浙江专用2017版高考物理一轮复习第七章机械能守恒定律1功功率动能定理训练

第1讲功 功率 动能定理题组一追寻守恒量能量1物质、能量、信息是构成世界的基本要素，下面关于能量的认识中错误的是()A能量是一个守恒量B同一个物体可能同时具有多种形式的能量C物体对外做了功，它的能量一定发生了转化D地面上滚动的足球最终停下来，说明能量消失了解析能量的概念是在人类对能量守恒的认识过程中形成的，它的重要特性就是守恒，物体对外做功的过程即是能量释放的过程，功是能量转化的标志和量度。地面上滚动的足球最终停下来，其机械能转化为内能，能量并没有消失。故选项A、B、C正确，D错误。答案D2如图所示的伽利略的斜面理想实验中(斜面光滑)，以下说法正确的是 ()A小球从A到B运动的过程动能保持不变B小球从A到B运动的过程势能减小C只有小球从B到C运动的过程中动能和势能的总和不变D小球在斜面CD上运动的最大距离等于AB答案B3小球从一个斜面的某一高度由静止滑下，并运动到另一个斜面的同一高度，小球好像“记得”自己的起始高度，或与高度相关的某个量。“记得”并不是物理学的语言。后来的物理学家把这一事实说成是“某个量是守恒的”，并且把这个量叫做()A重力 B势能 C能量 D速度答案C4如图所示细绳一端固定在天花板上，另一端拴一质量为m的小球，使小球在竖直平面内摆动，经过一段时间后，小球停止摆动。下列说法中正确的是()A小球机械能守恒B小球能量正在消失C小球摆动过程中，只有动能和重力势能在相互转化D总能量守恒，但小球的机械能减少答案D题组二功5运动员跳伞将经历加速下降和减速下降两个过程，将运动员和伞看成一个系统，在这两个过程中，下列说法正确的是()A阻力始终对系统做负功B系统受到的合外力始终向下C合外力始终对系统做正功D任意相等的时间内重力做的功相等解析在这两个过程中，阻力始终对系统做负功，选项A正确；加速下降时，系统受到的合外力向下，合外力对系统做正功，减速运动时，系统受到的合外力向上，合外力对系统做负功，选项B、C错误；在任意相等时间内，系统下降的高度可能不相等，故重力做功可能不相等，选项D错误。答案A6. 如图所示，两个互相垂直的力F1与F2作用在同一物体上，使物体通过一段位移的过程中，力F1对物体做功4 J，力F2对物体做功3 J，则力F1与F2的合力对物体做功为()A7 J B1 J C5 J D3.5 J解析力F1与F2的合力做的功等于F1与F2做功的代数和，即W合W1W2(43)J7 J。答案A7. 坐在雪橇上的人与雪橇的总质量为m，如图所示在与水平面成角的恒定拉力F作用下，沿水平地面向右移动了一段距离l。已知雪橇与地面间的动摩擦因数为，雪橇受到的()A支持力做功为mglB重力做功为mglC拉力做功为Flcos D滑动摩擦力做功为mgl解析支持力和重力与位移垂直，不做功，选项A、B错误；拉力和摩擦力分别做功为WFlcos ，W(mgFsin )l，选项C正确，D错误。答案C8如图所示，以一定的初速度竖直向上抛出质量为m的小球，它上升的最大高度为h，空气阻力的大小恒为f。则从抛出点至回到原出发点的过程中，各力做功的情况正确的是 ()A重力做的功为2mghB空气阻力做的功为2f hC空气阻力做的功为2f hD物体克服重力做的功为mgh解析取向上为正方向，则整个过程中重力做的功为0，因为上升时重力做负功，下降时重力做正功，二者大小相等，故重力做的总功为0，选项A、D错误；上升时，阻力的方向竖直向下，位移为正的，故阻力做负功，下降时阻力向上为正，但位移是向下为负，故阻力仍做负功，所以空气阻力做的总功为2f h，选项B正确，C错误。答案B9如图所示，三个固定的斜面，底边长度都相等，斜面倾角分别为30、45、60，斜面的表面情况都一样。完全相同的物体(可视为质点)A、B、C分别从三斜面的顶部滑到底部的过程中()A物体A克服摩擦力做的功最多B物体B克服摩擦力做的功最多C物体C克服摩擦力做的功最多D三个物体克服摩擦力做的功一样多解析因为三个固定斜面的表面情况一样，A、B、C又是完全相同的三个物体，因此A、B、C与斜面之间的动摩擦因数相同可设为，由功的定义：WfFf smgscos mgd，三个固定斜面底边长度d都相等，所以摩擦力对三个物体做的功相等，都为mgd。