高中物理高一下阶段复习专题08动能和势能动能定理含解析答案
展开一、单选题
1.一台起重机将质量为m的重物竖直吊起(不计物体所受空气阻力),重力加速度为g,如图所示为该物体的速度—时间图像,其中时刻起重机输出功率达到最大,此后功率保持不变,最大速度为,由图可知( )
A.时间内,重物做匀加速运动且起重机输出功率恒定
B.起重机的最大输出功率为
C.时间内,起重机对重物做功为
D.时间内,起重机对重物做功为
2.如图所示,绕竖直轴以某一角速度匀速转动的水平圆盘上放着质量为 m的物块,物块与圆盘保持相对静止。若物块与圆盘之间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g,则下列说法正确的是( )
A.物块受到重力、支持力和向心力三个力的作用
B.物块受到的摩擦力大小一定等于 μmg
C.物块所受摩擦力的方向指向转轴O点
D.物块所受摩擦力对物块做负功
3.如图相对皮带静止的货物与皮带一起沿斜面匀速上升。在这个过程中,下列说法正确的是( )
A.传送带对货物不做功
B.货物的合外力对货物做正功
C.货物所受摩擦力做的功会导致内能增加
D.货物所受摩擦力做的功等于货物的重力势能增加量
4.如图所示,小物块与斜面体一起沿水平面向右做匀速直线运动。关于斜面体对物块做功,下列说法正确的是( )
A.支持力不做功
B.支持力做正功
C.摩擦力做正功
D.摩擦力与支持力做功代数和不为零
5.如图所示,力F大小相等,物体运动的位移l与速度v方向相同,物体运动的位移大小l也相等,下列关于F做功的几种说法正确的是( )
A.因为有摩擦力存在,图甲中力F做的功不能用计算
B.图乙中力F做的功
C.图丙中力F做的功
D.图丁中力F做的功
6.如图所示,质量相等的小球A、B分别从和的高度水平抛出后落地,上述过程中A、B的水平位移分别为和。两小球可视为质点,忽略空气阻力,则( )
A.整个运动过程中A、B的位移相等
B.A、B平抛的初速度之比为1:2
C.A、B落地时重力的瞬时功率之比为
D.A、B从抛出到落地的过程中重力的平均功率之比为2:1
7.如图甲为我国以前农村毛驴拉磨的场景。毛驴拉磨可看成是匀速圆周运动,假设毛驴的拉力始终与拉磨半径方向垂直,图乙为其简化图,拉力为500N,拉磨半径为1m,拉磨周期为10s。下列说法正确的是( )
A.毛驴拉磨一周所做的功为B.毛驴拉磨一周所做的功为0J
C.毛驴拉磨的转速为0.1r/minD.毛驴拉磨的瞬时功率为50W
8.如图甲所示,在水平地面上放置一木块,其质量m=10kg,木块在水平推力F作用下运动,推力F的大小随位移x变化的图像如图乙所示。已知木块与地面间的动摩擦因数μ=0.2,重力加速度g取10m/s2,下列说法正确的是( )
A.木块在运动过程中的加速度一直增大
B.木块先做匀变速直线运动,后做匀速直线运动
C.木块运动0~5m的过程中,合力做的功为50J
D.木块运动0~5m的过程中,其克服摩擦力所做的功为150J
9.人们生活中出现越来越多的环保电动自行车,这种轻便的交通工具受到许多上班族的喜爱。下表是一辆电动车铭牌上的参数。若质量为70kg的人骑此电动自行车沿平直公路行驶的如图所示,所受阻力大小恒为车重(包括载重)的0.02倍,取重力加速度,下列说法正确的是( )
A.匀速阶段牵引力大小为25NB.匀速阶段电动机的输出功率为400W
C.匀加速阶段牵引力大小为50ND.匀加速阶段电动机的输出功率随时间均匀增大
10.新能源汽车越来越受市民的喜爱。某辆新能源汽车在水平路面上由静止启动,其速度—时间()图像如图所示。汽车的速度大小时图像为过原点的直线,时汽车恰好达到额定功率,之后保持额定功率行驶,已知汽车的质量,汽车受到的阻力为所受重力的,取重力加速度大小,则下列说法正确的是( )
A.汽车在时做匀加速直线运动,加速度大小
B.汽车做匀加速直线运动的时间为5s
C.汽车的最大速度为20m/s
D.汽车从启动到获得最大速度所经历的时间为15s
11.关于功,下列说法正确的是( )
A.若作用力做功,则反作用力一定做功
B.功的正负不表示方向,而是表示大小
C.滑动摩擦力对物体总是做负功
D.静擦擦力可以对物体做正功,可以对物体做负功,也可以不做功
12.一位质量为60kg的同学从一楼走到五楼的时间为一分钟,已知每层楼的高度约为3m,重力加速度g取10m/s2。则该同学上楼过程克服重力做功的平均功率约为( )
A.12 WB.15 WC.120 WD.150 W
13.如图甲所示,物体受到水平推力F的作用,在粗糙水平面上做直线运动。通过力传感器和速度传感器监测到推力F和物体速度v随时间t变化的规律如图乙所示。g=10m/s2。则( )
A.物体的质量
B.第内物体克服摩擦力做的功
C.前内推力做功的平均功率
D.前内推力做功的平均功率
14.仰卧起坐是《国家学生体质健康标准》中规定的女生测试项目之一。在一次测试中,某学生一分钟内连续做了60个仰卧起坐。该学生的质量约为50kg,上半身质量是总质量的0.6倍,仰卧起坐时下半身重心位置不变,上半身重心升高约为0.4m,取重力加速度。此次测试过程中,克服重力做功的平均功率约为( )
A.2WB.120WC.200WD.720W
15.如图所示,质量为的物体置于倾角为的斜面上,物体与斜面间的动摩擦因数为,在外力作用下,斜面以加速度沿水平方向向左做匀加速运动,运动中物体与斜面体相对静止。则下列关于斜面对的支持力和摩擦力的说法中错误的是( )
A.支持力一定做正功B.摩擦力可能做负功
C.摩擦力可能不做功D.摩擦力一定做正功
16.列车在平直轨道上以恒定功率匀速运动,t=0时刻开始以更大的恒定功率行驶,若列车所受阻力恒定,在列车达到最大速度前,下列描述列车的速度随时间t、合力的功率P随速度v变化的关系图线中,可能正确的是( )
