高考物理二輪復(fù)習(xí) 新題重組訓(xùn)練 專題二　功和能5b

一、選擇題(本題共8小題，每小題8分，共64分，其中第3、4、5、6小題為多選題。)1．[2014·河北邯鄲一模]如圖所示，自動(dòng)卸貨車靜止在水平地面上，車廂在液壓機(jī)的作用下，θ角緩慢增大，在貨物相對(duì)車廂仍然靜止的過程中，下列說法正確的是()A．貨物受到的支持力變小B．貨物受到的摩擦力變小C．貨物受到的支持力對(duì)貨物做負(fù)功D．貨物受到的摩擦力對(duì)貨物做負(fù)功[解析]對(duì)貨物受力分析，貨物受到重力、支持力和靜摩擦力；由平衡條件得FN＝mgcosθ，F(xiàn)f＝mgsinθ，由于θ角緩慢增大，所以FN減小，F(xiàn)f增大，A正確，B錯(cuò)誤；貨物受到的支持力的方向與瞬時(shí)速度方向相同，所以支持力對(duì)貨物做正功，C錯(cuò)誤；摩擦力的方向與位移方向垂直，不做功，D錯(cuò)誤。[答案]A2．質(zhì)量為1kg的質(zhì)點(diǎn)靜止于光滑水平面上，從t＝0時(shí)起，第1s內(nèi)受到3N的水平外力作用，第2s內(nèi)受到同方向的1N的外力作用。下列說法中正確的是()A．0～2s內(nèi)外力的平均功率是8WB．第2s內(nèi)外力做的功是eq\f(7,2)JC．第2s末外力的瞬時(shí)功率最大D．第1s內(nèi)與第2s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)動(dòng)能增加量的比值是eq\f(9,4)[解析]本題可先作出物體的v－t圖象如下，1s末物體速度3m/s、2s末物體速度4m/s，第1s內(nèi)物體位移s1＝eq\f(1,2)×1×3m＝1.5m，第2s內(nèi)物體位移s2＝eq\f(1,2)(3＋4)×1m＝3.5m,0～2s內(nèi)外力的平均功率P＝eq\f(W1＋W2,t)＝eq\f(F1s1＋F2s2,t)＝eq\f(3×1.5＋1×3.5,2)W＝4W，A錯(cuò)；第2秒內(nèi)外力做的功W2＝F2·s2＝1×3.5J＝3.5J，B對(duì)；第2s末外力的瞬時(shí)功率P2＝F2v2＝1N×4m/s＝4W，而1s末外力的瞬時(shí)功率P1＝F1v1＝3N×3m/s＝9W，C錯(cuò)；第1s內(nèi)動(dòng)能的增量ΔE1＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(1,2)×1×32J＝4.5J，第2s內(nèi)動(dòng)能的增量ΔEk＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)＝eq\f(1,2)×1×(42－32)J＝3.5J，二者之比為9∶7，D錯(cuò)，選B。[答案]B3．平直公路上以速度v0勻速行駛，發(fā)動(dòng)機(jī)功率為P，牽引力為F0，t1時(shí)刻，司機(jī)減小了油門，使汽車的功率立即減小一半，并保持該功率繼續(xù)行駛，到t2時(shí)刻，汽車又恢復(fù)了勻速直線運(yùn)動(dòng)。能正確表示這一過程中汽車牽引力F隨時(shí)間t、速度v隨時(shí)間t變化的圖象是()[解析]當(dāng)汽車的功率減小一半時(shí)，速度來不及突變，據(jù)P＝Fv知，牽引力立即變?yōu)樵瓉淼囊话?，然后隨速度的逐漸減小，牽引力又逐漸增大，回復(fù)到原來的數(shù)值，C錯(cuò)D對(duì)；汽車功率減小一半，隨汽車牽引力的變化，據(jù)f－F0＝ma知汽車做加速度減小的減速，當(dāng)牽引力回到原來的值時(shí)，速度變?yōu)樵瓉淼囊话?，B錯(cuò)A對(duì)；選A、D。[答案]AD4．[2014·山東泰安一模]一質(zhì)量為2kg的物體，在水平恒定拉力的作用下以某一速度在粗糙的水平面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，拉力逐漸減小，且當(dāng)拉力減小到零時(shí)，物體剛好停止運(yùn)動(dòng)，圖中給出了拉力隨位移變化的關(guān)系圖象。已知重力加速度g取10m/s2。根據(jù)以上信息能精確得出或估算得出的物理量有()A．