高考物理必修知識(shí)點(diǎn)鞏固練習(xí) 能量與功提高
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1、 【鞏固練習(xí)】 一、選擇題: 1.蕩秋千時(shí),由于阻力的作用,秋千蕩起的高度越來(lái)越小,這說(shuō)明( ) A.能量逐漸消失 B.勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能 C.機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 D.以上說(shuō)法都不對(duì) 2、(2015 陜西普高檢測(cè))質(zhì)量相同的物體分別放在光滑和粗糙的水平面上,如圖所示,用相同的水平力,使物體沿各自水平面運(yùn)動(dòng)相同的位移,水平力F在光滑水平面和粗糙水平面對(duì)物體做功分別為和,則和的關(guān)系是( ) A.一定等于 B.一定大于 C.可能小于 D.可能大于 3.如圖所示,質(zhì)量分別為m1和m2的兩個(gè)物體,m1<m2
2、,在大小相等的兩個(gè)力F1和F2作用下沿水平方向移動(dòng)了相同距離。若F1做的功為W1,F(xiàn)2做的功為W2,則( ) A.W1>W(wǎng)2 B.W1<W2 C.W1=W2 D.無(wú)法確定 θ F m1 θ F m2 4.起重機(jī)以1m/s2的加速度將質(zhì)量為1 000 kg的貨物由靜止勻加速地向上提升,若g取10m/s2,則在1s內(nèi)起重機(jī)對(duì)貨物所做的功是( ) A.500 J B.4 500 J C.5 000 J D.5 500 J 5.質(zhì)量為m的物體,受水平力F的作用,在粗糙的水平面上運(yùn)動(dòng),下列說(shuō)法中正確的是( ) A.如果物體做加
3、速直線運(yùn)動(dòng),F(xiàn)一定對(duì)物體做正功
B.如果物體做減速直線運(yùn)動(dòng),F(xiàn)一定對(duì)物體做負(fù)功
C.如果物體做減速直線運(yùn)動(dòng),F(xiàn)也可能對(duì)物體做正功
D.如果物體做勻速直線運(yùn)動(dòng),F(xiàn)一定對(duì)物體做正功
6.一質(zhì)量為1.0kg滑塊,以4m/s的初速度在光滑水平面上向左滑動(dòng),從某一時(shí)刻起在滑塊上作用一向右水平恒力,經(jīng)一段時(shí)間,滑塊速度方向變?yōu)橄蛴?,大小?m/s,則這段時(shí)間內(nèi),水平恒力所做的功為( )
A.0 B.8J C.16J D.32J
7.用水平恒力F作用于質(zhì)量為M的物體,使之在光滑的水平面上沿力的方向移動(dòng)距離S,恒力做功為W1,再用該恒力作用于質(zhì)量為m(m 4、糙的水平面上移動(dòng)同樣距離S,恒力做功為W2,則兩次恒力做功的關(guān)系是( )
A.W1>W2; B.W1 5、
A.若B不動(dòng), 支持力對(duì)A不做功 B.若B向左平移, 支持力對(duì)A做正功
C.若B向右平移, 支持力對(duì)A做負(fù)功 D.無(wú)論B動(dòng)不動(dòng), 支持力對(duì)A都不做功
10.如圖所示,一根不計(jì)質(zhì)量的輕繩繞過(guò)定滑輪分別與M和m連接,置于光滑水平地面上,木板質(zhì)量為M,長(zhǎng)度為L(zhǎng),小木塊質(zhì)量為m,小木塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ.開(kāi)始時(shí)木塊靜止在木板左端,現(xiàn)用水平向右的力將m拉至木板右端,拉力至少做功為( )
A.μmgL B.2μmgL C.μmgL/2 D.μ(M+m)gL
11.關(guān)于摩擦力做功的下列說(shuō)法中不正確的是( )
A.滑動(dòng)摩擦力阻礙物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng),一定做 6、負(fù)功
B.靜摩擦力起著阻礙物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的作用,一定不做功
C.靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力一定都做負(fù)功
D.系統(tǒng)內(nèi)兩物體間的相互作用,一對(duì)摩擦力做功的總和恒等于零
12.關(guān)于作用力與反作用力做功的問(wèn)題,下列說(shuō)法正確的是( ?。?
