的物體以初速度v0被拋出,不計(jì)空氣阻力,當(dāng)它到達(dá)B處時(shí),其動(dòng)能為( )
圖K5-3-3
A.mv+mgH
B.mv+mgh
C.mgH-mgh
D.mv+mg(H-h(huán))
4.如圖K5-3-4所示,m1>m2,滑輪光滑,且細(xì)繩質(zhì)量不計(jì),忽略空氣阻力,在m1下降距離d(m2未升高到與滑輪接觸)的過(guò)程中( )
圖K5-3-4
A.m2的機(jī)械能守恒 B.m1的機(jī)械能增加
C.m1和m2總的機(jī)械能減少 D.m1和m2總的機(jī)械能守恒
5.(2014年新課標(biāo)卷Ⅱ)如圖K5-3-5,一質(zhì)量為M的光滑大圓環(huán),用一細(xì)輕桿固定在豎直平面內(nèi);套在大圓環(huán)上質(zhì)量為m的小圓環(huán)(可視為質(zhì)點(diǎn)),從大圓環(huán)的最高處由靜止滑下.重力加速度大小為g.當(dāng)小圓環(huán)滑到大圓環(huán)的最低點(diǎn)時(shí),大圓環(huán)對(duì)輕桿拉力的大小為( )
圖K5-3-5
A.Mg-5mg B.Mg+mg C.Mg+5mg D.Mg+10mg
6.(2015年湖北重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考)如圖K5-3-6所示,在地面上以速度v0拋出質(zhì)量為m的物體,拋出后物體落在比地面低h的海平面上,若以地面為零勢(shì)能面,且不計(jì)空氣阻力,則( )
圖K5-3-6
A.物體在海平面的重力勢(shì)能為mgh
B.重力對(duì)物體做的功為mgh
C.物體在海平面上的機(jī)械能為mv+mgh
D.物體在海平面上的動(dòng)能為mv-mgh
二、多項(xiàng)選擇題
7.(2015年廣東深圳一模)如圖K5-3-7所示,一質(zhì)點(diǎn)在重力和水平恒力作用下,速度從豎直方向變?yōu)樗椒较?,在此過(guò)程中,質(zhì)點(diǎn)的( )
圖K5-3-7
A.機(jī)械能守恒 B.機(jī)械能不斷增加
C.重力勢(shì)能不斷減小 D.動(dòng)能先減小后增大
8.(2015年廣東廣州檢測(cè))如圖K5-3-8所示,一滑塊從固定斜面上勻速下滑,取斜面底為零勢(shì)面,能正確描述滑塊的動(dòng)能Ek、勢(shì)能Ep、機(jī)械能E、下滑位移s與時(shí)間t關(guān)系的是( )
圖K5-3-8
A B C D
9.一顆子彈水平射入置于光滑水平面上的木塊并留在其中,A、B用一根彈性良好的彈簧連在一起,如圖K5-3-9所示,則在子彈射入木塊A并壓縮彈簧的整個(gè)過(guò)程中,對(duì)子彈、兩木塊和彈簧組成的系統(tǒng)( )
圖K5-3-9
A.系統(tǒng)機(jī)械能守恒
B.系統(tǒng)機(jī)械能不守恒
C.僅對(duì)A、B組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒
D.子彈穿入木塊A并相對(duì)A靜止后,系統(tǒng)的機(jī)械能守恒
10.(2015年江蘇模擬)如圖K5-3-10所示,在豎直平面內(nèi)半徑為R的四分之一圓弧軌道AB、水平軌道BC與斜面CD平滑連接在一起,斜面足夠長(zhǎng).在圓弧軌道上靜止著N個(gè)半徑為r(r?R)的光滑剛性小球,小球恰好將圓弧軌道鋪滿,從最高點(diǎn)A到最低點(diǎn)B依次標(biāo)記為1、2、3…N.現(xiàn)將圓弧軌道末端B處的阻擋物拿走,N個(gè)小球由靜止開(kāi)始沿軌道運(yùn)動(dòng),不計(jì)摩擦與空氣阻力,下列說(shuō)法正確的是( )
圖K5-3-10
A.N個(gè)小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終不會(huì)散開(kāi)
B.第N個(gè)小球在斜面上能達(dá)到的最大高度為R
C.第1個(gè)小球到達(dá)最低點(diǎn)的速度>v>
D.第1個(gè)小球到達(dá)最低點(diǎn)的速度v<
三、非選擇題
11.(2015年廣東廣州檢測(cè))如圖K5-3-11所示,光滑的水平導(dǎo)軌MN右端N處與水平傳送帶理想連接,傳送帶水平長(zhǎng)度L=0.8 m,皮帶以恒定速率v逆時(shí)針勻速運(yùn)動(dòng).傳送帶的右端平滑連接著一個(gè)固定在豎直平面內(nèi)、半徑為R=0.4 m的光滑半圓軌道PQ;質(zhì)量為m=0.2 kg,且可視為質(zhì)點(diǎn)的滑塊A置于水平導(dǎo)軌MN上,開(kāi)始時(shí)滑塊A與墻壁之間有一壓縮的輕彈簧,系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài).現(xiàn)松開(kāi)滑塊A,彈簧伸展,滑塊脫離彈簧后滑上傳送帶,從右端滑出并沿半圓軌道運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)Q后水平飛出,又正好落回N點(diǎn).已知滑塊A與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=,取g=10 m/s2.求:
(1)滑塊A到達(dá)Q點(diǎn)時(shí)速度的大小.
(2)滑塊A在半圓軌道P處對(duì)軌道的壓力.
(3)壓縮的輕彈簧的彈性勢(shì)能Ep.
