高考物理功和能含答案专题练习二 13页

‎ 高考物理-功和能（含答案）-专题练习二 一、选择题 ‎1、一汽车在平直公路上行驶。从某时刻开始计时，发动机的功率P随时间t的变化如图所示。假定汽车所受阻力的大小f恒定不变。下列描述该汽车的速度v随时间t变化的图线中，可能正确的是(　　)‎ ‎2、质量为m的汽车，额定功率为P，与水平地面间的摩擦数为μ，以额定功率匀速前进一段时间后驶过一圆弧形半径为R的凹桥，汽车在凹桥最低点的速度与匀速行驶时相同，则汽车对桥面的压力N的大小为（   ）‎ A.N=mg                       B.  ‎ C.       D. ‎ ‎3、一质点在0～15 s内竖直向上运动，其加速度一时间图像如图所示，若取竖直向下为正，g取10，则下列说法正确的是    (    )‎ A．质点的机械能不断增加 B．在0～5 s内质点的动能增加 C．在10～15 s内质点的机械能一直增加 D．在t=15 s时质点的机械能大于t=5 s时质点的机械能 ‎4、一质量为m的小球以初动能Ek0冲上倾角为θ的粗糙固定斜面，图中两条图线分别表示小球在上升过程中动能、重力势能与其上升高度之间的关系(以斜面底端所在平面为零重力势能面)，h0表示上升的最大高度，图中坐标数据中的k为常数且满足0＜k＜1，则由图可知，下列结论正确的是(　　)‎ A．上升过程中摩擦力大小Ff＝kmg B．上升过程中摩擦力大小Ff′＝kmgcos θ C．上升高度h＝h0sin θ时，小球重力势能和动能相等 D．上升高度h＝h0时，小球重力势能和动能相等 ‎5、一质量为2 kg的物体,受到一个水平方向的恒力作用,在光滑水平面上运动。物体在x方向、y方向的分速度如图所示,则在第1 s内恒力F对物体所做的功为 A.36 J     B.-36 J C.27 J     D.-27 J ‎6、质量为M的人，乘静止在一楼的电梯从一楼到达二十楼，每层楼高为h，电梯轿厢底对人的支持力为F，则（   ）‎ A．F=mg B．F对人不做功，因为人相对电梯始终静止 C．电梯对人做功，且W=20Fh D．电梯对人做功，且W=19mgh ‎7、如图所示，一根原长为L的轻弹簧，下端固定在水平地面上，一个质量为m的小球，在弹簧的正上方从距地面高度为H处由静止下落压缩弹簧．若弹簧的最大压缩量为x，小球下落过程受到的空气阻力恒为f，则小球从开始下落至最低点的过程（　　）‎ ‎　 A． 小球动能的增量为零 ‎　 B． 小球重力势能的增量为mg（H+x﹣L）‎ ‎　 C． 弹簧弹性势能的增量为（mg﹣f）（H+x﹣L）‎ ‎　 D． 系统机械能减小fH ‎8、如图，一质量为M的光滑大圆环，用一细轻杆固定在竖直平面内；套在大环上质量为m的小环（可视为质点），从大环的最高处由静止滑下。重力加速度大小为g，当小环滑到大环的最低点时，大环对轻杆拉力比初始时(    )‎ A．增加了               B．减小了 C．增加了               D．减小了 ‎9、如图所示,质量分别为2m和m的A、B两物体用不可伸长的轻绳绕过轻质定滑轮相连,开始两物体处于同一高度,绳处于绷紧状态,轻绳足够长,不计一切摩擦.现将两物体由静止释放,在A落地之前的运动中,下列说法中正确的是(　　)‎ A.A物体的机械能增大 B.A、B组成系统的重力势能增大 C.下落t秒过程中,A的机械能减少了mg2t2‎ D.下落t秒时,B所受拉力的瞬时功率为mg2t ‎10、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2mgR        B.