4月份功和能專題訓練試題答案.doc

1、功和能專題答案一、選擇題 (在每小題給出的四個選項中，第1 7 題單選，第 810 多選 )1.下列關于運動物體所受的合外力、合外力做功和動能變化的關系，正確的是（）A. 如果物體所受的合外力為零，那么合外力對物體做的功一定為零B.如果合外力對物體做的功為零，則合外力一定為零C.物體在合外力作用下做勻變速直線運動，則動能在一段過程中變化量一定不為零D.物體的動能不發(fā)生變化，物體所受合外力一定是零【解析】選 A. 根據(jù)功的定義可知，A 項對 B 項錯；豎直上拋運動是一種勻變速直線運動，其在上升和下降階段經(jīng)過同一位置時動能相等，故C 項錯；動能不變化，只能說明速度大小不變，但速度方向不一定不變，因

2、此合外力不一定為零，故D項錯.2 某物體在力F 的作用下從光滑斜面的底端運動到斜面的頂端，動能的增加量為 k，重力勢能的增加量為 p，則下列說法錯誤的是（）A. 重力所做的功等于 - pB.力 F 所做的功等于 k+ pC.合外力對物體做的功等于 kD.合外力對物體所做的功等于 k+ p【解析】選 D.重力做功 WG=-p,A 對 .合力做功W 合 = k，C對D錯.又因W合=WF+WG=WF- p，所以 WF= p+ k，B 對 .3.一質(zhì)量為 m 的物體在水平恒力 F 的作用下沿水平面運動，在t0 時刻撤去力 F，其 vt 圖象如圖所示 已知物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為，則下列關于力 F的

3、大小和力 F 做功 W 的大小關系式正確的是()AF mgBF2 mg3CW mgv0t0DW 2 mgv0t0v0v0【解析】在 t0 時刻前， F mgmt0 ，在 t0 時刻以后， mg m2t0，1由以上兩式可得 F3mg，因此選項 A 、B 均不對；在 0 至 t0 時間內(nèi)， Wmg20 01210 122mv0，在 t0 至 3t0 時間內(nèi)， mg 02mv0，因此力 F 做的功為 Wv t2v(2t ) 3 mgv0t0，選項 D 正確，而選項 C 錯誤【答案】D24足夠長的粗糙斜面上，用力推著一物體沿斜面向上運動，t0時撤去推力， 06 s 內(nèi)速度隨時間的變化情況如所示下列說法

4、錯誤的是()A0 1 s 內(nèi)重力的平均功率大小與 16 s 內(nèi)重力平均1功率大小之比為5 1B01 s 內(nèi)摩擦力的平均功率大小與16 s 內(nèi)摩擦力平均功率大小之比為11C01 s 內(nèi)位移大小與 16 s 內(nèi)位移大小之比為1 5D01 s 內(nèi)機械能變化量大小與16 s 內(nèi)機械能變化量大小之比為15【解析】01 s 內(nèi)物體沿斜面向上的位移為5 m，平均速度為 5 m/s；16 s 內(nèi)物體沿斜面向下的位移為25 m ，平均速度為5 m/s；01 s 內(nèi)位移大小與16 s 內(nèi)位移大小之比為 15,01 s 內(nèi)重力的平均功率大小與 16 s 內(nèi)重力平均功率大小之比為 11，選項 A 錯誤， C 正確 .

5、01 s 內(nèi)摩擦力與 16 s 內(nèi)摩擦力大小相等，0 1 s 內(nèi)摩擦力的平均功率大小與 16 s 內(nèi)摩擦力平均功率大小之比為 11，選項 B 正確； 01 s 內(nèi)機械能變化量大小與 1 6 s 內(nèi)機械能變化量大小之比為 15，選項 D 正確【答案】 A5在檢測某款電動車性能的實驗中，質(zhì)量為 8102 kg 的電動車由靜止開始沿平直公路行駛，達到的最大速度為15 m/s.利用傳感器測得此過程中不同時刻1電動車的牽引力F 與對應的速度 v，并描繪出 Fv圖象 (圖中 AB、BO 均為直線 )，假設電動車行駛中所受的阻力恒定，則下列說法錯誤的是()A在全過程中，電動車在B 點時速度最大B電動車做勻加

6、速運動時的加速度為2 m/s2C電動車的額定功率為 6 kWD電動車做勻加速運動所需的時間為1.5 s1【解析】 在全過程中，電動車在C 點時對應的 v值最小，速度最大為 vmax 15 m/s，對應的牽引力等于阻力， f 400 N ，電動車的額定功率為 P fvmax 400 N 15 m/ s 6 000 W6 kW ，選項 A 錯誤， C 正確；圖中 AB 段，對應的牽引力為 F 2 000 N，恒定不變，電動車做勻加速運動，由牛頓第二定律有Ff ma 解得電動車做勻加速運動時的加速度為a2 m/s2 ，選項 B 正確；由 PFv可得勻加速直線運動的末速度v；由vat 解得電動車做勻加

