高考物理一轮复习 第七章 机械能守恒定律 1 功 功率 动能定理训练Word文件下载.docx

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C．小球摆动过程中，只有动能和重力势能在相互转化

D．总能量守恒，但小球的机械能减少

题组二　功

5．运动员跳伞将经历加速下降和减速下降两个过程，将运动员和伞看成一个系统，在这两个过程中，下列说法正确的是（　　）

A．阻力始终对系统做负功

B．系统受到的合外力始终向下

C．合外力始终对系统做正功

D．任意相等的时间内重力做的功相等

解析　在这两个过程中，阻力始终对系统做负功，选项A正确；

加速下降时，系统受到的合外力向下，合外力对系统做正功，减速运动时，系统受到的合外力向上，合外力对系统做负功，选项B、C错误；

在任意相等时间内，系统下降的高度可能不相等，故重力做功可能不相等，选项D错误。

答案　A

6.如图所示，两个互相垂直的力F1与F2作用在同一物体上，使物体通过一段位移的过程中，力F1对物体做功4J，力F2对物体做功3J，则力F1与F2的合力对物体做功为

A．7JB．1JC．5JD．3.5J

解析　力F1与F2的合力做的功等于F1与F2做功的代数和，即W合＝W1＋W2＝（4＋3）J＝7J。

7.

坐在雪橇上的人与雪橇的总质量为m，如图所示在与水平面成θ角的恒定拉力F作用下，沿水平地面向右移动了一段距离l。

已知雪橇与地面间的动摩擦因数为μ，雪橇受到的（　　）

A．支持力做功为mgl

B．重力做功为mgl

C．拉力做功为Flcosθ

D．滑动摩擦力做功为－μmgl

解析　支持力和重力与位移垂直，不做功，选项A、B错误；

拉力和摩擦力分别做功为W＝Flcosθ，W＝－μ（mg－Fsinθ）l，选项C正确，D错误。

8．如图所示，

以一定的初速度竖直向上抛出质量为m的小球，它上升的最大高度为h，空气阻力的大小恒为f。

则从抛出点至回到原出发点的过程中，各力做功的情况正确的是（　　）

A．重力做的功为2mgh

B．空气阻力做的功为－2fh

C．空气阻力做的功为2fh

D．物体克服重力做的功为－mgh

解析　取向上为正方向，则整个过程中重力做的功为0，因为上升时重力做负功，下降时重力做正功，二者大小相等，故重力做的总功为0，选项A、D错误；

上升时，阻力的方向竖直向下，位移为正的，故阻力做负功，下降时阻力向上为正，但位移是向下为负，故阻力仍做负功，所以空气阻力做的总功为－2fh，选项B正确，C错误。

9．如图所示，三个固定的斜面，底边长度都相等，斜面倾角分别为30°

、45°

、60°

，斜面的表面情况都一样。

完全相同的物体（可视为质点）A、B、C分别从三斜面的顶部滑到底部的过程中（　　）

A．物体A克服摩擦力做的功最多

B．物体B克服摩擦力做的功最多

C．物体C克服摩擦力做的功最多

D．三个物体克服摩擦力做的功一样多

解析　因为三个固定斜面的表面情况一样，A、B、C又是完全相同的三个物体，因此A、B、C与斜面之间的动摩擦因数相同可设为μ，由功的定义：

Wf＝－Ffs＝－μmgscosθ＝－μmgd，三个固定斜面底边长度d都相等，所以摩擦力对三个物体做的功相等，都为－μmgd。

10．起重机以1m/s2的加速度将质量为1000kg的货物由静止开始匀加速向上提升，若g取10m/s2，则在1s内起重机对货物所做的功是（　　）

A．500JB．4500J

C．5000JD．5500J

解析　货物的加速度向上，

由牛顿第二定律有：

F－mg＝ma，

起重机的拉力F＝mg＋ma＝11000N。

货物的位移是l＝

at2＝0.5m，

做功为W＝Fl＝5500J，故D正确。

题组三　功率

11．关于功率公式P＝

和P＝Fv的说法正确的是（　　）

A．由P＝

知，只要知道W和t就可求出任意时刻的功率

B．由P＝Fv只能求某一时刻的瞬时功率，不能求平均功率

C．由P＝Fv知，随着汽车速度增大，它的功率也可以无限制增大

D．由P＝Fv知，当汽车发动机功率一定时，牵引力与速度成反比

解析　利用公式P＝

只能计算平均功率，选项A错误；

当公式P＝Fv中的v为瞬时速度时，求的是瞬时功率，当v为平均速度时，求的是平均功率，选项B错误；

因为汽车有额定功率，行驶时一般不超过额定功率，汽车的功率也不能无限制增大，选项C错误；

由P＝Fv知，当汽车发动机功率一定时，牵引力与速度成反比，选项D正确。

12．起重机以0.5m/s的速度将质量为300kg的重物匀速提升了2m，此过程中起重机做功为（g取10m/s2）（　　）

A．3000JB．6000J

C．15000JD．60000J

解析　重物匀速提升过程中起重机做功等于克服重力做的功，所以起重机做功W＝mgh＝6000J，B正确。

13.

