2019-2020学年高中物理沪科版必修2（陕西专用）习题：第3章 动能的变化与机械功 测评B 含解析.docx

教学资料范本2019-2020学年高中物理沪科版必修2（陕西专用）习题：第3章 动能的变化与机械功 测评B 含解析编 辑：_时 间：_第3章测评B(高考体验卷)一、选择题(本题共10小题,每小题5分,共50分)1.(20xx浙江理综)如图所示,水平木板上有质量m=1.0kg的物块,受到随时间t变化的水平拉力F作用,用力传感器测出相应时刻物块所受摩擦力Ff的大小。重力加速度g取10m/s2,下列判断正确的是()A.5s内拉力对物块做功为零B.4s末物块所受合力大小为4.0NC.物块与木板之间的动摩擦因数为0.4D.69s内物块的加速度大小为2.0m/s2解析:从两图像可以看出,物块在45s内所受合外力不为零,通过一段位移,故5s内拉力做功不为零,选项A错误;4s末物块所受拉力与静摩擦力恰好平衡,所受合力为零,选项B错误;物体运动过程中摩擦力保持不变,根据f=mg可得=fmg=3N110N=0.3,选项C错误;69s内物块所受拉力和摩擦力均不变,根据牛顿第二定律可得a=F-fm=5-31 m/s2=2.0m/s2,选项D正确。答案:D2.(20xx上海单科)如图,一长为L的轻杆一端固定在光滑铰链上,另一端固定一质量为m的小球。一水平向右的拉力作用于杆的中点,使杆以角速度匀速转动,当杆与水平方向成60时,拉力的功率为()A.mgLB.32mgLC.12mgLD.36mgL解析:根据功能关系,因杆是匀速转动,所以拉力F做功的功率等于小球克服重力mg做功的功率。当杆与水平方向成60角时,重力与小球的速度方向之间的夹角为120,则PF=|mgvcos120|=12mgL,选项C正确。答案:C3.(20xx江苏单科)如图所示,细线的一端固定于O点,另一端系一小球。在水平拉力作用下,小球以恒定速率在竖直平面内由A点运动到B点。在此过程中拉力的瞬时功率变化情况是()A.逐渐增大B.逐渐减小C.先增大,后减小D.先减小,后增大解析:由于小球做匀速率圆周运动,小球上升的过程中竖直方向分速度逐渐增大,则 PG=mgv竖逐渐增大,小球上升过程中只有重力和拉力做功,而动能保持不变,根据动能定理可知任意极短时间内两力做功代数和总为零,可推出两力功率大小关系PF=PG=mgv竖,即拉力的功率逐渐增大,选项A正确。答案:A4.(20xx江苏单科)如图所示,演员正在进行杂技表演。由图可估算出他将一只鸡蛋抛出的过程中对鸡蛋所做的功最接近于()A.0.3JB.3JC.30JD.300J解析:根据生活常识,20个鸡蛋大约1kg,表演者抛出的高度按0.5m计算,则抛出过程中对鸡蛋做的功为W=mgh=120100.5J=0.25J,选项A正确。答案:A5.(20xx山东理综)如图所示,将小球a从地面以初速度v0竖直上抛的同时,将另一相同质量的小球b从距地面h处由静止释放,两球恰在h2处相遇(不计空气阻力)。则()A.两球同时落地B.相遇时两球速度大小相等C.从开始运动到相遇,球a动能的减少量等于球b动能的增加量D.相遇后的任意时刻,重力对球a做功功率和对球b做功功率相等解析:设两球释放后经过时间t相遇,因它们的位移大小相等,故有v0t-12gt2=12gt2,得v0=gt,这表明相遇时a球的速度为零,根据竖直上抛运动的对称性可知a球从抛出至落地时间为2t,而b球的落地时间小于2t,选项A、B错误;从开始到相遇,球a的机械能守恒,球a的动能减小量等于mgh2;球b的机械能守恒,球b的动能增加量等于mgh2,选项C正确;相遇后的任意时刻,a、b球的速度均不等,重力大小相同,所以重力的功率不等,选项D错误。答案:C6.(20xx安徽理综)如图所示,在竖直平面内有一半径为R的圆弧轨道,半径OA水平、OB竖直,一个质量为m的小球自A的正上方P点由静止开始自由下落,小球沿轨道到达最高点B时恰好对轨道没有压力。已知AP=2R,重力加速度为g,则小球从P到B的运动过程中()A.重力做功2mgRB.机械能减少mgRC.合外力做功mgRD.