物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)B．合外力對(duì)物體所做的功C．物體勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度D．物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間[解析]物體做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，受力平衡，則Ff＝F＝7N，所以μ＝eq\f(Ff,mg)＝eq\f(7,20)＝0.35，A正確；圖象與坐標(biāo)軸圍成的面積表示拉力做的功，則由圖象可知，WF＝(7×4＋14)×1J＝42J(數(shù)小格)，滑動(dòng)摩擦力做的功Wf＝－μmgx＝－7×11J＝－77J，所以合外力做的功為W合＝－77J＋42J＝－35J，B正確；根據(jù)動(dòng)能定理得：W合＝0－eq\f(1,2)mv2，解得v＝eq\r(35)m/s，故C正確；由于不知道物體的具體運(yùn)動(dòng)情況，所以無法算出時(shí)間，故D錯(cuò)誤。[答案]ABC5．為減少二氧化碳排放，我市已推出新型節(jié)能環(huán)保電動(dòng)車。在檢測(cè)某款電動(dòng)車性能的實(shí)驗(yàn)中，質(zhì)量8×102kg的電動(dòng)車由靜止開始沿平直公路行駛，達(dá)到的最大速度為15m/s，利用傳感器測(cè)得此過程中不同時(shí)刻電動(dòng)車的牽引力F與對(duì)應(yīng)的速度v，并描繪出如圖所示的F－eq\f(1,v)圖象(圖中AB、BO均為直線)，假設(shè)電動(dòng)車行駛中所受阻力恒為車重的0.05倍，重力加速度取10m/s2。則()A．該車起動(dòng)后，先做勻加速運(yùn)動(dòng)，然后做勻速運(yùn)動(dòng)B．該車起動(dòng)后，先做勻加速運(yùn)動(dòng)，然后做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，接著做勻速運(yùn)動(dòng)C．該車做勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間是1.2sD．該車加速度為0.25m/s2時(shí)，動(dòng)能是4×104J[解析]電動(dòng)車行駛中阻力恒為車重的0.05倍，有f＝0.05mg＝0.05×8×102kg×10m/s＝400N。該車啟動(dòng)后，AB段保持牽引力不變、阻力不變、合外力恒定、加速度恒定，先做勻加速運(yùn)動(dòng)，BC段牽引力逐漸減小，阻力不變，合外力逐漸減小，加速度逐漸減小，做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，C點(diǎn)時(shí)，牽引力等于阻力，速度達(dá)最大，之后勻速運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)，B對(duì)；AB段該車加速度a＝eq\f(F－f,m)＝eq\f(2000－400N,8×102kg)＝2m/s2，B點(diǎn)速度v＝3m/s，為勻加速階段的最大速度，由v＝at得t＝eq\f(v,a)＝eq\f(3m/s,2m/s2)＝1.5s，C錯(cuò)；該車加速度為0.25m/s2時(shí)，由a＝eq\f(F－f,m)?F＝ma＋f＝8×102kg×0.25m/s2＋400N＝600N，由F－eq\f(1,v)圖象知當(dāng)牽引力F＝600N時(shí)，速度v＝10m/s，所以此時(shí)動(dòng)能Ek＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(1,2)×8×102kg×(10m/s)2＝4×104J，D對(duì)，選B、D。[答案]BD6．[2014·寧夏銀川檢測(cè)]如圖甲所示，傾角為θ的足夠長(zhǎng)的傳送帶以恒定的速率v0沿逆時(shí)針方向運(yùn)行。t＝0時(shí)，將質(zhì)量m＝1kg的物體(可視為質(zhì)點(diǎn))輕放在傳送帶上，物體相對(duì)地面的v－t圖象如圖乙所示。設(shè)沿傳送帶向下為正方向，取重力加速度g＝10m/s2。