机械能减少mgR C.合外力做功mgR   D.克服摩擦力做功mgR 二、多项选择 ‎11、如图所示，物块的质量为m，它与水平桌面间的动摩擦因数为μ,起初，用手按住物块，弹簧的伸长量为x,放手后，物块向左运动至弹簧压缩量为y时停下。当弹簧的长度恢复原长时，物块的速度为v,则 A．x＞y B．物块运动过程中的最大速度为v C．全过程弹簧弹性势能的减小量为μmg(x+y)‎ D．从物块开始运动到弹簧恢复原长的过程中弹力做功 ‎12、如图所示，传送带以速度v做匀速运动．质量为m的小物体无初速度放在传送带上的A端，经一段时间被传送带运到B端，到达B端之前已和传送带保持相对静止．关于上述过程，下列说法中正确的是（　　）‎ A．传送带对物体做功为mv2‎ B．传送带克服滑动摩擦力做功mv2‎ C．传送带与物体间因摩擦而产生的热量为mv2‎ D．由于传送该物体，电动机多消耗的能量为mv2‎ ‎13、如图所示，一轻质弹簧下端固定在粗糙的斜面底端的挡板上，弹簧上端处于自由状态，斜面倾角为θ．一质量为m的物块（可视为质点）从离弹簧上端距离为L1处由静止释放，物块与斜面间动摩擦因数为µ，物块在下滑过程中经A点(图中未画出)时速度最大为v， 弹簧被压缩到最短时物体离释放点的距离为L2　(重力加速度为g) ．从物块释放到弹簧压缩到最短的过程中 A．系统损失的机械能为µmg L2cos B．物体重力势能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量与系统产生的内能之和 C．物块的速度最大时，弹簧的弹性势能为mgL1(sin－µcos)－mv2‎ D．若物块能弹回，则上滑过程中经过A点时速度最大 ‎14、如图所示，光滑水平平台上有一个质量为m的物块，站在水平地面上的人用跨过定滑轮的细绳向右拉动物块，细绳不可伸长，不计滑轮的大小、质量和摩擦。在人以速度v从平台边缘正下方匀速向右前进位移s的过程中，始终保持桌面和手的竖直高度差h不变．则    在此过程中 A． 物块做加速运动 B． 人对物块做的功为mv2‎ C． 人克服物块拉力做的功为 D． 人对物块做功的平均功率为 ‎15、某节能运输系统装置的简化示意图如图所示．小车在轨道顶端时，自动将货物装入车中，然后小车载着货物沿不光滑的轨道无初速度下滑，并压缩弹簧．当弹簧被压缩至最短时，立即锁定并自动将货物卸下．卸完货物后随即解锁，小车恰好被弹回到轨道顶端，此后重复上述过程．则下列说法中正确的是(　　)‎ A．小车上滑的加速度小于下滑的加速度 B．小车每次运载货物的质量必须是确定的 C．小车上滑过程中克服摩擦阻力做的功小于小车下滑过程中克服摩擦阻力做的功 D．小车与货物从顶端滑到最低点的过程中，减少的重力势能全部转化为弹簧的弹性势能 三、填空题 ‎16、如图所示， 用50 N的力拉一个质量为10kg的物体在水平地面上前进， 若物体前进了10m，拉力F做的功W1=________J， 重力G做的功W2=________J.如果物体与水平面间动摩擦因数μ=0.1，物体克服阻力做功W3=________J.‎ ‎17、如图所示，质量为m的小物体沿1/4弧面无初速度滑下，圆弧的半径为R，A点与圆心O等高，滑至最低点B时的速度为v，则在下滑过程中，重力做功为             ，物体克服阻力做功            .‎ 四、实验,探究题 ‎18、利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示．