圖K5-3-11
第4講 功能關(guān)系 能量轉(zhuǎn)化與守恒定律
一、單項(xiàng)選擇題
1.一質(zhì)量均勻、不可伸長(zhǎng)的繩索,重為G,A、B兩端固定在天花板上,如圖K5-4-1所示.現(xiàn)在最低點(diǎn)C處施加一豎直向下的力,將最低點(diǎn)緩慢拉至D點(diǎn).在此過(guò)程中( )
圖K5-4-1
A.繩的機(jī)械能守恒
B.繩的機(jī)械能增大
C.繩的機(jī)械能減小
D.繩的重力做了正功,重力勢(shì)能減小
2.運(yùn)動(dòng)員把原來(lái)靜止的足球踢出去,使足球獲得的能量為200 J,則運(yùn)動(dòng)員踢球過(guò)程中,運(yùn)動(dòng)員消耗的體能為( )
A.等于200 J B.大于200 J
C.小于200 J D.無(wú)法判斷
3.水流從高處落下,對(duì)水輪機(jī)做了3×108 J的功,關(guān)于這句話的正確含義,可理解為( )
A.水流在對(duì)水輪機(jī)做功前,具有3×108 J的能量
B.水流在對(duì)水輪機(jī)做功時(shí),具有3×108 J的能量
C.水流在對(duì)水輪機(jī)做功后,具有3×108 J的能量
D.在水流對(duì)水輪機(jī)做功的過(guò)程中,其能量減少了3×108 J
4.一子彈以水平速度v射入放在光滑水平地面上的木塊且不穿出,關(guān)于子彈克服阻力做的功W,下列說(shuō)法正確的是( )
A.W等于子彈和木塊系統(tǒng)增加的內(nèi)能
B.W等于子彈和木塊系統(tǒng)減少的機(jī)械能
C.W等于木塊增加的動(dòng)能和系統(tǒng)損失的機(jī)械能之和
D.W等于木塊增加的動(dòng)能
5.(2015年山東濰坊模擬)如圖K5-4-2所示,ABCD是一個(gè)盆式容器,盆內(nèi)側(cè)壁與盆底BC的連接處都是一段與BC相切的圓弧,B、C在水平線上,其距離d=0.50 m.盆邊緣的高度為h=0.30 m.在A處放一個(gè)質(zhì)量為m的小物塊并讓其從靜止出發(fā)下滑.已知盆內(nèi)側(cè)壁是光滑的,而盆底BC面與小物塊間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.10.小物塊在盆內(nèi)來(lái)回滑動(dòng),最后停下來(lái),則停下的位置到B的距離為( )
圖K5-4-2
A.0.50 m B.0.25 m C.0.10 m D.0
6.如圖K5-4-3所示,足夠長(zhǎng)的傳送帶以恒定速率順時(shí)針運(yùn)行.將一個(gè)物體輕輕放在傳送帶底端,第一階段物體被加速到與傳送帶具有相同的速度,第二階段與傳送帶相對(duì)靜止,勻速運(yùn)動(dòng)到達(dá)傳送帶頂端.下列說(shuō)法中正確的是( )
圖K5-4-3
A.第一階段摩擦力對(duì)物體做正功,第二階段摩擦力對(duì)物體不做功
B.第一階段摩擦力對(duì)物體做的功等于第一階段物體動(dòng)能的增加量
C.第一階段物體和傳送帶間的摩擦生熱等于第一階段物體機(jī)械能的增加量
D.物體從底端到頂端全過(guò)程機(jī)械能的增加量等于全過(guò)程物體與傳送帶間的摩擦生熱
7.(2015年山西大學(xué)附中月考)如圖K5-4-4所示,建筑工地上載人升降機(jī)用不計(jì)質(zhì)量的細(xì)鋼繩跨過(guò)定滑輪與一電動(dòng)機(jī)相連,通電后電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)升降機(jī)沿豎直方向先勻加速上升后勻速上升.摩擦及空氣阻力均不計(jì).則( )
圖K5-4-4
A.升降機(jī)勻加速上升過(guò)程中,升降機(jī)底板對(duì)人做的功等于人增加的動(dòng)能
B.升降機(jī)勻加速上升過(guò)程中,升降機(jī)底板對(duì)人做的功等于人增加的機(jī)械能
C.升降機(jī)勻速上升過(guò)程中,升降機(jī)底板對(duì)人做的功等于人增加的機(jī)械能
D.升降機(jī)上升的全過(guò)程中,升降機(jī)拉力做的功大于升降機(jī)和人增加的機(jī)械能
二、多項(xiàng)選擇題
8.如圖K5-4-5所示,A、B兩物體質(zhì)量分別為mA=5 kg和mB=4 kg,與水平地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)分別為μA=0.4和μB=0.5,開(kāi)始時(shí)兩物體之間有一壓縮的輕彈簧(不拴接),并用細(xì)線將兩物體拴接在一起放在水平地面上.現(xiàn)將細(xì)線剪斷,則兩物體將被彈簧彈開(kāi),最后兩物體都停在水平地面上.下列判斷正確的是( )
圖K5-4-5
A.在彈簧彈開(kāi)兩物體以及脫離彈簧后兩物體的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,整個(gè)系統(tǒng)機(jī)械能守恒
B.在兩物體被彈開(kāi)的過(guò)程中,A、B兩物體的動(dòng)能先增大后減小
C.A比B先停止運(yùn)動(dòng)
D.A與B同時(shí)停止運(yùn)動(dòng)
9.關(guān)于功和能,下列說(shuō)法不正確的是( )
A.功和能的單位相同,它們的物理意義也相同
B.做功的過(guò)程就是物體能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程
C.做了多少功,就有多少能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化
D.各種不同形式的能量可以互相轉(zhuǎn)化,但在轉(zhuǎn)化過(guò)程中,能的總量不一定守恒
10.(2015年浙江溫州八校聯(lián)考)如圖K5-4-6所示,一質(zhì)量為M的斜面體靜止在水平地面上,質(zhì)量為m的木塊沿粗糙斜面加速下滑h高度,速度大小由v1增大到v2,所用時(shí)間為t,木塊與斜面體之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ.在此過(guò)程中( )
圖K5-4-6
A.斜面體受水平地面的靜摩擦力為零
B.木塊沿斜面下滑的距離為t
C.如果給質(zhì)量為m的木塊一個(gè)沿斜面向上的初速度v2,它將沿斜面上升到h高處速度變?yōu)関1
D.木塊與斜面摩擦產(chǎn)生的熱量為mgh-mv+mv
三、非選擇題
11.(2015年廣東惠東高級(jí)中學(xué)月考)小物塊A的質(zhì)量為m,物塊與坡道間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,水平面光滑;坡道傾角為θ,頂端距水平面高度為h;物塊從坡道進(jìn)入水平滑道時(shí),在底端O點(diǎn)處無(wú)機(jī)械能損失,重力加速度為g.將輕彈簧的一端連接在水平滑道M處并固定在墻上,另一自由端恰位于坡道的底端O點(diǎn),如圖K5-4-7所示.物塊A從坡道頂端由靜止滑下,求:
(1)物塊滑到O點(diǎn)時(shí)的速度大小.
