【名师导航】高考物理 专题二 第5讲 功和能规范训练(1).doc

【名师导航】2014届高考物理 专题二 第5讲 功和能规范训练一、选择题(本题共9个小题，每小题6分，共54分，在每小题给出的四个选项中，第15题只有一个选项符合要求，第69题有多项符合要求)1(2014盐城模拟)如图所示，一质量为m，长为l的木板，放在光滑的水平地面上，在木板的右端放一质量为m的小木块，用一根不可伸长的轻绳通过光滑的定滑轮分别与m、m连接，木块与木板间的动摩擦因数为，开始时木块和木板静止，现用水平向右的拉力f作用在m上，将m拉向木板左端的过程中，拉力至少做功为()a2mglb.mglc(mm)gl dmgl解析：选d.在拉力f的作用下，m、m缓慢匀速运动，使m被拉到木板的左端的过程中，拉力做功最少，设此时绳的拉力为t，则tmg，tmgf，当m到达m左端时，m向右运动的位移为，故拉力做功wfmgl，故d正确2质量均为m的两物块a、b以一定的初速度在水平面上只受摩擦力而滑动，如图所示是它们滑动的最大位移x与初速度的平方v的关系图象，已知v2v，下列描述中正确的是()a若a、b滑行的初速度相等，则到它们都停下来时滑动摩擦力对a做的功是对b做功的2倍b若a、b滑行的初速度相等，则到它们都停下来时滑动摩擦力对a做的功是对b做功的c若a、b滑行的最大位移相等，则滑动摩擦力对它们做的功相等d若a、b滑行的最大位移相等，则滑动摩擦力对b做的功是对a做功的2倍解析：选d.由于两物块质量均为m，若a、b滑行的初速度相等则初动能相等，由动能定理得wf0mv，即滑动摩擦力做的功相等，a、b错；若a、b滑行的最大位移相等，由题意可知v2v，b的初动能是a的初动能的2倍，滑动摩擦力对b做的功是对a做功的2倍，c错、d对3两个物体a、b的质量分别为m1、m2，并排静止在水平面上，用相同的水平拉力f同时分别作用于物体a和b上，分别作用一段时间后撤去，两物体各自滑行一段距离后停止两物体a、b运动的vt图象分别如图中a、b所示已知拉力f撤去后，物体做减速运动过程的vt图象彼此平行(相关数据如图所示)由图中信息可以得到()am1m2bt3 s时，物体a、b再次相遇c拉力f对物体a所做的功较多d拉力f对物体a的最大瞬时功率是对物体b最大瞬时功率的倍解析：选a.因撤去拉力f后两物体减速过程的vt图象相互平行，故有ab，对a物体，fam1gm1a1，对b物体，fbm2gm2a2，由图象可知，a1a2，故m1m2，a正确；由图可知，03 s内，a物体的位移大于b物体的位移，故t3 s时，两物体不会再次相遇，b错误；拉力作用过程中，xa1.5 m1.875 m，xb3 m3 m，由wfx可知，wawb，c错误；由pfv可得，pamf2.5 w，pbmf2.0 w，故pampbm，d错误4(2014上海市七校调研联考)把动力装置分散安装在每节车厢上，使其既具有牵引动力，又可以载客，这样的客车车辆叫做动车几节自带动力的车辆(动车)加几节不带动力的车辆(也叫拖车)编成一组，就是动车组，假设动车组运行过程中受到的阻力与其所受重力成正比，每节动车与施车的质量都相等，每节动车的额定功率都相等若1节动车加3节拖车编成的动车组的最大速度为120 km/h；则6节动车加3节拖车编成的动车组的最大速度为()a120 km/h b240 km/hc320 km/h d480 km/h解析：选c.若1节动车加3节拖车编成的动车组的最大速度为v1120 km/h；则6节动车加3节拖车编成的动车组的最大速度为v24v1120 km/h320 km/h，故选项c正确5如图所示，图线表示作用在某物体上的合外力随时间变化的关系，若物体开始时是静止的，那么()a从t0开始，5 s内物体的动能变化量为零b在前5 s内只有第1 s末物体的动能最大c在前5 s内只有第5 s末物体的速率最大d前3 s内合外力对物体做的功为零解析：选d.