答案D10起重机以1 m/s2的加速度将质量为1 000 kg的货物由静止开始匀加速向上提升，若g取10 m/s2，则在1 s内起重机对货物所做的功是()A500 J B4 500 JC5 000 J D5 500 J解析货物的加速度向上，由牛顿第二定律有：Fmgma，起重机的拉力Fmgma11 000 N。货物的位移是lat20.5 m，做功为WFl5 500 J，故D正确。答案D题组三功率11关于功率公式P和PFv的说法正确的是()A由P知，只要知道W和t就可求出任意时刻的功率B由PFv只能求某一时刻的瞬时功率，不能求平均功率C由PFv知，随着汽车速度增大，它的功率也可以无限制增大D由PFv知，当汽车发动机功率一定时，牵引力与速度成反比解析利用公式P只能计算平均功率，选项A错误；当公式PFv中的v为瞬时速度时，求的是瞬时功率，当v为平均速度时，求的是平均功率，选项B错误；因为汽车有额定功率，行驶时一般不超过额定功率，汽车的功率也不能无限制增大，选项C错误；由PFv知，当汽车发动机功率一定时，牵引力与速度成反比，选项D正确。答案D12起重机以0.5 m/s的速度将质量为300 kg的重物匀速提升了2 m，此过程中起重机做功为(g取10 m/s2)()A3 000 J B6 000 JC15 000 J D60 000 J解析重物匀速提升过程中起重机做功等于克服重力做的功，所以起重机做功Wmgh6 000 J，B正确。答案B13. 从空中以40 m/s的初速度平抛一重为10 N的物体，物体在空中运动3 s落地，不计空气阻力，取g10 m/s2，则物体落地前瞬间，重力的瞬时功率为()A300 W B400 W C500 W D700 W解析物体落地瞬间vygt30 m/s，所以PGGvy300 W，故A正确。答案A14一艘轮船以15 m/s的速度匀速直线航行，它所受到的阻力为1.2107 N，发动机的实际功率为 ()A1.8105 kW B9.0104 kWC8.0104 kW D8.0103 kW解析轮船匀速运动，牵引力等于阻力，所以Pfv1.210715 W1.8105 kW，A正确。答案A15一质量为m的木块静止在光滑的水平面上，从t0开始，将一个大小为F的水平恒力作用在该木块上，在tt1时刻力F的瞬时功率是()A.t1 B.t C.t1 D.t解析在tt1时刻木块的速度为vat1t1，此时刻力F的瞬时功率PFvt1，选项C正确。答案C16(2016昆明高一检测)质量为3 kg的物体，从高45 m处自由落下(g取10 m/s2)，那么在下落的过程中()A前2 s内重力做功的功率为150 WB前2 s内重力做功的功率为675 WC第2 s末重力做功的功率为600 WD第2 s末重力做功的功率为900 W解析前2 s物体下落hgt220 m，重力做功的功率P1 W300 W，A、B错；2 s末物体的速度vgt20 m/s，此时重力的功率P2mgv600 W，C对，D错。答案C17某同学的质量为50 kg，所骑自行车的质量为15 kg，设该同学在平直路面上正常骑行时脚踏自行车的功率为40 W。若人与车受到的阻力是其重力的0.02倍，则正常骑自行车时的速度大小约为()A3 m/s B4 m/s C13 m/s D30 m/s解析设正常骑自行车时阻力为F、速度为v，则有F0.02(5015)10 N13 N，由PFv，代入数值有v m/s3 m/s，故选项A正确。答案A题组四动能及动能定理18关于运动物体所受的合外力、合外力做的功及动能变化的关系，下列说法正确的是 ()A合外力为零，则合外力做功一定为零B合外力做功为零，则合外力一定为零C合外力做功越多，则动能一定越大D动能不变，则物体合外力一定为零解析合外力为零，则物体可能静止，也可能做匀速直线运动，这两种情况合外力做功均为零，所以合外力做功一定为零，A对；合外力做功为零或动能不变，合外力不一定为零，如匀速圆周运动，故B、D错；合外力做功越多，动能变化越大，而不是动能越大，故C错。答案A19在光滑水平面上，质量为2 kg的物体以2 m/s的速度向东运动，若对它施加一向西的力使它停下来，则该外力对物体做的功是()A16 J B8 J C4 J D0解析根据动能定理Wmvmv0222 J4 J，选项C正确。