(2)彈簧為最大壓縮量d時(shí)的彈性勢(shì)能.
(3)物塊A被彈回到坡道時(shí)上升的最大高度.
圖K5-4-7
實(shí)驗(yàn)五 探究動(dòng)能定理
一、單項(xiàng)選擇題
1.(2015年天津一中月考)關(guān)于“探究動(dòng)能定理”的實(shí)驗(yàn)中,下列敘述正確的是( )
A.每次實(shí)驗(yàn)必須設(shè)法算出橡皮筋對(duì)小車(chē)做功的具體數(shù)值
B.每次實(shí)驗(yàn)中,橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度沒(méi)有必要保持一致
C.放小車(chē)的長(zhǎng)木板應(yīng)該盡量使其水平
D.先接通電源,再讓小車(chē)在橡皮筋的作用下彈出
2.關(guān)于功與物體速度變化的關(guān)系,正確的探究結(jié)論是( )
A.W∝v B.W∝v2
C.W∝v3 D.W∝
3.在“探究功與物體速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中,若畫(huà)出W-v的圖象,則應(yīng)為下圖中的哪一個(gè)( )
A B C D
4.在“探究功與物體速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中,若木板水平放置,小車(chē)在兩條橡皮筋作用下運(yùn)動(dòng),當(dāng)小車(chē)速度最大時(shí),關(guān)于橡皮筋所處的狀態(tài)與小車(chē)所在的位置(視小車(chē)為質(zhì)點(diǎn)),下列說(shuō)法正確的是( )
A.橡皮筋處于原長(zhǎng)狀態(tài)
B.橡皮筋仍處于伸長(zhǎng)狀態(tài)
C.小車(chē)在兩個(gè)鐵釘?shù)倪B線處
D.小車(chē)已過(guò)兩個(gè)鐵釘?shù)倪B線
5.在“探究功與物體速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中,下列4條紙帶哪一條是在該實(shí)驗(yàn)中正確操作可能得到的紙帶( )
A B C D
6.在探究功與速度變化的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中,我們并不需要測(cè)出橡皮筋做的功到底是多少,只需測(cè)出以后各次實(shí)驗(yàn)時(shí)橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功是第一次實(shí)驗(yàn)的多少倍,使用的方法是( )
A.用同樣的力對(duì)小車(chē)作用,讓小車(chē)通過(guò)的距離為s、2s、3s、…進(jìn)行第1次、第2次、第3次、…實(shí)驗(yàn)時(shí),力對(duì)小車(chē)做的功就是W、2W、3W、…
B.讓小車(chē)通過(guò)相同的距離,第1次力為F、第2次力為2F、第3次力為3F、…實(shí)驗(yàn)時(shí),力對(duì)小車(chē)做的功就是W、2W、3W、…
C.選用同樣的橡皮筋,在實(shí)驗(yàn)中每次橡皮筋拉伸的長(zhǎng)度保持一致,當(dāng)用1條、2條、3條、同樣的橡皮筋進(jìn)行第1次、第2次、第3次、…實(shí)驗(yàn)時(shí),橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功就是W、2W、3W、…
D.利用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量對(duì)小車(chē)的拉力F,利用直尺測(cè)量小車(chē)在力的作用下移動(dòng)的距離s,便可求出每次實(shí)驗(yàn)中力對(duì)小車(chē)做的功,可控制為W、2W、3W、…
7.在“探究功與物體速度變化關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中,甲、乙兩位同學(xué)的實(shí)驗(yàn)操作均正確.甲同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了功和速度的關(guān)系圖線,即W-v圖,如圖S5-1甲,并由此圖線得出“功與速度的平方一定成正比”的結(jié)論.乙同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了功與速度平方的關(guān)系圖線,即W-v2圖,如圖乙,并由此也得出“功與速度的平方一定成正比”的結(jié)論.關(guān)于甲、乙兩位同學(xué)的分析,你的評(píng)價(jià)是( )
甲 乙
圖S5-1
A.甲的分析不正確,乙的分析正確
B.甲的分析正確,乙的分析不正確
C.甲和乙的分析都正確
D.甲和乙的分析都不正確
二、多項(xiàng)選擇題
8.如圖S5-2所示,在“探究功與物體速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中,下列說(shuō)法正確的是( )
圖S5-2
A.為減小實(shí)驗(yàn)誤差,長(zhǎng)木板應(yīng)水平放置
B.通過(guò)增加橡皮筋的條數(shù)可以使橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功成整數(shù)倍增加
C.小車(chē)在橡皮筋拉力作用下做勻加速直線運(yùn)動(dòng),當(dāng)橡皮筋恢復(fù)原長(zhǎng)后做勻速直線運(yùn)動(dòng)
D.應(yīng)選擇紙帶上點(diǎn)距均勻的一段計(jì)算小車(chē)的速度
9.某實(shí)驗(yàn)小組采用實(shí)驗(yàn)裝置探究功與速度變化的關(guān)系,小車(chē)在橡皮筋的作用下彈出后,沿木板滑行.實(shí)驗(yàn)中木板略微傾斜,這樣做是為了( )
A.使釋放小車(chē)后,小車(chē)能勻加速下滑
B.增大小車(chē)下滑的加速度
C.使橡皮筋做的功等于合力對(duì)小車(chē)做的功
D.使橡皮筋松弛后小車(chē)能做勻速運(yùn)動(dòng)
10.在做“探究功與物體速度變化關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)時(shí),下列有關(guān)此實(shí)驗(yàn)的操作及數(shù)據(jù)處理,正確的是( )
A.此實(shí)驗(yàn)不需要平衡摩擦力
B.每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋的規(guī)格要相同,拉伸的長(zhǎng)度要相同
C.可以通過(guò)改變小車(chē)的質(zhì)量來(lái)改變拉力做功的數(shù)值
