《備考指南 物理 》課件-第5章 第1講

第五章第1講知識鞏固練習(xí)1．(2019年郴州模擬)在射箭比賽中，如圖所示，運動員右手向后拉弓弦的過程中，她對弓弦的做功情況是()A．一直做正功 B．一直做負(fù)功C．先做正功，后做負(fù)功 D．先做負(fù)功，后做正功【答案】A【解析】在運動員向后拉弓弦的過程中，運動員對弓弦的作用力和其運動位移方向相同，故運動員一直做正功，故選A．2．(2019年淮安調(diào)研)信息技術(shù)的高速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)購物已經(jīng)普及到人們的生活中．某物流公司的貨物分配常用到如圖所示的裝置，兩根完全相同、軸線在同一水平面內(nèi)的平行長圓柱上放一均勻木板，木板的重心與兩圓柱等距，其中圓柱的半徑r＝2cm，木板質(zhì)量m＝5kg，木板與圓柱間的動摩擦因數(shù)μ＝0.2，兩圓柱以角速度ω繞軸線做相反方向的轉(zhuǎn)動．現(xiàn)施加一過木板重心且平行圓柱軸線的拉力F作用于木板上，使其以速度v＝0.6m/s沿圓柱表面做勻速運動．取g＝10m/s2.下列說法中正確的是()A．若ω＝0，則水平拉力F＝20NB．若ω＝40rad/s，則水平拉力F＝6NC．若ω＝40rad/s，木板移動距離x＝0.5m，則拉力所做的功為4JD．不論ω為多大，所需水平拉力恒為10N【答案】B【解析】ω＝0時，受其中之一圓柱的摩擦力為f′＝μeq\f(m,2)g＝5N，由平衡條件得F＝2f′＝10N，A錯．當(dāng)ω＝40rad/s，圓柱轉(zhuǎn)動的線速度大小為v′＝ωr＝0.8m/s，木板的速度v＝0.6m/s，則木板所受的滑動摩擦力與F的夾角為(90°＋37°)，木板在垂直于軸線方向受到兩軸的滑動摩擦力大小相等方向相反，合力為零，在平行于軸線方向上木板受到某一圓柱的滑動摩擦力f＝μeq\f(m,2)gsin37°＝0.2×eq\f(5,2)×10×0.6N＝3N，木板做勻速直線運動，由平衡條件得F＝2f＝6N，木板移動距離x＝0.5m，拉力做功W＝Fx＝6×0.5J＝3J．故C、D錯誤，B正確．3．(2018年漢中名校模擬)起重機(jī)以恒定功率P將原來放在地面上質(zhì)量為m的貨物提升H高度，這時物體速度達(dá)到v，在這個過程中()A．貨物上升做勻變速直線運動B．貨物上升的平均速度是eq\f(v,2)C．起重機(jī)對貨物做功eq\f(PH,v)D．合外力對物體做功eq\f(1,2)mv2【答案】D【解析】起重機(jī)以恒定功率P提升貨物時，由P＝Fv知，速度v增大時，牽引力F減小，貨物做變加速運動，平均速度不等于eq\f(v,2)，故A、B錯誤．起重機(jī)對貨物的牽引力F是變力，F(xiàn)不是恒等于eq\f(P,v)，所以不能根據(jù)公式W＝FH＝eq\f(PH,v)求起重機(jī)對貨物做功，故C錯誤．根據(jù)動能定理知，合外力對物體做的功等于物體動能的變化，為eq\f(1,2)mv2，故D正確．4．(2019年南平模擬)一物塊放在水平地面上，受到水平推力F的作用，力F與時間t的關(guān)系如圖甲所示；物塊的運動速度v與時間t的關(guān)系如圖乙所示，10s后的速度圖像沒有畫出，重力加速度g取10m/s2.下列說法正確的是()A．物塊滑動時受到的摩擦力大小是6NB．物塊的質(zhì)量為1kgC．物塊在0～10s內(nèi)克服摩擦力做功為50JD．物塊在10～15s內(nèi)的位移為6.25m【答案】D5．