A. B.
C. D.
17.高铁已成为中国的“国家名片”,截至2022年末,全国高速铁路营业里程4.2万千米,位居世界第一。如图所示,若一列高铁列车的质量为m,额定功率为P0,列车以额定功率P0在平直轨道上从静止开始运动,经时间t达到该功率下的最大速度vm,设高铁列车行驶过程所受到的阻力为Ff,且保持不变。则( )
A.列车在时间t内可能做匀加速直线运动
B.列车达到的最大速度大小为
C.车速为时,车的加速度大小为
D.如果改为以恒定牵引力启动,则列车达到最大速度经历的时间一定大于t
18.一辆小汽车在水平路面上由静止启动,在前5s内做匀加速直线运动,5s末达到额定功率,之后保持以额定功率()运动。其图像如图所示。汽车的质量为m=2103kg,汽车受到地面的阻力为车重力的0.1倍,取重力加速度g=10m/s2,则以下说法正确的是( )
A.汽车在前5s内的牵引力为6103N
B.汽车的额定功率为40kW
C.汽车的最大速度为20m/s
D.时间内汽车牵引力做的功为
19.如图为打桩机工作的示意图。打桩机重锤的质量为m,从距离木桩顶端高h处自由下落击打木桩,重力加速度为g。则重锤( )
A.自由下落过程中重力的平均功率为
B.自由下落过程中重力的平均功率为
C.击打木桩前瞬间,重力的瞬时功率为
D.击打木桩前瞬间,重力的瞬时功率为
20.A、B两物体的质量之比为,它们以相同的初速度在水平面上做匀减速直线运动直到停止,其图像如图所示。那么,A、B两物体所受摩擦阻力大小之比与A、B两物体克服摩擦力做的功之比分别为( )
A.,B.,C.,D.,
21.甲,乙、丙三个物体在力F作用下沿各自图示速度方向单向运动,发生了一段水平位移L,已知F=10N,L=2m,力F对三个物体做的功分别记为W甲、W乙、W丙,则( )
A.W甲=17.32JB.W乙=17.32J
C.W丙=-17.32JD.以上三个都正确
22.如图所示,质量为的物块置于粗糙水平地面上,物块与地面间的动摩擦因数为,在大小为与水平面夹角为的拉力作用下通过了距离。自由落体加速度用表示。这一过程中拉力对物块做功为( )
A.B.
C.D.
23.如图所示,水平地面上有一质量为m的木箱,木箱与地面之间的动摩擦因数为μ,现对木箱施加一与水平方向成θ角的拉力F,使木箱从静止开始沿直线匀加速前进距离l时速度为v,则在该过程中下列说法正确的是( )
A.力F做功为Flsinθ
B.力F的功率一直增大
C.木箱克服摩擦力做功为μmgl
D.力F的平均功率是Fvcsθ
24.某工地建房时用小车将细沙从一楼提到七楼(高度为20m),小车和细沙总质量为10kg。由于小车漏沙,在被匀加速提升至七楼的过程中,小车和细沙的总质量随着上升距离的变化关系如图所示。小车可以看成质点,已知小车加速度为2m/s2,不计空气阻力,重力加速度g取10m/s2。由图像可知,在提升的整个过程中,拉力对小车做的功为( )
A.2160JB.1800JC.2400JD.180J
25.如图所示,某同学到超市购物后由于赶时间,用大小为、方向与水平面成角斜向上的拉力拉购物篮,以的加速度在水平地面上从静止开始匀加速前进(加速时间大于),则( )
A.前内拉力所做的功为
B.前内拉力的平均功率为
C.末拉力做功的瞬时功率为
D.由于阻力大小未知,拉力的功率不能确定
26.高铁已成为中国的“国家名片”,是大多数人出行的首选。提高列车运动速率的有效途径是增大发动机的功率和减小阻力。某列车由若干节额定功率均为P的动力车厢组成,行驶时所受的阻力与速率的二次方成正比,即,只启用一节动力车厢时列车能达到的最大速度为。列车由静止开始运动,下列说法正确的是( )
A.若列车匀加速启动,则牵引力恒定
B.若列车输出功率恒定,则做匀加速运动
C.若启用4节动力车厢,则列车的最大速度为
D.若列车最大速度提高到,则需要启用8节动力车厢
27.物体在大小为F与水平方向夹角为θ的拉力作用下沿水平向右运动了一段位移l,物体与水平面间的动摩擦因数为μ,设此过程拉力对物体做功为W1,重力对物体做功为W2,摩擦力对物体做功为W3,合力对物体做功为W合。下列说法正确的是( )
A.W1=FlB.W2=mgl
C.W3=-μmglD.W合= W1+ W3
28.有一辆汽车在水平路面上由静止启动,其发动机的牵引力随时间的变化曲线如图所示。汽车从t1时刻开始以额定功率行驶,t2时刻之后牵引力恒定。若汽车行驶时所受的阻力恒定,则( )
A.0~t0时间内汽车加速度一直增大B.t0~t1时间内汽车做匀速直线运动
C.t0~t1时间内汽车的牵引力的功率在增大D.t1~t2时间内汽车的合外力的功率保持不变
29.如图为驾考半坡定点停车示意图。汽车先在平直路面匀速行驶,时进入斜坡减速上升一段距离,时开始匀速上升至半坡定点杆刹车。若汽车刹车前始终保持油门不变(即发动机功率不变),且斜坡倾角和所受摩擦阻力大小不变,则刹车前汽车运动的速度大小v及牵引力F大小随时间t的变化图像正确的是( )