设物体质量为m，由图象知01 s内加速度a1，15 s内加速度为a2，则第1 s末速度v1，第1 s内位移s1，第3 s末速度v20，第5 s末速度v3，因此5 s内动能变化量不为零，选项a错误；第1 s末和第5 s末物体的动能和速率一样大，选项b、c均错，3 s末速度减到零，所以前3 s内合外力对物体做的功为零，选项d正确6(2014黑龙江省牡丹江市联考)如图所示，光滑固定的竖直杆上套有小物块a，不可伸长的轻质细绳通过大小可忽略的定滑轮连接物块a和小物块b，虚线cd水平现由静止释放两物块，物块a从图示位置上升，并恰好能到达c处在此过程中，若不计摩擦和空气阻力，下列说法正确的是()a物块a到达c点时加速度为零b绳的拉力对物块a做的功等于物块a重力势能的增加量c绳的拉力对物块b先做负功后做正功d绳的拉力对物块b做的功等于物块b机械能的减少量解析：选bd.物块a到达c点时受到的合外力为其重力，故其加速度为g，a项错；对物块a由动能定理可得，wfwg0，故wfwgep0，即绳拉力对物块a做的功等于物块a重力势能的增加量，b项正确；物块b受到绳的拉力方向与物块b的重力方向始终相反，故绳的拉力对物块b一直做负功，c项错；对物块b，根据动能定理可得wfwgek，故wfekwg，因物块b初末态动能均为0，故ek为0，绳的拉力对物块b做的功wfwgep0，即绳的拉力对物块b做的功等于物块b机械能的减少量，d项正确7(2014河南名校质检)低碳、环保是未来汽车的发展方向某汽车研发机构在汽车的车轮上安装了小型发电机，将减速时的部分动能转化并储存在蓄电池中，以达到节能的目的在某次测试中，汽车以额定功率行驶一段距离后关闭发动机，测出了汽车动能ek与位移s的关系图象如图，其中是关闭储能装置时的关系图线，是开启储能装置时的关系图线已知汽车的质量为1 000 kg，设汽车运动过程中所受地面阻力恒定，空气阻力不计根据图象所给的信息可求出()a汽车行驶过程中所受地面的阻力为1 000 nb汽车的额定功率为80 kwc汽车加速运动的时间为22.5 sd汽车开启储能装置后向蓄电池提供的电能为5105 j解析：选bd.汽车行驶过程中，所受地面的阻力对应图线的斜率大小，故阻力为 n2 000 n，a错误；汽车匀速行驶的速度vm可由mv8105 j求得vm40 m/s，故p额fvfvm80 kw，b正确；由p额tfsmvmv2，s500 m可求得：t16.25 s，c错误；开启储能装置后，汽车向前减速的位移减小(118.5)102 m2.5102 m，对应的能量为2.51022 000 j5105 j，故d正确8.(2014武汉调研)为减少二氧化碳排放，我国城市公交推出新型节能环保电动车，在检测某款电动车性能的实验中，质量为8102 kg的电动车由静止开始沿平直公路行驶，达到的最大速度为15 m/s，利用传感器测得此过程中不同时刻电动车的牵引力f与对应的速度v，并描绘出f图象(图中ab、bo均为直线)，假设电动车行驶中所受的阻力恒定，则()a在全过程中，电动车在b点时速度最大bba过程电动车做匀加速运动ccb过程电动车做减速运动dcb过程电动车的牵引力的功率恒定解析：选bd.因为刚开始启动时，v较小，较大，所以f图象，应该从图象的右边向左看，根据图象可知：电动车由静止开始做匀加速直线运动，达到额定功率后，做牵引力逐渐减小的变加速直线运动，达到最大速度后做匀速直线运动.越小，速度v越大，所以，在全过程中，电动车在c点时速度最大，选项a错误；ba过程中，牵引力f不变，所以加速度a(ff)/m不变，电动车做匀加速运动，选项b正确；根据图象，在cb过程中，的取值逐渐减小，这说明速度v逐渐增大，所以电动车做加速运动，选项c错误；在cb过程中，f与成正比，所以fvp，恒定不变，选项d正确9质量为m的物体静止在光滑水平面上，从t0时刻开始受到三种水平力的作用，物体的加速度大小a与时间t的关系如图所示，力的方向保持不变，则()a这三种情况下，力做功之比为wawbwc162225b这三种情况下，力做功之比为wawbwc1614425ct0时刻，力做功的瞬时功率之比为papbpc1691dt0时刻，力做功的瞬时功率之比为papbpc431解析：选bc.