从空中以40m/s的初速度平抛一重为10N的物体，物体在空中运动3s落地，不计空气阻力，取g＝10m/s2，则物体落地前瞬间，重力的瞬时功率为（　　）

A．300WB．400WC．500WD．700W

解析　物体落地瞬间vy＝gt＝30m/s，所以PG＝Gvy＝300W，故A正确。

14．一艘轮船以15m/s的速度匀速直线航行，它所受到的阻力为1.2×

107N，发动机的实际功率为（　　）

A．1.8×

105kWB．9.0×

104kW

C．8.0×

104kWD．8.0×

103kW

解析　轮船匀速运动，牵引力等于阻力，所以P＝fv＝1.2×

107×

15W＝1.8×

105kW，A正确。

15．一质量为m的木块静止在光滑的水平面上，从t＝0开始，将一个大小为F的水平恒力作用在该木块上，在t＝t1时刻力F的瞬时功率是（　　）

A.

t1B.

t

C.

t1D.

解析　在t＝t1时刻木块的速度为v＝at1＝

t1，此时刻力F的瞬时功率P＝Fv＝

t1，选项C正确。

16．（2016·

昆明高一检测）质量为3kg的物体，从高45m处自由落下（g取10m/s2），那么在下落的过程中（　　）

A．前2s内重力做功的功率为150W

B．前2s内重力做功的功率为675W

C．第2s末重力做功的功率为600W

D．第2s末重力做功的功率为900W

解析　前2s物体下落h＝

gt2＝20m，重力做功的功率P1＝

＝

W＝300W，A、B错；

2s末物体的速度v＝gt＝20m/s，此时重力的功率P2＝mgv＝600W，C对，D错。

17．某同学的质量为50kg，所骑自行车的质量为15kg，设该同学在平直路面上正常骑行时脚踏自行车的功率为40W。

若人与车受到的阻力是其重力的0.02倍，则正常骑自行车时的速度大小约为（　　）

A．3m/sB．4m/sC．13m/sD．30m/s

解析　设正常骑自行车时阻力为F、速度为v，则有F＝0.02×

（50＋15）×

10N＝13N，由P＝Fv，代入数值有v＝

m/s≈3m/s，故选项A正确。

题组四　动能及动能定理

18．关于运动物体所受的合外力、合外力做的功及动能变化的关系，下列说法正确的是（　　）

A．合外力为零，则合外力做功一定为零

B．合外力做功为零，则合外力一定为零

C．合外力做功越多，则动能一定越大

D．动能不变，则物体合外力一定为零

解析　合外力为零，则物体可能静止，也可能做匀速直线运动，这两种情况合外力做功均为零，所以合外力做功一定为零，A对；

合外力做功为零或动能不变，合外力不一定为零，如匀速圆周运动，故B、D错；

合外力做功越多，动能变化越大，而不是动能越大，故C错。

19．在光滑水平面上，质量为2kg的物体以2m/s的速度向东运动，若对它施加一向西的力使它停下来，则该外力对物体做的功是（　　）

A．16JB．8JC．－4JD．0

解析　根据动能定理W＝

mv

－

＝0－

×

2×

22J＝－4J，选项C正确。

20．一个质量为0.3kg的弹性小球，在光滑水平面上以6m/s的速度垂直撞到墙上，碰撞后小球沿相反方向运动，反弹后的速度大小与碰撞前相同，则碰撞前、后小球速度变化量的大小Δv和碰撞过程中小球的动能变化量ΔEk为

A．Δv＝0B．Δv＝12m/s

C．ΔEk＝1.8JD．ΔEk＝10.8J

解析　取初速度方向为正方向，则Δv＝（－6－6）m/s＝－12m/s，由于速度大小没变，动能不变，故动能变化量为0，故只有选项B正确。

21．如图所示，

AB为四分之一圆弧轨道，BC为水平直轨道，圆弧的半径为R，BC的长度也是R。

一质量为m的物体，与两个轨道间的动摩擦因数都为μ，它由轨道顶端A从静止开始下落，恰好运动到C处静止，那么物体在AB段克服摩擦力所做的功为（　　）

A.