A.如果作用力不做功,反作用力也不做功
B.作用力做正功時(shí),反作用力一定做負(fù)功
C.作用力與反作用力做的功大小肯定相等
D.作用力與反作用力可能都做正功,也可能都做負(fù)功
13.如圖所示,物體A、B質(zhì)量相同,與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)也相同,在力F作用下一起沿水平地面向右運(yùn)動(dòng)的位移為l,下列說(shuō)法正確的是( )
A.摩擦力對(duì)A、B做的功一樣多
7、
B.A克服摩擦力做的功比B多
C.F對(duì)A做的功與A對(duì)B做的功相同
D.A所受的合外力對(duì)A做的功與B所受的合外力對(duì)B做的功相同
14.如圖所示,物體沿弧形軌道滑下后進(jìn)入足夠長(zhǎng)的水平傳送帶,傳送帶以圖示方向勻速運(yùn)轉(zhuǎn),則傳送帶對(duì)物體做功情況可能是( )
A.始終不做功
B.先做負(fù)功后做正功
C.先做正功后不做功
D.先做負(fù)功后不做功
15.如圖所示,滑雪者由靜止開(kāi)始沿斜坡從A點(diǎn)自由下滑,然后在水平面上前進(jìn)至B點(diǎn)后停止.已知斜坡、水平面與滑雪板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)皆為μ,滑雪者(包括滑雪板)的質(zhì)量為m,A、B兩點(diǎn)間的 8、水平距離為L(zhǎng).在滑雪者經(jīng)過(guò)AB段運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,克服摩擦力做的功( )
A.大于μmgL B.小于μmgL C.等于μmgL D.以上三種情況都有可能
16、(2015 浙江高考)我國(guó)科學(xué)家正在研制航母艦載機(jī)使用的電磁彈射器。艦載機(jī)總質(zhì)量為3.0×104 kg,設(shè)起飛過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)的推力恒為1.0×105 N;彈射器有效作用長(zhǎng)度為100 m,推力恒定。要求艦載機(jī)在水平彈射結(jié)束時(shí)速度大小達(dá)到80 m/s。彈射過(guò)程中艦載機(jī)所受總推力為彈射器和發(fā)動(dòng)機(jī)推力之和,假設(shè)所受阻力為總推力的20%,則
A.彈射器的推力大小為1.1×106 N
B.彈射器對(duì)艦載機(jī)所做 9、的功為1.1×108 J
C.彈射器對(duì)艦載機(jī)做功的平均功率為8.8×107 W
D.艦載機(jī)在彈射過(guò)程中的加速度大小為32 m/s2
17.如圖所示,物體A、B疊放著,A用繩系在固定的墻上,用力F拉著B(niǎo)向右運(yùn)動(dòng).用、FAB、FBA分別表示繩中拉力、A對(duì)B的摩擦力和B對(duì)A的摩擦力,則下列敘述中正確的是( )
A.F做正功,F(xiàn)AB做負(fù)功,F(xiàn)BA做正功,不做功
B.F、FBA做正功,F(xiàn)AB、不做功
C.F做正功,F(xiàn)AB做負(fù)功,F(xiàn)BA和不做功
D.F做正功,其他力都不做功
二、解答題:
1.唐朝詩(shī)人杜甫的詩(shī)作《登高》中有這樣兩句詩(shī)“無(wú)邊落木 10、蕭蕭下,不盡長(zhǎng)江滾滾來(lái).”從物理學(xué)的角度來(lái)說(shuō),“落木蕭蕭下”的過(guò)程是________能轉(zhuǎn)化為_(kāi)_______能;而“滾滾來(lái)”的長(zhǎng)江水蘊(yùn)含豐富的________能.
