《备考指南 物理 》课件-第5章 第1讲

第五章第1讲知识巩固练习1．(2019年郴州模拟)在射箭比赛中，如图所示，运动员右手向后拉弓弦的过程中，她对弓弦的做功情况是()A．一直做正功 B．一直做负功C．先做正功，后做负功 D．先做负功，后做正功【答案】A【解析】在运动员向后拉弓弦的过程中，运动员对弓弦的作用力和其运动位移方向相同，故运动员一直做正功，故选A．2．(2019年淮安调研)信息技术的高速发展，网络购物已经普及到人们的生活中．某物流公司的货物分配常用到如图所示的装置，两根完全相同、轴线在同一水平面内的平行长圆柱上放一均匀木板，木板的重心与两圆柱等距，其中圆柱的半径r＝2cm，木板质量m＝5kg，木板与圆柱间的动摩擦因数μ＝0.2，两圆柱以角速度ω绕轴线做相反方向的转动．现施加一过木板重心且平行圆柱轴线的拉力F作用于木板上，使其以速度v＝0.6m/s沿圆柱表面做匀速运动．取g＝10m/s2.下列说法中正确的是()A．若ω＝0，则水平拉力F＝20NB．若ω＝40rad/s，则水平拉力F＝6NC．若ω＝40rad/s，木板移动距离x＝0.5m，则拉力所做的功为4JD．不论ω为多大，所需水平拉力恒为10N【答案】B【解析】ω＝0时，受其中之一圆柱的摩擦力为f′＝μeq\f(m,2)g＝5N，由平衡条件得F＝2f′＝10N，A错．当ω＝40rad/s，圆柱转动的线速度大小为v′＝ωr＝0.8m/s，木板的速度v＝0.6m/s，则木板所受的滑动摩擦力与F的夹角为(90°＋37°)，木板在垂直于轴线方向受到两轴的滑动摩擦力大小相等方向相反，合力为零，在平行于轴线方向上木板受到某一圆柱的滑动摩擦力f＝μeq\f(m,2)gsin37°＝0.2×eq\f(5,2)×10×0.6N＝3N，木板做匀速直线运动，由平衡条件得F＝2f＝6N，木板移动距离x＝0.5m，拉力做功W＝Fx＝6×0.5J＝3J．故C、D错误，B正确．3．(2018年汉中名校模拟)起重机以恒定功率P将原来放在地面上质量为m的货物提升H高度，这时物体速度达到v，在这个过程中()A．货物上升做匀变速直线运动B．货物上升的平均速度是eq\f(v,2)C．起重机对货物做功eq\f(PH,v)D．合外力对物体做功eq\f(1,2)mv2【答案】D【解析】起重机以恒定功率P提升货物时，由P＝Fv知，速度v增大时，牵引力F减小，货物做变加速运动，平均速度不等于eq\f(v,2)，故A、B错误．起重机对货物的牵引力F是变力，F不是恒等于eq\f(P,v)，所以不能根据公式W＝FH＝eq\f(PH,v)求起重机对货物做功，故C错误．根据动能定理知，合外力对物体做的功等于物体动能的变化，为eq\f(1,2)mv2，故D正确．4．(2019年南平模拟)一物块放在水平地面上，受到水平推力F的作用，力F与时间t的关系如图甲所示；物块的运动速度v与时间t的关系如图乙所示，10s后的速度图像没有画出，重力加速度g取10m/s2.下列说法正确的是()A．物块滑动时受到的摩擦力大小是6NB．物块的质量为1kgC．物块在0～10s内克服摩擦力做功为50JD．物块在10～15s内的位移为6.25m【答案】D5．(2019年宿迁三模)如图所示，四个相同的小球A、B、C、D，其中A、B、C位于同一高度h处，A做自由落体运动，B沿光滑斜面由静止滑下，C做平抛运动，D从地面开始做斜抛运动，其运动的最大高度也为h.在每个小球落地的瞬间，其重力的功率分别为PA、PB、PC、PD．下列关系式正确的是()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做自由落体运动，C做平抛运动，竖直方向做自由落体运动，故A、C落地时竖直方向的速度大小相同，故落地时的功率P＝mgv，相同；D做斜抛运动，到达的最高点跟A下落时的高度相同，故落地时竖直方向的速度跟A落地时的速度大小相同，故功率相同；B沿斜面下滑，下滑到斜面底端的速度跟A落地时的速度大小相同，但速度方向与重力方向成一定的夹角，故功率小于A的功率．选项C正确．6．(2019年上海名校二模)如图所示，质量为m的小球A沿高度为h倾角为θ的光滑斜面以初速v0滑下，另一质量与A相同的小球B自相同高度同时由静止落下，结果两球同时落地．下列说法正确的是()A．重力对两球做的功不等B．落地前的瞬间A球的速度大小等于B球的速度大小C．落地前的瞬间A球重力的瞬时功率大于B球重力的瞬时功率D．