題目列表(包括答案和解析)
A、小車和物塊構(gòu)成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒 | ||||
B、摩擦力對(duì)物塊和軌道BC所做功的代數(shù)和為零 | ||||
C、物塊的最大速度為
| ||||
D、小車的最大速度為
|
高考真題
1.【解析】本題考查v-t圖像、功的概念。力F做功等于每段恒力F與該段滑塊運(yùn)動(dòng)的位移(v-t圖像中圖像與坐標(biāo)軸圍成的面積),第1秒內(nèi),位移為一個(gè)小三角形面積S,第2秒內(nèi),位移也為一個(gè)小三角形面積S,第3秒內(nèi),位移為兩個(gè)小三角形面積2S,故W1=1×S,W2=1×S,W3=2×S,W1<W2<W3 。
【答案】B
2.【解析】運(yùn)動(dòng)員跳傘下降的過程中,空氣阻力與運(yùn)動(dòng)方向相反,所以阻力對(duì)系統(tǒng)始終做負(fù)功.故選項(xiàng)A正確;加速下降時(shí),合外力向下,減速下降時(shí),合外力向上;B項(xiàng)錯(cuò),因是向下重力勢能減小,C錯(cuò);因系統(tǒng)是變速運(yùn)動(dòng),.任意相等的時(shí)間內(nèi)位移不同,所以選項(xiàng)D錯(cuò).
【答案】A
3.【解析】考查向心加速度公式、動(dòng)能定理、功率等概念和規(guī)律。設(shè)b球的擺動(dòng)半徑為R,當(dāng)擺過角度θ時(shí)的速度為v,對(duì)b球由動(dòng)能定理:mgRsinθ= mv2,此時(shí)繩子拉力為T=3mg,在繩子方向由向心力公式:T-mgsinθ = m,解得θ=90°,A對(duì)B錯(cuò);故b球擺動(dòng)到最低點(diǎn)的過程中一直機(jī)械能守恒,豎直方向的分速度先從零開始逐漸增大,然后逐漸減小到零,故重力的瞬時(shí)功率Pb = mgv豎 先增大后減小,C對(duì)D錯(cuò)。
【答案】AC
4.【解析】考查平拋運(yùn)動(dòng)的分解與牛頓運(yùn)動(dòng)定律。從A選項(xiàng)的水平位移與時(shí)間的正比關(guān)系可知,滑塊做平拋運(yùn)動(dòng),摩擦力必定為零;B選項(xiàng)先平拋后在水平地面運(yùn)動(dòng),水平速度突然增大,摩擦力依然為零;對(duì)C選項(xiàng),水平速度不變,為平拋運(yùn)動(dòng),摩擦力為零;對(duì)D選項(xiàng)水平速度與時(shí)間成正比,說明滑塊在斜面上做勻加速直線運(yùn)動(dòng),有摩擦力,故摩擦力做功最大的是D圖像所顯示的情景,D對(duì)。本題考查非常靈活,但考查內(nèi)容非常基礎(chǔ),抓住水平位移與水平速度與時(shí)間的關(guān)系,然后與平拋運(yùn)動(dòng)的思想結(jié)合起來,是為破解點(diǎn)。
【答案】D
5.【解析】由機(jī)械能守恒定律:EP=E-EK,故勢能與動(dòng)能的圖像為傾斜的直線,C錯(cuò);由動(dòng)能定理:EK =mgh=mv2=mg2t2,則EP=E-mgh,故勢能與h的圖像也為傾斜的直線,D錯(cuò);且EP=E-mv2,故勢能與速度的圖像為開口向下的拋物線,B對(duì);同理EP=E-mg2t2,勢能與時(shí)間的圖像也為開口向下的拋物線,A錯(cuò)。
【答案】B
6.【解析】斜面粗糙,小球受到重力、支持力、摩擦力、繩子拉力,由于除重力做功外,摩擦力做負(fù)功,機(jī)械能減少,A、B錯(cuò);繩子張力總是與運(yùn)動(dòng)方向垂直,故不做功,C對(duì);小球動(dòng)能的變化等于合外力做功,即重力與摩擦力做功,D錯(cuò)。
【答案】C
7.【解析】考查受力分析、連接體整體法處理復(fù)雜問題的能力。每個(gè)滑塊受到三個(gè)力:重力、繩子拉力、斜面的支持力,受力分析中應(yīng)該是按性質(zhì)分類的力,沿著斜面下滑力是分解出來的按照效果命名的力,A錯(cuò);對(duì)B選項(xiàng),物體是上滑還是下滑要看兩個(gè)物體的重力沿著斜面向下的分量的大小關(guān)系,由于
【答案】BD
8.【解析】(1),由得
① ②
故
【答案】
9.【解析】(1)以滑板和運(yùn)動(dòng)員為研究對(duì)象,其受力如圖9所示
由共點(diǎn)力平衡條件可得
① ②
由①、②聯(lián)立,得F =810N
(2) 得m/s
(3)水平牽引力的功率P=Fv=4050 W
【答案】4050 W
10.【解析】(1)導(dǎo)線上損失的功率為P=I2R=(
損失的功率與輸送功率的比值
(2)(2)風(fēng)垂直流向風(fēng)輪機(jī)時(shí),提供的風(fēng)能功率最大.