2.用50 N的力拉一個(gè)質(zhì)量為10kg的物體在水平地面上前進(jìn),如圖所示.若物體前進(jìn)了10m,拉力F做的功W1= ,重力G做的功W2= .如果物體與水平面間動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.1,物體克服阻力做功W3= .(sin37°=0.6 , cos37°=0.8)
F
37°
3.如圖所示,某人用大小不變的力F拉著放在光滑平面上的物體,開(kāi)始時(shí)與物體相連的繩和水平面間的夾角是α,當(dāng)拉力F作用一段時(shí) 11、間后,繩與水平面間的夾角為θ.已知圖中的高度h,求繩的拉力FT對(duì)物體所做的功.繩的質(zhì)量、滑輪質(zhì)量及繩與滑輪間的摩擦不計(jì).
4. 用質(zhì)量為5kg的質(zhì)地均勻的鐵索從10m深的井中吊起一質(zhì)量為20kg的物體,在這個(gè)過(guò)程中至少要做多少功?(g取10 m/s2)
5、(2015 四川高考)嚴(yán)重的霧霾天氣,對(duì)國(guó)計(jì)民生已造成了嚴(yán)重的影響,汽車(chē)尾氣是形成霧霾的重要污染源?!拌F腕治污”已成為國(guó)家的工作重點(diǎn)。地鐵列車(chē)可實(shí)現(xiàn)零排放,大力發(fā)展地鐵,可以大大減少燃油公交車(chē)的使用。減少汽車(chē)尾氣排放。
若一地鐵列車(chē)從甲站由靜止啟動(dòng)后做直線運(yùn)動(dòng),先勻加速運(yùn)動(dòng)20 s達(dá)最高速度72 km/h,再勻速運(yùn)動(dòng)80 s 12、,接著勻減運(yùn)動(dòng)15 s到達(dá)乙站停住。設(shè)列車(chē)在勻加速運(yùn)動(dòng)階段牽引力為1×106 N,勻速運(yùn)動(dòng)階段牽引力的功率為6×103 kW,忽略勻減速運(yùn)動(dòng)階段牽引力所做的功。
(1)求甲站到乙站的距離;
(2)如果燃油公交車(chē)運(yùn)行中做的功與該列車(chē)從甲站到乙站牽引力做的功相同,求公交車(chē)排放氣態(tài)污染物的質(zhì)量。(燃油公交車(chē)每做1焦耳功排放氣態(tài)污染物3×10-6克)
【答案與解析】
一、選擇題:
1.C
解析:由于阻力的存在,秋千的機(jī)械能減小,減少的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,但總能量守恒.故選C.
2、A
解析:由知,恒力F對(duì)兩種情況下做功一樣多,即,故A正確。
3.C
解析:根據(jù)功的公式 13、,F(xiàn)、、α相同,則功W相同。
4.D
解析:根據(jù)牛頓第二定律有,因此,1s內(nèi)的位移,所以1s內(nèi)起重機(jī)對(duì)貨物所做的功
5.ACD
解析:F做正功還是負(fù)功,要看F的方向與位移方向是相同還是相反,當(dāng)物體在水平力F和滑動(dòng)摩擦力作用下做加速或勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),F(xiàn)的方向一定與位移方向相同,做正功;當(dāng)物體做減速運(yùn)動(dòng)時(shí),F(xiàn)的方向可能與位移方向相反,做負(fù)功,也可能與位移方向相同(但此時(shí)F一定小于摩擦力),做正功。
6.A
解析:解法一應(yīng)用運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律
由vt2-v02=2ax得
故W=Fx=0
解法二用v-t圖象
根據(jù)題意,物體受恒力作用,故加速度不變,作用v-t圖象如圖所示:
由圖可知: 14、速度線所圍面積的代數(shù)和為零即在這段時(shí)間里,物體的位移為零,故恒力做的功W=0。
7.C
解析:因?yàn)楹懔Φ墓κ侵窮所做的功,根據(jù)功的定義,力F所做的功只與F的大小及在力F的方向上發(fā)生位移大小的乘積有關(guān),不需考慮其它力的影響,因兩次作用在兩物體上的力相同,位移相同,所以功相等,選C。
8.B
解析:本題考查v-t圖象、功的概念。力F做功等于每段恒力F與該段滑塊運(yùn)動(dòng)的位移(v-t圖象中圖象與坐標(biāo)軸圍成的面積),第1秒內(nèi),位移為一個(gè)小三角形面積S,第2秒內(nèi),位移也為一個(gè)小三角形面積S,第3秒內(nèi),位移為兩個(gè)小三角形面積2S,故W1=1×S,W2=3×S,W3=2×2S,W1<W2<W3 。
15、9.ABC
解析:某力做功的情況由力和位移的夾角α決定。
當(dāng)B不動(dòng)時(shí),位移平行斜面,而支持力總與斜面垂直,因此A正確;
如圖所示,當(dāng)斜面體B向左平移時(shí),位移與支持力的夾角為銳角,因此B正確;
當(dāng)B向右平移時(shí),力與位稱(chēng)的夾角為鈍角,因此C正確。D錯(cuò)誤。
10.A
解析:若要使拉力F做功最少,可使拉力F恰能勻速拉動(dòng)木塊,經(jīng)分析得,位移為L(zhǎng)/2,故.