D.通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶來(lái)測(cè)定小車(chē)加速過(guò)程中獲得的最大速度
三、非選擇題
11.某實(shí)驗(yàn)小組利用拉力傳感器和速度傳感器探究“動(dòng)能定理”.如圖S5-3所示,他們將拉力傳感器固定在小車(chē)上,用不可伸長(zhǎng)的細(xì)線將其通過(guò)一個(gè)定滑輪與鉤碼相連,用拉力傳感器記錄小車(chē)受到拉力的大小.在水平桌面上相距50.0 cm的A、B兩點(diǎn)各安裝一個(gè)速度傳感器,記錄小車(chē)通過(guò)A、B兩處時(shí)的速度大小.小車(chē)中可以放置砝碼.
圖S5-3
(1)實(shí)驗(yàn)主要步驟如下:
①測(cè)量________和拉力傳感器的總質(zhì)量M1;把細(xì)線的一端固定在拉力傳感器上,另一端通過(guò)定滑輪與鉤碼相連;正確連接所需電路.
②將小車(chē)停在C點(diǎn),然后________________,小車(chē)在細(xì)線拉動(dòng)下運(yùn)動(dòng),記錄細(xì)線拉力及小車(chē)通過(guò)A、B點(diǎn)時(shí)的速度.
③在小車(chē)中增加砝碼,或____________________,重復(fù)步驟②的操作.
(2)下表是他們測(cè)得的一組數(shù)據(jù),其中M是M1與小車(chē)中砝碼質(zhì)量之和,|v-v|是兩個(gè)速度傳感器記錄速度的平方差,可以據(jù)此計(jì)算出動(dòng)能變化量ΔE,F(xiàn)是拉力傳感器受到的拉力,W是F在A、B間所做的功.表格中ΔE3=________J,W3=________J.
次數(shù)
M/kg
|v-v|/(m2·s-2)
ΔE/J
F/N
W/J
1
0.50
0.76
0.19
0.40
0.20
2
0.50
1.65
0.41
0.84
0.42
3
0.50
2.40
ΔE3
1.22
W3
4
1.00
2.40
1.20
2.42
1.21
5
1.00
2.84
1.42
2.86
1.43
(3)根據(jù)上表,請(qǐng)?jiān)趫DS5-4中作出ΔE-W圖線.
圖S5-4
實(shí)驗(yàn)六 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律
一、單項(xiàng)選擇題
1.在用落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中,下列說(shuō)法正確的是( )
A.需要用天平稱出物體的質(zhì)量
B.操作時(shí)應(yīng)該先釋放紙帶再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源
C.選用下落物體時(shí),質(zhì)量小的較好
D.選用下落物體時(shí),質(zhì)量大的較好
2.在利用重錘自由下落驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中,產(chǎn)生誤差的主要原因是( )
A.重錘下落的實(shí)際高度大于測(cè)量值
B.重錘下落的實(shí)際高度小于測(cè)量值
C.重錘實(shí)際末速度大于理論值gt
D.重錘實(shí)際末速度小于理論值gt
3.如圖S6-1所示,是用落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí)得到的一條紙帶,我們選中n點(diǎn)來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,下面舉出一些計(jì)算n點(diǎn)速度的方法,其中正確的是( )
圖S6-1
A.n點(diǎn)是第n個(gè)點(diǎn),則vn=ngT
B.n點(diǎn)是第n個(gè)點(diǎn),則vn=(n-1)gT
C.vn=
D.vn=
4.(2015年廣東惠東高級(jí)中學(xué)月考)在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)中,紙帶將被釋放瞬間的四種情景如照片所示,其中最合適的是( )
A B C D
二、多項(xiàng)選擇題
5.某位同學(xué)做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn),下列操作步驟中錯(cuò)誤的是( )
A.把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)上,用導(dǎo)線連接到低壓直流電源
B.將連有重錘的紙帶穿過(guò)限位孔,將紙帶和重錘提升到一定高度
C.先釋放紙帶,再接通電源
D.更換紙帶,重復(fù)實(shí)驗(yàn),根據(jù)記錄處理數(shù)據(jù)
6.在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中,下列說(shuō)法正確的是( )
A.重錘的重力應(yīng)遠(yuǎn)大于重物所受的空氣阻力和紙帶所受打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的摩擦力
B.實(shí)驗(yàn)時(shí)用天平測(cè)量物體的質(zhì)量
C.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接在電壓為4~6 V的直流電源上
D.測(cè)下落高度時(shí),須從起始點(diǎn)算起,且選取的各點(diǎn)應(yīng)距起始點(diǎn)適當(dāng)遠(yuǎn)一些
三、非選擇題
7.(2014年廣東華附、省實(shí)、深中、廣雅四校聯(lián)考)在用落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí),某小組按照正確的操作選得紙帶如圖S6-2所示.其中O是起始點(diǎn),A、B、C是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器連續(xù)打下的3個(gè)點(diǎn).用毫米刻度尺測(cè)量O到A、B、C各點(diǎn)的距離,并記錄在圖中.(已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭=9.80 m/s2,重錘質(zhì)量為m,計(jì)算結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)
圖S6-2
(1)圖中的三個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)中不符合有效數(shù)字讀數(shù)要求的是__________段的讀數(shù),應(yīng)記作 ____________cm.
