高考总复习优化设计二轮用书物理浙江专版 作业5　功和功率、动能定理

作业5功和功率、动能定理高考总复习优化设计GAOKAOZONGFUXIYOUHUASHEJI2025123456789选择题1.仰卧起坐是《国家学生体质健康标准》中规定的女生测试项目之一。若某女生一分钟内做了50个仰卧起坐,其质量为50kg,设上半身质量为总质量的,仰卧起坐时下半身重心位置不变。则测试过程中该女生一分钟内克服重力做功的平均功率约为(

)A.20W B.90WC.200W D.400WB1234567891234567892.(2024浙江诸暨联考)如图所示,一个小球分别沿三条轨道由静止从同一点出发到达相同的终点,发现小球从B轨道滑下用时最短,C轨道其次,A轨道最长,B轨道轨迹称为最速降线,设计师在设计过山车时大多采用B轨道。若忽略各种阻力,比较沿三条轨道下滑情况,下列说法正确的是(

)A.下滑过程中重力做功的平均功率一样大B.沿C轨道滑下,轨道对小球的支持力做功最多C.到达终点前瞬间,沿A轨道下滑的小球速度最大D.到达终点前瞬间,沿A轨道下滑的小球重力功率最大D123456789【解析】

根据

,重力做功与路径无关,小球沿三条轨道下滑到底端时下降高度相同,所以重力做功相同,而小球沿B轨道下滑过程中所用时间最短,所以重力做功的平均功率最大,A错误;小球沿着三条轨道下滑,支持力始终与速度方向垂直,支持力都不做功,B错误;根据机械能守恒定律,小球在三条轨道的终点处速度大小相同,C错误;重力的瞬时功率为PG=mgvcos

θ,到达终点前瞬间,沿A轨道下滑的小球速度与竖直方向的夹角θ最小,cos

θ最大,重力的瞬时功率最大,D正确。1234567893.如图所示,一半径为R=0.2m的圆环固定在竖直平面内,其上穿有一个可视为质点的质量m=0.2kg的小球,小球静止在最高点处,由于受到某种微扰使小球开始向一侧滑动,当小球运动至A点瞬间,圆环与小球之间无作用力,A点与圆环圆心的连线与竖直方向夹角为θ=60°,g取10m/s2,则小球从开始运动到到达A点的过程中,克服阻力做功为(

)A.0.05J B.0.1JC.0.15J D.0.2JB1234567891234567894.(2024浙江温州高二期末)如图所示,质量为m的小球a在真空中做自由落体运动,同样的小球b在黏性较大的液体中由静止开始下落。它们都由高度为h1的地方下落到高度为h2的地方。在这个过程中(

)A.小球a机械能增加mg(h1-h2)B.小球b动能增加mg(h1-h2)C.两小球所受合外力做功相同D.两小球的重力做功功率不同D123456789【解析】

小球a只受重力作用,机械能保持不变,故A错误;小球b在黏性较大的液体中下落,受到液体阻力的作用,可知合力小于重力,根据动能定理可得小球b动能增加量满足ΔEk=W合b<WG=mg(h1-h2),故B错误;小球a的合力为重力,小球b的合力小于重力,下落相同高度,则两小球所受合外力做功不相同,故C错误;根据

,由于两球下落过程的受力不同,加速度不同,所用时间不同,所以两小球的重力做功功率不同,故D正确。1234567895.(2024浙江上虞联考)如图所示,某同学将皮球从水平地面上的1位置静止踢出,最后落到水平地面上的3位置,虚线是足球在空中的运动轨迹,2位置为轨迹的最高点,此处离地高度为h,足球在最高处的速度为v0,下列说法正确的是(

)A.足球全程运动过程中重力做功不为零B.足球的运动过程中加速度保持不变C.足球从2位置到3位置的运动时间大于从1位置到2位置的运动时间D.足球从1位置到2位置的水平位移与2位置到3位置的水平位移之比为2∶1C123456789【解析】

足球全程运动过程中总位移与重力方向垂直,重力做功为零,故A错误;由题图可知,足球运动过程中,受到空气阻力作用,且空气阻力方向时刻改变,所以足球所受合外力为变力,根据牛顿第二定律可知足球的加速度改变,故B错误;足球从1位置到2位置过程,空气阻力竖直方向的分力向下,足球从2位置到3位置过程,空气阻力竖直方向的分力向上,根据牛顿第二定律可知足球由1位置运动到2位置过程中竖直方向上加速度的平均值大于足球由2位置运动到3位置过程中竖直方向上加速度的平均值,根据可知,足球由1位置运动到2位置的时间小于由2位置运动到3位置的时间,故C正确;根据题意无法得出足球从1位置到2位置的水平位移与2位置到3位置的水平位移之比,故D错误。1234567896.(多选)(2024浙江丽水联考)如图所示,乌鲁木齐机场在传输旅客行李的过程中,行李从一个斜面滑下。为防止行李下滑时速度过大,斜面上设置了一段“减速带”(行李与“减速带”间动摩擦因数较大)。小梁的行李箱质量为m、长度为L,“减速带”的长度为2L,该行李箱与“减速带”间的动摩擦因数为μ,斜面与水平面间的夹角为θ,重力加速度的大小为g,行李箱滑过“减速带”的过程中,不会发生转动且箱内物品相对行李箱静止。设该行李箱在质量分布均匀和不均匀的两种情况下滑过“减速带”的过程中,克服“减速带”的摩擦力做的功分别为W1和W2。则(

