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- 2021-05-14 发布
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专题四 功和能
一、选择题
1. 质量为m的物块,在几个共点力的作用下静止在光滑的水平桌面上.现把其中一个水平方向的力从F突然增大到4F,保持其他力不变,则在t秒末该力的功率为 ( )www.ks5u.com
A. B. C. D.www.ks5u.com
F
L
2. 如图所示,质量m=1kg、长L=0.8m的均匀矩形薄板静止在水平桌面上,其右端与桌子边缘相平.板与桌面间的动摩擦因数为μ=0.4.现用F=5N的水平力向右推薄板,使它翻下桌子,力F做的功至少为(g取10m/s2)( )
A.1J B.1.6J C.2J D.4J
3. 某科技创新小组设计制作出一种全自动升降机模型,用电动机通过钢丝绳拉着升降机由
静止开始匀加速上升,已知升降机的质量为m,当升降机的速度为v1时,电动机的有作www.ks5u.com
功率达到最大值p,以后电动机保持该功率不变,直到升降机以最大速度v2匀速上升为
止,整个过程中忽略摩擦阻力及空气阻力,重力加速度为g。有关此过程下列说法正确
的是( )
A.钢丝绳的最大拉力为 www.ks5u.com
B.升降机的最大速度
C.钢丝绳的拉力对升降机所做的功等于升降机克服重力所做的功
D.升降机速度由v1增大至v2过程中,钢丝绳的拉力不断减小
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4. 物体在水平拉力和大小恒定的摩擦力作用下,在水平面上沿直线运动的 关系如图所示,已知第1秒内合外力对物体做功为,摩擦力对物体做功为,则( )
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A.从第1秒末到第3秒合外力做功为,摩擦力做功为 www.ks5u.com
B.从第4秒末到第6秒合外力做功为0,摩擦力做功也为0
C.从第5秒末到第7秒合外力做功为,摩擦力做功为2
D.从第3秒末到第4秒合外力做功为,摩擦力做功为 www.ks5u.com
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5.
6. 下列说法正确的是( )
A.合外力对质点做的功为零,则质点的动能、动量都不变www.ks5u.com
B.合外力对质点施的冲量不为零,则质点动量必将改变,动能也一定变
C.某质点受到合力不为零,其动量、动能都改变
D.某质点的动量、动能都改变,它所受到的合外力一定不为零www.ks5u.com
7. 物体m从倾角为α的固定的光滑斜面由静止开始下滑,斜面高为h,当物体滑至斜面底端,重力做功的瞬时功率为( )
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8. 如图3-18所示,轻质弹簧竖直放置在水平地面上,它的正上方有一金属块从高处自由下落,从金属块自由下落到第一次速度为零的过程中( )
A.重力先做正功,后做负功 B.弹力没有做正功
C.金属块动能最大时,弹力与重力相平衡 D.金属块的动能为零时,弹簧的弹性势能最大。
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9. 一物块以150J的初动能由地面沿一个很长的斜面往上滑行,当它到达最高点
时,重力势能等于120J,而后物块开始沿斜面往下滑行,设物块与斜面的动摩擦因www.ks5u.com
数处处相同,则当物块下滑到离地高度等于最高度的三分之一时( 取斜面最低点为
重力势能为零),物块的( )
A、 机械能等于110J B、 机械能等于100J
C、 动能等于60J D 动能等于30J www.ks5u.com
10. 将一物体从地面竖直上抛,设物体在地面时的重力势能为零,则从抛出到落回原地的过程中,物体的机械能E与物体距地面高度h的关系正确的是 ( )www.ks5u.com
(a)
(b)
(c)
(d)
A.如果上抛运动过程中所受的空气阻力恒定,则可能为图(a),
B.如果上抛运动过程中所受的空气www.ks5u.com阻力恒定,则可能为图(b),
C.如果上抛运动过程中所受的空气阻力与速度成正比,则可能为图(d),www.ks5u.com
D.如果上抛运动过程中所受的空气阻力与速度成正比,则四图都不对。
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11. 为了探究能量转化和守恒,小明将小铁块绑在橡皮筋中部,并让橡皮筋穿入铁罐、两端分别固定在罐盖和罐底上,如图所示。让该装置从不太陡的斜面上A处滚下,到斜面上B处停下,发现橡皮筋被卷紧了,接着铁罐居然能从B处自动滚了上去。下列关于该装置能量转化的判断正确的是 ( )www.ks5u.com
A.从A处滚到B处,主要是重力势能转化为动能
B.从A处滚到B处,主要是弹性势能转化为动能
C.从B处滚到最高处,主要是动能转化为重力势能
D.从B处滚到最高处,主要是弹性势能转化为重力势能
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二、计算题www.ks5u.com
12. 质量为m的钢板与直立轻弹簧的上端连接,弹簧下端固定在地上。平衡时,弹簧的压缩量为x0,如图3-15所示。物块从钢板正对距离为3X0的A处自由落下,打在钢板上并立刻与钢板一起向下运动,但不粘连,它们到达最低点后又向上运动 已知物体质量也为m时,它们恰能回到O点,若物块质量为2m,仍从A处自由落下,则物块与钢板回到O点时,还具有向上的速度,求物块向上运动到最高点与O点的距离。
13. 长为6L质量为6m的匀质绳,置于特制的水平桌面上,绳的一端悬垂于桌边外,另一端系有一个可视为质点的质量为M的木块,如图所示。木块在AB段与桌面无摩擦,在BE段与www.ks5u.com桌面有摩擦,匀质绳与桌面的摩擦可忽略。初始时刻用手按住木块使其停在A处,绳处于绷紧状态,AB=BC=CD=DE=L,放手后,木块最终停在C处。桌www.ks5u.com面距地面高度大于6L
(1)求木块刚滑至B点时的速度v和木块与BE段的动摩擦因数μ;www.ks5u.com
(2)若木块在BE段与桌面的动摩擦因数变为则木块最终停在何处?
