全品复习方案2020届高考物理一轮复习第5单元机械能课时作业含解析.pdf

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1、机械能机械能 课时作业(十三) 第 13 讲 功 功率 时间/40 分钟 图 K13-1 1.如图 K13-1 所示,平板车放在光滑水平面上,一个人从车的左端加速向右端跑动,设人受的摩擦 力为f,平板车受到的摩擦力为f,下列说法正确的是( ) A.f、f均做负功 B.f、f均做正功 C.f做正功,f做负功 D.因为是静摩擦力,所以f、f做功均为零 图 K13-2 2. 2018大连二模 如图K13-2所示,倾角为的光滑斜面固定在水平地面上,斜面长为L,一质量 为m的小物块从斜面顶端由静止开始释放,重力加速度为g.当小物块刚滑到底端时,重力的瞬时功 率为( ) A.mgB.mg C.mgsinD

2、.mgcos 3.如图 K13-3 所示,在大小相同的恒力F1和F2的作用下,两个质量相同的物体在水平面上移动相 同的距离s(两物体与水平面间的动摩擦因数相同),则 ( ) 图 K13-3 A.力F1与F2对物体所做的功相同 B.摩擦力对物体所做的功相同 C.重力对物体所做的功都是mgs D.合力对物体所做的功相同 4.如图 K13-4 所示,质量为 50kg 的同学在做仰卧起坐运动.若该同学上半身的质量约为全身质量 的,她在 1min 内做了 50 个仰卧起坐,每次上半身重心上升的高度均为 0.3m,则她克服重力 做的功W和相应的功率P约为( ) 图 K13-4 A.W=4500J,P=75

3、W B.W=450J,P=7.5W C.W=3600J,P=60W D.W=360J,P=6W 5.京沪高铁恢复 350km/h 的时速,由“复兴号”承担运营.“复兴号”列车使用的动车组是由几节 自带动力的车厢(动车)加几节不带动力的车厢(也叫拖车)编成一组.假设动车组运行过程中受到 的阻力与其所受重力成正比,每节动车与拖车的质量都相等,每节动车的额定功率都相等.若 2 节 动车加6节拖车编成的动车组的最大速度为 120km/h,则 4 节动车加2 节拖车编成的动车组能达到 的最大速度为( ) A.120km/hB.240km/h C.320km/hD.480km/h 6. 2018西北师大附

4、中二模 一质量为m的汽车原来在平直路面上以速度v匀速行驶,发动机的 输出功率为P.从某时刻开始,司机突然加大油门将汽车发动机的输出功率提升至某个值并保持不 变,结果汽车在速度达到2v之后又开始匀速行驶.若汽车行驶过程所受路面阻力保持不变,不计空 气阻力.下列说法正确的是 ( ) A.汽车加速过程的最大加速度为 B.汽车加速过程的平均速度为v C.汽车速度从v增大到 2v过程做匀加速运动 D.汽车速度增大时,发动机产生的牵引力随之不断增大 7.某重型气垫船的质量为5.0105kg,最高时速为108km/h,装有额定输出功率为9000kW的燃气轮 机.假设该重型气垫船在海面航行过程所受的阻力f与速

5、度v满足f=kv,下列说法正确的是 ( ) A.该重型气垫船的最大牵引力为 3.0105N B.由题中给出的数据可算出k=1.0104Ns/m C.当以最高时速一半的速度匀速航行时,气垫船所受的阻力大小为 3.0105N D.当以最高时速一半的速度匀速航行时,气垫船发动机的输出功率为 4500kW 技能提升 图 K13-5 8. 2018太原五中检测 某兴趣小组对一辆自制遥控小车的性能进行研究,他们让这辆小车在水 平的直轨道上以恒定加速度由静止启动,并将小车运动的全过程记录下来,通过处理转化为v-t图 像,如图 K13-5 所示(除 210s 时间段内的图像为曲线外,其余时间段图像均为直线),

6、2s 后小车的 功率不变,可认为在整个过程中小车所受到的阻力大小不变.若小车的质量为 1kg,则小车在010s 运动过程中位移的大小为( ) A.39mB.42mC.45mD.48m 9. 2018安徽六安一中三模 一质量为m=2kg 的小球沿倾角为=30的足够长的斜面由静止开 始匀加速滚下,途中依次经过A、B、C三点,已知AB=BC=12m,由A到B和由B到C经历的时间分别 为t1=4s、t2=2s,则下列说法正确的是(g取 10m/s2)( ) A.小球的加速度大小为 4m/s2 B.小球经过B点时重力的瞬时功率为 100W C.A点与出发点的距离为 0.5m D.小球由静止到C点过程中重