11.ABCD
解析:根據(jù)功的定義公式:W=Flcosθ中的s是相對(duì)地面的位移,滑動(dòng)摩擦力和靜摩擦力僅起阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)(或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì))的作用,它們和物體對(duì)地的“絕對(duì)位移”的方向既可能同向,也可能反向。當(dāng)同向時(shí),對(duì)物體做正功;當(dāng)反向時(shí) 16、做負(fù)功,故A、B、C不正確。
物體間有相對(duì)滑動(dòng)時(shí),一定伴隨機(jī)械能的損耗(轉(zhuǎn)化為內(nèi)能),所以一對(duì)滑動(dòng)摩擦力做功恒為負(fù)值,且轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的大小為:Q=W=f·Δs(Δs為相對(duì)路程或相對(duì)位移),故D不正確。
12.D
解析:作用力與反作用力是分別作用在兩個(gè)物體上的力,至于做功情況視具體情況而定。如把兩個(gè)兩端裝有磁鐵的相同的小車(chē)放在光滑的水平面上,由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),則無(wú)論是排斥力還是吸引力,相互作用力均做正功。如果它們的質(zhì)量不等,則它們的加速度、速度、位移也不相等,作用力與反作用力所做的功也不相等;如果讓其中一車(chē)不動(dòng),則作用力與反作用力只有一個(gè)力做功。如果使兩車(chē)均不動(dòng),則作用力與反作用力均不做功;如 17、果外力使相互排斥的兩小車(chē)距離拉近,則相互排斥力均對(duì)小車(chē)做負(fù)功。綜上所述,只有D正確。
13.B、D
解析:由于有力F作用,A、B對(duì)地面的壓力不同,因而摩擦力大小也不相同,故摩擦力對(duì)A、B做功不一樣多,顯然A克服摩擦力做功較多.由于兩物體始終一起運(yùn)動(dòng),能量變化相同,故合外力做功一樣多.
14.A、C、D
解析:設(shè)傳送帶運(yùn)轉(zhuǎn)的速度大小為v1,物體剛滑上傳送帶時(shí)的速度大小為v2.
(1)當(dāng)v1=v2時(shí),物體與傳送帶間無(wú)摩擦力,傳送帶對(duì)物體始終不做功.
(2)當(dāng)v1<v2時(shí),物體相對(duì)于傳送帶向右運(yùn)動(dòng),物體受到的滑動(dòng)摩擦力向左,物體先勻減速運(yùn)動(dòng)至速度為v1才勻速運(yùn)動(dòng),故傳送帶對(duì)物體先做負(fù)功后 18、不做功.
(3)當(dāng)v1>v2時(shí),物體先勻加速運(yùn)動(dòng)直到速度增為v1才勻速運(yùn)動(dòng),故傳送帶對(duì)物體先做正功后不做功.
15.C
解析:設(shè)水平部分的長(zhǎng)度為s1,斜坡的長(zhǎng)度為s2,斜坡與水平面的夾角為θ,則下滑的過(guò)程中克服摩擦力做功.