則()A．傳送帶的速率v0＝10m/sB．傳送帶的傾角θ＝30°C．物體與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.5D．0～2.0s摩擦力對(duì)物體做功Wf＝－24J[解析]結(jié)合v－t圖象，考慮物體的運(yùn)動(dòng)過程，物體在v＝10m/s速度時(shí)加速度發(fā)生變化，說明傳送帶的速率v0＝10m/s，A對(duì)，分析物體受力，t＝1s之前有mgsinθ＋μmgcosθ＝ma1，其中a1＝eq\f(Δv,Δt)＝eq\f(10m/s－0,1s－0)＝10m/s2，t＝1s之后有mgsinθ－μmgcosθ＝ma2，其中a2＝eq\f(Δv,Δt)＝eq\f(12m/s－10m/s,2s－1s)＝2m/s2，兩式聯(lián)立可解得sinθ＝0.6?θ≠30°，B錯(cuò)；μcosθ＝0.4?μ＝eq\f(0.4,cosθ)＝eq\f(0.4,0.8)＝eq\f(1,2)，C對(duì)；0～2s內(nèi)前1s摩擦力做正功W1＝μmgcosθ·s1＝eq\f(1,2)×1×10×0.8×eq\f(1,2)×1×10＝20J,1～2s摩擦力對(duì)物體做負(fù)功W2＝－μmgcosθ×s2＝－eq\f(1,2)×1×10×0.8×eq\f(1,2)×(10＋12)×(2－1)＝－44J，所以0～2s內(nèi)摩擦力對(duì)物體做功，Wf＝W1＋W2＝20J－44J＝－24J，D對(duì)，選A、C、D。[答案]ACD7．如圖所示，質(zhì)量為m的小球(可視為質(zhì)點(diǎn))套在傾斜放置的固定光滑桿上，桿與豎直墻面之間的夾角為30°。一根輕質(zhì)彈簧一端固定于O點(diǎn)，另一端與小球相連，彈簧與桿在同一豎直平面內(nèi)，將小球沿桿拉到彈簧水平位置，此時(shí)彈簧彈力為eq\r(3)mg，小球由靜止釋放后沿桿下滑，當(dāng)彈簧到達(dá)豎直位置時(shí)，小球的速度恰好為零，此時(shí)小球下降的豎直高度為h。全過程中彈簧始終處于伸長(zhǎng)狀態(tài)且處于彈性限度范圍內(nèi)。對(duì)于小球的下滑過程，下列說法正確的是()A．彈簧與桿垂直時(shí)，小球動(dòng)能最大B．小球的最大動(dòng)能大于eq\f(1,2)mghC．小球的最大動(dòng)能等于eq\f(1,2)mghD．小球的最大動(dòng)能小于eq\f(1,2)mgh[解析]當(dāng)重力沿桿向下的分力與彈簧沿桿向上的分力相等時(shí)，合外力為0，小球動(dòng)能最大，即mgcos30°＝Fcos60°，(由對(duì)稱性知此時(shí)彈簧與桿成60°角)，F(xiàn)＝eq\r(3)mg，A錯(cuò)；此時(shí)球位置為桿的中點(diǎn)，由動(dòng)能定理得Ekmax＝mgeq\f(h,2)，B、D錯(cuò)；選C。[答案]C8．如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為m的圓環(huán)套在一根固定的水平直桿上，桿足夠長(zhǎng)，環(huán)與桿的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ?，F(xiàn)給環(huán)一個(gè)向右的初速度v0，如果環(huán)在運(yùn)動(dòng)過程中還受到一個(gè)方向始終豎直向上的力F，且F＝kv(k為常數(shù)，v為環(huán)的速率)，則環(huán)在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中克服摩擦力所做的功不可能為()A.eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0) B.eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＋eq\f(m3g2,2k2)C．0 D.eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－eq\f(m3g2,2k2)[解析]當(dāng)F＝kv0＝mg時(shí)，圓環(huán)不受桿的支持力和摩擦力，摩擦力做功為零，故C正確；當(dāng)F＝kv0<mg時(shí)，圓環(huán)做減速運(yùn)動(dòng)到靜止，只有摩擦力做功。