水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨；导轨上A点放置带有长方形遮光条的滑块，其总质量为M，左端由跨过光滑电荷量的轻质细绳与质量为m的小球相连；导轨上B点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的时间t，用L表示A点到光电门B处的距离，d表示遮光片的宽度，将遮光片通过电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度，实验时滑块在A处在A处由静止开始运动．‎ ‎（1）用游标卡尺测量遮光条的宽度d，结果如图2所示，由此读出d=　     　cm．‎ ‎（3）某次实验测得气垫导轨的倾斜角为θ，重力加速度用g表示，滑块从A点到B点过程中，m和M组成的系统动能增加量可表示为△Ek=　     　，系统的重力势能减少量可表示为△Ep=　         　，在误差允许的范围内，若△Ek=△Ep，则可认为系统的机械能守恒．‎ 五、 计算题 ‎19、如题12A-2图所示，一定质量的理想气体在状态A时压强为2.0×105 Pa，经历ABCA的过程，整个过程中对外界放出61.4 J热量．求该气体在AB过程中对外界所做的功．‎ ‎20、如图22所示，在水平轨道右侧固定半径为R的竖直圆形光滑轨道，水平轨道的PQ段铺设特殊材料，调节其初始长度为l，水平轨道左侧有一轻质弹簧左端固定，弹簧处于自然伸长状态．可视为质点的小物块从轨道右侧A点以初速度v0冲上轨道，通过圆形轨道、水平轨道后压缩弹簧，并被弹簧以原速率弹回．已知R＝0.4 m，l＝2.5 m，v0＝6 m/s，物块质量m＝1 kg，与PQ段间的动摩擦因数μ＝0.4，轨道其它部分摩擦不计．g取10 m/s2，求：‎ ‎ 图22‎ ‎(1)物块经过圆形轨道最高点B时对轨道的压力；‎ ‎(2)物块从Q运动到P的时间及弹簧获得的最大弹性势能；  ‎ ‎(3)物块仍以v0从右侧冲上轨道，调节PQ段的长度l，当l长度是多少时，物块恰能不脱离轨道返回A点继续向右运动. ‎ ‎21、质量m=2kg的物块自斜面底端A以初速度v0=10m/s沿足够长的固定斜面向上滑行，经时间t=1s速度减为零．已知斜面的倾角θ=37°，重力加速度g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8．试求：‎ ‎（1）物块上滑过程中加速度的大小；‎ ‎（2）物块上滑过程中克服摩擦力做的功；‎ ‎（3）物块回到底端A时的动能．‎ ‎22、如图，已知斜面倾角30°，物体A质量mA=0.4kg，物体B质量mB=0.7kg，H=0.5m．B从静止开始和A一起运动，B落地时速度v=2m/s．若g取10m/s2，绳的质量及绳的摩擦不计，求：‎ ‎（1）物体与斜面间的动摩擦因数 ‎（2）物体沿足够长的斜面滑动的最大距离．‎ ‎23、质量m=0.5kg的木块静止于水平面上，现在恒力F作用下做匀加速直线运动，已知恒力大小F=5N，方向与水平方向成θ=37°角斜向上，如图所示．2s末撤去此拉力时，木块已滑行的距离s0=12m，（重力加速度g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8．）求：‎ ‎（1）木块与地面间的动摩擦因数；‎ ‎（2）撤去拉力后，木块继续滑行的距离；‎ ‎（3）在整个运动过程中，摩擦力对木块做的功．‎ 参考答案 一、选择题 ‎1、A　‎ ‎【名师解析】当汽车的功率为P1时，汽车在运动过程中满足P1＝F1v，因为P1不变，v逐渐增大，所以牵引力F1逐渐减小，由牛顿第二定律得F1－f＝ma1，f不变，所以汽车做加速度减小的加速运动，当F1＝f时速度最大，且vm＝＝。