高考物理一輪復習主題五能量和動量課時跟蹤訓練

課時跟蹤訓練(二十)落實雙基[基礎(chǔ)鞏固]1．(2017·全國卷Ⅱ)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)上套著一個小環(huán)．小環(huán)由大圓環(huán)的最高點從靜止開始下滑，在小環(huán)下滑的過程中，大圓環(huán)對它的作用力()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]大圓環(huán)是光滑的，小環(huán)下滑的過程中，速度方向始終沿大圓環(huán)切線方向，大圓環(huán)對小環(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項正確，B項錯誤；小環(huán)剛下滑時，大圓環(huán)對小環(huán)的作用力背離大圓環(huán)圓心，小環(huán)滑到大圓環(huán)圓心以下的位置時，大圓環(huán)對小環(huán)的作用力指向大圓環(huán)圓心，C、D項錯誤．[答案]A2．起重機以1m/s2的加速度將質(zhì)量為1000kg的貨物由靜止開始勻加速向上提升，g取10m/s2，則在1s內(nèi)起重機對貨物做的功是()A．500J B．4500JC．5000J D．5500J[解析]貨物的加速度向上，由牛頓第二定律有：F－mg＝ma，起重機的拉力F＝mg＋ma＝11000N.貨物的位移是l＝eq\f(1,2)at2＝0.5m，做功為W＝Fl＝5500J，故D正確．[答案]D3．如圖所示，質(zhì)量為m的小球用長為L的輕繩懸掛于O點，用水平恒力F拉著小球從最低點運動到使輕繩與豎直方向成θ角的位置，求此過程中，各力對小球做的總功為()A．FLsinθB．mgL(1－cosθ)C．FLsinθ－mgL(1－cosθ)D．FLsinθ－mgLcosθ[解析]如圖，小球在F方向的位移為CB，方向與F同向，則WF＝F·CB＝F·Lsinθ小球在重力方向的位移為AC，方向與重力反向，則WG＝mg·AC·cos180°＝－mg·L(1－cosθ)繩的拉力FT時刻與運動方向垂直，則WFT＝0故W總＝WF＋WG＋WFT＝FLsinθ－mgL(1－cosθ)所以選項C正確．[答案]C4．如圖所示，質(zhì)量為m＝2kg的木塊在傾角θ＝37°的斜面上由靜止開始下滑，木塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為μ＝0.5，已知：sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g取10m/s2，則前2s內(nèi)重力的平均功率和2s末的瞬時功率分別為()A．48W24W B．24W48WC．24W12W D．12W24W[解析]木塊所受的合外力F合＝mgsinθ－μmgcosθ＝mg(sinθ－μcosθ)＝2×10×(0.6－0.5×0.8)N＝4N木塊的加速度a＝eq\f(F合,m)＝eq\f(4,2)m/s2＝2m/s2前2s內(nèi)木塊的位移x＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(1,2)×2×22m＝4m所以，重力在前2s內(nèi)做的功為W＝mgxsinθ＝2×10×0.6×4J＝48J.重力在前2s內(nèi)的平均功率為eq\x\to(P)＝eq\f(W,t)＝eq\f(48,2)W＝24W.木塊在2s末的速度v＝at＝2×2m/s＝4m/s2s末重力的瞬時功率P＝mgsinθ·v＝2×10×0.6×4W＝48W.故選項B正確．[答案]B5．一滑塊在水平地面上沿直線滑行，t＝0時其速度為1m/s，從此刻開始在滑塊運動方向上再施加一水平作用力F，力F和滑塊的速度v隨時間t的變化規(guī)律分別如圖甲、乙所示，則以下說法正確的是()A．第1s內(nèi)，F(xiàn)對滑塊做的功為3JB．第2s內(nèi)，F(xiàn)對滑塊做功的平均功率為4WC．第3s末，F(xiàn)對滑塊做功的瞬時功率為1WD．