由牛顿第二定律：fa4ma0fb3ma0fcma0加速阶段各自的位移xa4a0t2a0txb3a0(4t0)224a0txca0(5t0)2a0t所以wawbwc1614425t0时刻，各自的速度，va4a0t0vb3a0t0vca0t0所以papbpc1691二、计算题(本题共3个小题，共46分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)10(15分)(2014广东省江门市模拟)如图所示，滑块质量为m，与水平地面间的动摩擦因数为0.1，它以v03的初速度由a点开始向b点滑行，ab5r，并滑上光滑的半径为r的圆弧bc，在c点正上方有一离c点高度也为r的旋转平台，沿平台直径方向开有两个离轴心距离相等的小孔p、q，旋转时两孔均能达到c点的正上方若滑块滑过c点后从p孔上升又恰能从q孔落下，求：(1)滑块在b点时对轨道的压力大小；(2)平台转动的角速度应满足什么条件？解析：(1)设滑块滑至b点时速度为vb，对滑块由a点到b点应用动能定理有mg5rmvmv对滑块在b点，由牛顿第二定律有nmgm解得n9mg由牛顿第三定律可知，滑块在b点时对轨道的压力大小nn9mg(2)滑块从b点开始运动后机械能守恒，设滑块到达p处时速度为vp，则mvmvmg2r解得vp2滑块穿过p孔后再回到平台的时间t4要想实现题述过程，需满足t(2n1)(n0、1、2)答案：(1)9mg(2)(n0、1、2)11(15分)(2014安徽省黄山市模拟)如图所示为放置在竖直平面内游戏滑轨的模拟装置，滑轨由四部分粗细均匀的金属杆组成，其中倾斜直轨ab与水平直轨cd长均为l3 m，圆弧形轨道apd和bqc均光滑，ab、cd与两圆弧形轨道相切，bqc的半径为r1 m，apd的半径为 r2 m，o2a、o1b与竖直方向的夹角均为37.现有一质量为m1 kg的小球穿在滑轨上，以ek0的初动能从b点开始沿ab向上运动，小球与两段直轨道间的动摩擦因数均为，设小球经过轨道连接处均无能量损失(g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8)求：(1)要使小球能够通过弧形轨道apd的最高点，初动能ek0至少多大？(2)求小球第二次到达d点时的动能；(3)小球在cd段上运动的总路程(第(2)(3)两问中的ek0取第(1)问中的数值)解析：(1)小球至少需要越过弧形轨道apd的最高点，根据动能定理：mg(rrcos )lsin mglcos 0ek0代入数据解得：ek030 j(2)从b点出发到小球第一次回到b点的过程中，根据动能定理：mglcos mglekbek0解得：ekb12 j小球沿ab向上运动到最高点，距离b点为s，则有：ekbmgscos mgssin ，解得s18/13 (m)由于sl，故小球将沿ab向下运动，当小球第二次到达d点时动能为ekdmg(rrcos )ssin mgscos mglekd0解得：ekd812.6 j(3)小球第二次到d点后还剩12.6 j的能量，沿dp弧上升后再返回dc段，到c点只剩下2.6 j的能量因此，小球无法继续上升到b点，滑到bqc某处后开始下滑，之后受到摩擦力作用，小球最终停在cd上的某点由动能定理ekdmgs1，解得s13.78 m小球在cd段运动的总路程为s2ls19.78 m答案：(1)30 j(2)12.6 j(3)9.78 m12(16分)(2013高考四川卷)在如图所示的竖直平面内，物体a和带正电的物体b用跨过定滑轮的绝缘轻绳连接，分别静止于倾角37的光滑斜面上的m点和粗糙绝缘水平面上，轻绳与对应平面平行劲度系数k5 n/m的轻弹簧一端固定在o点，一端用另一轻绳穿过固定的光滑小环d与a相连，弹簧处于原长，轻绳恰好拉直，dm垂直于斜面水平面处于场强e5104 n/c、方向水平向右的匀强电场中已知a、b的质量分别为ma0.1 kg和mb0.2 kg，b所带电荷量q4106 c设两物体均视为质点，不计滑轮质量和摩擦，绳不可伸长，弹簧始终在弹性限度内，b电荷量不变取g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8.(1)求b所受静摩擦力的大小；(2)现对a施加沿斜面向下的拉力f，使a以加速度a0.6 m/s2开始做匀加速直线运动a从m到n的过程中，b的电势能增加了ep0.06 j已知dn沿竖直方向，b与水平面间的动摩擦因数0.4.求a到达n点时拉力f的瞬时功率解析：a、b处于静止状态时，对于a、b根据共点力的平衡条件解决问题；当a、b做匀加速直线运动时，根据运动学公