A. B.
C. D.
30.两质量相等的物体A、B在外力作用下从静止开始做匀加速直线运动,它们的图像如图所示,则时间内,( )
A.A、B所受的合外力之比为
B.A、B的位移之比为
C.A、B所受的合外力做功之比为
D.A、B所受的合外力做功的平均功率之比为
31.如图所示为某滑雪大跳台轨道局部示意图。运动员从P处由静止自由滑下,经过底部a、b之间圆弧轨道后,从右端b处滑出。c点为底部圆弧轨道a、b之间的最低点。在运动过程中,将运动员视为质点并忽略所有阻力。关于运动员在a、b之间圆弧轨道的运动过程中,下列说法正确的是( )
A.运动员做匀速圆周运动B.运动员在最低点c对轨道的压力最小
C.运动员所受的支持力对运动员做正功D.重力对运动员先做正功后做负功
32.如图所示,甲、乙两木块静止叠放在光滑水平桌面上,两木块间的接触面与桌面平行,现给乙木块施加一水平向右的力F,使甲与乙保持相对静止一起向右做匀加速直线运动,则下列叙述正确的是( )
A.甲对乙的动摩擦力向左,且对乙做正功
B.甲对乙的静摩擦力向右,且对乙做负功
C.乙对甲的动摩擦力向左,且对甲做负功
D.乙对甲的静摩擦力向右,且对甲做正功
33.玩具赛车在水平直线跑道上由静止开始以的恒定功率加速前进,赛车瞬时速度的倒数和瞬时加速度的关系如图所示。已知赛车受到的阻力恒定,赛车到达终点前已经达到最大速度,重力加速度取。下列说法正确的是( )
A.赛车做匀加速运动
B.赛车的质量为
C.赛车所受阻力大小为
D.赛车速度大小为时,加速度大小为
二、多选题
34.2023年6月,交通集团首批氢能源客车在天津港保税区投入运营。某款质量为m的氢能源汽车如图甲所示, 测试其性能时的图像如图乙所示。已知汽车在平直公路上以额定功率P启动,整个运行过程中汽车功率及所受阻力均恒定,t1时刻起以最大速度匀速行驶。则在时间内下列说法正确的是( )
A.汽车的牵引力逐渐增大B.汽车的阻力大小为
C.牵引力对汽车做的功为D.汽车行驶的距离为
35.质量为m=2kg的物体静止放置在粗糙的水平面上,物体与地面之间的动摩擦因数μ=0.25,现对其施加一个大小为F=10N、方向与水平方向夹角为θ=37°的力,如图所示。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,物体在2s的时间内向前运动了一段距离,g=10m/s2,sin37°=0.6,关于此过程,下列说法正确的是( )
A.物体克服摩擦力做的功为9.75JB.重力的功率为15W
C.力F对物体做的功为12JD.拉力F的平均功率为6W
36.图甲为“海洋和谐号”游轮,它是目前世界上最大的游轮,假设其总质量kg,发动机额定输出功率W,某次航行过程中,游轮从静止开始在海面上做直线运动,其加速度—时间图像如图乙所示,在t=20s时,发动机输出功率达到额定输出功率,此后保持不变,假设航行过程中游轮所受阻力恒定不变,则( )
A.20s时游轮的速度大小为2m/s
B.游轮航行过程中所受的阻力大小为N
C.游轮航行的最大速度为10m/s
D.当游轮的加速度为时,其速度为5m/s
37.如图所示,一倾角为θ的传送带以速度 v顺时针匀速转动,质量为 m 的小物块以 v0(
A.物块一定是先做匀加速运动再做匀速运动
B.摩擦力对物块先做正功后不做功
C.物块机械能先增加后不变
D.物块与传送带间因摩擦产生的内能为
38.山西某城市广场喷泉喷出水柱的场景如图所示。已知喷泉喷出的竖直水柱高度为h,喷管的直径为d,重力加速度大小为g,水的密度为ρ,假设给喷泉喷水的电动机的能量全部用来转化为水的动能,不计空气阻力,则( )
A.水离开喷管口时的速度大小
B.单位时间内喷出管口的水柱的体积
C.单位时间内喷出管口的水柱的质量
D.给喷泉喷水的电动机的输出功率
39.图甲中的辘轳是古代民间提水设施,由辘轳头、支架、井绳、水桶等部分构成,图乙为提水设施工作原理简化图,辘轳绕绳轮轴半径r = 0.1m,水桶的质量M = 0.5kg,井足够深,忽略井绳质量和因绳子缠绕导致轮轴的半径变化。某次从井中汲取m = 2kg的水,轮轴由静止开始绕中心轴转动从而竖直向上提水桶,其角速度随时间变化规律如图丙所示,取重力加速度g = 10m/s2,则( )
A.10s末水桶的速度大小为2m/sB.水桶的速度大小随时间变化规律为v = 2t
C.0 ~ 10s内水桶上升的高度为10mD.0 ~ 10s内井绳拉力所做的功为255J
40.一汽车在平直公路上行驶。从某时刻开始计时,发动机的功率P随时间t的变化如图所示。假定汽车所受阻力的大小Ff恒定不变。下列描述该汽车的速度v随时间t变化的图线中,不可能正确的是( )
A.B.C.D.