單位時(shí)間內(nèi)垂直流向葉片旋轉(zhuǎn)面積的氣體質(zhì)量為pvS,S=r2
風(fēng)能的最大功率可表示為
P風(fēng)=
采取措施合理,如增加風(fēng)輪機(jī)葉片長度,安裝調(diào)向裝置保持風(fēng)輪機(jī)正面迎風(fēng)等。
(3)按題意,風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率為P2=kW=160 kW
最小年發(fā)電量約為W=P2t=160×5000 kW?h=8×105kW?h
【答案】(1)9kW(2) (3)8×105kW?
名校試題
1.【解析】一對(duì)靜摩擦力的作用點(diǎn)不發(fā)生相對(duì)移動(dòng),它們的合功為零,它們的功可以一正一負(fù);可以都為零;一對(duì)動(dòng)摩擦力的作用點(diǎn)發(fā)生相對(duì)移動(dòng),它們的合功為負(fù)值,它們的功可以一正一負(fù);可以一零一負(fù);可以兩負(fù).
【答案】C
2.【解析】動(dòng)能減少應(yīng)是合力功為所以選項(xiàng)A錯(cuò),重力勢能減少了重所以選項(xiàng)B錯(cuò);機(jī)械能的減少應(yīng)是除重力外,其它力所做的功,故選項(xiàng)D正確.
【答案】D
3.【解析】由<可知,斜面與滑塊間有摩擦,滑塊無論上升還是下降時(shí),都有機(jī)械能損失,故B正確.為判斷C、D的情況,可先求出斜面中點(diǎn)A的動(dòng)能和勢能情況,滑塊初始機(jī)械能①,滑塊在斜面中點(diǎn)A的速度,在A點(diǎn)的機(jī)械能②.聯(lián)立①②式得:
,而因斜面與滑塊間有摩擦,知,所以,動(dòng)能和勢能相等的位置應(yīng)出現(xiàn)在A點(diǎn)之上,因此選(BC)
【答案】BC
4.【解析】小球自由下落時(shí)繩中拉力為零;t1時(shí)刻繩子拉緊并開始伸長,因?yàn)橹亓Υ笥诶K中拉力且拉力逐漸增大,故小球做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng),加速度為零的時(shí)刻速度最大;然后繩子繼續(xù)拉伸,因?yàn)槔K中拉力大于重力且拉力繼續(xù)增大,故小球做加速度增大的減速運(yùn)動(dòng),t2時(shí)刻速度為零而繩子最長,所以答案B正確;再以后小球反方向先做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng),再做加速度增大的減速運(yùn)動(dòng),t2時(shí)刻回到繩子原長的位置,t1時(shí)刻與t2時(shí)刻小球高度相等,繩子拉力為零,根據(jù)機(jī)械能守恒定律知小球的動(dòng)能相等。由對(duì)稱性知t1時(shí)刻與t2時(shí)刻小球運(yùn)動(dòng)情況完全對(duì)應(yīng),故答案D正確。
【答案】BD
5.【解析】(1)如圖所示,以懸點(diǎn)為參考平面,人從點(diǎn)的自然下蹲過程中機(jī)械能守恒,所以,即
,解得:
在最低點(diǎn)B處,,解得:
(2) 人在最低點(diǎn)處,突然由下蹲變成直立狀態(tài),人的內(nèi)力做功,使人的機(jī)械能增加,之后,人從點(diǎn)的上擺過程中機(jī)械能守恒,所以或,即
,得:
【答案】(1) (2)
6.【解析】(1)因粘滯阻力,故有,其單位應(yīng)是
(2)鋼珠穩(wěn)定下落時(shí),其所受向上粘滯阻力F與、mg平衡,有
得:
(3)根據(jù)總能量守恒的方法:
鋼珠下落過程中損失的勢能 轉(zhuǎn)化為鋼珠的動(dòng)能,以及與鋼珠同樣大小的油滴上升至液面處的動(dòng)能和勢能,還有鋼珠克服粘滯阻力而產(chǎn)生的熱量Q,其中油滴重力.