μmgRB.

mgR

C．mgRD．（1－μ）mgR

解析　设物体在AB段克服摩擦力所做的功为WAB，对物体从A到C的全过程，由动能定理得mgR－WAB－μmgR＝0，故WAB＝mgR－μmgR＝（1－μ）mgR。

22．用起重机提升货物，

货物上升过程中的v－t图象如图所示，在t＝3s到t＝5s内，重力对货物做的功为W1，绳索拉力对货物做的功为W2，货物所受合力做的功为W3，则（　　）

A．W1>

0B．W2<

C．W2>

0D．W3＝0

解析　分析题图可知，货物一直向上运动，根据功的定义式可得：

重力做负功，拉力做正功，即W1<

0，W2>

0，A、B错误，C正确；

根据动能定理：

合力做的功W3＝0－

mv2，v＝2m/s，即W3<

0，D错误。

23．如图所示，

在竖直平面内固定一半径R为2m、圆心角为120°

的光滑圆弧轨道BEC，其中点E是最低点。

在B、C两端平滑、对称地连接长度s均为

m的AB、CD两段粗糙直轨道，直轨道上端A、D与最低点E之间的高度差h均为2.5m。

现将质量为0.01kg的小物块由A点静止释放，物块与直轨道间的动摩擦因数均为0.25。

求：

（1）小物块从静止释放到第一次过E点时重力做的功；

（2）小物块第一次通过E点时的动能大小；

（3）小物块在E点时受到支持力的最小值。

解析　

（1）小物块从静止释放到第一次过E点时重力做功WG＝mgh＝0.25J

（2）设AB长度为s，小物块第一次通过E点时的动能为Ek，

由动能定理得：

mgh－μmgcos60°

s＝Ek

代入数据得Ek＝0.23J

（3）小物块在E点受到的支持力最小时，在E点速度最小，小物块只在BC间滑动。

设物块在E点的速度为vE，物块由B（C）至E点过程机械能守恒mg（R－Rcos60°

）＝

设物块在E点受到的支持力为FN，由牛顿第二定律

FN－mg＝m

　解得FN＝2mg＝0.2N

答案　

（1）0.25J　

（2）0.23J　（3）0.2N

24.

在赛车场上，为了安全起见，车道外围都固定上废旧轮胎作为围栏，当车碰撞围栏时起缓冲器作用。

在一次模拟实验中用弹簧来代替废旧轮胎，实验情景如图所示，水平放置的轻弹簧左侧固定于墙上，处于自然状态，开始赛车在A处且处于静止状态，距弹簧自由端的距离为L1＝1m。

当赛车启动时，产生水平向左的恒为F＝24N的牵引力使赛车向左匀加速前进，当赛车接触弹簧的瞬间立即关闭发动机，赛车继续压缩弹簧，最后被弹回到B处停下。

已知赛车的质量为m＝2kg，A、B之间的距离为L2＝3m，赛车被弹回的过程中离开弹簧时的速度大小为v＝4m/s，水平向右。

g取10m/s2。

（1）赛车和地面间的动摩擦因数；

（2）弹簧被压缩的最大距离。

解析　

（1）从赛车离开弹簧到B点静止，由动能定理得

－μmg（L1＋L2）＝0－

mv2

解得μ＝0.2。

（2）设弹簧被压缩的最大距离为L，从赛车加速到离开弹簧，由动能定理得

FL1－μmg（L1＋2L）＝0－

解得L＝4.5m。

答案　

（1）0.2　

（2）4.5m

25．如图甲所示，在倾角为30°

的足够长的光滑斜面AB的A处连接一粗糙水平面OA，OA长为4m。

有一质量为m的滑块，从O处由静止开始受一水平向右的力F作用。

F只在水平面上按图乙所示的规律变化。

滑块与OA间的动摩擦因数μ＝0.25，g取10m/s2，试求：

（1）滑块运动到A处的速度大小；

（2）不计滑块在A处的速率变化，滑块冲上斜面AB的长度是多少？

解析　

（1）由题图乙知，在前2m内，F1＝2mg做正功，在第3m内，F2＝－0.5mg，做负功，在第4m内，F3＝0，滑动摩擦力Ff＝－μmg＝－0.25mg，始终做负功，对于滑块在OA上运动的全过程，由动能定理得：