41.质量为m的汽车在足够长的平直公路上行驶。当它以速度v、加速度a加速前进时,发动机的实际功率正好等于额定功率,从此时开始,发动机始终在额定功率下工作。假设汽车所受阻力f始终保持不变。下列说法正确的有( )
A.发动机的额定功率为fvB.发动机的额定功率大于fv
C.此后汽车将以速度v匀速运动D.汽车的最大速度不会超过
三、解答题
42.港珠澳大桥是建筑史上里程最长、投资最多、施工难度最大的跨海大桥。如图所示的水平路段由一段半径为的圆弧形弯道和直道组成。现有一总质量为、额定功率为的测试汽车通过该路段,汽车可视为质点,取重力加速度。
(1)若汽车通过弯道时做匀速圆周运动,路面对轮胎的径向最大静摩擦力是车重的0.675倍,求该汽车安全通过此弯道的最大速度;
(2)若汽车由静止开始沿直道做加速度大小为的匀加速运动,在该路段行驶时受到的阻力为车重的0.1倍,求该汽车运动末的瞬时功率。
43.一质量的汽车,最大功率,在平直公路上以大小的速度匀速行驶时,汽车发动机的功率。假设汽车行驶时所受地面及空气的阻力大小不变。
(1)求汽车所受的阻力大小f﹔
(2若汽车沿倾角的坡路以最大功率匀速向上行驶,求此时汽车的速度大小。
44.如图甲,某电视台“智勇大冲关”游戏节目中的大转盘游戏环节,经验不足的人会坐在转盘边缘,当转盘转速达到某一数值时,人恰好滑离转盘落入水中,等效模型如图乙,现测得转盘半径R = 10m,离水面的高度H = 0.8m,人落水过程的水平位移大小x = 0.8m,设人在转盘上所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,可视为质点的人的质量m = 50kg,不计空气阻力,g取10m/s2,求:
(1)人恰好离开转盘时的初速度大小v0;
(2)人与转盘间的动摩擦因数μ;
(3)人落水时重力的瞬时功率。
45.在水平地面上方某一高度处沿水平方向抛出一个质量m=1kg的小物体,抛出t1=0.3s后物体的速度方向与水平方向的夹角为37°,落地时物体的速度方向与水平方向的夹角为60°,重力加速度g取10m/s2,不计一切阻力,求:
(1)物体平抛时的初速度v0;
(2)抛出点距离地面的竖直高度h;
(3)物体从抛出点到落地点重力做功的平均功率。
46.如图所示,水平雪面上的雪橇在与水平方向成37°角的拉力的作用下,沿直线匀速运动20m,所用时间为10s,已知,,求:
(1)拉力F做的功;
(2)拉力F的功率;
(3)雪橇克服雪面摩擦力做的功。
47.图甲为机场地勤工作人员用来从飞机上卸行李的传送带装置,其结构可简化为图乙。传送带以v0=1m/s的速率逆时针转动,在传送带上端A点无初速度地放上一个质量为m=10kg的物体(可视为质点)。物体经历了2.1s后滑到传送带底端B点,通过计算机记录了传送带对该物体的摩擦力做功的功率大小与时间的图像如图丙所示。已知传送带的倾角θ=37°,sin37°=0.6,cs37°=0.8,取重力加速度大小g=10m/s2。求:
(1)物体与传送带之间的动摩擦因数;
(2)传送带的长度;
(3)物体与传送带由于克服摩擦力做功而产生的热量。
48.如图所示,质量为的小物块A距地面高处以的速度水平抛出并恰好沿平行薄木板B的方向从B板上端滑入,A滑上之前B恰好静止于倾角为的固定在水平地面上的斜面顶端,B下端连接一根自然长度的轻弹簧,木板B总质量,总长度。A、B之间的动摩擦因数,木板B下滑到斜面底端碰到挡板后立刻停下,物块A最后恰好没有脱离弹簧,且弹簧一直处于弹性限度内,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度,不计空气阻力,求:
(1)A从开始抛出到滑上B瞬间所用的时间为多少?