7、力的平均功率为 70W 10.(多选) 2018福建南平模拟 一辆机动车在平直的公路上由静止启动.如图K13-6所示,图线A 表示该车运动的速度与时间的关系,图线B表示该车的功率与时间的关系.设机车在运动过程中阻 力不变,则以下说法正确的是( ) 图 K13-6 A.022s 内机动车先做加速度逐渐减小的加速运动,后做匀速运动 B.运动过程中机动车所受阻力为 1500N C.机动车速度为 5m/s 时牵引力大小为 3103N D.机动车的质量为 562.5kg 挑战自我 11.(多选) 2018福州十中月考 一辆汽车从静止开始启动,其加速度a与速度的倒数的 关系如图 K13-7 所示,已知汽车

8、的质量为m,汽车启动过程受到的阻力恒定,图中b、c、d已知,则 ( ) 图 K13-7 A.汽车启动过程的功率越来越大 B.汽车启动过程的功率为 C.汽车启动过程的最大速度为 D.汽车启动过程受到的阻力为 12.在北极地区,人们常用狗拉雪橇.狗系着不可伸长的绳拖着质量m=11kg的雪橇从静止开始沿着 笔直的水平地面加速奔跑,5s后绳断了,雪橇运动的v-t图像如图K13-8所示.不计空气阻力,已知 绳与地面的夹角为 37,且 sin37=0.6,cos37=0.8,g取 10m/s2.求: (1)绳对雪橇的拉力大小; (2)07s 内雪橇克服摩擦力做的功. 图 K13-8 13.高速连续曝光照相

9、机可在底片上重叠形成多个图像.现利用这架照相机对某款家用汽车的加 速性能进行研究,图K13-9 为汽车做匀加速直线运动时连续三次曝光的照片,图中汽车的实际长度 为 4m,照相机每两次曝光的时间间隔为 2.0s.已知该汽车的质量为 1000kg,额定功率为 90kW,汽车 运动过程中所受的阻力始终为 1500N. (1)求该汽车的加速度大小. (2)若汽车由静止开始以此加速度做匀加速运动,则匀加速运动状态能保持多长时间? (3)汽车所能达到的最大速度是多少? (4)若该汽车从静止开始运动,牵引力不超过 3000N,求汽车运动 2400m 所用的最短时间(汽车已经 达到最大速度). 图 K13-9

10、 课时作业(十四) 第 14 讲 动能 动能定理 时间/40 分钟 基础达标 1.若物体在运动过程中受到的合外力不为零,则以下说法正确的是( ) A.物体的速度大小和方向一定都变化 B.物体的加速度一定变化 C.物体的动能一定变化 D.物体的动量一定变化 图 K14-1 2.如图 K14-1 所示,一质量为m的小球用长为L的轻绳悬挂于O点,小球在水平力F作用下从平衡 位置P点很缓慢地移到Q点,此时悬线与竖直方向夹角为,重力加速度为g,则拉力F所做的功为 ( ) A.FLcos B.FLsin C.mgLcos D.mgL(1-cos) 3.在篮球比赛中,某位同学获得罚球机会,他站在罚球线处用力

11、将篮球投出,如图 K14-2所示,篮球 约以 1m/s 的速度撞击篮筐.已知篮球质量约为 0.6kg,篮筐离地高度约为 3m,忽略篮球受到的空气 阻力,则该同学罚球时对篮球做的功大约为( ) 图 K14-2 A.1JB.10JC.50JD.100J 4.(多选)用力F拉着一个物体从空中的a点运动到b点的过程中,重力做功-3J,拉力F做功 8J, 空 气阻力做功-0.5J,则下列判断正确的是( ) A.物体的重力势能增加了 3J B.物体的重力势能减少了 3J C.物体的动能增加了 4.5J D.物体的动能增加了 8J 图 K14-3 5. 2018张掖中学月考 质量为m的物体从地面上方H高处无

12、初速度释放,落到地面后出现一个 深为h的坑,如图 K14-3 所示,重力加速度为g,则在此过程中( ) A.重力对物体做功mgH B.物体重力势能减少mg(H-h) C.合力对物体做的总功为零 D.地面对物体的平均阻力为 6.一个小球从足够高处水平抛出,空气阻力忽略不计,小球抛出后的动能随时间变化的关系为 Ek=2+50t2(J),重力加速度g取 10m/s2,则 ( ) A.小球的初速度为 4m/s B.小球的质量为 0.5kg C.2s 末小球的水平位移为 2m D.2s 末小球的速度约为 20.1m/s 7.如图 K14-4 所示,AB为圆弧轨道,BC为水平直轨道,BC恰好在B点与AB相

13、切,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,它由轨道顶端A从静 止开始下落,恰好运动到C处停止,重力加速度为g,那么物体在AB段克服摩擦力所做的功为 ( ) 图 K14-4 A.B. C.mgRD.(1-)mgR 技能提升 8.(多选)一质量为 2kg 的物体在水平恒定拉力的作用下以一定的初速度在粗糙的水平面上做匀速 运动,运动一段时间后,拉力逐渐减小,当拉力减小到零时,物体刚好停止运动,图 K14-5 中给出了 拉力随位移变化的关系图像.已知重力加速度g取 10m/s2,由此可知( ) 图 K14-5 A.物体与水平面间的动摩擦因数为 0.35 B.