(2)甲同學(xué)用重錘在OB段的運(yùn)動(dòng)來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律, 他用AC段的平均速度作為B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的即時(shí)速度vB,則求得該過(guò)程中重錘的動(dòng)能增加量ΔEk=____________m, 重力勢(shì)能的減少量ΔEp=__________m.這樣驗(yàn)證的系統(tǒng)誤差總是使ΔEk________ΔEp(填“>”“<” 或“=”).
(3)乙同學(xué)根據(jù)同一條紙帶,同一組數(shù)據(jù),也用重錘在OB段的運(yùn)動(dòng)來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒,將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第一個(gè)點(diǎn)O記為第1個(gè)點(diǎn),圖中的B是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第9個(gè)點(diǎn).因此他用v=gt計(jì)算與B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的即時(shí)速度vB,求得動(dòng)能的增加量ΔEk=__________m.這樣驗(yàn)證的系統(tǒng)誤差總是使ΔEk________ΔEp(填“>”“<” 或“=”).
(4)上述兩種處理方法中,你認(rèn)為合理的是______同學(xué)所采用的方法.(填“甲”或“乙”)
8.(2015年福建南僑中學(xué)模擬)在驗(yàn)證機(jī)械能守恒的實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)利用圖S6-3甲中器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn),正確地完成實(shí)驗(yàn)操作后,得到一條點(diǎn)跡清晰的紙帶,如圖乙所示.在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中,某同學(xué)取A、B兩點(diǎn)來(lái)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn).已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02 s打一個(gè)點(diǎn),g取9.8 m/s2,圖中測(cè)量結(jié)果記錄在下面的表格中.
甲 乙
圖S6-3
項(xiàng)目
x1/cm
A點(diǎn)瞬時(shí)速
度/(m·s-1)
x2/cm
B點(diǎn)瞬時(shí)速
度/(m·s-1)
AB兩點(diǎn)間
距離/cm
數(shù)據(jù)
3.92
0.98
12.80
50.00
(1)觀察紙帶,可知連接重物的夾子應(yīng)夾在紙帶的________端;(填“左”或“右”)
(2)將表格中未填項(xiàng)目填寫(xiě)完整;
(3)若重物和夾子的總質(zhì)量為0.6 kg,那么在A到B運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,動(dòng)能的增加量為_(kāi)_______J,重力勢(shì)能的減少量為_(kāi)_______J.
9.(2014年廣東十二校聯(lián)考)某研究性學(xué)習(xí)小組在做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中,已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50 Hz.查得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭=9.80 m/s2.測(cè)得所用重物的質(zhì)量為1.00 kg.實(shí)驗(yàn)中得到一條點(diǎn)跡清晰的紙帶,把第一個(gè)點(diǎn)記作O,每?jī)蓚€(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間有四個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出,另選連續(xù)的3個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C作為測(cè)量的點(diǎn),如圖S6-4所示.經(jīng)測(cè)量知道A、B、C各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離分別為50.50 cm、86.00 cm、130.50 cm.
圖S6-4
根據(jù)以上數(shù)據(jù),計(jì)算出打B點(diǎn)時(shí)重物的瞬時(shí)速度vB=①________m/s;重物由O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn),重力勢(shì)能減少了②________J,動(dòng)能增加了③________J.根據(jù)所測(cè)量的數(shù)據(jù),還可以求出物體在下落的過(guò)程中所受到的阻力為④________N.(以上計(jì)算結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)
10.有關(guān)“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)可以采用如圖S6-5所示的甲或乙方案來(lái)進(jìn)行.
圖S6-5
圖S6-6
(1)比較這兩種方案,_____(填“甲”或“乙”)方案好些,理由是________________.
(2)圖S6-6是該實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶,測(cè)得每?jī)蓚€(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示,已知每?jī)蓚€(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔T=0.1 s,物體運(yùn)動(dòng)的加速度a=________.該紙帶是采用_____(填“甲”或“乙”)實(shí)驗(yàn)方案得到的,簡(jiǎn)要寫(xiě)出判斷依據(jù):________________________________.
