2023年高考物理一輪復(fù)習(xí)第5章機(jī)械能第1講功功率習(xí)題新人教版

第五章第1講功功率1．(2023·全國卷Ⅱ，14)如圖，一光滑大圓環(huán)固定在桌面上，環(huán)面位于豎直平面內(nèi)，在大圓環(huán)上套著一個(gè)小環(huán)，小環(huán)由大圓環(huán)的最高點(diǎn)從靜止開始下滑，在小環(huán)下滑的過程中，大圓環(huán)對(duì)它的作用力eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)21992323)(A)A．一直不做功B．一直做正功C．始終指向大圓環(huán)圓心D．始終背離大圓環(huán)圓心[解析]由于大圓環(huán)是光滑的，因此小環(huán)下滑的過程中，大圓環(huán)對(duì)小環(huán)的作用力方向始終與速度方向垂直，因此作用力不做功，A正確，B錯(cuò)誤；小環(huán)剛下滑時(shí)，大圓環(huán)對(duì)小環(huán)的作用力背離大圓環(huán)的圓心，滑到大圓環(huán)圓心以下的位置時(shí)，大圓環(huán)對(duì)小環(huán)的作用力指向大圓環(huán)的圓心，C、D錯(cuò)誤。2．(2023·天津理綜)(多項(xiàng)選擇)我國高鐵技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平。和諧號(hào)動(dòng)車組是由動(dòng)車和拖車編組成的，提供動(dòng)力的車廂叫動(dòng)車，不提供動(dòng)力的車廂叫拖車。假設(shè)動(dòng)車組各車廂質(zhì)量均相等，動(dòng)車的額定功率都相同，動(dòng)車組在水平軌道上運(yùn)行過程中阻力與車重成正比。某列動(dòng)車組由8節(jié)車廂組成，其中第1、5節(jié)車廂為動(dòng)車，其余為拖車，那么該動(dòng)車組eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)21992324)(BD)A．啟動(dòng)時(shí)乘客受到車廂作用力的方向與車運(yùn)動(dòng)的方向相反B．做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，第5、6節(jié)與第6、7節(jié)車廂間的作用力之比為3︰2C．進(jìn)站時(shí)從關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)到停下來滑行的距離與關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)的速度成正比D．與改為4節(jié)動(dòng)車帶4節(jié)拖車的動(dòng)車組最大速度之比為1︰2[解析]啟動(dòng)時(shí)，動(dòng)車組做加速運(yùn)動(dòng)，加速度方向向前，乘客受到豎直向下的重力和車廂對(duì)乘客的作用力，由牛頓第二定律可知，這兩個(gè)力的合力方向向前，所以啟動(dòng)時(shí)乘客受到車廂作用力的方向一定傾斜向前，A錯(cuò)誤；設(shè)每節(jié)車廂質(zhì)量為m，動(dòng)車組在水平直軌道上運(yùn)行過程中阻力與車重成正比，那么有每節(jié)車廂所受阻力f＝kmg。設(shè)動(dòng)車組勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度為a，每節(jié)動(dòng)車的牽引力為F，對(duì)8節(jié)車廂組成的動(dòng)車組整體，由牛頓第二定律，2F－8f＝8ma；設(shè)第5節(jié)車廂對(duì)第6節(jié)車廂的拉力為F5，隔離第6、7、8節(jié)車廂，把第6、7、8節(jié)車廂作為整體進(jìn)行受力分析，由牛頓第二定律得，F(xiàn)5－3f＝3ma，解得F5＝eq\f(3F,4)；設(shè)第6節(jié)車廂對(duì)第7節(jié)車廂的拉力為F6，隔離第7、8節(jié)車廂，把第7、8節(jié)車廂作為整體進(jìn)行受力分析，由牛頓第二定律得，F(xiàn)6－2f＝2ma；解得F6＝eq\f(F,2)；第5、6節(jié)車廂與第6、7節(jié)車廂間的作用力之比為F5︰F6＝eq\f(3F,4)︰eq\f(F,2)＝3︰2，B正確；關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后，動(dòng)車組在阻力作用下滑行，由勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律，滑行距離x＝eq\f(v2,2a)，與關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)速度的二次方成正比，C錯(cuò)誤；設(shè)每節(jié)動(dòng)車的額定功率為P，當(dāng)有2節(jié)動(dòng)車帶6節(jié)拖車時(shí)，2P＝8f·v1m；當(dāng)改為4節(jié)動(dòng)車帶4節(jié)拖車時(shí)，4P＝8f·v2m；聯(lián)立解得v1m︰v2m＝1︰2，D正確。