14、减速过程中拉力对物体所做的功约为 12J C.匀速运动时的速度约为 6m/s D.减速运动的时间约为 1.7s 9.如图 K14-6 所示,竖直平面内一半径为R的半圆形轨道两边端点等高,一个质量为m的质点从左 端点P由静止开始下滑,滑到最低点Q时受到轨道支持力为 2mg,g为重力加速度,则此下滑过程克 服摩擦力做的功是( ) 图 K14-6 A.mgRB.mgR C.mgRD.mgR 10.如图K14-7 所示,一薄木板斜搁在高度一定的平台和水平地板上,其顶端与台面相平,末端位于 地板上的P处,并与地板平滑连接.一可看成质点的滑块放在水平地板上的Q点,给滑块一向左的 初速度v0,滑块刚好能够滑

15、到木板顶端.滑块与木板及地板间的动摩擦因数相同.现将木板截短一 半,仍按上述方式搁在该平台和地板上,再次将滑块放在Q点,欲使滑块还能够刚好滑到木板顶端, 则滑块的初速度( ) 图 K14-7 A.大于v0B.等于v0 C.小于v0D.条件不足,无法确定 11.(多选) 2018泉州质检 如图 K14-8 甲所示,长为l、 倾角为的斜面固定在水平地面上,一质 量为m的物块从斜面顶端由静止释放并沿斜面向下滑动.已知物块与斜面间的动摩擦因数与下 滑距离x的变化关系图像如图乙所示,重力加速度为g,则( ) 图 K14-8 A.0tan B.物块下滑的加速度逐渐增大 C.物块下滑到斜面底端的过程中克服摩

16、擦力做功为0mglcos D.物块下滑到底端时的速度大小为 12. 2018西北师大附中二模 如图 K14-9 所示,光滑曲面AB与水平面BC平滑连接于B点,BC右 端连接内壁光滑、半径为r=1.5m 的四分之一细圆管CD,管口D端正下方直立一根轻弹簧,轻弹簧 下端固定,上端恰好与管口D端齐平.一小球在曲面AB上距BC的高度为h=1.0m处由静止开始释放, 进入管口C端时与圆管恰好无作用力,通过CD后压缩弹簧,弹簧能将小球无碰撞地弹回管口D.小 球与BC间的动摩擦因数=0.25,g取 10m/s2.求: (1)水平面BC的长度L; (2)小球最终停下的位置. 图 K14-9 挑战自我 13.

17、2018河南南阳模拟 如图 K14-10 所示,斜面ABC下端与光滑的圆弧轨道CDE相切于C,整个 装置竖直固定,D是最低点,圆心角DOC=37,E、B与圆心O等高,圆弧轨道半径R=0.30m,斜面长 L=1.90m,AB部分光滑,BC部分粗糙.现有一个质量m=0.10kg 的小物块P从斜面上端A点无初速度 下滑,物块P与斜面BC部分之间的动摩擦因数=0.75.sin37=0.6,cos37=0.8,重力加速度g 取 10m/s2,忽略空气阻力.求: (1)物块第一次通过D点时对轨道的压力大小FN; (2)物块第一次通过D点后能上升的最大高度. 图 K14-10 课时作业(十五) 第 15 讲

18、 机械能守恒定律及其应用 时间/40 分钟 基础达标 图 K15-1 1.如图 K15-1 所示,将弹性绳上端固定,拉长后下端固定在运动员身上,并通过外力作用使运动员 停留在地面上,当撤去外力后,运动员被“发射”出去冲向高空.若运动员始终沿竖直方向运动并 可视为质点,忽略弹性绳质量与空气阻力.对于运动员的上升过程,下列说法正确的是( ) A.运动员的动能先增大后保持不变 B.运动员的重力势能和弹性绳的弹性势能之和在合力为 0 时最小 C.弹性绳的弹性势能一直减小 D.运动员的机械能先增大后减小 图 K15-2 2. 2018北京丰台测试 某同学利用如图 K15-2 所示的实验装置研究摆球的运动