根據(jù)動(dòng)能定理得－W＝0－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)得W＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，故A正確；當(dāng)F＝kv0>mg時(shí)，圓環(huán)先做減速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)F＝mg時(shí)，圓環(huán)不受摩擦力，做勻速直線運(yùn)動(dòng)。F＝kv＝mg時(shí)得v＝eq\f(mg,k)，根據(jù)動(dòng)能定理得－W＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)解得W＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－eq\f(m3g2,2k2)，故D正確。[答案]B二、計(jì)算題(本題共2小題，共36分。需寫出規(guī)范的解題步驟。)9．[2014·內(nèi)蒙古包頭測(cè)評(píng)]如圖所示，在傾角為θ＝30°的光滑斜面上有兩個(gè)用輕質(zhì)彈簧相連接的物塊A、B，它們的質(zhì)量均為m，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)。現(xiàn)開始用一沿斜面方向的力F拉物塊A使之向上勻加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)物塊B剛要離開C時(shí)F的大小恰為2mg。問：(1)從F開始作用到物塊B剛要離開C的過程中彈簧彈力對(duì)物塊A做的功；(2)物塊B剛要離開C時(shí)，物塊A的動(dòng)能；(3)從F開始作用到物塊B剛要離開C的過程中力F做的功。[解析](1)令x1表示未加F時(shí)彈簧的壓縮量，對(duì)物塊A有：kx1＝mgsin30°令x2表示B剛要離開C時(shí)彈簧的伸長(zhǎng)量，對(duì)物塊B有：kx2＝mgsin30°所以x1＝x2，彈力做的功為零。(2)B剛要離開C時(shí)，對(duì)物塊A，有F－mgsin30°－kx2＝ma將F＝2mg，代入上式得a＝g對(duì)A：2a(x1＋x2)＝v2，Ek＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(m2g2,k)(3)對(duì)A由動(dòng)能定理有WF－WG＝eq\f(1,2)mv2WG＝mg(x1＋x2)sin30°得WF＝eq\f(3m2g2,2k)[答案](1)0(2)eq\f(m2g2,k)(3)eq\f(3m2g2,2k)10．如圖所示，一根直桿由粗細(xì)相同的兩段構(gòu)成，其中AB段為長(zhǎng)x1＝5m的粗糙桿，BC段為長(zhǎng)x2＝1m的光滑桿。將桿與水平面成53°角固定在一塊彈性擋板上，在桿上套一質(zhì)量m＝0.5kg、孔徑略大于桿直徑的圓環(huán)。開始時(shí)，圓環(huán)靜止在桿底端A處?，F(xiàn)用沿桿向上的恒力F拉圓環(huán)，當(dāng)圓環(huán)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)撤去F，圓環(huán)剛好能到達(dá)頂端C點(diǎn)，然后再沿桿下滑。已知圓環(huán)與AB段的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.1，g＝10m/s2，sin53°＝0.8，cos53°＝0.6。試求：(1)拉力F的大??；(2)拉力F作用的時(shí)間；(3)若不計(jì)圓環(huán)與彈性擋板碰撞時(shí)的機(jī)械能損失，從圓環(huán)開始運(yùn)動(dòng)到最終靜止的過程中在粗糙桿上所通過的總路程。[解析](1)A→C過程：根據(jù)動(dòng)能定理有Fx1－mg(x1＋x2)sin53°－μmgx1cos53°＝0－0恒力F＝eq\f(mgx1＋x2sin53°＋μmgx1cos53°,x1)＝5.1N(