答案C20一个质量为0.3 kg的弹性小球，在光滑水平面上以6 m/s的速度垂直撞到墙上，碰撞后小球沿相反方向运动，反弹后的速度大小与碰撞前相同，则碰撞前、后小球速度变化量的大小v和碰撞过程中小球的动能变化量Ek为()Av0 Bv12 m/sCEk1.8 J DEk10.8 J解析取初速度方向为正方向，则v(66)m/s12 m/s，由于速度大小没变，动能不变，故动能变化量为0，故只有选项B正确。答案B21如图所示，AB为四分之一圆弧轨道，BC为水平直轨道，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处静止，那么物体在AB段克服摩擦力所做的功为()A.mgR B.mgRCmgR D(1)mgR解析设物体在AB段克服摩擦力所做的功为WAB，对物体从A到C的全过程，由动能定理得mgRWABmgR0，故WABmgRmgR(1)mgR。答案D22用起重机提升货物，货物上升过程中的vt图象如图所示，在t3 s到t5 s内，重力对货物做的功为W1，绳索拉力对货物做的功为W2，货物所受合力做的功为W3，则()AW10 BW20 DW30解析分析题图可知，货物一直向上运动，根据功的定义式可得：重力做负功，拉力做正功，即W10，A、B错误，C正确；根据动能定理：合力做的功W30mv2，v2 m/s，即W30，D错误。答案C23如图所示，在竖直平面内固定一半径R为2 m、圆心角为120的光滑圆弧轨道BEC，其中点E是最低点。在B、C两端平滑、对称地连接长度s均为 m的AB、CD两段粗糙直轨道，直轨道上端A、D与最低点E之间的高度差h均为2.5 m。现将质量为0.01 kg的小物块由A点静止释放，物块与直轨道间的动摩擦因数均为0.25。求：(1)小物块从静止释放到第一次过E点时重力做的功；(2)小物块第一次通过E点时的动能大小；(3)小物块在E点时受到支持力的最小值。解析(1)小物块从静止释放到第一次过E点时重力做功WGmgh0.25 J(2)设AB长度为s，小物块第一次通过E点时的动能为Ek，由动能定理得：mghmgcos 60sEk代入数据得Ek0.23 J(3)小物块在E点受到的支持力最小时，在E点速度最小，小物块只在BC间滑动。设物块在E点的速度为vE，物块由B(C)至E点过程机械能守恒mg(RRcos 60)mv设物块在E点受到的支持力为FN，由牛顿第二定律FNmgm解得FN2mg0.2 N答案(1)0.25 J(2)0.23 J(3)0.2 N24.在赛车场上，为了安全起见，车道外围都固定上废旧轮胎作为围栏，当车碰撞围栏时起缓冲器作用。在一次模拟实验中用弹簧来代替废旧轮胎，实验情景如图所示，水平放置的轻弹簧左侧固定于墙上，处于自然状态，开始赛车在A处且处于静止状态，距弹簧自由端的距离为L11 m。当赛车启动时，产生水平向左的恒为F24 N的牵引力使赛车向左匀加速前进，当赛车接触弹簧的瞬间立即关闭发动机，赛车继续压缩弹簧，最后被弹回到B处停下。已知赛车的质量为m2 kg，A、B之间的距离为L23 m，赛车被弹回的过程中离开弹簧时的速度大小为v4 m/s，水平向右。g取10 m/s2。求：(1)赛车和地面间的动摩擦因数；(2)弹簧被压缩的最大距离。解析(1)从赛车离开弹簧到B点静止，由动能定理得mg(L1L2)0mv2解得0.2。(2)设弹簧被压缩的最大距离为L，从赛车加速到离开弹簧，由动能定理得FL1mg(L12L)0mv2解得L4.5 m。答案(1)0.2(2)4.5 m25如图甲所示，在倾角为30的足够长的光滑斜面AB的A处连接一粗糙水平面OA，OA长为4 m。有一质量为m的滑块，从O处由静止开始受一水平向右的力F作用。F只在水平面上按图乙所示的规律变化。滑块与OA间的动摩擦因数0.25，g取10 m/s2，试求：(1)滑块运动到A处的速度大小；(2)不计滑块在A处的速率变化，滑块冲上斜面AB的长度是多少？解析(1)由题图乙知，在前2 m内，F12mg做正功，在第3 m内，F2 0.5mg，做负功，在第4 m内，F30，滑动摩擦力Ffmg0.25mg，始终做负功，对于滑块在OA上运动的全过程，由动能定理得：F1x1F2x2Ffxmv0即2mg20.5mg10.25mg4mv解得vA5 m/s(2)对于滑块冲上斜面的过程，由动能定理得mgLsin 300mv解得：L5 m所以滑块冲上斜面AB的长度L5 m答案(1)5 m/s(2)5 m题组五探究做功与物体速度变化的关系26(2016济南高一检测)关于“探究恒力做功与动能变化”的实验，下列说法中正确的是 ()A应调节定滑轮的高度使细绳与木板平行B应调节定滑轮的高度使细绳保持水平C平衡摩擦力时，若纸带上打出的点越来越密，就应调小斜面倾角D平衡摩擦力时，若纸带上打出的点越来越疏，就应调大斜面倾角解析实验中调整定滑轮高度，使细绳与木板平行，这样能使细绳对小车的拉力等于它受的合力，A对，B错；纸带上打出的点越来越密，表明小车做减速运动，摩擦力平衡不够，这时需要垫高木板一端，使斜面倾角增大，直到打出的点均匀为止，C，D错。