19、情况.摆球从A 点由静止释放,经过最低点C到达与A等高的B点,D、E、F是OC连线上的点,OE=DE,DF=FC,OC连 线上各点均可钉钉子.每次均将摆球从A点由静止释放,不计绳与钉子碰撞时机械能的损失.下列 说法正确的是( ) A.若只在E点钉钉子,摆球最高可能摆到A、B连线以上的某点 B.若只在D点钉钉子,摆球最高可能摆到A、B连线以下的某点 C.若只在F点钉钉子,摆球最高可能摆到D点 D.若只在F点以下某点钉钉子,摆球可能做完整的圆周运动 图 K15-3 3.在某次“蹦床”娱乐活动中,从小朋友下落到离地面高h1处开始计时,其动能Ek与离地高度h 的关系如图 K15-3 所示.在h1h2阶

20、段图像为直线,其余部分为曲线,h3对应图像的最高点,小朋友 的质量为m,重力加速度为g,不计空气阻力和一切摩擦.下列有关说法正确的是( ) A.整个过程中小朋友的机械能守恒 B.从小朋友的脚接触蹦床直至蹦床被压缩至最低点的过程中,其加速度先增大后减小 C.小朋友处于h=h4高度时,蹦床的弹性势能为Ep=mg(h2-h4) D.小朋友从h1下降到h5过程中,蹦床的最大弹性势能为Epm=mgh1 图 K15-4 4.如图 K15-4 所示,一长为L的均匀铁链对称挂在一轻质小滑轮上,由于某一微小的扰动使得链条 向一侧滑动,则铁链完全离开滑轮时的速度大小为(重力加速度为g) ( ) A.B. C.D.

21、 5.(多选)有一系列斜面,倾角各不相同,它们的顶端都在O点,如图 K15-5 所示.有一系列完全相同 的滑块(可视为质点)从O点同时由静止释放,分别到达各斜面上的A、B、C、D各点,下列判断 正确的是( ) 图 K15-5 A.若各斜面光滑,且这些滑块到达A、B、C、D各点的速率相同,则A、B、C、D各点处在 同一水平线上 B.若各斜面光滑,且这些滑块到达A、B、C、D各点的速率相同,则A、B、C、D各点处在 同一竖直线上 C.若各斜面光滑,且这些滑块到达A、B、C、D各点的时间相同,则A、B、C、D各点处在 同一竖直面内的圆周上 D.若各斜面与这些滑块间有相同的动摩擦因数,且到达A、B、C

22、、D各点的过程中,各滑块损失 的机械能相同,则A、B、C、D各点处在同一竖直线上 6.同重力场作用下的物体具有重力势能一样,万有引力场作用下的物体同样具有引力势能.若取 无穷远处引力势能为零,质量为m的物体距质量为m0的星球球心距离为r时的引力势能为Ep=-G (G为引力常量).设宇宙中有一个半径为R的星球,宇航员在该星球上以初速度v0竖直向上 抛出一个质量为m的物体,不计空气阻力,经时间t后物体落回手中.下列说法错误的是 ( ) A.在该星球表面上以的初速度水平抛出一个物体,物体将不再落回星球表面 B.在该星球表面上以 2的初速度水平抛出一个物体,物体将不再落回星球表面 C.在该星球表面上以

23、的初速度竖直抛出一个物体,物体将不再落回星球表面 D.在该星球表面上以 2的初速度竖直抛出一个物体,物体将不再落回星球表面 技能提升 7.(多选)如图 K15-6 所示,半径为R的光滑圆环固定在竖直平面内,O是圆心,虚线OC水平,D是圆 环最低点.两个质量均为m的小球A、B套在圆环上,两球之间用轻杆相连,从图示位置由静止释放, 则( ) 图 K15-6 A.A、B系统在运动过程中机械能守恒 B.当杆水平时,A、B球速度达到最大 C.B球运动至最低点D时,A、B系统重力势能最小 D.A球从C点运动至D点过程中受到的合外力做正功 图 K15-7 8.(多选) 2018苏、 锡、 常、 镇四市调研

24、如图 K15-7 所示,用铰链将质量均为m的三个小球A、B、C 与长均为L的两根轻杆相连,B、C置于水平地面上.在轻杆竖直时,将A由静止释放,B、C在杆的 作用下向两侧滑动,三小球始终在同一竖直平面内运动.忽略一切摩擦,重力加速度为g,则此过程 中( ) A.球A的机械能一直减小 B.球A落地的瞬时速度为 C.球B对地面的压力始终等于mg D.球B对地面的压力可小于mg 9. 2018太原二模 如图 K15-8 所示为过山车的部分轨道,它由位于同一竖直面内的倾斜直轨道 ab、半径不同的两个紧靠在一起的光滑圆轨道、(间距可忽略)组成.其中,ab与圆轨道相切 于b点,ab=48.9m,=37;R1