(2019年宿遷三模)如圖所示，四個相同的小球A、B、C、D，其中A、B、C位于同一高度h處，A做自由落體運動，B沿光滑斜面由靜止滑下，C做平拋運動，D從地面開始做斜拋運動，其運動的最大高度也為h.在每個小球落地的瞬間，其重力的功率分別為PA、PB、PC、PD．下列關(guān)系式正確的是()A．PA＝PB＝PC＝PD B．PA＝PC＞PB＝PDC．PA＝PC＝PD＞PB D．PA＞PC＝PD＞PB【答案】C【解析】A做自由落體運動，C做平拋運動，豎直方向做自由落體運動，故A、C落地時豎直方向的速度大小相同，故落地時的功率P＝mgv，相同；D做斜拋運動，到達(dá)的最高點跟A下落時的高度相同，故落地時豎直方向的速度跟A落地時的速度大小相同，故功率相同；B沿斜面下滑，下滑到斜面底端的速度跟A落地時的速度大小相同，但速度方向與重力方向成一定的夾角，故功率小于A的功率．選項C正確．6．(2019年上海名校二模)如圖所示，質(zhì)量為m的小球A沿高度為h傾角為θ的光滑斜面以初速v0滑下，另一質(zhì)量與A相同的小球B自相同高度同時由靜止落下，結(jié)果兩球同時落地．下列說法正確的是()A．重力對兩球做的功不等B．落地前的瞬間A球的速度大小等于B球的速度大小C．落地前的瞬間A球重力的瞬時功率大于B球重力的瞬時功率D．兩球重力的平均功率相同【答案】D【解析】據(jù)W＝mgh知，重力對兩球做功相同，故選項A錯誤；對A球，根據(jù)動能定理得mgh＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,A)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，對B球，根據(jù)動能定理得mgh＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)，知vA＞vB，故選項B錯誤；兩球都做勻變速直線運動，運動時間相等，vA＝v0＋gtsinθ，vB＝gt，落地前的瞬間A球的瞬時功率PA＝mg·vAsinθ＝mg(v0＋gtsinθ)sinθ，B球的瞬時功率PB＝mgvB＝mg2t，A的瞬時功率不一定大于B的瞬時功率，故選項C錯誤；兩球重力做功相等，時間相等，根據(jù)P＝eq\f(W,t)知，重力的平均功率相等，故選項D正確．7．(2018年松江區(qū)一模)汽車在平直公路上以速度v0勻速行駛，發(fā)動機(jī)功率為P，快進(jìn)入鬧市區(qū)時，司機(jī)減小了油門，使汽車的功率立即減小一半并保持該功率繼續(xù)行駛．設(shè)汽車行駛時所受的阻力恒定，則下面四個圖像中，哪個圖像正確表示了司機(jī)從減小油門開始，汽車的速度與時間的關(guān)系()【答案】B【解析】汽車勻速行駛時牽引力等于阻力．功率減小一半時，由于慣性，汽車的速度不變，根據(jù)功率和速度關(guān)系公式P＝Fv，牽引力減小一半，小于阻力，合力向后，汽車做減速運動．由公式P＝Fv可知，功率一定時，速度減小后，牽引力增大，合力減小，加速度減小，故物體做加速度不斷減小的減速運動，當(dāng)牽引力增大到等于阻力時，加速度減為零，物體重新做勻速直線運動．故選B．綜合提升練習(xí)8．(多選)(2019年浦東區(qū)一模)如圖是一種工具——石磨，下面磨盤固定，上面磨盤可繞過中心的豎直轉(zhuǎn)軸，在推桿帶動下在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動．若上面磨盤直徑為D，質(zhì)量為m且均勻分布，磨盤間動摩擦因數(shù)為μ.若推桿在外力作用下以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，磨盤轉(zhuǎn)動一周，外力克服磨盤間摩擦力做功為W，則()A．