專題提升五 動(dòng)能定理的解題例析
1.(2015年海南卷)如圖Z5-1,一半徑為R的半圓形軌道豎直固定放置,軌道兩端等高;質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)自軌道端點(diǎn)P由靜止開(kāi)始滑下,滑到最低點(diǎn)Q時(shí),對(duì)軌道的正壓力為2mg,重力加速度大小為g.質(zhì)點(diǎn)自P滑到Q的過(guò)程中,克服摩擦力所做的功為( )
圖Z5-1
A.mgR B.mgR C.mgR D.mgR
2.(2015年河北衡水中學(xué)三模)如圖Z5-2所示,有兩條滑道平行建造,左側(cè)相同而右側(cè)有差異,一個(gè)滑道的右側(cè)水平,另一個(gè)的右側(cè)是斜坡.某滑雪者保持一定姿勢(shì)坐在雪橇上不動(dòng),從h1高處的A點(diǎn)由靜止開(kāi)始沿傾角為θ的雪道下滑,最后停在與A點(diǎn)水平距離為s的水平雪道上.接著改用另一個(gè)滑道,還從與A點(diǎn)等高的位置由靜止開(kāi)始下滑,結(jié)果能沖上另一個(gè)傾角為α的雪道上h2高處的E點(diǎn)停下.若動(dòng)摩擦因數(shù)處處相同,且不考慮雪橇在路徑轉(zhuǎn)折處的能量損失,則( )
圖Z5-2
A.動(dòng)摩擦因數(shù)為tan θ B.動(dòng)摩擦因數(shù)為
C.傾角α一定大于θ D.傾角α可以大于θ
3.(2015年河北衡水中學(xué)三模)如圖Z5-3所示,質(zhì)量為0.1 kg的小物塊在粗糙水平桌面上滑行4 m后以3.0 m/s的速度飛離桌面,最終落在水平地面上,已知物塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5,桌面高0.45 m,若不計(jì)空氣阻力,取g=10 m/s2,則( )
圖Z5-3
A.小物塊的初速度是5 m/s
B.小物塊的水平射程為1.2 m
C.小物塊在桌面上克服摩擦力做8 J的功
D.小物塊落地時(shí)的動(dòng)能為0.9 J
4.(2015年山西3月模擬)用傳感器研究質(zhì)量為2 kg的物體由靜止開(kāi)始做直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律時(shí),在計(jì)算機(jī)上得到0~6 s內(nèi)物體的加速度隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖Z5-4所示.下列說(shuō)法正確的是( )
圖Z5-4
A.0~6 s內(nèi)物體先向正方向運(yùn)動(dòng),后向負(fù)方向運(yùn)動(dòng)
B.0~6 s內(nèi)物體在4 s時(shí)的速度最大
C.物體在2~4 s內(nèi)速度不變
D.0~4 s內(nèi)合力對(duì)物體做的功等于0~6 s內(nèi)合力做的功
5.(多選,2015年河北保定元月調(diào)研)如圖Z5-5所示,內(nèi)壁光滑半徑大小為R的圓軌道豎直固定在桌面上,一個(gè)質(zhì)量為m的小球靜止在軌道底部A點(diǎn).現(xiàn)用小錘沿水平方向快速擊打小球,擊打后迅速移開(kāi),使小球沿軌道在豎直面內(nèi)運(yùn)動(dòng).當(dāng)小球回到A點(diǎn)時(shí),再次用小錘沿運(yùn)動(dòng)方向擊打小球,通過(guò)兩次擊打,小球才能運(yùn)動(dòng)到圓軌道的最高點(diǎn).已知小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終未脫離軌道,在第一次擊打過(guò)程中小錘對(duì)小球做功W1,第二次擊打過(guò)程中小錘對(duì)小球做功W2.設(shè)先后兩次擊打過(guò)程中小錘對(duì)小球做功全部用來(lái)增加小球的動(dòng)能,則的值可能是( )
圖Z5-5
A. B. C. D.1
6.(2015年浙江卷)如圖Z5-6所示,用一塊長(zhǎng)L1=1.0 m的木板在墻和桌面間架設(shè)斜面,桌子高H=0.8 m,長(zhǎng)L2=1.5 m.斜面與水平桌面的傾角θ可在0~60°間調(diào)節(jié)后固定.將質(zhì)量m=0.2 kg的小物塊從斜面頂端靜止釋放,物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ1=0.05,物塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2,忽略物塊在斜面與桌面交接處的能量損失.(重力加速度取g=10 m/s2;最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力)
(1)求θ角增大到多少時(shí),物塊能從斜面開(kāi)始下滑;(用正切值表示)
(2)當(dāng)θ角增大到37°時(shí),物塊恰能停在桌面邊緣,求物塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ2;(已知sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)
(3)繼續(xù)增大θ角,發(fā)現(xiàn)θ=53°時(shí)物塊落地點(diǎn)與墻面的距離最大,求此最大距離xm.
圖Z5-6
7.(2015年北京西城模擬)一小孩自己不會(huì)蕩秋千.爸爸讓他坐在秋千板上,將小孩和秋千板一起拉到某一高度,此時(shí)繩子與豎直方向的偏角為37°,然后由靜止釋放.已知小孩的質(zhì)量為25 kg,小孩在最低點(diǎn)時(shí)離系繩子的橫梁2.5 m.重力加速度g=10 m/s2.sin37°=0.6,cos37°=0.8.忽略秋千的質(zhì)量,可把小孩看做質(zhì)點(diǎn).
(1)假設(shè)小孩和秋千受到的阻力可以忽略,當(dāng)擺到最低點(diǎn)時(shí),求:
a.小孩的速度大?。?
b.秋千對(duì)小孩作用力的大小.
(2)假設(shè)小孩和秋千受到的平均阻力是小孩重力的0.1倍,求從小孩被釋放到停止經(jīng)過(guò)的總路程.
8.如圖Z5-7所示是某公司設(shè)計(jì)的“2009”玩具軌道,是用透明的薄壁圓管彎成的豎直軌道,其中引入管道AB及“200”管道是粗糙的,AB是與“2009”管道平滑連接的豎直放置的半徑為R=0.4 m的圓管軌道,已知AB圓管軌道半徑與“0”字型圓形軌道半徑相同.“9”管道是由半徑為2R的光滑圓弧和半徑為R的光滑圓弧以及兩段光滑的水平管道、一段光滑的豎直管道組成,“200”管道和“9”管道兩者間有一小縫隙P.現(xiàn)讓質(zhì)量m=0.5 kg的閃光小球(可視為質(zhì)點(diǎn))從距A點(diǎn)高H=2.4 m處自由下落,并由A點(diǎn)進(jìn)入軌道AB,已知小球到達(dá)縫隙P時(shí)的速率為v=8 m/s,g取10 m/s2.求:
(1)小球通過(guò)粗糙管道過(guò)程中克服摩擦阻力做的功.