F1x1＋F2x2＋Ffx＝

－0

即2mg×

2－0.5mg×

1－0.25mg×

4＝

解得vA＝5

m/s

（2）对于滑块冲上斜面的过程，由动能定理得

－mgLsin30°

解得：

L＝5m

所以滑块冲上斜面AB的长度L＝5m

答案　

（1）5

m/s　

（2）5m

题组五　探究做功与物体速度变化的关系

26．（2016·

济南高一检测）关于“探究恒力做功与动能变化”的实验，下列说法中正确的是（　　）

A．应调节定滑轮的高度使细绳与木板平行

B．应调节定滑轮的高度使细绳保持水平

C．平衡摩擦力时，若纸带上打出的点越来越密，就应调小斜面倾角

D．平衡摩擦力时，若纸带上打出的点越来越疏，就应调大斜面倾角

解析　实验中调整定滑轮高度，使细绳与木板平行，这样能使细绳对小车的拉力等于它受的合力，A对，B错；

纸带上打出的点越来越密，表明小车做减速运动，摩擦力平衡不够，这时需要垫高木板一端，使斜面倾角增大，直到打出的点均匀为止，C，D错。

27．某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌上，将细绳一端拴在小车上，另一端绕过定滑轮，挂上适当的钩码，使小车在钩码的牵引下运动，以此定量探究绳拉力做功与小车动能变化的关系。

此外还准备了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸、纸带、小木块等。

组装的实验装置如图所示。

（1）若要完成该实验，必需的实验器材还有____________________________________________________________________________________________。

（2）实验开始时，他先调节木板上定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行。

他这样做的目的是下列的哪个________（填字母代号）。

A．避免小车在运动过程中发生抖动

B．可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰

C．可以保证小车最终能够实现匀速直线运动

D．可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力

解析　

（1）根据实验原理可知，需要验证mgx＝

Mv2，同时根据运动学规律可知，此实验中需要测量钩码质量、小车质量和位移，故还需要的器材有：

刻度尺和天平；

（2）分析小车受力可知，在平衡摩擦力的基础上，使细绳与木板平行是为了让细绳的拉力充当小车所受合外力，故选项D正确。

答案　

（1）刻度尺、天平（包括砝码）　

（2）D

28．（2016·

九江高一检测）某同学做“探究做功与物体速度变化的关系”的实验，如图所示，图中小车在一条橡皮筋的作用下弹出，沿木板滑行，这时，橡皮筋对小车做的功为W。

当用2条、3条…实验时，使每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致。

每次实验中小车获得的速度都由打点计时器所打的纸带测出。

（1）除了图中已有的器材外，还需要导线、开关、刻度尺和________电源（填以下提供电源前面的字母，根据图填写，A.4～6V的交流电源，B.220V的交流电源，C.4～6V的直流电源）。

（2）实验中小车会受到阻力，可以使木板适当倾斜来平衡摩擦力，需要在________（选填“左”或“右”）侧垫高木板。

（3）若粗糙的木板水平，小车在橡皮筋的作用下，当小车速度最大时，关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置可能是（　　）

A．橡皮筋处于原长状态

B．橡皮筋仍处于伸长状态

C．小车在两个铁钉连线处

D．小车已过两个铁钉连线处

解析　

（1）除了图中已有的器材外，还需要导线、开关、刻度尺和4～6V的交流电源，故选A。

（2）小车在水平木板上运动时，由于受到摩擦阻力导致小车速度在变化，所以适当倾斜以平衡摩擦力。

根据题图可知需要在左侧垫高木板。

（3）放开小车后，小车做加速运动，当橡皮筋的拉力大小等于摩擦力大小时，小车的速度最大，此时橡皮筋仍处于伸长状态，B正确。

答案　

（1）A　

（2）左　（3）B

29．在用如图所示的装置做“探究功与速度变化的关系”的实验时，

（1）为了平衡摩擦力，实验中可以将长木板的________（选填“左端”或“右端”）适当垫高，使小车拉着穿过打点计时器的纸带自由下滑时能保持________运动。

（2）为了使橡皮筋对小车做的功成整数倍增加，每次实验中橡皮筋的规格要相同，拉伸到________________。

（3）如图所示，在正确操作情况下，打在纸带上的点，并不都是均匀的，为了测量小车获得的速度，应选用纸带的________部分进行测量。

解析　

（1）平衡摩擦力时应将木板固定有打点计时器的一侧适当垫高，使小车带动纸带做匀速直线运动。

（2）实验时，每次应将不同数量的橡皮筋拉伸到同一位置。

（3）橡皮筋做完功后，小车应做匀速运动，实验中应测小车做匀速运动的速度，在纸带上，要选用点迹间距离相等的计数点进行测量，应选用纸带上的GJ部分进行测量。

答案　

（1）左端　匀速　

（2）相同位置　（3）GJ