前3s內(nèi)，F(xiàn)對滑塊做的總功為零[解析]由題圖可知，第1s內(nèi)，滑塊位移為1m，F(xiàn)對滑塊做的功為2J，A錯誤．第2s內(nèi)，滑塊位移為1.5m，F(xiàn)做的功為4.5J，平均功率為4.5W，B錯誤．第3s末，F(xiàn)對滑塊做功的瞬時功率P＝Fv＝1W，C正確．前3s內(nèi)，F(xiàn)對滑塊做的總功為8J，D錯誤．[答案]C6．(多選)如圖所示為某汽車啟動時發(fā)動機功率P隨時間t變化的圖象，圖中Pe為發(fā)動機的額定功率，若已知汽車的最大速度為vm，據(jù)此可知()A．汽車勻速運動時所受的阻力f等于Pe/vmB．0～t1時間內(nèi)發(fā)動機做功為Pet1C．t1～t2時間內(nèi)汽車做勻速運動D．0～t2時間內(nèi)發(fā)動機做功為Peeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(t2－\f(1,2)t1))[解析]由Pe＝fvm可知，汽車勻速運動時所受的阻力f＝Pe/vm，選項A正確．根據(jù)功率P隨時間t變化的圖象(即P－t圖象)與橫軸圍成的面積表示功W可知，0～t1時間內(nèi)發(fā)動機做功為eq\f(1,2)Pet1，選項B錯誤．t1～t2時間內(nèi)汽車發(fā)動機功率恒定，汽車先做加速度逐漸減小的加速運動后做勻速運動，選項C錯誤．根據(jù)功率P隨時間t變化的圖象(即P－t圖象)與橫軸圍成的面積表示功W可知，0～t2時間內(nèi)發(fā)動機做功為eq\f(1,2)Pet1＋Pe(t2－t1)＝Peeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(t2－\f(1,2)t1))，選項D正確．[答案]AD7．如圖甲所示，靜止于光滑水平面上坐標原點處的小物塊，在水平拉力F作用下，沿x軸方向運動，拉力F隨物塊所在位置坐標x的變化關(guān)系如圖乙所示，圖線為半圓．則小物塊運動到x0處時F做的總功為()A．0 B.eq\f(1,2)Fmx0C.eq\f(π,4)Fmx0 D.eq\f(π,4)xeq\o\al(2,0)[解析]F為變力，根據(jù)F－x圖象包圍的面積在數(shù)值上等于F做的總功來計算．圖線為半圓，由圖線可知在數(shù)值上Fm＝eq\f(1,2)x0，故W＝eq\f(1,2)π·Feq\o\al(2,m)＝eq\f(1,2)π·Fm·eq\f(1,2)x0＝eq\f(π,4)Fmx0.[答案]C8．一臺起重機從靜止開始將一質(zhì)量m＝1.0×103kg的貨物勻加速豎直吊起，在2s末貨物的速度v＝4m/s.求起重機在這2s內(nèi)的平均輸出功率及2s末的瞬時功率．(g取10m/s[解析]貨物運動的加速度a＝eq\f(v,t)＝eq\f(4,2)m/s2＝2m/s2設(shè)起重機吊繩的拉力為F，根據(jù)牛頓第二定律，有F－mg＝ma所以F＝m(g＋a)＝1.0×103×(10＋2)N＝1.2×104N貨物上升的位移l＝eq\f(1,2)at2＝4m則拉力做的功W＝F·l＝1.2×104×4J＝4.8×104J故2s內(nèi)的平均功率eq\x\to(P)＝eq\f(W,t)＝2.4×104W2s末的瞬時功率P＝Fv＝1.2×104×4W＝4.8×104W.[答案]2.4×104W4.8×104W[素能培養(yǎng)]9．(多選)(2017·江西師大附中模擬)如圖甲所示，一個質(zhì)量m＝2kg的物塊靜止放置在粗糙水平地面O處，物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.5，在水平拉力F作用下物塊由靜止開始向右運動，經(jīng)過一段時間后，物塊回到出發(fā)點O處，取水平向右為速度的正方向，物塊運動過程中其速度v隨時間t變化規(guī)律如圖乙所示，取g＝10m/s2，則()A．物塊經(jīng)過4s時間到出發(fā)點B．4.5s時水平力F的瞬時功率為24WC．0～5s內(nèi)摩擦力對物塊先做負功，后做正功，總功為零D．