克服摩擦力做功12mgR解析:小球从P点运动到B点的过程中重力做功为mgR,选项A错误;设小球通过B点时的速度为vB,根据小球通过B点时刚好对轨道没有压力,说明此刻刚好由重力提供向心力,对小球通过B点瞬间应用牛顿第二定律有mg=mvB2R,解得vB=gR,设小球从P点运动到B点的过程中克服摩擦力做功为W,对此过程由动能定理有mgR-W=12mvB2,联立解得W=12mgR,选项D正确;上述过程合外力做功为W合=mgR-W= 12mgR,选项C错误;小球机械能减少量等于小球克服摩擦力所做的功,即E=W=12mgR,选项B错误。答案:D7.(多选)(20xx海南单科)一质量为1kg的质点静止于光滑水平面上,从t=0时起,第1秒内受到2N的水平外力作用,第2 s内受到同方向的1 N的外力作用。下列判断正确的是()A.02s内外力的平均功率是94 WB.第2 s内外力所做的功是54 JC.第2 s末外力的瞬时功率最大D.第1 s内与第2 s内质点动能增加量的比值是45解析:第1s内物体运动的位移为1m,第2s内物体运动的位移为2.5m。第1s内外力所做的功W1=21J=2 J,第2 s内外力所做的功为W2=12.5J=2.5 J,则02s内外力的平均功率为P=W1+W22s=94 W,选项A正确,B错误;根据动能定理可知,第1s内与第2 s内质点动能增加量的比值等于W1W2=45,选项D正确;由功率公式P=Fv可知,在第1s末外力的瞬时功率最大为4W,选项C错误。答案:AD8.(多选)(20xx课标全国理综)一质点开始时做匀速直线运动,从某时刻起受到一恒力作用。此后,该质点的动能可能()A.一直增大B.先逐渐减小至零,再逐渐增大C.先逐渐增大至某一最大值,再逐渐减小D.先逐渐减小至某一非零的最小值,再逐渐增大解析:若恒力的方向与初速度的方向相同或二者夹角为锐角,物体一直做加速运动,选项A正确;若恒力的方向与初速度的方向相反,物体先做匀减速运动,再反向做匀加速运动,选项B正确;若恒力方向与初速度方向之间的夹角为钝角(如斜上抛运动),则选项D正确,故本题正确选项为A、B、D。答案:ABD9.(多选)(20xx上海单科)位于水平面上的物体在水平恒力F1作用下,做速度为v1的匀速运动;若作用力变为斜向上的恒力F2,物体做速度为v2的匀速运动,且F1与F2功率相同。则可能有()A.F2=F1,v1v2B.F2=F1,v1F1,v1v2D.F2F1,v1v2解析:F1与F2功率相等,即F1v1=F2v2cos ,F2=F1,则必有v1F1,则可能有v1v2或v1v2;F2F1,则必有v1v2。答案:BD10.(多选)(20xx四川理综)如图所示,劲度系数为k的轻弹簧的一端固定在墙上,另一端与置于水平面上质量为m的物体接触(未连接),弹簧水平且无形变。用水平力F缓慢推动物体,在弹性限度内弹簧长度被压缩了x0,此时物体静止。撤去F后,物体开始向左运动,运动的最大距离为4x0。物体与水平面间的动摩擦因数为,重力加速度为g。则()A.撤去F后,物体先做匀加速运动,再做匀减速运动B.撤去F后,物体刚运动时的加速度大小为kx0m-gC.物体做匀减速运动的时间为2x0gD.物体开始向左运动到速度最大的过程中克服摩擦力做的功为mg(x0-mgk)解析:撤去F后,由于弹力是变力,所以物体在开始的位移x0内不可能做匀变速运动,选项A错误;撤去F瞬间,a=Fm=kx0-mgm=kx0m-g,选项B正确;弹簧恢复原长时,物体开始与弹簧脱离,物体做匀减速运动的距离为3x0,加速度为-g,末速度为零,3x0=12gt2,解得t=6x0g,选项C错误;当弹力与摩擦力相等时,物体速度最大,kx=mg,x=mgk,物体开始向左运动到速度最大过程中克服摩擦力做功为W=mg(x0-mgk),选项D正确。答案:BD二、填空题(本题共2小题,每小题8分,共16分)11.(20xx河南郑州模拟)某实验小组采用如图所示的装置探究功与速度变化的关系,图中小车中可放置砝码,实验中,小车碰到制动装置时,钩码尚未到达地面,打点计时器的工作频率为50Hz。(1)实验的部分步骤如下:在小车中放入砝码,把纸带穿过打点计时器,连在小车后端,用细线连接小车和钩码;将小车停在打点计时器附近,小车拖动纸带,打点计时器在纸带上打下一系列点,;改变钩码或小车中砝码的数量,更换纸带,重复的操作。