答案A27某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌上，将细绳一端拴在小车上，另一端绕过定滑轮，挂上适当的钩码，使小车在钩码的牵引下运动，以此定量探究绳拉力做功与小车动能变化的关系。此外还准备了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸、纸带、小木块等。组装的实验装置如图所示。(1)若要完成该实验，必需的实验器材还有_ _。(2)实验开始时，他先调节木板上定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行。他这样做的目的是下列的哪个_(填字母代号)。A避免小车在运动过程中发生抖动B可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰C可以保证小车最终能够实现匀速直线运动D可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力解析(1)根据实验原理可知，需要验证mgxMv2，同时根据运动学规律可知，此实验中需要测量钩码质量、小车质量和位移，故还需要的器材有：刻度尺和天平；(2)分析小车受力可知，在平衡摩擦力的基础上，使细绳与木板平行是为了让细绳的拉力充当小车所受合外力，故选项D正确。答案(1)刻度尺、天平(包括砝码)(2)D28(2016九江高一检测)某同学做“探究做功与物体速度变化的关系”的实验，如图所示，图中小车在一条橡皮筋的作用下弹出，沿木板滑行，这时，橡皮筋对小车做的功为W。当用2条、3条实验时，使每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致。每次实验中小车获得的速度都由打点计时器所打的纸带测出。(1)除了图中已有的器材外，还需要导线、开关、刻度尺和_电源(填以下提供电源前面的字母，根据图填写，A.46 V的交流电源，B.220 V的交流电源，C.46 V的直流电源)。(2)实验中小车会受到阻力，可以使木板适当倾斜来平衡摩擦力，需要在_(选填“左”或“右”)侧垫高木板。(3)若粗糙的木板水平，小车在橡皮筋的作用下，当小车速度最大时，关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置可能是()A橡皮筋处于原长状态B橡皮筋仍处于伸长状态C小车在两个铁钉连线处D小车已过两个铁钉连线处解析(1)除了图中已有的器材外，还需要导线、开关、刻度尺和46 V的交流电源，故选A。(2)小车在水平木板上运动时，由于受到摩擦阻力导致小车速度在变化，所以适当倾斜以平衡摩擦力。根据题图可知需要在左侧垫高木板。(3)放开小车后，小车做加速运动，当橡皮筋的拉力大小等于摩擦力大小时，小车的速度最大，此时橡皮筋仍处于伸长状态，B正确。答案(1)A(2)左(3)B29在用如图所示的装置做“探究功与速度变化的关系”的实验时，(1)为了平衡摩擦力，实验中可以将长木板的_(选填“左端”或“右端”)适当垫高，使小车拉着穿过打点计时器的纸带自由下滑时能保持_运动。(2)为了使橡皮筋对小车做的功成整数倍增加，每次实验中橡皮筋的规格要相同，拉伸到_。(3)如图所示，在正确操作情况下，打在纸带上的点，并不都是均匀的，为了测量小车获得的速度，应选用纸带的_部分进行测量。解析(1)平衡摩擦力时应将木板固定有打点计时器的一侧适当垫高，使小车带动纸带做匀速直线运动。(2)实验时，每次应将不同数量的橡皮筋拉伸到同一位置。(3)橡皮筋做完功后，小车应做匀速运动，实验中应测小车做匀速运动的速度，在纸带上，要选用点迹间距离相等的计数点进行测量，应选用纸带上的GJ部分进行测量。答案(1)左端匀速(2)相同位置(3)GJ13