7、速運動所需3 m/s的時間為 1.5 s選項 D 正確【答案】A6.如圖所示，固定在豎直面內(nèi)的光滑圓環(huán)半徑為R，圓環(huán)上套有質(zhì)量分別為2m 和 2m 的小球 A、B(均可看做質(zhì)點 )，且小球 A、B 用一長為 2R 的輕質(zhì)細桿相連，在小球 B 從最高點由靜止開始沿圓環(huán)下滑至最低點的過程中(已知重力加速度為 g)，下列說法正確的是 ()AA 球增加的機械能小于B 球減少的機械能BA 球增加的重力勢能等于B 球減少的重力勢能CA 球的最大速度為2gR38D細桿對 A 球做的功為 3mgR【解析】 A、 B 兩球組成的系統(tǒng)，只有重力和系統(tǒng)內(nèi)輕桿的彈力做了功，環(huán)對小球的彈力不做功，系統(tǒng)機械能守恒，因此A

8、 球增加的機械能等于 B 球減少的機械能，選項 A 錯誤； A 球增加的重力勢能為 2mgR，B 球減小的重力勢能為 4mgR，選項 B 錯誤；當 B 球運動至最低點時， A、B 兩球的速度最大， 則 2mgR3 2124gR2mv，對于 A 球應用動能定理， WT2mgR2mv ，最大速度為 v3 ，細桿對 A 球做的功為 WT8，選項C錯誤，而選項D正確【答案】D3mgR7一個木塊靜止于光滑水平面上，現(xiàn)有一個水平飛來的子彈射入此木塊并深入2 cm 而相對于木塊靜止， 同時間內(nèi)木塊被帶動前移了1 cm，則子彈損失的動能、木塊獲得動能以及子彈和木塊共同損失的動能三者之比為()A312B321C

9、2 13D23 1解析： 設子彈深入木塊深度為d，木塊移動s，則子彈對地位移為ds；設子彈與木塊的相互作用力為f，由動能定理，子彈損失的動能等于子彈克服木塊阻力所做的功，即 E1 f(ds)，木塊所獲得的動能等于子彈對木塊作用力所做的功，即E2fs，子彈和木塊共同損失的動能為E3 E1 E2 fd，即三者之比為 (ds) s d 3 1 2.答案： A8.如圖所示，汽車通過輕質(zhì)光滑的定滑輪，將一個質(zhì)量為m 的物體從井中拉出，繩與汽車連接點距滑輪頂點高h，開始時物體靜止，滑輪兩側(cè)的繩都豎直繃緊，汽車以v 向右勻速運動，運動到跟汽車連接的細繩與水平方向夾角為30時，則()A從開始到繩與水平方向夾角

10、為30時，拉力做功 mgh32B從開始到繩與水平方向夾角為30時，拉力做功 mgh8mv3C在繩與水平方向夾角為30時，拉力功率為mgv3D在繩與水平方向夾角為30時，拉力功率大于2 mgv【解析】 汽車以 v 向右勻速運動， 運動到跟汽車連接的細繩與水平方向夾角為 30時，物體上升的高度恰為 h，對速度 v 分解可知沿繩方向的分速度大小3為 2 v，根據(jù)動能定理可知選項A 錯誤， B 正確；由于物體加速上升，故繩子拉力大于物體的重力，所以繩子拉力的功率大于32 mgv，選項 C 錯誤， D 正確9.如圖所示，重 10 N 的滑塊在傾角為30的斜面上， 從 a 點由靜止開始下滑，到 b 點開始

11、壓縮輕彈簧， 到 c 點時達到最大速度， 到 d 點 (圖中未畫出 )開始彈回，返回 b 點離開彈簧，恰能再回到 a 點若bc 0.1 m，彈簧彈性勢能的最大值為8 J，(g 取 10 m/s2)則()A輕彈簧的勁度系數(shù)是50 N/mB從 d 到 a 滑塊克服重力做功8 JC滑塊動能的最大值為8 JD從 d 到 c 彈簧的彈力做功8 J【解析】 滑塊從 a 點由靜止開始下滑，最后又恰好能回到 a 點，滑塊的機械能守恒，說明斜面是光滑的，滑塊到達 c 點時達到最大速度，此時滑塊受力平衡，即 mgsin 30 kxbc，解得 k50 N/m，選項 A 正確；對于滑塊從 a 到 d 的過程中，據(jù)動能