【答案】(1) 。2) (3)
7.【解析】(1)若滑塊沖上傳送帶時(shí)的速度小于帶速,則滑塊在帶上由于受到向右的滑動(dòng)摩擦力而做勻加速運(yùn)動(dòng);若滑物沖上傳送帶時(shí)的速度大于帶速,則滑塊由于受到向左的滑動(dòng)摩擦力而做勻減速運(yùn)動(dòng)。
(2)設(shè)滑塊沖上傳送帶時(shí)的速度為v,在彈簧彈開過程中,
由機(jī)械能守恒
設(shè)滑塊在傳送帶上做勻減速運(yùn)動(dòng)的加速度大小為a,
由牛頓第二定律:
由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式
解得:
(3)設(shè)滑塊在傳送帶上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t,則t時(shí)間內(nèi)傳送帶的位移s=v0t
滑塊相對(duì)傳送帶滑動(dòng)的位移
相對(duì)滑動(dòng)生成的熱量
解得:
【答案】(1)若滑塊沖上傳送帶時(shí)的速度小于帶速,則滑塊在帶上由于受到向右的滑動(dòng)摩擦力而做勻加速運(yùn)動(dòng);若滑物沖上傳送帶時(shí)的速度大于帶速,則滑塊由于受到向左的滑動(dòng)摩擦力而做勻減速運(yùn)動(dòng);(2)(3)
8.【解析】(1)汽車達(dá)到最大速度時(shí),有:
(2)經(jīng)t時(shí)間,汽車勻加速達(dá)到額定功率時(shí),
由牛頓第二定律有: 由運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律有:
而 解得 t = 15.625s
(3)t=10s時(shí),汽車還處于勻加速階段,
牽引力 瞬時(shí)速度
所以此時(shí)汽車的瞬時(shí)功率
t=20s時(shí),汽車已經(jīng)達(dá)到額定功率,故汽車的瞬時(shí)功率P=60KW
(4)汽車保持額定功率駛上斜面,由于行駛阻力增大,汽車牽引力增大,汽車作加速度不斷減小的減速運(yùn)動(dòng),直至達(dá)到最終速度勻速行駛。
行駛阻力
所以
【答案】(1)(2) t = 15.625s (3) P=60KW (4)
9.【解析】(1)小球B運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)正下方過程中的位移為(m)
得:WF=FxA=22J
(2)由動(dòng)能定理得 代入數(shù)據(jù)得:v=
⑶當(dāng)繩與圓環(huán)相切時(shí)兩球的速度相等。
=
【答案】(1)22J (2)v=
10.【解析】(1)物體將從傳送帶的右邊離開。
物體從曲面上下滑時(shí)機(jī)械能守恒,有
解得物體滑到底端時(shí)的速度
以地面為參照系,物體滑上傳送帶后向右做勻減速運(yùn)動(dòng)直到速度為零,期間物體的加速度大小和方向都不變,加速度大小為
物體從滑上傳送帶到相對(duì)地面速度減小到零,對(duì)地向右發(fā)生的位移為
表面物體將從右邊離開傳送帶。
(2)以地面為參考系,若兩皮帶輪間的距離足夠大,則物體滑上傳送帶后向右做勻減速運(yùn)動(dòng)直到速度為零,后向左做勻加速運(yùn)動(dòng),直到速度與傳送帶速度相等后與傳送帶相對(duì)靜止,從傳送帶左端掉下,期間物體的加速度大小和方向都不變,加速度大小為
取向右為正方向,物體發(fā)生的位移為
物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為
這段時(shí)間內(nèi)皮帶向左運(yùn)動(dòng)的位移大小為
物體相對(duì)于傳送帶滑行的距離為
物體與傳送帶相對(duì)滑動(dòng)期間產(chǎn)生的熱量為
【答案】(1)物體將從傳送帶的右邊離開(2)
11.【解析】(1)從A到B的過程中,人與雪橇損失的機(jī)械能為
代入數(shù)據(jù)解得△E=9.1×103J
(2)人與雪橇在BC段做減速運(yùn)動(dòng)的加速度大小
