《2013高考物理復(fù)習(xí) 高效學(xué)習(xí)方略 5-1 機(jī)械能練習(xí)》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2013高考物理復(fù)習(xí) 高效學(xué)習(xí)方略 5-1 機(jī)械能練習(xí)(7頁珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、
必修1 第五章 第1講
(時(shí)間:60分鐘 滿分:100分)
一、選擇題(每小題5分,共45分)
1.滑動(dòng)摩擦力所做的功( )
A.一定是正功
B.一定是負(fù)功
C.可能是正功,可能是負(fù)功,也可能為零
D.可能是正功,可能是負(fù)功,但不能為零
解析 C 一個(gè)力做的功是正功還是負(fù)功取決于力的方向與位移方向的夾角,當(dāng)力與位移方向的夾角為銳角時(shí),力做正功;當(dāng)力與位移方向夾角為鈍角時(shí),力做負(fù)功;當(dāng)力與位移方向垂直時(shí),力不做功.
2.如圖所示,兩個(gè)互相垂直的力F1與F2作用在同一物體上,使物體通過一段位移,此過程中,力F1對(duì)物體做功4 J,力F2對(duì)物體做功3 J,則
2、力F1與F2的合力做功為( )
A.7 J B.1 J
C.5 J D.3.5 J
解析 A 合力所做的功等于各分力做功的代數(shù)和.
W合=W1+W2=3 J+4 J=7 J.
3.(2011·江蘇)如圖所示,演員正在進(jìn)行雜技表演.由圖可估算出他將一只雞蛋拋出的過程中對(duì)雞蛋所做的功最接近于( )
A.0.3 J B.3 J
C.30 J D.300 J
解析 A 本題考查功能關(guān)系及對(duì)估算問題的處理.一只雞蛋的質(zhì)量大約為0.06 kg,由圖結(jié)合人的身高與身體各部分的比例可知雞蛋上升的最大高度約為0.5 m,雞蛋從速度為零開始到最高點(diǎn)的過程中,人
3、對(duì)雞蛋做功轉(zhuǎn)化為雞蛋的重力勢(shì)能,故有W=mgh=0.06×10×0.5 J=0.3 J,A項(xiàng)正確(估算題只要數(shù)量級(jí)對(duì)應(yīng)即可).
4. 如圖所示,鐵路提速要解決許多具體的技術(shù)問題,其中提高機(jī)車牽引力功率是一個(gè)重要的問題.若勻速行駛時(shí),列車所受阻力與速度的平方成正比,即Ff=kv2.那么,當(dāng)列車分別以120 km/h和40 km/h的速度在水平直軌道上勻速行駛時(shí),機(jī)車的牽引力功率之比為( )
A.3∶1 B.9∶1
C.27∶1 D.81∶1
解析 C 本題考查功率的概念,分析時(shí)要首先找出功率與速度的關(guān)系,然后再進(jìn)行判斷.功率P=Fv=Ffv=kv2×v=kv3,即功率
4、與速度的三次方成正比,所以由速度之比是3∶1,得功率之比是27∶1.
5.起重機(jī)以1 m/s2的加速度將質(zhì)量為1 000 kg的貨物由靜止開始勻加速向上提升,若取g=10 m/s2,則在1 s內(nèi)起重機(jī)對(duì)貨物所做的功是( )
A.500 J B.4 500 J
C.5 000 J D.5 500 J
解析 D 貨物的加速度向上,由牛頓第二定律有F-mg=ma,起重機(jī)的拉力F=mg+ma=11 000 N,貨物的位移是x=at2=0.5 m,做功W=Fx=5 500 J.