3．(2023·江西贛州統(tǒng)測(cè))(多項(xiàng)選擇)在傾角為θ的光滑斜面上有兩個(gè)用輕彈簧連接的物塊A和B，它們的質(zhì)量分別為3m和2m，彈簧的勁度系數(shù)為k，C為一固定擋板，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)用一沿斜面方向的恒力F拉物塊A使之沿斜面向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)B剛離開C時(shí)，A的速度為v，加速度方向沿斜面向上、大小為a，那么eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)21992325)(AD)A．從靜止到B剛離開C的過程中，A發(fā)生的位移為eq\f(5mgsinθ,k)B．從靜止到B剛離開C的過程中，重力對(duì)A做的功為－eq\f(5m2g2sin2θ,k)C．B剛離開C時(shí)，恒力對(duì)A做功的功率為(5mgsinθ＋2ma)vD．當(dāng)A的速度到達(dá)最大時(shí)，B的加速度大小為eq\f(3,2)a[解析]開始A處于靜止?fàn)顟B(tài)，彈簧處于壓縮狀態(tài)，根據(jù)平衡條件有3mgsinθ＝kx1，解得彈簧的壓縮量x1＝eq\f(3mgsinθ,k)，當(dāng)B剛離開C時(shí)，B對(duì)擋板的彈力為零，有kx2＝2mgsinθ，解得彈簧的伸長量x2＝eq\f(2mgsinθ,k)，可知從靜止到B剛離開C的過程中，A發(fā)生的位移x＝x1＋x2＝eq\f(5mgsinθ,k)，故A正確；從靜止到B剛離開C的過程中，重力對(duì)A做的功W＝－3mgxsinθ＝－eq\f(15m2g2sin2θ,k)，故B錯(cuò)誤；根據(jù)牛頓第二定律得F－3mgsinθ－kx2＝3ma，解得F＝5mgsinθ＋3ma，那么恒力對(duì)A做功的功率P＝Fv＝(5mgsinθ＋3ma)v，故C錯(cuò)誤；當(dāng)A的速度到達(dá)最大時(shí)，A受到的合外力為0，那么對(duì)A有F－3mgsinθ－T′＝0，所以T′＝2mgsinθ＋3ma，彈簧對(duì)A的拉力和對(duì)B的拉力大小相等，即T′＝T″，B沿斜面方向受到的合力FB＝T″－2mgsinθ＝2ma′，解得a′＝eq\f(3,2)a，故D正確。4．(2023·江蘇卷)如下圖，兩個(gè)半圓柱A、B緊靠著靜置于水平地面上，其上有一光滑圓柱C，三者半徑均為R。C的質(zhì)量為m，A、B的質(zhì)量都為eq\f(m,2)，與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ?，F(xiàn)用水平向右的力拉A，使A緩慢移動(dòng)，直至C恰好降到地面。整個(gè)過程中B保持靜止。設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，重力加速度為g。求：eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)21992326)(1)未拉A時(shí)，C受到B作用力的大小F；(2)動(dòng)摩擦因數(shù)的最小值μmin；(3)A移動(dòng)的整個(gè)過程中，拉力做的功W。答案：(1)eq\f(\r(3),3)mg(2)eq\f(\r(3),2)(3)(2μ－1)(eq\r(3)－1)mgR[解析](1)C受力平衡2Fcos30°＝mg解得F＝eq\f(\r(3),3)mg(2)C恰好降到地面時(shí)，B受C壓力的水平分力最大Fxmax＝eq\f(\r(3),2)mgB受地面的摩擦力f＝μmg根據(jù)題意fmin＝Fxmax，解得μmin＝eq\f(\r(3),2)(3)C下降的高度h＝(eq\r(3)－1)RA的位移x＝2(eq\r(3)－1)R摩擦力做功的大小Wf＝fx＝2(eq\r(3)－1)μmgR根據(jù)動(dòng)能定理W－Wf＋mgh＝0－0解得W＝(2μ－1)(eq\r(3)－1)mgR5．(2023·海南物理)水平地面上有質(zhì)量分別為m和4m的物塊A和B，兩者與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ。細(xì)繩的一端固定，另一端跨過輕質(zhì)動(dòng)滑輪與A相連，動(dòng)滑輪與B相連，如下圖。初始時(shí)，繩處于水平拉直狀態(tài)。假設(shè)物塊A在水平向右的恒力F作用下向右移動(dòng)了距離s，重力加速度大小為g。求：eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)21992327)(1)物塊B克服摩擦力所做的功；(2)物塊A、B的加速度大小。答案：(1)2μmgs(2)eq\f(F－3μmg,2m)eq\f(F－3μmg,4m)[解析](1)物塊A移動(dòng)了距離s，那么物塊B移動(dòng)的距離為s1＝eq\f(1,2)s①物塊B受到的摩擦力大小為f＝4μmg②物塊B克