当汽车的功率突变为P2时，汽车的牵引力突增为F2，汽车继续加速，由P2＝F2v可知F2减小，又因F2－f＝ma2，所以加速度逐渐减小，直到F2＝f时，速度最大vm′＝，以后匀速运动。综合以上分析可知选项A正确。‎ ‎2、C ‎ ‎3、D ‎ ‎4、D ‎ ‎5、D ‎ ‎6、D ‎ ‎7、【考点】： 功能关系．‎ ‎【分析】： 分析小球的运动过程，找出初末状态．‎ 根据重力做功量度重力势能的变化，运用动能定理求出弹簧弹力做功，根据弹簧弹力做功量度弹性势能的变化．‎ 系统机械能的减少等于重力、弹力以外的力做的功．‎ ‎【解析】： 解：A、小球下落的整个过程中，开始时速度为零，结束时速度也为零，所以小球动能的增量为0．故A正确；‎ B、小球下落的整个过程中，重力做功WG=mgh=mg（H+x﹣L），根据重力做功量度重力势能的变化WG=﹣△Ep得：小球重力势能的增量为﹣mg（H+x﹣L）．故B错误；‎ C、根据动能定理得：WG+Wf+W弹=0﹣0=0，所以W弹=﹣（mg﹣f）（H+x﹣L），根据弹簧弹力做功量度弹性势能的变化W弹=﹣△Ep得：弹簧弹性势能的增量为（mg﹣f）（H+x﹣L），故C正确；‎ D、系统机械能的减少等于重力、弹力以外的力做的功，所以小球从开始下落至最低点的过程，阻力做的功为：f（H+x﹣L）．所以系统机械能减小为：f（H+x﹣L）．故D错误．‎ 故选：AC ‎【点评】： 该题考查小球下落的过程中的功能关系，解决该题关键要清楚小球的运动过程和运用功能关系求解，什么力做功量度什么能的变化要能够对应．‎ ‎8、【答案】C ‎【命题立意】 本题旨在考查向心力和牛顿第二定律。‎ ‎【解析】以整体为研究对象，开始静止，所以大环对轻杆拉力为（M+m）g,‎ 小环在最低点时，根据牛顿第二定律得：F-mg=m，得：F=mg+m， 小环从最高到最低，由动能定理，则有：mv2=mg•2R；对大环分析，有：T=F+Mg=m（g+）+Mg=5mg+Mg．故拉力正大了4mg，故C正确。‎ ‎【易错警示】根据牛顿第二定律求出小环运动到最低点时，大环对它的拉力，再用隔离法对大环分析，求出大环对轻杆的拉力大小。解决本题的关键搞清小环做圆周运动向心力的，运用牛顿第二定律进行求解。‎ ‎9、C解析:在A下降的过程中,绳的拉力对A做负功,对B做正功,做功的代数和为零,A的机械能减小,B的机械能增大,A、B系统的机械能守恒,所以选项A、B错误;释放后,对A、B分别用牛顿第二定律,2mg-F=2ma,F-mg=ma,得a=g,F=mg,A、B物体都做初速度为零,加速度为g的匀加速直线运动,t秒内A物体下降高度为gt2.绳子拉力大小为mg,拉力对A物体所做负功为mg2t2,A物体机械能减少mg2t2,选项C正确;下落t秒时,B物体的运动速度为gt,拉力功率大小为mg2t,选项D错误.‎ ‎10、D解析:小球从P到B的运动过程中,重力做功mgR,选项A错误;小球在B点恰好对轨道没有压力,只有重力提供向心力:mg=,故vB=,从P到B,对小球应用动能定理:mgR-Wf=m-0=mgR,Wf=mgR,选项C错误,选项D正确;克服摩擦力做的功等于机械能的减少量,选项B错误.‎ 二、多项选择 ‎11、AC ‎ ‎12、AC ‎ ‎13、AB ‎ ‎14、AC ‎ ‎15、BC ‎ 三、填空题 ‎16、400，0，70；    ‎ ‎17、mgR   mgR-mv2   ‎ 四、实验,探究题 ‎18、解：（1）宽度d的读数为：30mm+8×0.05mm=30.40mm=3.040cm；‎ ‎（2）由于光电门的宽度d很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度．