0～5s內(nèi)物塊所受合力的平均功率為1.8W[解析]由圖象可知，前4s內(nèi)速度方向始終為正方向，故前4s時間內(nèi)沒有回到出發(fā)點，選項A錯誤；根據(jù)v－t圖線的斜率表示加速度，可知3～5s內(nèi)，加速度a＝－eq\f(3,1)m/s2＝－3m/s2,4.5s時的速度v＝aΔt＝－3×(4.5－4)m/s＝－1.5m/s，根據(jù)牛頓第二定律有F＋μmg＝ma，得F＝－16N，負號表示力的方向水平向左，水平力F的瞬時功率P＝Fv＝24W，選項B正確；滑動摩擦力的方向始終與速度方向相反，摩擦力始終做負功，選項C錯誤；3～5s內(nèi)合力為恒力，物塊的位移為零，合力做的功為零，0～3s內(nèi)，物塊的加速度a1＝eq\f(3,3)m/s2＝1m/s2，位移s1＝eq\f(1,2)×1×32m＝4.5m，合力做的功W＝ma1s1＝9J,0～5s內(nèi)合力的平均功率eq\x\to(P)＝eq\f(W,t)＝eq\f(9,5)W＝1.8W，選項D正確．[答案]BD10．(多選)(2017·山西四校聯(lián)考)如圖所示，擺球質(zhì)量為m，懸繩長為L，把懸線拉到水平位置后放手．設(shè)在擺球從A點運動到B點的過程中空氣阻力F阻的大小不變，重力加速度大小為g.則下列說法正確的是()A．重力做功為mgLB．繩的拉力做功為mgLC．空氣阻力F阻做功為－mgLD．空氣阻力F阻做功為－F阻·eq\f(1,2)πL[解析]小球下落L的過程中，重力做功為mgL，A正確；繩的拉力始終與速度方向垂直，拉力做功為0，B錯誤；空氣阻力F阻大小不變，方向始終與速度方向相反，故空氣阻力F阻做功為－F阻·eq\f(1,2)πL，C錯誤，D正確．[答案]AD11．(2017·廣東七校聯(lián)考)如圖所示，水平傳送帶長為L，始終以速度v保持勻速運動，把質(zhì)量為m的貨物無初速度地放到A點，當貨物運動到AC的中點B時速度恰為v，而后被傳送到C點．貨物與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為μ，重力加速度大小為g.則貨物從A點到C點的過程中()A．摩擦力對貨物做的功為μmgLB．摩擦力對貨物做功的平均功率為eq\f(1,2)μmgvC．傳送帶克服摩擦力做功為μmgLD．傳送帶克服摩擦力做功的平均功率為eq\f(1,2)μmgv[解析]由于貨物在運動過程中，當速度達到v時，不再受摩擦力，故摩擦力所做的功Wf＝μmg×eq\f(L,2)，故A錯誤；在貨物加速過程中，摩擦力做功Wf＝μmg×eq\f(L,2)，由運動學公式有eq\f(L,2)＝eq\x\to(v)t，由W＝Pt可得，從A點運動到B點的過程摩擦力對貨物做功的平均功率為P＝μmgeq\x\to(v)＝eq\f(1,2)μmgv；到達B點之后摩擦力不再做功，故總的平均功率要小于該值，故B錯誤；貨物在加速過程中平均速度為eq\f(v,2)，而傳送帶的速度為v，貨物加速運動的位移為eq\f(L,2)，則傳送帶前進的位移一定為L，故傳送帶克服摩擦力所做的功為Wf′＝μmgL，故C正確；A點到C點用時t＝eq\f(3L,2v)，故傳送帶克服摩擦力做功的平均功率應(yīng)為eq\f(2,3)μmgv，故D錯誤．[答案]C12．在檢測某種汽車性能的實驗中，質(zhì)量為3×103kg的汽車由靜止開始沿平直公路行駛，達到的最大速度為40m/s，利用傳感器測得此過程中不同時刻該汽車的牽引力F與對應(yīng)速度v，并描繪出如右圖所示的F－eq\f(1,v)圖象(圖線ABC為汽車由靜止到達到最大速度的全過程，AB、BO均為直線)．假設(shè)該汽車行駛中所受的阻力恒定，根據(jù)圖線ABC：(1)求該汽車的額定功率．(2)該汽車由靜止開始運動，經(jīng)過35s達到最大速度40m/s，求其在BC段的位移．[解析](1)由圖線分析可知：圖線AB表示牽引力F不變即F＝8000N，阻力f不變，汽車由靜止開始做勻加速直線運動；圖線BC的斜率表示汽車的功率P不變，達到額定功率后，汽車所受牽引力逐漸減小，汽車做加速度減小的變加速直線運動，直至達到最大速度40m/s，此后汽車做勻速直線運動由圖可知：當最大速度vmax＝40m/s時，牽引力為Fmin＝2000N由平衡條件f＝Fmin可得f＝2000N由公式P＝Fminvmax得額定功率P＝8×104W.(