两球重力的平均功率相同【答案】D【解析】据W＝mgh知，重力对两球做功相同，故选项A错误；对A球，根据动能定理得mgh＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,A)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，对B球，根据动能定理得mgh＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)，知vA＞vB，故选项B错误；两球都做匀变速直线运动，运动时间相等，vA＝v0＋gtsinθ，vB＝gt，落地前的瞬间A球的瞬时功率PA＝mg·vAsinθ＝mg(v0＋gtsinθ)sinθ，B球的瞬时功率PB＝mgvB＝mg2t，A的瞬时功率不一定大于B的瞬时功率，故选项C错误；两球重力做功相等，时间相等，根据P＝eq\f(W,t)知，重力的平均功率相等，故选项D正确．7．(2018年松江区一模)汽车在平直公路上以速度v0匀速行驶，发动机功率为P，快进入闹市区时，司机减小了油门，使汽车的功率立即减小一半并保持该功率继续行驶．设汽车行驶时所受的阻力恒定，则下面四个图像中，哪个图像正确表示了司机从减小油门开始，汽车的速度与时间的关系()【答案】B【解析】汽车匀速行驶时牵引力等于阻力．功率减小一半时，由于惯性，汽车的速度不变，根据功率和速度关系公式P＝Fv，牵引力减小一半，小于阻力，合力向后，汽车做减速运动．由公式P＝Fv可知，功率一定时，速度减小后，牵引力增大，合力减小，加速度减小，故物体做加速度不断减小的减速运动，当牵引力增大到等于阻力时，加速度减为零，物体重新做匀速直线运动．故选B．综合提升练习8．(多选)(2019年浦东区一模)如图是一种工具——石磨，下面磨盘固定，上面磨盘可绕过中心的竖直转轴，在推杆带动下在水平面内转动．若上面磨盘直径为D，质量为m且均匀分布，磨盘间动摩擦因数为μ.若推杆在外力作用下以角速度ω匀速转动，磨盘转动一周，外力克服磨盘间摩擦力做功为W，则()A．磨盘边缘的线速度为eq\f(ωD,2)B．磨盘边缘的线速度为ωDC．摩擦力的等效作用点离转轴距离为eq\f(W,πμmg)D．摩擦力的等效作用点离转轴距离为eq\f(W,2πμmg)【答案】AD【解析】根据线速度v＝ωr，v＝eq\f(ωD,2)，可知A正确，B错误；根据功的定义W＝Fs＝μmgs，s＝2πr，解得r＝eq\f(W,2πμmg)，故C错误，D正确．9．(2019年苏州一模)在倾角为θ的光滑固定斜面上有两个用轻弹簧连接的物块A和B，它们的质量分别为m和2m，弹簧的劲度系数为k，C为一固定挡板，系统处于静止状态．现用一沿斜面方向的恒力拉物块A使之沿斜面向上运动，当B刚离开C时，A的速度为v，加速度为a，且方向沿斜面向上．设弹簧始终处于弹性限度内，重力加速度为g，则()A．当B刚离开C时，A发生的位移大小为eq\f(3mgsinθ,k)B．从静止到B刚离开C的过程中，物块A克服重力做功为eq\f(3m2g2sinθ,k)C．B刚离开C时，恒力对A做功的功率为(2mgsinθ＋ma)vD．当A的速度达到最大时，B的加速度大小为eq\f(a,2)【答案】AD10．如图所示，升降机内有一斜面，其倾角为θ，一质量为m的物体放在斜面上，若升降机以加速度a匀加速上升，且物体与斜面相对静止，则在上升高度h的过程中，物体受到的各力分别对物体做了多少功？合外力对物体做了多少功？【答案】WG＝－mghWN＝m(g＋a)hcos2θWf＝m(g＋a)hsin2θW合＝mah【解析】物体受力分析，如图所示．则FNsinθ＝Ffcosθ，①FNcosθ＋Ffsinθ－mg＝ma，②由①②得FN＝m(g＋a)cosθ，Ff＝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．高速连续曝光照相机可在底片上重叠形成多个图像．现利用这架照相机对MD2000家用汽车的加速性能进行研究，如图所示为汽车做匀加速直线运动时三次曝光的照片，图中的标尺单位为米，照相机每两次曝光的时间间隔为1.0s．已知该汽车的质量为2000kg，额定功率为72kW，汽车运动过程中所受的阻力始终为1600N.(1)求该汽车加速度的大小．(2)若汽车由静止开始以此加速度做匀加速直线运动，匀加速运动状态最多能保持多长时间？(3)求汽车所能达到的最大速度．【答案】(1)1.0m/s2(2)20s(3)45m/s【解析】(1)汽车做匀加速直线运动，据运动学公式，有x1＝v0ΔT＋eq\f(1,2)a(ΔT)2，v1＝v0＋aΔT，x2＝v1ΔT＋eq\f(1,2)a(ΔT)2.由以上几式可得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)做匀加速直线运动的汽车所受合力为恒力，由牛顿第二定律得F－Ff＝ma，所以F＝ma