根據(jù)牛頓第二定律有 解得 N
(3)由動(dòng)能定得得 代入數(shù)據(jù)解得 x=
【答案】(1)9.1×103J(2)(3)x=
12.【解析】(1)設(shè)此時(shí)小物塊的機(jī)械能為E1.由機(jī)械能守恒定律得
(2)設(shè)小物塊能下滑的最大距離為sm,由機(jī)械能守恒定律有
而
代入解得
(3)設(shè)小物塊下滑距離為L時(shí)的速度大小為v,此時(shí)小球的速度大小為vB,則
解得
【答案】(1) (2)
(3)
13.【解析】本題考查《探究恒力做功與動(dòng)能改變的關(guān)系》與《探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系》實(shí)驗(yàn)的遷移能力、誤差分析能力、文字表述能力及從圖表歸納所需信息能力?疾檫壿嬐评砟芰Α⑦\(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問題能力和實(shí)驗(yàn)探究能力。
【答案】紙帶上點(diǎn)跡間距相等 小車的質(zhì)量M、砂桶的質(zhì)量m
14.【解析】①步驟B是錯(cuò)誤的。應(yīng)該接到電源的交流輸出端。步驟D是錯(cuò)誤的,應(yīng)該先接通電源,待打點(diǎn)穩(wěn)定后再釋放紙帶。步驟C不必要,因?yàn)楦鶕?jù)測量原理,重錘的動(dòng)能和勢能中都包含了質(zhì)量m,可以約去。
②
③重錘的質(zhì)量m 由牛頓第二定律: 代入a 得F=
【答案】②
③重錘的質(zhì)量m
考點(diǎn)預(yù)測題
1.【解析】當(dāng)物體在前半周期時(shí)由牛頓第二定律,得 F1-μmg=ma1
a1=( F1-μmg)/m=(12-0.1×4×10)/4=
當(dāng)物體在后半周期時(shí),
由牛頓第二定律,得 F2+μmg= ma2
a2=( F2+μmg)/m=(4+0.1×4×10)/4=
前半周期和后半周期位移相等 x1=1/2at 2 =0.5×2×22
=
一個(gè)周期的位移為
83 秒內(nèi)物體的位移大小為 x=20×8+4+3=
一個(gè)周期 F 做的功為 w1=(F1-F2)x1=(12-4)4=32J
力 F 對(duì)物體所做的功 w=20×32+12×4-4×3=681J
【答案】681J
2.【解析】設(shè)物體在第1秒的加速度為a,則第1秒的合外力為F=Ma,由圖2可知,物體從第3秒末到第7秒末的加速度為第1秒內(nèi)的一半,方向相反,所以其合外力也為第1秒內(nèi)的一半,方向相反。但第3秒末到第5秒末的位移是第1秒內(nèi)的兩倍,第5秒末到第7秒末的位移也是第1秒內(nèi)的兩倍,但其方向相向。顯然第5秒末到第7秒末這一過程合力方向與位移方向相同,合外力做正功,大小為W,故選項(xiàng)C正確。同理,第3秒末到第5秒末這一過程合力方向與位移方向相反,合外力做負(fù)功,大小為-W。又因第5秒內(nèi)的位移與第4秒合力方向與位移方向相反,合力功為-0.25W,所以選項(xiàng)D也正確
【答案】CD
3.【解析】因機(jī)車做勻加速直線運(yùn)動(dòng),所以其加速度不變,當(dāng)所受的阻力始終不變時(shí),機(jī)車的牽引力不變,若機(jī)車的速度增加,根據(jù)實(shí)際功率=,其輸出功率逐漸增大,所以選項(xiàng)A正確;;因合外力不變,根據(jù)動(dòng)理定理,在任意兩相等時(shí)間內(nèi),機(jī)車動(dòng)量變化大小相等,故選項(xiàng)D也正確。
【答案】AD
4.【解析】設(shè)汽車行駛時(shí)的阻力與總重力的比例系數(shù)為μ
汽車空載時(shí)
汽車載重時(shí) 解得:
【答案】
5.【解析】在水平面上,由動(dòng)能定理
在斜面上,設(shè)左、右斜面傾角分別為α、β,左、右斜面長度分別為、
由動(dòng)能定理
所以
【答案】B
6.【解析】滑塊在滑動(dòng)過程中,要克服摩擦力做功,其機(jī)械能不斷減少;又因?yàn)榛瑝K所受摩擦力小于滑塊沿斜面方向的重力分力,所以最終會(huì)停在斜面底端。