25、=10m、R2=5.12m.车厢与ab间的动摩擦因数为=0.125.一次游戏中, 质量m=500kg 的车厢A被牵引到a点由静止释放,经切点b进入圆轨道;绕过圆轨道后到达最 低点P时,与停在P点的障碍物B相撞并连在一起进入圆轨道.将A、B视为质点,不考虑空气阻 力,g取 10m/s2,sin37=0.6,cos37=0.8. (1)求车厢A通过圆轨道最高点时受到的弹力大小; (2)若车厢A能安全通过圆轨道,则B的质量不超过A的多少倍? 图 K15-8 挑战自我 10.如图 K15-9 所示,一不可伸长的轻质细绳长为L,一端固定于O点,另一端系一质量为m的小球, 小球绕O点在竖直平面内做圆周运动

26、(重力加速度为g,不计空气阻力). (1)若小球通过最高点A时的速度为v,求v的最小值和此时绳对小球的拉力F的大小; (2)若小球恰好通过最高点A且悬点距地面的高度h=2L,小球经过B点或D点时绳突然断开,求两 种情况下小球从抛出到落地所用时间之差t; (3)若小球通过最高点A时的速度为v,小球运动到最低点C或最高点A时,绳突然断开,两种情况 下小球从抛出到落地的水平位移大小相等,试证明O点离地面的高度h与绳长L之间应满足h L. 图 K15-9 课时作业(十六) 第 16 讲 能量守恒定律 时间/40 分钟 基础达标 1.某同学将一个质量为m的小球竖直向上抛出,小球上升的最大高度为H.若上升

27、过程中空气阻力 F大小恒定,重力加速度为g,则在上升过程中 ( ) A.小球的动能减小了mgH B.小球的机械能减小了FH C.小球的重力势能减小了mgH D.小球克服空气阻力做功为(F+mg)H 2.一物体从地面由静止开始运动,取地面的重力势能为零,运动过程中重力对物体做功为W1,阻力 对物体做功为W2,其他力对物体做功为W3,则该过程终态时( ) A.物体的动能为W1+W2 B.物体的重力势能为W1 C.物体的机械能的改变量为W2+W3 D.物体的机械能的改变量为W1+W2+W3 图 K16-1 3.一物体仅受重力和竖直向上的拉力作用,沿竖直方向向上做减速运动,此过程中物体速度的二 次方和

28、上升高度的关系如图 K16-1 所示.若取h=0 处为重力势能等于零的参考平面,则此过程中物 体的机械能随高度变化的图像可能是图 K16-2 中的( ) 图 K16-2 4.一小球从某一高度H下落到水平地面上,与水平地面碰撞后弹起.假设小球与地面的碰撞过程中 没有能量损失,但由于受到大小不变的空气阻力的影响,每次碰撞后弹起上升的高度是碰撞前下 落高度的.为使小球弹起后能上升到原来的高度H,在小球开始下落时,在极短的时间内应 给小球补充的能量为(重力加速度为g)( ) A.mgHB.mgH C.mgHD.mgH 5.在具有登高平台的消防车上,具有一定质量的伸缩臂能够在 5min 内使承载 4 人

29、的登高平台(人 连同平台的总质量为 400kg)上升 60m 到达灭火位置,此后,在登高平台上的消防员用水炮灭火,已 知水炮的出水量为 3m3/min,水离开炮口时的速率为 20m/s,则(g取 10m/s2)( ) A.用于水炮工作的发动机输出功率为 1104W B.用于水炮工作的发动机输出功率为 4104W C.用于水炮工作的发动机输出功率为 2.4106W D.伸缩臂抬升登高平台的发动机输出功率约为 800W 图 K16-3 6.如图 K16-3 所示,一足够长的木板在光滑的水平面上以速度v向右匀速运动,将质量为m的物体 轻轻地放置在木板右端,物体和木板间的动摩擦因数为.为保持木板的速度

30、不变,从物体放到木 板上到它相对木板静止的过程中,应对木板施一水平向右的作用力F,则力F对木板做的功为 ( ) A.B.C.mv2D.2mv2 技能提升 7.(多选) 2019武汉模拟 质量为m的跳伞运动员进行低空跳伞表演,在打开降落伞之前,他以恒 定的加速度g(g为重力加速度)竖直加速下落高度h,在此过程中( ) A.运动员的重力势能减少了mgh B.运动员的动能增加mgh C.运动员克服阻力所做的功为mgh D.运动员的机械能减少mgh 8.(多选)“弹弓”是孩子们喜爱的弹射类玩具,其构造原理如图 K16-4 所示,橡皮筋两端点A、B 固定在把手上,橡皮筋处于ACB时恰好为原长状态,在C处