(2)A从开始抛出到木板B与挡板碰撞经历的时间为多少?
(3)A从滑上B板到弹簧被压缩到最短时AB间摩擦生热为多少?
规格
后轮驱动直流永磁体电动机
车型
26’电动自行车
额定输出功率
400W
整车质量
30kg
最大载重
120kg
参考答案:
1.B
【详解】A.速度—时间图像的斜率表示加速度,可知,时间内,重物做匀加速运动,牵引力一定,根据
可知,当牵引力一定时,速度增大,起重机输出功率增大,A错误;
B.根据图像可知,时刻之后,重物做匀速直线运动,则有
,
解得起重机的最大输出功率为
B正确;
D.时间内,重物上升的位移为
起重机对重物做功为W1,则有
解得
D错误;
C.时间内,令该段时间上升的高度为h,根据动能定理有
解得
C错误。
故选B。
2.C
【详解】A.物块受到重力、支持力和静摩擦力三个力的作用,A错误;
B.物块受到的摩擦力是静摩擦力,其大小不一定等于 μmg,角速度越大,静摩擦力越大,B错误;
C.物块所受摩擦力的方向指向转轴O点,提供向心力,C正确;
D.物块沿半径方向没有位移,摩擦力对物块不做功,D错误。
故选C。
3.D
【详解】AC.对货物受力分析可知货物受到沿皮带向上的摩擦力,该摩擦力与货物运到位移的方向同向,对货物做正功,会导致货物机械能增加,故AC错误;
B.由于货物相对皮带静止,一起沿斜面匀速上升,则货物合外力为零,不可能做功,故B错误;
D.根据以上分析可知货物受到的摩擦力与货物运到位移的方向同向,对货物做正功,会导致货物机械能增加,但由于货物做匀速运动,则货物动能不会发生改变,故货物所受摩擦力做的功等于货物的重力势能增加量,故D正确。
故选D。
4.C
【详解】AB.小物块与斜面体一起沿水平面向右做匀速直线运动,物体处于平衡状态,受重力,垂直于斜面向上的支持力与沿斜面向上的静摩擦力作用,支持力方向与物体位移方向之间的夹角为钝角,可知支持力做负功,故AB错误;
C.根据上述可知,静摩擦力与物体位移方向之间的夹角为锐角,则摩擦力做正功,故C正确;
D.重力方向与物体位移方向垂直,重力不做功,根据动能定理可知摩擦力与支持力做功代数和为零,故D错误。
故选C。
5.D
【详解】A.力做的功为,与是否有摩擦力无关,故A错误;
B.力做的功为,其中为力与运动方向的夹角,故图乙中力F做的功
故B错误;
C.力做的功为,其中为力与运动方向的夹角,故图丙中力F做的功
故C错误;
D.力做的功为,其中为力与运动方向的夹角,故图丙中力F做的功
故D正确。
故选D。
6.C
【详解】A.根据题意,可得A、B两球的位移大小分别为
可知,A、B两球的位移大小相等,但位移是矢量,而A、B两球的位移方向不同,故A、B两球的位移不同,故A错误;
B.根据平抛运动的研究方法,对A球有
对B球有
解得
故B错误;
C.根据以上分析,可得A、B两球落地时竖直方向的瞬时速度分别为
而
则可得A、B落地时重力的时功率之比为
故C正确;
D.A、B从抛出到落地的过程中重力的平均功率之比为
故D错误。
故选C。
7.A
【详解】AB.毛驴的拉力大小不变,但是方向不断变化,设微小位移∆l,则元功
求和可得毛驴拉磨一周所做的功为
故A正确,B错误;
C.毛驴拉磨的转速为
故C错误;
D.因为
毛驴拉磨的瞬时功率为
故D错误。
故选A。
8.C
【详解】AB.滑动摩擦力
由牛顿第二定律可得
由于推力先增大后不变,所以加速度先增大后不变,故AB错误;
D.木块运动0~5m的过程中,克服摩擦力所做的功为
故D错误;
C.木块运动0~5m的过程中,图像与坐标轴围成的面积表示力F所做的功
合力做的功为
故C正确。
故选C。
9.D
【详解】A.电动车匀速运动时,牵引力等于阻力,则
A错误;
B.匀速阶段电动机的输出功率为
B错误;
C.电动车的加速度大小为
根据
匀加速阶段牵引力大小为
C错误;
D.根据
匀加速阶段牵引力不变,电动机的输出功率随时间均匀增大,D正确。
故选D。
10.B
【详解】AB.v=10m/s时汽车恰好达到额定功率P=60kW,则有
解得牵引力
汽车在v≤10m/s时做匀加速运动,由牛顿第二定律得
解得
根据加速度的定义,可得
解得汽车做匀加速直线运动的时间为
故A错误,B正确;
C.当汽车速度最大时,牵引力与阻力大小相等,则汽车的最大速度为
故C错误;
D.若汽车一直做匀加速运动,速度达到30m/s所用的时间为
而实际汽车在v=10m/s额定功率后随着速度的增加,牵引力减小,汽车做加速度减小的加速运动,所经历的时间大于15s,故D错误。
故选B。
11.D
【详解】A.若作用力做功,则反作用力可能不做功,例如两个相互作用的物体,一个运动一个不运动,故A错误;