(2)如图是钩码质量为0.03kg,砝码质量为0.02kg时得到的一条纸带,在纸带上选择起始点O及A、B、C、D和E五个计数点,可获得各计数点到O的距离x及对应时刻小车的瞬时速度v,请将C点的测量结果填在表中的相应位置。纸带的测量结果测量点x/cmv/(ms-1)O0.000.35A1.510.40B3.200.45CD7.150.53E9.410.60解析:(1)将小车停在打点计时器附近后,需先接通电源,再释放小车,让其拖动纸带,待打点计时器在纸带上打下一系列点后,关闭打点计时器电源。(2)在验证C点时,由图可知,C点与刻度尺上的6.18cm(6.166.19cm均可)对齐,所以C点距O点的距离是xOC=5.18cm(5.165.19cm均可)。从纸带上可知C点的速度就是BD的平均速度,vC=7.15-3.200.0810-2m/s=0.49m/s。答案:(1)先接通电源再释放小车关闭打点计时器电源(2)5.18(5.165.19均可)0.4912.(20xx江苏无锡模拟)为了探究物体做功与物体速度变化的关系,现提供如图所示的器材,让小车在橡皮筋的作用下弹出后,沿木板滑行,请思考探究思路并回答下列问题(打点计时器接交流电频率为50Hz):(1)为了消除摩擦力的影响应采取什么措施?。(2)当我们分别用同样的橡皮筋1条、2条、3条并起来进行第1次、第2次、第3次实验时,每次实验中橡皮筋拉伸的长度都应保持一致,我们把第1次实验时橡皮筋对小车做的功记为W。由于橡皮筋对小车做功而使小车获得的速度可以由打点计时器和纸带测出,如图所示是其中四次实验打出的部分纸带。试根据第、项中的信息,填写下表。次数1234橡皮筋对小车做功W小车速度v/(ms-1)v2/(m2s-2)从表中数据可得出结论:。解析:(1)将木板固定打点计时器的一端适当垫高,从而平衡摩擦力,可以使小车匀速下滑。(2)次数1234橡皮筋对小车做功2W3W4W小车速度v/(ms-1)1.01.4151.732.0v2/(m2s-2)1.02.03.04.0橡皮筋对小车做功与小车速度的二次方成正比。答案:见解析三、计算题(本题共3小题,共34分。解题时要有必要的步骤和文字说明)13.(10分)(20xx北京理综改编)如图所示,质量为m的小物块在粗糙水平桌面上做直线运动,经距离l后以速度v飞离桌面,最终落在水平地面上。已知l=1.4m,v=3.0m/s,m=0.10kg,物块与桌面间的动摩擦因数=0.25,桌面高h=0.45 m。不计空气阻力,重力加速度g取10m/s2。求:(1)小物块落地点距飞出点的水平距离s;(2)小物块的初速度大小v0。解析:(1)由平抛运动规律,有竖直方向h=12gt2水平方向s=vt得水平距离s=2hgv=0.90m。(2)由动能定理,有-mgl=12mv2-12mv02得初速度大小v0=2gl+v2=4.0m/s。答案:(1)0.90m(2)4.0 m/s14.(11分)(20xx天津理综)质量为m=4kg的小物块静止于水平地面上的A点,现用F=10N的水平恒力拉动物块一段时间后撤去,物块继续滑动一段位移停在B点,A、B两点相距s=20m,物块与地面间的动摩擦因数=0.2,g取10m/s2,求:(1)物块在力F作用过程发生位移s1的大小;(2)撤去力F后物块继续滑动的时间t。解析:(1)设物块受到的滑动摩擦力为f,则f=mg根据动能定理,对物块由A点到B点整个过程,有Fs1-fs=0代入数据,解得s1=16m(2)设刚撤去力F时物块的速度为v,此后物块的加速度为a,滑动的位移为x2,则s2=s-s1由牛顿第二定律得a=fm由匀变速直线运动公式得v2=2as2以物块运动的方向为正方向,由动量定理,得-ft=0-mv代入数据,解得t=2s答案:(1)16m(2)2s15.(13分)(20xx福建理综)如图,用跨过光滑定滑轮的缆绳将海面上一艘失去动力的小船沿直线拖向岸边。已知拖动缆绳的电动机的功率恒为P,小船的质量为m,小船受到的阻力大小恒为f,经过A点时的速度大小为v0,小船从A点沿直线加速运动到B点经历的时间为t1,A、B两点间距离为d,缆绳质量忽略不计。求:(1)小船从A点运动到B点的全过程克服阻力所做的功Wf;(2)小船经过B点时的速度大小v1