(2)小球通過(guò)“9”管道的最高點(diǎn)N時(shí)對(duì)軌道的作用力.
(3)小球從C點(diǎn)離開(kāi)“9”管道之后做平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移.
圖Z5-7
專題五 機(jī)械能
第1講 功和功率
1.A 解析:甲圖中,人勻速上樓,不受靜摩擦力,摩擦力不做功,支持力向上,與速度方向?yàn)殇J角,則支持力做正功,故A正確,C錯(cuò)誤;乙圖中,支持力與速度方向垂直,支持力不做功,摩擦力方向與速度方向相同,做正功,故BD錯(cuò)誤.
2.D 解析:當(dāng)汽車(chē)以額定功率啟動(dòng)時(shí),由P=Fv可知,牽引力隨著速度的增大而減小,故不能做勻加速直線運(yùn)動(dòng),故A錯(cuò)誤;汽車(chē)勻加速啟動(dòng)時(shí),剛達(dá)到額定功率時(shí)加速度不為零,此后還要繼續(xù)加速,故沒(méi)有達(dá)到最大速度,故B錯(cuò)誤;因汽車(chē)受到阻力,故加速度和牽引力與阻力的合力成正比,故C錯(cuò)誤;汽車(chē)勻速行駛時(shí),牽引力等于阻力,故要減速時(shí),應(yīng)減少牽引力,故D正確,故選D.
3.B 解析:在第1 s內(nèi),滑塊的位移為s1=×1×1 m=0.5 m,力F做的功為W1=F1s1=1×0.5 J=0.5 J;第2 s內(nèi),滑塊的位移為s2=×1×1 m=0.5 m,力F做的功為W2=F2s2=3×0.5 J=1.5 J;第3 s內(nèi),滑塊的位移為s3=1×1 m=1 m,力F做的功為W3=F3s3=2×1 J=2 J;所以W1<W2<W3,故應(yīng)選B.
4.B
5.A 解析:拖車(chē)與汽車(chē)脫離之前,牽引力等于摩擦力,脫離之后,汽車(chē)受到的摩擦力f減小,因?yàn)榧灼?chē)的牽引力F保持不變,所以其將做勻加速直線運(yùn)動(dòng),加速度大小為a=,而乙汽車(chē)保持原來(lái)的功率不變做加速運(yùn)動(dòng),根據(jù)P=Fv可知,其牽引力會(huì)隨其速度的逐漸增大而減小,其加速度大小也會(huì)從a=逐漸減小,可見(jiàn),甲車(chē)的速度較大,甲車(chē)超前,乙車(chē)落后.選項(xiàng)A正確.
6.C 解析:F為變力,但F-x圖象包圍的面積在數(shù)值上表示拉力做的總功.由于圖線為半圓,又在數(shù)值上Fm=x0,故所求W=π·F=π·Fm·x0=Fmx0.
7.D
8.AC 解析:根據(jù)動(dòng)能定理WF-Wf=0,即WF=Wf,A正確,B錯(cuò)誤;第1 s內(nèi),F(xiàn)1-μmg=ma1,第1 s末到第3 s末,F(xiàn)2-μmg=0;第4 s內(nèi),μmg-F3=ma2,因?yàn)閍1=a2,所以F1+F3=2F2,C正確,D錯(cuò)誤.
9.AC 10.BC
11.解:(1)題圖中圖線AB段牽引力F不變,阻力Ff不變,汽車(chē)做勻加速直線運(yùn)動(dòng),圖線BC的斜率表示汽車(chē)的功率P,P不變,則汽車(chē)做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng),直至達(dá)到最大速度v2,此后汽車(chē)做勻速直線運(yùn)動(dòng).
(2)當(dāng)汽車(chē)的速度為v2時(shí),牽引力為F1=1×103 N,
v2== m/s=20 m/s.
(3)汽車(chē)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度最大
阻力Ff== N=1000 N
a== m/s2=2 m/s2.
(4)與B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度為v1== m/s≈6.67 m/s
當(dāng)汽車(chē)的速度為10 m/s時(shí)處于圖線BC段,故此時(shí)的功率最大,為Pm=2×104 W.
第2講 動(dòng)能、動(dòng)能定理
1.C 解析:從接觸跳板到最低點(diǎn),彈力一直增大,合力先減小后增大,故A錯(cuò)誤.加速度的方向先向下后向上,速度先和加速度同向再和加速度反向,可知速度先增大后減小,動(dòng)能先增大后減小,故B錯(cuò)誤.形變量一直在增大,彈性勢(shì)能一直在增加,故C正確.根據(jù)動(dòng)能定理,重力做正功,彈力做負(fù)功,動(dòng)能在減小,所以運(yùn)動(dòng)員所受重力對(duì)他做的功小于跳板的作用力對(duì)他做的功,故D錯(cuò)誤,故選C.
2.A 3.D
4.D 解析:以速度v上升過(guò)程中,由動(dòng)能定理可知-mgH-μmgcos θ·=0-mv2,以速度2v上升過(guò)程中,由動(dòng)能定理可知-mgh-μmgcos θ·=0-m(2v)2,聯(lián)立解得μ=tan θ,h=4H,故D正確.