B.功是标量,但有正负,正负不表示方向和大小,代表是动力做功还是阻力做功,故B错误;
C.滑动摩擦力与相对运动方向相反,与物体方向可能相同,则对物体可能做正功,故C错误;
D.静摩擦力与相对运动趋势方向相反,可以对物体做正功,也可以对物体做负功,故D正确。
故选D。
12.C
【详解】根据功率的定义
其中t=60s,h=12m,代入数据解得平均功率
P=120W
故选C。
13.B
【详解】A.物体在粗糙水平面上的摩擦力
物体的加速度
根据牛顿第二定律有
解得物体的质量
故A错误;
B.第内物体的位移
第内物体克服摩擦力做的功
故B正确;
C.前内推力做功的平均功率
故C错误;
D.物体的位移
前内推力做功的平均功率
故D错误
故选B。
14.B
【详解】克服重力做功的平均功率约为
故选B。
15.D
【详解】A.支持力方向垂直斜面向上,故支持力一定做正功,选项A正确;
BCD.摩擦力是否存在需要讨论,若摩擦力恰好为零,物体只受重力和支持力,如图所示:
此时加速度
摩擦力不做功;
当时,摩擦力沿斜面向下,摩擦力与位移夹角小于,则做正功;
当时,摩擦力沿斜面向上,摩擦力与位移夹角大于,则做负功。
选项BC正确,D错误。
本题选错误的,故选D。
16.C
【详解】AB.根据
可知t=0时刻开始以更大的恒定功率行驶,列车所受牵引力瞬间增加,列车将加速运动,同时牵引力随之减小。由牛顿第二定律,可知
易知列车的加速度将减小,即v-t图线的斜率将减小。故AB错误;
CD.根据
可知合力的功率P随速度v变化的关系为一次函数关系。故C正确;D错误。
故选C。
17.D
【详解】A.列车以恒定功率运动,根据牛顿第二定律可得
列车的速度v逐渐增大,则加速度a逐渐减小,所以列车做加速度减小的加速直线运动,直到达到最大速度,故A错误;
B.当牵引力等于阻力时,列车速度达到最大,则有
解得最大速度为
故B错误;
C.车速为时,牵引力大小为
根据牛顿第二定律可得
故C错误;
D.列车以恒定牵引力启动时先做匀加速直线运动,根据功率
可知随着列车速度增大,功率增大,达到额定功率后又开始做加速度减小的加速运动,直至达到最大速度,并且此过程与以额定功率启动的最后阶段运动情况完全相同,而开始做匀加速直线运动时的加速度比以额定功率启动的加速度小,所以经历的时间较长,列车达到最大速度经历的时间一定大于t,故D正确。
故选D。
18.A
【详解】A.由图像可得汽车在前5s内的加速度大小为
根据牛顿第二定律可得
解得
故A正确;
B.5s末达到额定功率,则汽车额定功率为
故B错误;
C.当汽车牵引力和阻力相等时速度最大,最大速度为
故C错误;
D.由于前5s内汽车的功率逐渐增大到额定功率,则时间内汽车牵引力做的功应满足
故D错误。
故选A。
19.D
【详解】AB.物体做自由落体运动,由速度位移公式得
落地速度
下落过程重力的平均功率
AB错误;
CD.落地时重力的瞬时功率
C错误,D正确。
故选D。
20.B
【详解】根据图像可知A、B两物体的加速度大小分别为
,
根据牛顿第二定律可得
,
则A、B两物体所受摩擦阻力大小之比为
根据图像可知A、B两物体的位移分别为
,
则A、B两物体克服摩擦力做的功之比
故选B。
21.A
【详解】A.根据功的定义式,力对甲做的功为
故A正确;
B.根据功的定义式,力对乙做的功为
故B错误;
CD.根据功的定义式,力对丙做的功为
故CD错误。
故选A。
22.B
【详解】这一过程中拉力对物块做功为
故选B。
23.B
【详解】A.力F做功为Flcsθ,故A错误
BD.力F的瞬时功率
P = Fvcsθ
由于木箱从静止开始沿直线匀加速运动,则力F的瞬时功率一直增大,故B正确、D错误;
C.木箱受到的摩擦力为
f = μFN
FN = mg-Fsinθ
则木箱克服摩擦力做功为
W = μ(mg-Fsinθ)l
故C错误。
故选B。
24.A
【详解】由于小车匀加速上升,由于小车和细沙的总质量随位移均匀减小,结合题图可知
根据牛顿第二定律
可得
故拉力与位移满足线性关系,所以可用平均力法求解变力做功。当h=0时;
当h=20m时;
则在提车的整个过程中,拉力对小车做的功为
故选A。
25.C
【详解】A.前内前进的距离为
拉力所做的功为
故A错误;
B.前内拉力的平均功率为
故B错误;
C.末购物篮的速度为
则末拉力做功的瞬时功率为
故C正确;
D.虽阻力大小未知,但拉力大小与拉力与运动方向夹角已知,且运动速度和位移可算出,故拉力的功率可算出,故 D错误。
故选C。
26.D
【详解】A.若动车组匀加速启动则有
则动车的牵引力为
随着速度的增加,牵引力F逐渐增大,故A错误;
B.若动车输出功率恒定,则据
动车加速度