31、(位于AB连线的中垂线上)放一固体弹丸, 一手握住把手,另一手将弹丸拉至D点放手,弹丸就会在橡皮筋的作用下发射出去,打击目标.现将 弹丸竖直向上发射,已知E是CD中点,则 ( ) 图 K16-4 A.从D到C,弹丸的机械能一直在增大 B.从D到C,弹丸的动能一直在增大 C.从D到C,弹丸的机械能先增大后减小 D.从D到E弹丸增加的机械能大于从E到C弹丸增加的机械能 9.(多选)如图 K16-5 甲所示,竖直光滑杆固定,套在杆上的弹簧下端固定,将套在杆上的滑块向下 压缩弹簧至离地高度h=0.1m 处,滑块与弹簧不拴接.现由静止释放滑块,通过传感器测量到滑块的 速度和离地高度h并作出滑块的Ek-h

32、图像如图乙所示,其中高度从0.2m上升到0.35m范围内图像 为直线,其余部分为曲线.以地面为零势能面,g取 10m/s2.由图像可知( ) 图 K16-5 A.小滑块的质量为 0.2kg B.弹簧的最大弹性势能为 0.32J C.弹簧的原长为 0.2m D.小滑块的重力势能与弹簧的弹性势能之和最小为 0.18J 10.(多选) 2018江西赣州中学模拟 如图 K16-6 所示,传送带与水平面的夹角为=30,传送带 两端A、B间的距离为L=5m,传送带在电动机的带动下以v=1m/s 的速度沿顺时针方向匀速运动.现 将一质量为m=10kg 的小物体(可视为质点)轻放在传送带上的A点,已知小物体与

33、传送带间的动摩 擦因数=,在传送带将小物体从A点输送到B点的过程中,下列说法正确的是(g取 10m/s2) ( ) 图 K16-6 A.小物体在传送带上运动的时间为 5s B.传送带对小物体做的功为 255J C.电动机做的功为 255J D.小物体与传送带间因摩擦产生的热量为 15J 11. 2018广州测试 吊锤打桩机如图 K16-7 甲所示,其工作过程可以简化为图乙:质量m=2.0 103kg 的吊锤在绳子的恒定拉力F作用下从与钉子接触处由静止开始运动,上升一段高度后撤去F, 到最高点后自由落下,撞击钉子将钉子打入一定深度.吊锤上升过程中,机械能E与上升高度h的 关系如图丙所示,不计摩擦

34、及空气阻力,g取 10m/s2. (1)求吊锤上升h1=1.6m 时的速度大小; (2)吊锤上升h1=1.6m 后,再经过多长时间撞击钉子? (3)吊锤上升h2=0.4m 时,求拉力F的瞬时功率. 图 K16-7 挑战自我 12.如图 K16-8 所示,静止的水平传送带右端B点与粗糙的水平面相连接,传送带长L1=0.36m,质量 为 1kg 的滑块以v0=2m/s 的水平速度从传送带左端A点冲上传送带,并从传送带右端滑上水平面, 最后停在距B点L2=0.64m 的C处.已知滑块与传送带、 滑块与水平面间的动摩擦因数相等,重力加 速度g取 10m/s2. (1)求动摩擦因数的值; (2)若传送带

35、始终以v=2m/s 的速度逆时针转动,滑块在传送带上运动的过程中,求传送带对滑块的 冲量大小和整个过程中电动机由于传送滑块多消耗的电能. 图 K16-8 课时作业(十三) 1.B 解析人相对于地的位移方向向右,人所受的摩擦力方向也向右,则f做正功;平板车相对于 地的位移方向向左,它受到的摩擦力方向也向左,则f也做正功,选项 B 正确. 2.C 解析小物块刚滑到底端时的速度v=,重力的瞬时功率P=mgvsin=mgsin,选 项 C 正确. 3.A 解析由功的定义式W=Flcos,可得力F1与F2对物体所做的功相同,选项A正确;摩擦力f= FN,摩擦力大小不同,对物体所做的功不同,选项 B 错误

36、;重力对物体所做的功为零,合力对物体 所做的功为各力做功的代数和,因摩擦力做功不同,合力做功不同,选项 C、D 错误. 4.A 解析每次上半身重心上升的高度均为 0.3m,则她每一次克服重力做的功W=50 100.3J=90J,1min 内克服重力所做的功W总=50W=5090J=4500J,相应的功率约为P= W=75W,选项 A 正确. 5.C 解析若开动 2 节动车带 6 节拖车,最大速度可达到 120km/h,设每节动车的功率为P,每节 车厢所受的阻力为f,则有 2P=8fv;当开动 4 节动车带 2 节拖车时,有 4P=6fv,联立解得 v=320km/h,选项 C 正确. 6.A