12、定理得 WG W 彈 0，根據(jù)功能關系可知，彈簧的彈性勢能等于滑塊克服彈簧彈力做的功， W 彈 8 J，因此從 a 到 d 滑塊重力做了 8 J 的功，那么從 d 到 a 滑塊克服重力做功 8 J，則選項 B 正確；滑塊從 d 至 b，彈簧彈力做12功 8 J，很顯然選項 D 錯誤；對滑塊由機械能守恒定律得Epa Epc Ep 彈 2mvc，滑塊動能的最大值小于8 J，選項 C 錯誤【答案】AB10. 如圖所示， 一輕彈簧直立于水平地面上， 質(zhì)量為 m的小球從距離彈簧上端 B 點 h 高處的 A點自由下落， 在 C點處小球速度達到最大x0 表示 B、C 兩點之間的距離； E 表示小球在C 處的

13、動能若改變高度h，則下列k表示x0 隨h變化的圖象和k 隨h變化的圖象中正確的是 (BC)E4二、計算題11(16 分 )如圖所示，光滑水平面上有質(zhì)量為M、高度為 h 的光滑斜面體 A，斜面頂端有質(zhì)量為m 的小物體 B，二者都處于靜止狀態(tài) 從某時刻開始釋放物體B，在 B 沿斜面下滑的同時斜面體 A 沿水平方向向左做 勻加速運動經(jīng)過時間 t，斜面體水平移動 s，小物體 B剛 好滑到底端(1)求運動過程中斜面體 A 所受的合力 FA；(2)分析小物體 B 做何種運動，并說明理由；(3)求小物體 B 到達斜面體 A 底端時的速度 vB 大小【解析】(1)對 A，在勻加速運動過程中12s 2at由牛頓

14、第二定律得FA Ma解得 FA2Mst2 .(2)物體 B 做勻加速運動因為A 做勻加速運動， B 對 A 的作用力一定，由牛頓第三定律知， A 對 B 的作用力也一定， B 還受到重力作用，重力也是恒力，所以 B 受到的合力是恒力， B 做勻加速運動(3)對 A、B 組成的系統(tǒng)，機械能守恒，由機械能守恒定律得1212mgh2Mv A 2mvBvAat2st4Ms2解得： vB2gh mt2.2Ms【答案】(1) t2(2)見解析4Ms2(3) 2gh mt212(18 分)某緩沖裝置的理想模型如圖所示，勁度系數(shù)足夠大的輕質(zhì)彈簧與輕桿5相連，輕桿可在固定的槽內(nèi)移動，與槽間的滑動摩擦力恒為f.輕

15、桿向右移動不超過 l 時，裝置可安全工作 一質(zhì)量為 m 的小車若以l速度 v0 撞擊彈簧，將導致輕桿向右移動 4.輕桿與槽間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力， 且不計小車與地面的摩擦 (1)若彈簧的勁度系數(shù)為 k，求輕桿開始移動時，彈簧的壓縮量x；(2)求為使裝置安全工作，允許該小車撞擊的最大速度vm；【解析】(1)輕桿開始移動時，彈簧的彈力 Fkx且 F ff解得 x k.(2)設輕桿移動前小車對彈簧所做的功為W，則小車從撞擊到停止的過程中l(wèi)1 2由動能定理得： fW 02mv0412同理，小車以 vm 撞擊彈簧時， fl W0 2mvm23fl解得 vmv02m.113(18 分 )如圖所示，

16、一軌道由光滑豎直的 4圓弧 AB、粗糙水平面 BC 及光滑斜面 CE 組成，BC與 CE 在 C點由極小光滑圓弧相切連接，一小球從A 點正上方 h 0.2 m 處自由下落正好沿A 點切線進入軌道，已知小球質(zhì)量m 1 kg，14豎直圓弧半徑 R0.05 m，BC 長 s 0.1 m，小球過 C 點后 t10.3 s 第一次到達圖中的 D 點又經(jīng) t2 0.2 s 第二次到達 D 點重力加速度取 g10 m/s2，求：(1)小球第一次在進入圓弧軌道瞬間和離開圓弧軌道瞬間受軌道彈力大小之比N1N2；(2)小球與水平面 BC 間的動摩擦因數(shù)；(3)小球最終停止的位置【解析】(1)設小球在 A、B 兩點速度大小分別為vA、vB，則由動能定理知12mgh2mvA，612mg(hR) 2mv B，2vA在圓弧軌道 A 點： N1mR ，2vB在圓