可知当功率一定时,随着速度增加,动车的加速度减小,动车不可能做匀加速运动,故B错误;
CD.动车速度最大时,牵引力与阻力相等,则
可得
若启用4节动力车厢,则列车的最大速度为;若列车最大速度提高到,则需要启用8节动力车厢,故C错误,D正确。
故选D。
27.D
【详解】根据功的计算公式
所以总功为
故选D。
28.C
【详解】A.汽车在t2时刻之后牵引力恒定,此时牵引力大小与阻力大小相等,汽车速度达到最大值,设此时牵引力为,则
因此当时,汽车才开始运动,故A错误;
BC.t0~t1时间内牵引力F大小不变,根据牛顿第二定律可得
加速度大小不变,汽车做匀加速直线运动,速度增大,而汽车牵引力功率
因此汽车的牵引力的功率在增大,故B错误,C正确;
D.t1~t2时间内汽车以额定功率行驶,即
t1~t2时间内牵引力在减小,汽车速度在增加,合外力的功率为
汽车速度在增加,因此阻力功率在增大,故合外力功率在减小,故D错误。
故选C。
29.B
【详解】由题意可知汽车在平直路面做匀速直线运动,汽车的速度不变,牵引力不变;
汽车做减速运动,该阶段有
,
由于汽车的发动机功率不变,可知随着汽车速度逐渐减小,牵引力逐渐增大,则汽车的加速度逐渐减小,即汽车做加速度减小的减速运动,由于加速度越来越小,所以汽车速度减小的越来越慢,牵引力增大得越来越慢,即图像的切线斜率越来越小。
故选B。
30.C
【详解】A.根据图像的斜率表示加速度,可知A、B的加速度分别为
,
根据牛顿第二定律可知,A、B所受的合外力之比为
故A错误;
B.根据图像与横轴围成的面积表示位移,可知A、B的位移之比为
故B错误;
C. A、B所受的合外力做功之比为
故C正确;
D.A、B所受的合外力做功的平均功率之比为
故D错误。
故选C。
31.D
【详解】A.经过底部a、b之间圆弧轨道时,由于受到重力作用,速度大小发生变化,所以运动员不做匀速圆周运动,故A错误;
B.运动员在最低点c时,根据牛顿第二定律,有
对轨道的压力等于支持力,在点c时速度最大,所以压力最大,故B错误;
C.在a、b之间圆弧轨道,支持力与速度方向垂直,所以运动员所受的支持力对运动员不做功,故C错误;
D.运动员在a、b之间圆弧轨道的运动过程中,先向下运动后向上运动,所以重力对运动员先做正功后做负功,故D正确。
故选D。
32.D
【详解】CD.甲与乙保持相对静止,对甲乙整体有
对甲有
解得乙对甲的摩擦力为
方向向右,与位移方向相同,对甲做正功,故C错误,D正确;
AB.根据牛顿第三定律有,甲对乙的摩擦力为
方向向左,与位移方向相反,对乙做负功,故AB错误。
故选D。
33.D
【详解】A.由牛顿第二定律及瞬时功率表达式可得
可知赛车做加速度逐渐减小的加速直线运动,A错误;
BC.上述表达式整理可得
可见图象的斜率恒定为,与纵轴的截距为,结合图象可得
联立解得
BC错误;
D.代入解得
D正确。
故选D。
34.BC
【详解】A.汽车在平直公路上以额定功率P启动时,有
可知,牵引力逐渐减小,故A错误;
B.时刻起以最大速度匀速行驶,阻力与牵引力平衡,则阻力大小为
故B正确;
C.牵引力的功率恒定不变,则在时间内牵引力对汽车做的功为
故C正确;
D.图像与轴围成面积表示位移结合几何关系可知汽车行驶的距离大于,故D错误。
故选BC。
35.ACD
【详解】A.对物体受力分析,正交分解得
滑动摩擦力为
水平方向有
解得
故两秒内物体运动的位移为
物体克服摩擦力做的功为
故A正确;
B.物体沿水平方向运动,重力的功率为零,故B错误;
C.力F对物体做的功为
故C正确;
D.拉力F的平均功率为
故D正确。
故选ACD。
36.ACD
【详解】A.由图像可知,在0~20s内,游轮做匀加速直线运动,加速度为
游轮从静止开始运动,则20s时游轮的速度大小为
故A正确;
B.由牛顿第二定律得
又,解得游轮航行过程中所受的阻力大小为
故B错误;
C.当游轮达到最大速度时,则有
解得游轮航行的最大速度为
故C正确;
D.当游轮的加速度为时,由牛顿第二定律得
又,解得
故D正确。
故选ACD。
37.AD
【详解】A.因为
所以物块先向上做加速度为
的匀加速运动,与传送带共速后做匀速运动,故A正确;
BC.物块运动过程中摩擦力与运动方向相同,始终做正功,所以机械能始终增加,故BC错误;
D.物块匀加速的时间为
则物块与传送带的相对位移为
物块与传送带间因摩擦产生的内能为
联立可得
故D正确。
故选AD。
38.BD
【详解】A.水离开喷管口做竖直上抛运动,由速度位移关系公式,可得水离开喷管口时的速度大小为
A错误;
B.单位时间内喷出管口的水柱的体积
B正确;
C.单位时间内喷出管口的水柱的质量
C错误;
D.设在t时间内喷出水的质量为m',则有