6.如圖所示,一個(gè)小孩站在船頭,兩種情況下用同樣大小的力拉繩作用相同的時(shí)間t(船未碰撞),小孩所
5、做的功分別為W1、W2,在時(shí)間t內(nèi)小孩拉繩的功率為P1、P2,則有( )
A.W1>W2,P1=P2 B.W1=W2,P1=P2
C.W1
6、.0~t1時(shí)間內(nèi),汽車的牽引力增大,加速度增大,功率不變
B.0~t1時(shí)間內(nèi),汽車的牽引力不變,加速度不變,功率增大
C.t1~t2時(shí)間內(nèi),汽車的牽引力減小,加速度減小
D.t1~t2時(shí)間內(nèi),汽車的牽引力不變,加速度不變
解析 BC 本題考查速度圖象的應(yīng)用、牛頓定律、功率的知識(shí)及其在汽車起動(dòng)問題上的應(yīng)用.解決本題的關(guān)鍵是要掌握汽車的兩種起動(dòng)方式.0~t1時(shí)間內(nèi),v-t圖象是一條傾斜的直線,說明汽車的加速度不變,由汽車起動(dòng)時(shí)的加速度a==可知,汽車的牽引力不變,速度增大,功率增大,A選項(xiàng)錯(cuò),B選項(xiàng)正確;t1~t2時(shí)間內(nèi),v-t圖象是一條曲線,斜率逐漸減小,說明加速度減小,由a=知,此過
7、程牽引力也減小,C選項(xiàng)正確,D選項(xiàng)錯(cuò)誤.
8.一滑塊在水平地面上沿直線滑行,t=0時(shí)其速度為1 m/s.從此刻開始在滑塊運(yùn)動(dòng)方向上再施加一水平作用力F,力F和滑塊的速度v隨時(shí)間的變化規(guī)律分別如圖甲和乙所示.設(shè)在第1 s內(nèi)、第2 s內(nèi)、第3 s內(nèi)力F對(duì)滑塊做的功分別為W1、W2、W3,則以下關(guān)系正確的是( )
A.W1=W2=W3 B.W1
8、=2 J,故正確答案為B.
9.一根質(zhì)量為M的直木棒,懸掛在O點(diǎn),有一只質(zhì)量為m的猴子抓著木棒,如圖所示.剪斷懸掛木棒的細(xì)繩,木棒開始下落,同時(shí)猴子開始沿木棒向上爬.設(shè)在一段時(shí)間內(nèi)木棒沿豎直方向下落,猴子對(duì)地的高度保持不變,忽略空氣阻力,則如下圖所示的四個(gè)圖象中能正確反映在這段時(shí)間內(nèi)猴子做功的功率隨時(shí)間變化的關(guān)系是( )
解析 B 猴子對(duì)地的高度不變,所以猴子受力平衡.設(shè)猴子的質(zhì)量為m,木棒對(duì)猴子的作用力為F,則有F=mg;對(duì)木棒,設(shè)木棒的重力為Mg,則木棒所受合力為F′+Mg=mg+Mg,根據(jù)力的作用的相互性F=F′,根據(jù)牛頓第二定律,Mg+mg=Ma,可見a是恒量,t時(shí)刻木
9、棒速度vt=at,猴子做功的功率P=mgvt=mgat,P與t為正比例關(guān)系,故B正確.
二、非選擇題(共55分)
10.(12分)如圖所示為一質(zhì)量為2 kg 的物體在力F作用下由靜止被豎直提起的v-t圖象.g取10 m/s2,則力F在0~10 s內(nèi)對(duì)物體所做的功為________J.
解析 物體在不同階段受力不同,可分段求出.在OA段,加速運(yùn)動(dòng),a1== m/s2=4 m/s2.
拉力為F1,則F1-mg=ma1,
所以F1=m(g+a1)=28 N.
位移x1=a1t=×4×22 m=8 m.
力F1做功W1=F1x1=28×8 J=224 J.
在AB段,F(xiàn)2=mg,
10、x2=vt2.
W2=F2x2=mgvt2=2×10×8×4 J=640 J.
在BC段,a3== m/s2=2 m/s2,
mg-F3=ma3,則F3=m(g-a3)=16 N.
位移x3=a3t=×2×42 m=16 m.
W3=F3x3=16×16 J=256 J.
力F做功為W=W1+W2+W3=224 J+640 J+256 J=1 120 J.
【答案】 1 120
11.(13分)質(zhì)量為3 kg的物體,從高30 m處自由落下,問:
(1)第2 s內(nèi)重力做功的功率是多少?
(2)第2 s末重力做功的功率是多少?(g取10 m/s2)
解析 (1)第2 s內(nèi)是
11、指一段時(shí)間,應(yīng)對(duì)應(yīng)P=,是平均功率.第2 s內(nèi)的位移
x=g(t-t)=×10×(22-12) m=15 m.
重力做的功W=mgx=3×10×15 J=450 J.
重力在第2 s內(nèi)的功率P== W=450 W.