在整個(gè)過程中,受重力、摩擦力和斜面支持力作用,其中支持力不做功。設(shè)其經(jīng)過和總路程為L,對(duì)全過程,由動(dòng)能定理得:
得
【答案】
7.【解析】此題物理過程分兩階段,開始只有物塊運(yùn)動(dòng)且只有重力做功,故運(yùn)動(dòng)到B的過程機(jī)械能守恒;之后物塊和小車是相互作用的系統(tǒng),合外力為零,應(yīng)由動(dòng)理與能量的觀點(diǎn)列式。
⑴.設(shè)物塊的質(zhì)量為m ,其開始下落處酌位置距BC的豎直高度為h ,到達(dá)8點(diǎn)時(shí)的速度為v ,小車圓弧軌道半徑為R 。由機(jī)械能守恒定律,有
根據(jù)牛頓第二定律,有
解得
H = 4R
即物塊開始下落的位置距水平軌道BC的豎直高度是圓弧半徑的4倍。
⑵.設(shè)物塊與BC間的滑動(dòng)摩擦力的大小為F ,物塊滑到C點(diǎn)時(shí)與小車的共同速度為v ,物塊在小車上由B運(yùn)動(dòng)到C的過程中小車對(duì)地面的位移大小為s 。依題意,小車的質(zhì)量為
F = μm g
對(duì)物塊和小車組成的系統(tǒng),由動(dòng)量守恒定律,有
m v = (m +
對(duì)物塊、小車分別應(yīng)用動(dòng)能定理,有 F(10 R + s )== m v′2 -mv2
Fs == (
【答案】μ= 0.3
8.【解析】設(shè)物塊在圓形軌道最高點(diǎn)的速度為v,由機(jī)械能守
恒得
物塊在最高點(diǎn)受的力為重力mg、軌道壓力N。
重力與壓力的合力提供向心力,有
物塊能通過最高點(diǎn)的條件是 0
聯(lián)立上兩式得
所以
按題的要求,,得
故
h的取值范圍是
【答案】
9.【解析】木箱受四個(gè)力的作用,重力、拉力、摩擦力和支持力。從做功來看,而支持力不做功。拉力對(duì)木箱做正功,摩擦力和重力做負(fù)功。從能量轉(zhuǎn)化看,木箱的機(jī)械能和內(nèi)能都在增加。功是能量轉(zhuǎn)化的量度,顯然,木箱增加的能量應(yīng)等于F對(duì)木箱做的功;而木箱克服摩擦力做的功等于增加的的內(nèi)能,服重力所做的功等于木箱增加的重力勢能。所以選項(xiàng)C、D正確。
【答案】CD
10.【解析】木塊起始到剛好完全沒入水中的過程中,體積的水重心升高了
(1)如圖木塊起始到剛好完全沒入水中的過程中,相當(dāng)于把陰影部分的體積的水搬到了水面上,因水面積很大,可認(rèn)為新水面高度不變,故體積的的水重心升高了,,
(2) 法一:木塊起始到停在池底的過程中,分成兩階段: 圖30
一是木塊起始到剛好完全沒入水中,此過程中浮力是變力,其平均值=
推力平均值
推力做的功
第二階段是木塊從剛沒入水中到池底,推力
推力的功
推力做的總功
法二:把木塊與全池的水作為一個(gè)系統(tǒng),推力作的功等于系統(tǒng)機(jī)械能的增量,即勢能的增量(因系統(tǒng)動(dòng)能幾乎為零).
【答案】
11.【解析】(1)下落的高度;因擺錘與鐵片一起運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn),所以擺錘在最低點(diǎn)時(shí)的速度等于鐵片的平拋初速,由,得:.
(2) 設(shè)擺錘質(zhì)量為m,由得:整理得:
【答案】
12.【解析】(1)先求出小球平拋的初速度,由,兩式得:
再根據(jù)彈簧與小球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒:
(2)由表格第1、3、4、5、6組數(shù)據(jù)可知:在誤差允許的范圍內(nèi),彈簧長度壓縮量x與鋼球飛行的水平距離s成正比,而第2組可能是測量的錯(cuò)誤.所以彈性勢能與彈簧長度壓縮量x的平方成正比,即.
【答案】(1) (2)
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