给喷泉喷水的电动机的输出功率
D正确。
故选BD。
39.ACD
【详解】A.由图丙可知
所以水斗速度随时间变化规律为
则10s末水桶的速度大小为2m/s,故A正确、B错误;
CD.水斗匀加速上升,加速度
由牛顿第二定律
所以井绳拉力大小为
F = 25.5N
水斗匀加速上升,0 ~ 10s内它上升的高度为
则0 ~ 10s内井绳拉力所做的功为
W = Fh = 255J
故CD正确。
故选ACD。
40.BCD
【详解】在时间内,如果汽车做匀速运动,则图线是与时间轴平行的直线;如果是加速,根据
可知牵引力减小,根据
可知汽车做加速度逐渐减小加速运动,当加速度为0时,即,汽车开始做匀速直线运动,此时速度为
则时间内,图线先是切线斜率逐渐减小的平滑曲线,后是平行于横轴的直线;在时间内,功率突然增加,故牵引力突然增加,汽车做加速运动,根据
可知牵引力减小,再根据
可知汽车做加速度逐渐减小加速运动,当加速度为0时,即,汽车开始做匀速直线运动,此时速度为
所以在时间内,图线先是切线斜率逐渐减小的平滑曲线,后是平行于横轴的直线;故描述该汽车的速度v随时间t变化的图线中,不可能正确的是BCD。
故选BCD。
41.BD
【详解】ABC.当汽车匀速运动时,牵引力等于阻力,则额定功率为
由于发动机达到额定功率后继续加速运动,则发动机的额定功率大于fv,AC错误,B正确;
D.根据
,
得汽车最大速度为
D正确。
故选BD。
42.(1);(2)
【详解】(1)径向最大静摩擦力提供向心力时,汽车通过此弯道的速度最大,设最大速度为,则有
解得
(2)汽车在匀加速过程中
当功率达到额定功率时
代入数据解得:
则末发动机功率为
43.(1)f=2000N;(2)
【详解】(1)汽车匀速行驶时所受的牵引力大小满足
又
联立解得
f=2000N
(2)根据物体的平衡条件可知,此时汽车所受的牵引力大小满足
又
解得
44.(1);(2);(3)
【详解】(1)人离开转盘后做平抛运动,在竖直方向上有
在水平方向上有
解得人离开转盘时的初速度
(2)人离开转盘时,由向心力公式有
向心力由摩擦力提供
解得人与转盘间的动摩擦因数
(3)人落水面时竖直方向的速度为
人落水时重力的瞬时功率为
45.(1)4m/s;(2)2.4m;(3)
【详解】(1)物体抛出0.3s时,有
解得
(2)令落地的瞬时速度为v,则
解得
(3)做平抛运动的总时间为t,重力的平均功率为,则
所以
46.(1);(2);(3)
【详解】(1)拉力F做的功为
(2)拉力F的功率为
(3)雪橇做匀速直线运动,处于平衡状态,其所受摩擦力大小为
所以雪橇克服雪面摩擦力做的功为
47.(1);(2);(3)
【详解】(1)结合图像可知传送带对该物体的摩擦力做功的功率为
且由图可知传送带对该物体的摩擦力做功的功率大小为时,刚好与皮带共速,即
代入数据解得
(2)物体刚放到皮带上时加速度为
则与皮带共速时由
代入数据解得
又由
解得共速前运动的时间为
由于
所以物体与皮带共速后,将在后面的时间内继续向下做匀加速直线运动,且有
则由公式
传送带的长度为
(3)前面内的相对位移为
后面的内的相对位移为
故整个过程物体与传送带由于克服摩擦力做功而产生的热量为
48.(1);(2)1.325s;(3)58.5J
【详解】(1)根据几何关系可知
解得
(2)B恰好静止,设B与斜面动摩擦因数为,根据牛顿第二定律
解得
对A分析
解得
方向沿斜面向上,对B分析
解得
方向沿斜面向下,假设A与木板达到共速时,A还没有压缩弹簧且木板还没有到达底端,则有
此过程中A的位移
B的位移
设斜面总长度s,则
解得
由于A在B上滑行的距离
说明以上假设成立,共速后,由于
A与木板B匀速下滑,直到模板与底端挡板碰撞,则
(3)A滑上B 到与B共速摩擦生热为,则
解得
B与挡板碰撞到A运动到弹簧上端摩擦生热为,则
解得
A与弹簧作用到压缩弹簧最短摩擦生热为,则设A与弹簧开始作用瞬间速度为,则
解得
故
高中物理高一下阶段复习专题05行星运动与万有引力定律及其应用含解析答案: 这是一份高中物理高一下阶段复习专题05行星运动与万有引力定律及其应用含解析答案,共34页。试卷主要包含了单选题,多选题,解答题等内容,欢迎下载使用。
高中物理高一下阶段复习专题04生活中的圆周运动及离心现象含解析答案: 这是一份高中物理高一下阶段复习专题04生活中的圆周运动及离心现象含解析答案,共49页。试卷主要包含了单选题,多选题,解答题等内容,欢迎下载使用。
高中物理高一下阶段复习专题03圆周运动各物理量含解析答案: 这是一份高中物理高一下阶段复习专题03圆周运动各物理量含解析答案,共28页。试卷主要包含了单选题,多选题,实验题,解答题等内容,欢迎下载使用。