(2)第2 s末指時(shí)刻,應(yīng)采用P=Fv計(jì)算,是瞬時(shí)功率.
第2 s末物體的速度v=gt2=10×2 m/s=20 m/s.
第2 s末重力做功的瞬時(shí)功率
P=mgv=3×10×20 W=600 W.
【答案】 (1)450 W (2)600 W
12.(13分)我省目前正在大力開發(fā)的風(fēng)力發(fā)電是一種將風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能的環(huán)保發(fā)電方式.風(fēng)力發(fā)電機(jī)的外觀如圖所示,其主要
12、部件包括風(fēng)輪機(jī)、齒輪箱、發(fā)電機(jī)等.
(1)風(fēng)輪機(jī)葉片旋轉(zhuǎn)所掃過的面積可視為風(fēng)力發(fā)電機(jī)可接收風(fēng)能的面積.設(shè)風(fēng)速大小為v,方向垂直于葉片掃過的平面,風(fēng)輪機(jī)葉片長(zhǎng)度為r,空氣密度為ρ,求單位時(shí)間內(nèi)風(fēng)力發(fā)電機(jī)可接收的風(fēng)能P0.
(2)若風(fēng)力發(fā)電機(jī)將可接收的風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率η=20%,當(dāng)?shù)氐目諝饷芏圈眩?.3 kg/m3,風(fēng)速v=10 m/s.要設(shè)計(jì)一臺(tái)功率P=20 kW的風(fēng)力發(fā)電機(jī),風(fēng)輪機(jī)的葉片長(zhǎng)度r應(yīng)為多少?
(3)在風(fēng)速和葉片數(shù)確定的情況下,要提高風(fēng)輪機(jī)單位時(shí)間接收的風(fēng)能,可采取哪些措施?請(qǐng)?zhí)岢鲆粭l建議.
解析 (1)風(fēng)輪機(jī)可接收的風(fēng)能為W=mv2,①
m=ρπr2vt,②
13、每秒鐘接收的風(fēng)能為P0=.③
由①②③得P0=ρπr2v3.④
(2)發(fā)電機(jī)功率為P=ηP0.⑤
由④⑤得r=.⑥
代入數(shù)據(jù)得r=7.0 m.⑦
(3)可增加風(fēng)輪葉片長(zhǎng)度,安裝調(diào)向裝置,以保證風(fēng)輪機(jī)與風(fēng)速垂直等.
【答案】 (1)ρπr2v3 (2)7.0 m (3)可增加風(fēng)輪葉片長(zhǎng)度,安裝調(diào)向裝置,以保證風(fēng)輪機(jī)與風(fēng)速垂直等
13.(17分)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的功率為60 kW,汽車的質(zhì)量為4 t,當(dāng)它行駛在坡度為0.02(sin α=0.02)的長(zhǎng)直公路上時(shí),如圖所示,所受摩擦阻力為車重的1/10,取g=10 m/s2.
(1)求汽車所能達(dá)到的最大速度vm.
(2)若汽車從靜止
14、開始以0.6 m/s2的加速度做勻加速直線運(yùn)動(dòng),則此過程能維持多長(zhǎng)時(shí)間?
(3)當(dāng)汽車勻加速行駛的速度達(dá)到最大值時(shí),汽車做功多少?
解析 (1)汽車在坡路上行駛,所受阻力由兩部分構(gòu)成,即Ff=kmg+mgsin α=4 000 N+800 N=4 800 N.
又因?yàn)镕=Ff時(shí),P=Ffvm,
所以vm== m/s=12.5 m/s.
(2)汽車從靜止開始,以a=0.6 m/s2的加速度勻加速行駛,由F=ma,有F′-F′f-mgsin α=ma.
所以F′=ma+kmg+mgsin α
=4×103×0.6 N+4 800 N=7.2×103 N.
保持這一牽引力,汽車可達(dá)到勻加速行駛的最大速度v′m,有v′m== m/s=8.33 m/s.
由運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律可以求出勻加速行駛的時(shí)間與位移:
t== s=13.9 s,
x== m=57.82 m.
(3)由W=Fx可求出汽車在勻加速運(yùn)動(dòng)階段牽引力做功為W=F′·x=7.2×103×57.82 J=4.16×105 J.
【答案】 (1)12.5 m/s (2)13.9 s (3)4.16×105 J
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