磨盤邊緣的線速度為eq\f(ωD,2)B．磨盤邊緣的線速度為ωDC．摩擦力的等效作用點離轉(zhuǎn)軸距離為eq\f(W,πμmg)D．摩擦力的等效作用點離轉(zhuǎn)軸距離為eq\f(W,2πμmg)【答案】AD【解析】根據(jù)線速度v＝ωr，v＝eq\f(ωD,2)，可知A正確，B錯誤；根據(jù)功的定義W＝Fs＝μmgs，s＝2πr，解得r＝eq\f(W,2πμmg)，故C錯誤，D正確．9．(2019年蘇州一模)在傾角為θ的光滑固定斜面上有兩個用輕彈簧連接的物塊A和B，它們的質(zhì)量分別為m和2m，彈簧的勁度系數(shù)為k，C為一固定擋板，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)．現(xiàn)用一沿斜面方向的恒力拉物塊A使之沿斜面向上運動，當(dāng)B剛離開C時，A的速度為v，加速度為a，且方向沿斜面向上．設(shè)彈簧始終處于彈性限度內(nèi)，重力加速度為g，則()A．當(dāng)B剛離開C時，A發(fā)生的位移大小為eq\f(3mgsinθ,k)B．從靜止到B剛離開C的過程中，物塊A克服重力做功為eq\f(3m2g2sinθ,k)C．B剛離開C時，恒力對A做功的功率為(2mgsinθ＋ma)vD．當(dāng)A的速度達(dá)到最大時，B的加速度大小為eq\f(a,2)【答案】AD10．如圖所示，升降機(jī)內(nèi)有一斜面，其傾角為θ，一質(zhì)量為m的物體放在斜面上，若升降機(jī)以加速度a勻加速上升，且物體與斜面相對靜止，則在上升高度h的過程中，物體受到的各力分別對物體做了多少功？合外力對物體做了多少功？【答案】WG＝－mghWN＝m(g＋a)hcos2θWf＝m(g＋a)hsin2θW合＝mah【解析】物體受力分析，如圖所示．則FNsinθ＝Ffcosθ，①FNcosθ＋Ffsinθ－mg＝ma，②由①②得FN＝m(g＋a)cosθ，F(xiàn)f＝m(g＋a)sinθ，所以重力做功WG＝－mgh，支持力做功WN＝FNhcosθ＝m(g＋a)hcos2θ，摩擦力做功Wf＝Ffh·coseq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,2)－θ))＝m(g＋a)hsin2θ，合外力做功W合＝WG＋WN＋Wf＝mah.11．高速連續(xù)曝光照相機(jī)可在底片上重疊形成多個圖像．現(xiàn)利用這架照相機(jī)對MD2000家用汽車的加速性能進(jìn)行研究，如圖所示為汽車做勻加速直線運動時三次曝光的照片，圖中的標(biāo)尺單位為米，照相機(jī)每兩次曝光的時間間隔為1.0s．已知該汽車的質(zhì)量為2000kg，額定功率為72kW，汽車運動過程中所受的阻力始終為1600N.(1)求該汽車加速度的大?。?2)若汽車由靜止開始以此加速度做勻加速直線運動，勻加速運動狀態(tài)最多能保持多長時間？(3)求汽車所能達(dá)到的最大速度．【答案】(1)1.0m/s2(2)20s(3)45m/s【解析】(1)汽車做勻加速直線運動，據(jù)運動學(xué)公式，有x1＝v0ΔT＋eq\f(1,2)a(ΔT)2，v1＝v0＋aΔT，x2＝v1ΔT＋eq\f(1,2)a(ΔT)2.由以上幾式可得Δx＝x2－x1＝a(ΔT)2，a＝eq\f(Δx,ΔT2)＝eq\f(3.00－2.00,1.02)m/s2＝1.0m/s2.(2)做勻加速直線運動的汽車所受合力為恒力，由牛頓第二定律得F－Ff＝ma，所以F＝ma