5.C 6.B 7.B 8.BD
9.AC 解析:對(duì)物體受力分析,受到重力、支持力和摩擦力,摩擦力開(kāi)始時(shí)方向向下,對(duì)物體做正功;當(dāng)與傳送帶相對(duì)靜止時(shí),摩擦力方向向上,故摩擦力做負(fù)功,故A正確;根據(jù)動(dòng)能定理,第一階段合力做的功等于動(dòng)能的增加量,由于重力和摩擦力都做功,故第一階段摩擦力對(duì)物體做的功小于第一階段物體動(dòng)能的增加量,故B錯(cuò)誤;除重力外其余力做的功是機(jī)械能變化的量度,由于支持力不做功,故物體從頂端到共速過(guò)程機(jī)械能的增加量等于此過(guò)程摩擦力對(duì)物體所做的功,故C正確;全過(guò)程物體與傳送帶間的摩擦生熱也就是第一階段摩擦生熱,根據(jù)答案C的分析可知全過(guò)程物體與傳送帶間的摩擦生熱不等于從頂端到底端全過(guò)程機(jī)械能的增加量,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.
10.AB
11.解:(1)物塊b滑過(guò)E點(diǎn)時(shí)重力和支持力的合力提供向心力,根據(jù)牛頓第二定律得
mg-N=m 代入 N=mg
聯(lián)立解得vE== m/s=1 m/s.
(2)物塊b從A點(diǎn)到E點(diǎn)的過(guò)程中,由動(dòng)能定理得
mg(r-R)-Wf=mv
解得Wf=0.6 J.
(3)物塊a從A滑到B的過(guò)程機(jī)械能守恒,設(shè)物塊a滑到B點(diǎn)時(shí)速度為v,則有
Mv2=Mgr
解得v=2 m/s
設(shè)碰撞后物塊a、b的速度分別為va、vb,碰撞過(guò)程由動(dòng)量守恒和機(jī)械能守恒得
Mv=Mva+mvb
Mv2=Mv+mv
聯(lián)立解得vb=v=
因?yàn)镸≥m,由上式可知,
碰撞后v≤vb<2v,即2 m/s≤vb<4 m/s
物塊b從B點(diǎn)到E點(diǎn)的過(guò)程中,由動(dòng)能定理得
-mgR-Wf=mvE′2-mv
物塊b離開(kāi)E點(diǎn)后做平拋運(yùn)動(dòng),設(shè)時(shí)間為t,首次落點(diǎn)到O點(diǎn)的距離為x,則有
x=vE′·t
R=gt2
由以上三式聯(lián)立解得0.2 m≤x<1 m.
第3講 機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用
1.D
2.B 解析:物體受到的滑動(dòng)摩擦力大小為f=μmg,對(duì)物體與彈簧及地面組成的系統(tǒng),由能量守恒定律可得:Ep+μmg(s+x)=mv,解得Ep=mv-μmg(s+x),所以選項(xiàng)B正確,ACD錯(cuò)誤.故選B.
3.B 4.D 5.C
6.B 解析:以地面為零勢(shì)能面,海平面在地面以下h處,高度為-h(huán),所以物體在海平面的重力勢(shì)能是-mgh,A錯(cuò).重力做功和路徑無(wú)關(guān),和初末位置高度差有關(guān),從地面到海平面,位移豎直向下為h,重力也向下,重力對(duì)物體做功mgh,B對(duì).從地面到海平面過(guò)程只有重力做功,機(jī)械能守恒,在海平面機(jī)械能等于在地面機(jī)械能,在地面重力勢(shì)能為0,動(dòng)能為mv,機(jī)械能為E=0+mv=mv,C錯(cuò).海平面機(jī)械能同樣E=mv,而海平面重力勢(shì)能為-mgh,所以E=mv=Ek+(-mgh),得動(dòng)能Ek=mv+mgh,D錯(cuò).
7.BD 解析:除重力外還有恒力做功,機(jī)械能不守恒,故A錯(cuò)誤;除重力做功外,還有水平恒力對(duì)物體做正功,故物體的機(jī)械能增加,所以B正確;從M到N,物體在豎直方向上上升,故物體的重力勢(shì)能不斷增加,故C錯(cuò)誤;因?yàn)橘|(zhì)點(diǎn)速度方向恰好改變了90°,可以判斷合力方向應(yīng)為右下方,產(chǎn)生的加速度不變,且與初速度的方向夾角要大于90°小于180°才能出現(xiàn)末速度與初速度垂直的情況,因此合力先做負(fù)功,當(dāng)達(dá)到速度與合力方向垂直后,合力做正功,動(dòng)能先減小后增大,故D正確.故選BD.
8.BD 9.BD
10.AD 解析:在下滑的過(guò)程中,水平面上的小球要做勻速運(yùn)動(dòng),而曲面上的小球要做加速運(yùn)動(dòng),則后面的小球?qū)η懊娴男∏蛴邢蚯皦旱淖饔?,所以小球之間始終相互擠壓,沖上斜面后后面的小球把前面的小球往上壓,所以小球之間始終相互擠壓,故N個(gè)小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終不會(huì)散開(kāi),故A正確;把N個(gè)小球看成整體,則小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中只有重力做功,機(jī)械能守恒,弧AB的長(zhǎng)度等于小球全部到斜面上的長(zhǎng)度,而在圓弧上的重心位置比在斜面上的重心位置可能高也可能低,所以第N個(gè)小球在斜面上能達(dá)到的最大高度可能比R小,也可能比R大,故B錯(cuò)誤;同樣對(duì)整體在AB段時(shí),重心低于,所以第1個(gè)小球到達(dá)最低點(diǎn)的速度v′<,故C錯(cuò)誤,D正確.故選AD.
11.解:(1)滑塊B從Q飛出后做平拋運(yùn)動(dòng),有
L=vQt①
2R=gt2②
由①②式解得vQ=2 m/s.
(2)滑塊B從P運(yùn)動(dòng)到Q過(guò)程中滿足機(jī)械能守恒,有
mv+2mgR=mv③
在P點(diǎn)由牛頓第二定律得N-mg=④
由③④式解得N=12
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