37、解析汽车以速度v匀速行驶,则P=Fv=fv,当以速度 2v匀速行驶时,功率P=f2v=2P,突 然加大油门时的加速度最大,且am=,选项 A 正确;牵引力F=随速度增大而减小, 汽车将做加速度减小的加速运动,平均速度=,选项 B、C、D 错误. 7.B 解析船的最高速度v=108km/h=30m/s,在额定输出功率下以最高时速匀速行驶时牵引力最 小,此时牵引力与阻力相等,根据P=Fv得,气垫船的最小牵引力F=N=3.0105N,故在速度达到 最大前,牵引力F3.0105N,选项 A 错误;船以最高时速匀速运动时,所受的阻力f=F=3.0105N, 根据f=kv得k=Ns/m=1.0104Ns/

38、m,选项 B 正确;以最高时速一半的速度匀速航行时,气垫船 所受的阻力为f=k=f=1.5105N,此时气垫船发动机的输出功率为P=F=f=1.5 10515W=2250kW,选项 C、D 错误. 8.B 解析在t=2s 时,牵引力F1=f+ma,功率P=F1v1=3(f+ma),在t=10s 时,牵引力F2=f,功率 P=F2v2=6f,联立可得f=ma,又加速度a=1.5m/s2,在 010s 内,由动能定理得t1+Pt2-fx= mv2,解得x=42m,选项 B 正确. 9.C 解析在A、B间的平均速度v1=3m/s,在B、C间的平均速度v2=6m/s,小球加速度a= =1m/s2,选项

39、 A 错误;小球经过B点时的速度vB=v1+a=5m/s,则小球经过B点时重 力的瞬时功率P=mgvBsin=2105sin30W=50W,选项 B 错误;小球经过A点时的速度为 vA=v1-a=1m/s,A点与出发点的距离为x=0.5m,选项 C 正确;小球经过C点时的速度vC=v2+ =7m/s,则小球由静止到C点过程中重力的平均功率为=mgsin30=35W,故选项 D 错误. 10.BD 解析由vt图像可知,022s 内机动车先做匀加速运动,再做加速度逐渐减小的加速运 动,最后做匀速运动,选项 A 错误;在匀速运动过程,阻力f=F=1500N,选项 B 正确;6s 末的加速 度a=,质

40、量m=562.5kg,由牛顿第二定律得F-f=ma,机动车速度为 5m/s 时,牵引力 F=f+ma=2250N,选项 C 错误,D 正确. 11.BD 解析汽车从静止启动时,由P=Fv,F-f=ma,可得a=-,结合图像知=, 解得P=,故汽车的功率P保持不变,选项 A 错误,B 正确;加速度为 0 时,速度最大,由=c,可得最 大速度vm=,选项 C 错误;汽车启动过程中受到的阻力f=,选项 D 正确. 12.(1)70N (2)1400J 解析(1)绳断之后,由速度图像得出此过程的加速度a2=-5m/s2 根据牛顿第二定律得-FN2=ma2 又知FN2-mg=0 联立解得=0.5 力F拉

41、动雪橇的过程中,根据牛顿第二定律得Fcos37-FN1=ma1 又知mg-Fsin37-FN1=0 由速度图像得此过程的加速度a1=2m/s2 联立解得F=70N (2)在 05s 内,雪橇克服摩擦力做功为W1=f1x1 在 57s 内,雪橇克服摩擦力做功为W2=f2x2 其中x1=510m=25m,x2=210m=10m 所以在 07s 内,雪橇克服摩擦力做功为W=W1+W2=1400J 13.(1)1.5m/s2 (2)20s (3)60m/s (4)70s 解析(1)由图可知,汽车在第 1 个 2s 时间内的位移x1=9m,在第 2 个 2s 时间内的位移x2=15m 故汽车的加速度a=

42、1.5m/s2. (2)由F-f=ma解得汽车的牵引力 F=f+ma=(1500+10001.5)N=3000N 汽车做匀加速运动的末速度v=m/s=30m/s 故匀加速运动保持的时间t1= =s=20s. (3)汽车所能达到的最大速度vm=m/s=60m/s. (4)匀加速运动的时间t1=20s 匀加速运动的距离x1=20m=300m 则以额定功率运动的距离x2=2400m-300m=2100m 对以恒定功率运动阶段,有P额t2-fx2=m-mv2 解得t2=50s 所以最短时间为t总=t1+t2=20s+50s=70s. 课时作业(十四) 1.D 解析当合力与速度同向时,物体的速度的方向不

43、变,比如自由落体运动,选项 A 错误;根据 牛顿第二定律,加速度与合力成正比,如果合力恒定,则加速度不变,选项 B 错误;匀速圆周运动中, 合力不为零,但动能不变,选项 C 错误;根据动量定理,动量的变化等于合力的冲量,冲量不为零,故 物体的动量一定变化,选项 D 正确. 2.D 解析小球从平衡位置P缓慢地移动到Q点的过程中,由动能定理得WF-mgL(1-cos)=0,选 项 D 正确. 3.B 解析该同学将篮球投出时的高度约为h1=1.8m,根据动能定理得W-mg(h-h1)=mv2,解 得W=7.5J,故选项 B 正确. 4.AC 解析因为重力做功-3J,所以重力势能增加 3J,A 正确,