)A.W1一定等于2μmgLcosθB.W1一定大于2μmgLcosθC.W2一定等于W1D.W2可能大于W1AC123456789【解析】

将行李箱看成无数段距离很小的质量微元,每段质量微元在“减速带”中受到的摩擦力为ΔFf=μΔmgcos

θ,每段质量微元经过“减速带”时,摩擦力的作用距离均为2L,则克服“减速带”的摩擦力做的功W=∑ΔFf·2L=∑μΔmgcos

θ·2L=2μgLcos

θ∑Δm=2μmgLcos

θ,可得W1=W2=W=2μmgLcos

θ,故A、C正确。1234567897.某实验兴趣小组对新能源车的加速度性能进行探究。他们根据自制的电动模型车模拟汽车启动状态,并且通过传感器,绘制了模型车从开始运动到刚获得最大速度过程中速度的倒数

和牵引力F之间的关系图像,如图所示。已知模型车的质量m=1kg,行驶过程中受到的阻力恒定,整个过程时间持续5s,获得最大速度为4m/s,则下列说法正确的是(

)A.模型车变加速运动的位移为13mB.模型车受到的阻力大小为4NC.模型车匀加速运动的时间为2sD.模型车牵引力的最大功率为4WA123456789模型车的速度从2

m/s增加至4

m/s的过程中,模型车以恒定的功率(最大功率)行驶,速度最大时合外力为零,即牵引力等于阻力,根据图像可知,在F=2

N时速度达到最大值,因此有F=Ff=2

N,故B、D错误;由图像可知小车初始牵引力为4

N,且匀加速结束时模型车的速度大小v1=2

m/s,根据牛顿第二定律有F'-Ff=ma,解得加速度a=2

m/s2,根据匀变速直线运动,速度与时间的关系可得匀加速运动的时间t1==1

s,故C错误;根据题意,模型车速度达到最大时用时5

s,而匀加速阶段用时1

s,则可知,模型车以恒定功率运动所需时间t2=4

s,根据动能定理有Pt2-Ffx2=,解得x2=13

m,故A正确。1234567898.(2024浙江舟山高二期末)图甲为农田安装的一种自动浇水装置,图乙是装置的简化模型。O点装有高度为h的竖直细水管,其上端安装有长度为l的水平喷水嘴。水平喷水嘴可以绕轴转动,出水速度及转动的角速度均可调节,以保证喷出的水能浇灌到不同地方的农作物。某次浇灌时水平喷水嘴以恒定角速度ω绕轴转动,出水速度大小为v0,已知水的密度为ρ,管口的横截面积为S,重力加速度大小为g,忽略空气阻力,则下列说法正确的是(

)123456789A.若只增大ω,水平喷水嘴转动一周时间内喷出的水量将变多B.若只增大v0,水平喷水嘴喷水时出水口对水的作用力将保持不变答案

D

123456789123456789若浇水装置停止转动,则在非常短的时间Δt内喷出水的质量为m=v0ΔtSρ,喷水装置在Δt内对水做的功等于水增加的动能和势能之和,即1234567899.(12分)图甲为遥控爬墙小车,小车通过排出车身内部空气,和外界大气压形成压力差,使车吸附在墙壁等平面上。如图乙所示,某次遥控小车从静止出发沿着同一竖直面上的A、B、C运动到天花板上的D点,运动到D点时速度为3m/s。然后保持速率不变从D点开始绕O点做匀速圆周运动。AB沿竖直方向,BC与竖直方向夹角θ为37°,CD沿水平方向,三段长度均为1m。小车质量为0.5kg,车身内外由大气压形成垂直墙面的压力差恒为25N。运动过程中小车受到墙壁的阻力Ff大小与车和墙壁间的弹力FN之间关系为Ff=0.6FN,方向总与速度方向相反。小车可视为质点,忽略空气阻力,不计转折处的能量损失,重力加速度g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。123456789甲乙(1)求小车在AB段向上运动时,小车所受阻力大小。(2)遥控小车在水平天花板上做匀速圆周运动时,小车牵引力为15N,求此时小车的转动半径。(3)求小车从A经过B、C到D三段直线运动过程中,小车牵引力所做的总功。123456789【答案】

(1)15N

(2)0.5m

(3)51.45J【解析】

(1)对小车在AB、BC、CD各段运动过程进行受力分析

剖面图

由题意可得小车在AB段向上运动时,小车所受阻力大小Ff1=0.6FN1,FN1=F压解得Ff1=15

N。123456789(2)遥控小车到水平天花板上运动时FN3+mg=F压小车与天花板的阻力Ff3=0.6FN3=12

N小车所受阻力与牵引力的合力提供