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- 2021-06-02 发布
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高考物理总复习
六 功 功率 动能定理
1. 坐落在镇江新区的摩天轮高88 m,假设乘客随座舱在竖直面内做匀速圆周运动。下列说法正确的是( )
A.在摩天轮转动的过程中,乘客机械能始终保持不变
B.在最低点时,乘客所受重力大于座椅对他的支持力
C.在摩天轮转动一周的过程中,合力对乘客做功为零
D.在摩天轮转动的过程中,乘客重力的功率保持不变
答案 C
解析 机械能等于重力势能和动能之和,摩天轮运动过程中,做匀速圆周运动,乘客的速度大小不变,则动能不变,但高度变化,所以机械能在变化,A错误;圆周运动过程中,在最低点,由重力和支持力的合力提供向心力F,方向向上指向圆心,所以F=N-mg,则支持力N=mg+F,所以重力小于支持力,B错误;在摩天轮转动一周的过程中,动能变化量为零,由动能定理知,合力对乘客做功为零,C正确;运动过程中,乘客重力的功率P=Gvcosθ,乘客的重力大小不变,速度大小不变,但是速度方向时刻在变化,所以重力的瞬时功率在变化,D错误。故选C。
2.如图所示,游乐场中,从高处A到水平面B处有两条长度相同的轨道Ⅰ和Ⅱ,其中轨道Ⅰ光滑,轨道Ⅱ粗糙。质量相等的小孩甲和乙分别沿轨道Ⅰ和Ⅱ从A处滑向B处,两人重力做功分别为W1和W2,则( )
A.W1>W2
B.W1<W2
C.W1=W2
D.因小孩乙与轨道Ⅱ的动摩擦因数未知,故无法比较重力做功的大小
答案 C
解析
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高考物理总复习
重力做功等于重力乘以物体沿竖直方向的位移,与路径及轨道粗糙与否无关。质量相等的两个小孩甲、乙分别沿轨道Ⅰ和Ⅱ从A处滑向B处,重力做功相等,C正确。
3.某汽车以恒定功率P、初速度v0冲上倾角一定的斜坡时,汽车受到的阻力恒定不变,则汽车上坡过程的vt图象不可能是下图中的( )
答案 A
解析 根据P=Fv,F-f=ma,若a>0,则汽车加速运动,v增大,F减小,加速度会减小,当加速度减为零时,速度达到最大,故C项可能,A项不可能;若a=0,则物体速度不变,做匀速运动,故B项可能;若a<0,即加速度沿斜面向下,物体减速,F增大,故加速度会减小,故D项可能;本题选不可能的,故选A项。
4.A、B两物体分别在水平恒定拉力F1和F2的作用下沿水平面运动,先后撤去F1、F2后,两物体最终停下,它们的vt图象如图所示。已知两物体与水平面间的滑动摩擦力大小相等,则下列说法正确的是( )
A.F1、F2大小之比为1∶2
B.F1、F2对A、B做功之比为1∶2
C.A、B质量之比为2∶1
D.全过程中A、B克服摩擦力做功之比为2∶1
答案 C
解析 由速度—时间图象可知,两个匀减速运动的加速度大小之比为1∶2,A、B受摩擦力大小相等,由牛顿第二定律可知:A、B的质量之比是2∶1,C正确;由速度—时间图象可知,A、B两物体的总位移相等,且匀加速运动位移之比为1∶2,匀减速运动的位移之比为2∶1,由动能定理可得,A物体的拉力与摩擦力的关系:F1·x-f1·3x=0-0,B物体的拉力与摩擦力的关系:F2·2x-f2·3x=0-0,因此可得:F1=3f1,F2=f2,f1=f2,所以F1=2F2,F1∶F2=2∶1,A错误;全过程中摩擦力对A、B做功相等,故F1、F2对A、B做功相等,故B、D错误。
5. 某物体在水平变力F作用下沿水平方向做直线运动,物体的质量m=10 kg,F随物体的坐标x
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高考物理总复习
的变化情况如图所示。若物体从坐标原点由静止出发,不计一切摩擦。借鉴教科书中学习直线运动时由vt图象求位移的方法,结合其他所学知识,根据图示的Fx图象可求出物体运动到x=16 m处时的速度大小为( )
A.3 m/s B.4 m/s
C.2 m/s D.m/s
答案 C
解析 力F在运动过程中所做的总功WF=×10×(4+8) J-×10×(16-12) J=40 J,由动能定理得:WF=mv2-0,解得物块运动到x=16 m处的速度大小为v=2 m/s,C正确。
6. 质量为2 kg的物块放在粗糙水平面上,在水平拉力的作用下由静止开始运动,物块动能Ek与其发生位移x之间的关系如图所示。已知物块与水平面间的动摩擦因数μ=0.2,重力加速度g取10 m/s2,则下列说法正确的是( )
A.x=1 m时速度大小为2 m/s
B.x=3 m时物块的加速度大小为2.5 m/s2
C.在前4 m位移过程中拉力对物块做的功为9 J
D.在前4 m位移过程中物块所经历的时间为2.8 s
答案 D
解析 对物块由动能定理得F合Δx=ΔEk,则F合=,即图线的斜率等于合外力。在0~2 m内,F合==2 N,设x=1 m时速度大小为v,由动能定理得F合x=mv2-0,v= m/s,A错误;由图线知2~4 m内加速度恒定,a′=== m/s2= m/s2,B错误;在前4 m位移过程中由动能定理得W-μmgx′=9 J,W=9 J+0.2×2×10×4 J=25 J,C错误;在x=2 m时,mv=4 J,v1=2 m/s,在0~2 m内,2 m=t1,t1=2 s,在x=4 m时,mv
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高考物理总复习
eq oal(2,2)=9 J,v2=3 m/s,在2~4 m内,2 m=t2,t2=0.8 s,故t1+t2=2.8 s,D正确。
7.如图甲所示,一足够长、与水平面夹角θ=53°的倾斜轨道与竖直面内的光滑圆轨道相接,圆轨道的半径为R,其最低点为A,最高点为B。可视为质点的物块与斜轨间有摩擦,物块从斜轨上某处由静止释放,到达B点时与轨道间压力的大小F与释放的位置距最低点的高度h的关系图象如图乙所示。忽略轨道相接处距最低点的高度,且不计物块通过轨道相接处时的能量损失,取重力加速度g=10 m/s2,sin53°=,cos53°=,求:
(1)物块与斜轨间的动摩擦因数μ;
(2)物块的质量m。
答案 (1) (2)0.2 kg
解析 (1)由题图乙可知,当h1=5R时,物块到达B点时与轨道间压力的大小为0,设此时物块在B点的速度大小为v1,则
mg=
对物块从释放至到达B点的过程,由动能定理有
mg(h1-2R)-μmgcosθ=mv
解得μ=。
(2)设物块从距最低点高为h处释放后到达B点时速度的大小为v,则F+mg=
物块从释放至到达B点的过程中,由动能定理有
mg(h-2R)-μmgcosθ=mv2,
解得F=-5mg,
此解析式为乙图中的图线的表达式,
则Fh图线的斜率k=
由题图乙可知k=,解得m=0.2 kg。
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