16、ABD
解析:由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式: ,牛頓第二定律: 最后求得推力大小為1.1×106 N,所以AD正確。于是由做功公式:得到B正確;解得加速時(shí)間: 所以C錯(cuò)誤。
17.C
解析:據(jù)可知,力F作用點(diǎn)的位移不為零,且與F方向相同,所以F做正功,繩中拉力的作用點(diǎn)的位移為零,所以不做功;FBA作用點(diǎn)的位移為零,F(xiàn)BA不做功;FAB作用點(diǎn)的位移不為零,且與FA 19、B反向,所以FAB做負(fù)功.故本題的正確選項(xiàng)為C.
二、解答題:
1.勢(shì) 動(dòng) 動(dòng)
解析:“落木蕭蕭下”是指落木的位置由高到低的變化過(guò)程,因而勢(shì)能由大變小,轉(zhuǎn)化為自身的動(dòng)能;“滾滾來(lái)”的長(zhǎng)江水是運(yùn)動(dòng)的.因而具有動(dòng)能.
2.400J,0;70J
解析:根據(jù)有
因位移方向與重力方向垂直,所以
摩擦力
3.解析:設(shè)繩對(duì)物體的拉力為FT,顯然人對(duì)繩的拉力F等于FT,由于FT在對(duì)物體做功的過(guò)程中大小不變,但FT的方向時(shí)刻在改變,因此上述問(wèn)題是個(gè)變力做功問(wèn)題.但是在繩的質(zhì)量、滑輪的質(zhì)量及滑輪與繩間的摩擦不計(jì)的情況下,人對(duì)繩的拉力F對(duì)繩做的功就等于繩的拉力FT對(duì)物體做的功.而F的大 20、小和方向都不變,因此只要計(jì)算恒力F對(duì)繩做的功就能解決問(wèn)題.
設(shè)繩的拉力FT對(duì)物體做的功為,人的拉力F對(duì)繩做的功為WF,由圖可知,在繩與水平面的夾角由α變到β的過(guò)程中,拉力F的作用點(diǎn)的位移大小為.
由可知,
故繩子的拉力FT對(duì)物體做的功為.
4. 解析:“至少要做多少功”的含義是作用在鐵索上的拉力等于物體和鐵索的重力,使重物上升,如果不計(jì)鐵索的重力,那么問(wèn)題就容易解決.
W=Mgh=20×10×10J=2000 J.
但是現(xiàn)在還要考慮鐵索的重力,作用在物體和鐵索上的力至少應(yīng)等于物體和鐵索的重力,但在拉吊過(guò)程中,鐵索長(zhǎng)度逐漸縮短,因此,拉力也在逐 21、漸減小,即拉力是一個(gè)隨距離變化的變力,以物體在井底開(kāi)始算起,我們可以寫(xiě)出拉力隨物體上升距離h變化的關(guān)系
250-5h(0≤h≤10).
即力隨距離線性變化,這是一個(gè)變力做功的問(wèn)題,利用F-h圖像求解.
拉力的F-h圖像如圖所示,拉力做的功可用圖中的梯形面積來(lái)表示,
.
5、解析:(1)設(shè)列車(chē)勻加速直線運(yùn)動(dòng)階段所用的時(shí)間為t1,距離為s1;在勻速直線運(yùn)動(dòng)階段所用的時(shí)間為t2,距離為s2,速度為v;在勻減速直線運(yùn)動(dòng)階段所用的時(shí)間為t3,距離為s3;甲站到乙站的距離為s。則
s2=vt2②
s=s1+s2+s3④
聯(lián)立①②③④并代入數(shù)據(jù)得
s=1950 m⑤
(2)設(shè)列車(chē)在勻加速直線運(yùn)動(dòng)階段的牽引力為F,所做的功為W1;在勻速直線運(yùn)動(dòng)階段的牽引力的功率為P,所做的功為W2。設(shè)燃油公交車(chē)做與該列車(chē)從甲站乙站相同的功W,將排放氣態(tài)污染物質(zhì)量為M。則
W2=P·t2⑦
W=W1+W2⑧
M=(3×10―9 kg·J―1)·W ⑨
聯(lián)立①⑥⑦⑧⑨式并代入數(shù)據(jù)得
M=2.04 kg⑩
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