44、B 错误;根据动能定理W合=Ek,可 得Ek=-3J+8J-0.5J=4.5J,C 正确,D 错误. 5.C 解析重力对物体做的功为mg(h+H),物体重力势能减少mg(H+h),合力对物体做的总功为零, 选项 A、B 错误,选项 C 正确;对运动的全过程,由动能定理得mg(H+h)-fh=0,解得平均阻力f= ,选项 D 错误. 6.D 解析由动能定理得Ek-Ek0=mgh=mggt2,则Ek=Ek0+mggt2,与Ek=2+50t2(J) 对比可知,m=1kg,初动能为Ek0=2J=m,所以v0=2m/s,选项 A、B 错误;2s 内水平位移 x=vt=4m,选项 C 错误;2s 末的动能

45、Ek=202J=mv2,解得v20.1m/s,选项 D 正确. 7.D 解析设物体在AB段克服摩擦力所做的功为WAB,物体从A到C的全过程,根据动能定理得 mgR-WAB-mgR=0,所以WAB=mgR-mgR=(1-)mgR,故 D 正确. 8.ABC 解析F-x图像与坐标轴围成图形的面积代表拉力F做的功,由图知减速阶段F-x图像与 坐标轴围成图形的面积约占 12 个小格,每个小格的面积代表 1J,则减速阶段拉力所做的功约为 12J,故选项 B 正确.刚开始物体匀速运动,则F=mg,由图知F=7N,则=0.35,故选项 A 正确. 对全程应用动能定理,得WF-mgx=0-m,其中WF=74J

46、+12J=40J,解得v0=6m/s,故选项C 正确.由于所做的运动不是匀减速运动,无法求得减速运动的时间,故选项 D 错误. 9.B 解析质点在Q点时,有FN-mg=m,可得=gR,质点从P滑到Q的过程中,由动能定理得 mgR-Wf=m,则克服摩擦力做的功Wf=mgR,选项 B 正确. 10.B 解析设木板长度为L,木板与水平地板的夹角为,由动能定理得-mgx-mgh-mgcos =0-m,由几何关系可知x+等于Q点到平台右端的水平距离,为一个定值, 即-mgX-mgh=0-m,截短后,Q到平台右端的水平距离不变,高度不变,所以滑块克服摩 擦力做功不变,滑块的初速度仍等于v0,选项 B 正确

47、. 11.BC 解析物块在斜面顶端由静止释放后能够下滑,应满足mgsin0mgcos,即0mgsin=50N,故之后小 物体将向上做匀速运动,运动的时间为t2=4.8s,运动的总时间为t=t1+t2=5.2s,选项A错误; 小物体运动到B点时的速度为 1m/s,从A到B,由动能定理得W传-mgLsin=mv2-0,解得W传 =255J,选项 B 正确;在相对滑动时,s相=vt1-x1=0.2m,则物体与传送带间因摩擦产生的热量为Q= mgcoss相=15J,选项 D 正确;由功能关系可知,电动机做的功等于物体增加的机械能和因滑动 摩擦而发的热,则W电=W传+Q=270J,选项 C 错误. 11

48、.(1)2m/s (2)0.8s (3)2.25104W 解析(1)吊锤上升过程中,由功能关系得E=Fh 结合图像可得F=2.25104N 设吊锤上升到h1=1.6m 处的速度为v1,由动能定理得Fh1-mgh1=m-0 联立解得v1=2m/s (2)吊锤上升到h1=1.6m 处后做初速度为v1=2m/s 的竖直上抛运动,设经时间t落到钉子上,有- h1=v1t-gt2 解得t=0.8s (3)设吊锤上升到h2=0.4m 处的速度为v2,由动能定理得Fh2-mgh2=m-0 解得v2=1m/s F的瞬时功率P=Fv2=2.25104W 12.(1)0.2 (2)Ns 0.8J 解析(1)由动能定理得-mg(L1+L2)=0-m, 解得=0.2. (2)当传送带逆时针转动时,滑块在传送带上的加速度大小为a=g=2m/s2, 设滑块离开传送带时的速度大小为v1,有-=2aL1, 解得v1=1.6m/s. 设滑块在传送带上运动的时间为t,有L1=t, 解得t=0.2s, 传送带对滑块的作用力F=2N, 所以传送带对滑块的冲量I=Ft=Ns. 由于滑块冲出传送带时,传送带向左运动的距离s=vt=0.4m, 所以滑块在传送带上运动过程中产生的热量Q=mg(s+L1)=1.52J, 根据能量守恒定律得,电动机多消耗的电能E=Q+m-