′
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14. 如图所示,轻杆长为3L,在杆的A、B两端分别固定质量均为m的球A和球B,杆上距球www.ks5u.com www.ks5u.comwww.ks5u.com A为L处的点O装在光滑的水平转动轴上,杆和球在竖直面内转动,已知球B运动到最高点时,球B对杆恰好无作用力.求:
(1)球B在最高点时,杆对水平轴的作用力大小.
(2)球B转到最低点时,球A和球B对杆的作用力分别是多大?方向如何?
2R
O
A
B
C
m2
m1
地面
15. 如图,半径为R的1/4圆弧支架竖直放置,支架底AB离地的距离为2R,圆弧边缘C处有一小定滑轮,一轻绳两端系着质量分别为m1与m2的物体,挂在定滑轮两边,且m1>m2,www.ks5u.com www.ks5u.com开始时m1、m2均静止,m1、m2可视为质点,不计一切摩擦。求:
⑴ m1释放后经过圆弧最低点A时的速度;
⑵ 若m1到最低点时绳突然断开,求m1落地点离A点水平距离;
⑶ 为使m1能到达A点,m1与m2之间必须满足什么关系?
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16.汽车在平直的公路上由静止启动,开始做直线运动,图中曲线1表示汽车运动的速度和www.ks5u.com时间的关系,折线2表示汽车的功率和时间的关系。设汽车在运动过程中阻力不变,在16s末汽车的速度恰好达到最大
(1)定性描述汽车的运动状态
(2)汽车受到的阻力和最大牵引力www.ks5u.com
(3)汽车的质量
(4)汽车从静止到匀速运动的总位移
参考答案
一、选择题
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
www.ks5u.com D
B
BD
CD
CD
D
C
BCD
BC
BD
D
二、计算题
12. 解:物块从3x0位置自由落下,与地球构成的系统机械能守恒。则有
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v0为物块与钢板碰撞时的的速度。因为碰撞板短,内力远大于外力,钢板与物块间动量www.ks5u.com守恒。设v1为两者碰撞后共同速
mv0=2mv1 (2)
两者以vl向下运动恰返回O点,说明此位置速度为零。运动过程中机械能守恒。设接触位置弹性势能为Ep,则www.ks5u.com
同理2m物块与m物块有相同的物理过程
碰撞中动量守恒2mv0=3mv2 (4) www.ks5u.com
所不同2m与钢板碰撞返回O点速度不为零,设为v则
因为两次碰撞时间极短,弹性形变未发生变化www.ks5u.com
Ep=E’p (6)
由于2m物块与钢板过O点时弹力为零 两者加速度相同为g,之后钢板被弹簧牵制,则其加速度大于g,所以与物块分离,物块以v竖直上抛。
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13. 解(1)木块从A处释放后滑至B点的过程中,由机械能守恒得:
(1) 2分www.ks5u.com
则木块在B点的速度为 (2)2分www.ks5u.com
木块从A到C的过程中,由动能定理得:
(3) 2分
由(3)得 (4)2分
(2)若,设木块能从B点向右滑动x最终停止,由动能定理得:www.ks5u.com
(5) 2分
将 代入得: 2分
解得x=2L(x=2.5L不合题意舍去) 。即木块最终停在D处 2分www.ks5u.com
14. 解:(1)球B在最高点时速度为v0,有
,得.
此时球A的速度为,设此时杆对球A的作用力为FA,则
, www.ks5u.com
A球对杆的作用力为.
水平轴对杆的作用力与A球对杆的作用力平衡,再据牛顿第三定律知,杆对水平轴的作用www.ks5u.com力大小为F0=1. 5 mg.
(2)设球B在最低点时的速度为,取O点为参考平面,据机械能守恒定律有
解得。www.ks5u.com
对A球有
解得杆对A球的作用力.
对B球有
解得杆对B球的作用力. www.ks5u.com
据牛顿第三定律可知:A球对杆的作用力大小为0.3mg,方向向上;B对杆的作用力大小为3. 6mg,方向向下.
15. 解:⑴设m1运动到最低点时速度为v1,此时m2的速度为v2,速度分解 如图,得: www.ks5u.com v2=v1sin45°(2分)www.ks5u.com
O
v1
R
C
v2
v2
由m1与m2组成系统,机械能守恒,有
(2分)
由上述两式求得(2分)
⑵ 断绳后m1做平抛运动(2分)
s = v1t(1分)
由③④得
s=4R(2分)www.ks5u.com
⑶ m1能到达A点满足条件v1≥0(2分)
又
解得:(2分)www.ks5u.com
16.解 (1)汽车开始做初速度为0匀加速运动,6S末再做加速度减小的变加速运动,16s后匀速运动。(2分)
(2) (2分)
(2分)www.ks5u.com
(3) (2分)
(4) (2分)
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S2=105m(2分)
S总= (2分)