‎ 滑块通过光电门B速度为：vB=；‎ 滑块从A处到达B处时m和M组成的系统动能增加量为：△EK=（M+m）（）2=；‎ 系统的重力势能减少量可表示为：△Ep=mgL﹣MgLsinθ=（m﹣Msinθ）gL；‎ 故答案为：（1）3.040；（2），（m﹣Msinθ）gL．‎ 五、计算题 ‎19、整个过程中，外界对气体做功W=WAB+WCA，且WCA=pA（VC–VA）‎ 由热力学第一定律ΔU=Q+W，得WAB=–（Q+WCA）‎ 代入数据得WAB=–138.6 J，即气体对外界做的功为138.6 J ‎20、【解析】　(1)物块冲上圆形轨道最高点B时速度为v，由动能定律得：‎ ‎－2mgR＝mv2－mv ①‎ 物块在B点时，由牛顿运动定律得：‎ FN＋mg＝          ②‎ 联立①②式并代入数据解得FN＝40 N 由牛顿第三定律得，物块对轨道压力大小为40 N，方向为竖直向上．‎ ‎(2)物块在Q点时速度为v0＝6 m/s，‎ 在PQ段运动时，由牛顿第二定律有：‎ μmg＝ma               ③‎ 由运动规律l＝v0t－at2  ④‎ 联立③④式并代入数据解得在PQ段运动时间t＝0.5 s(t＝2.5 s不符合题意，舍去)‎ 设物块在P点时速度为v1，由动能定理得：‎ ‎－μmgl＝mv－mv   ⑤‎ 物块压缩弹簧，由能量守恒得动能转化为弹性势能，有 Epm＝mv           ⑥‎ 联立⑤⑥式并代入数据解得Epm＝8 J.‎ ‎【答案】　(1)40 N，方向竖直向上　(2)0.5 s　8 J  (3)1 m ‎ ‎21、解：（1）物体的加速度：‎ a===﹣10m/s2；‎ 加速度的大小a=10m/s2；‎ ‎（2）物块上滑过程中的最大位移：，‎ 由牛顿第二定律得：mgsinθ+μmgcosθ=ma，‎ 解得，摩擦力：Ff=μmgcosθ=ma﹣mgsinθ=8N，‎ 物块克服摩擦力做的功Wf=Ffx=40J；‎ ‎（3）设物块回到底端A时的动能为Ek 由动能定理得：，‎ 解得，动能Ek=J；‎ 答：（1）物块上滑过程中加速度的大小为10m/s2；‎ ‎（2）物块上滑过程中克服摩擦力做的功为40J；‎ ‎（3）物块回到底端A时的动能为20J．‎ ‎22、 解：（1）以AB组成的整体为研究对象，根据动能定理得：‎ mBgH﹣mAgsinθ•H﹣μmAgcosθ•H=‎ 得：‎ 代入解得：μ=‎ ‎（2）设物体沿斜面滑动的最大距离为S，根据动能定理得 B落地后过程，对A：‎ ‎﹣mAgsinθ•（S﹣H）﹣μmAgcosθ（S﹣H）=0﹣‎ 代入解得，S≈0.8m 答：‎ ‎（1）物体与斜面间的动摩擦因数为μ=．‎ ‎（2）物体沿足够长的斜面滑动的最大距离为0.8m．‎ ‎23、解：（1）在拉力作用下由得：‎ 对物体受力分析得：‎ N+Fsinθ=mg Fcosθ﹣μN=ma1‎ 联立解得：μ=0.5                            ‎ ‎（2）2s末木块的速度：v1=a1t1=6×2m/s=12m/s 匀减速阶段的加速度为：‎ 木块继续滑行的距离为：‎ ‎（3）对全过程分由动能定理可得：‎ Fs0cos37°﹣Wf=0﹣0‎ 戴代入数据得摩擦力对木块做的功为：Wf=﹣48 J                     ‎ 答：（1）木块与地面间的动摩擦因数为0.5；‎ ‎（2）撤去拉力后，木块继续滑行的距离为14.4m；‎ ‎（3）在整个运动过程中，摩擦力对木块做的功为﹣48J