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1、第二模塊 第5章 第1單元 一、選擇題1一人乘電梯從1樓到20樓,在此過程中經(jīng)歷了先加速,后勻速,再減速的運動過程,則電梯支持力對人做功情況是()A加速時做正功,勻速時不做功,減速時做負(fù)功B加速時做正功,勻速和減速時做負(fù)功C加速和勻速時做正功,減速時做負(fù)功D始終做正功解析:力對物體做功的表達(dá)式為WFlcos,090時,F(xiàn)做正功,90,F(xiàn)不做功,90180時,F(xiàn)做負(fù)功,支持力始終豎直向上,與位移同向,0,故支持力始終做正功,D正確答案:D2關(guān)于作用力與反作用力做功的關(guān)系,下列說法正確的是()A當(dāng)作用力做正功時,反作用力一定做負(fù)功B當(dāng)作用力不做功時,反作用力也不做功C作用力與反作用力所做的功一定是
2、大小相等、正負(fù)相反D作用力做正功時,反作用力也可以做正功解析:作用力與反作用力等大反向,但二者對地位移無此關(guān)系例如靜止于水面上的小船,人水平跳離船時,作用力與反作用力都做正功,故D對A錯又如在水平地面上滑行的物體,相互作用的摩擦力,一個做功,另一個不做功,故B錯答案:D圖103(2020年黃岡模擬)如圖10所示,質(zhì)量相同的兩物體處于同一高度,A沿固定在地面上的光滑斜面下滑,B自由下落,最后到達(dá)同一水平面,則()A重力對兩物體做的功相同B重力的平均功率相同C到達(dá)底端時重力的瞬時功率PAPBD到達(dá)底端時兩物體的動能相同,速度相同解析:由于兩個物體質(zhì)量相同、 下落高度相同,所以重力對兩物體做的功相同
3、,A選項正確由于下落的時間不同,所以重力的平均功率不相同,B選項錯誤根據(jù)機(jī)械能守恒可知,兩物體到達(dá)底端時動能相同,即速度大小相同、方向不同,D選項錯誤由瞬時功率的計算式可得PAmgvcos,PBmgv,因此,到達(dá)底端時重力的瞬時功率PAPB,C選項正確答案:AC4如圖11所示,兩個物體與水平地面間的動摩擦因數(shù)相等,它們的質(zhì)量也相等在甲圖用力F1拉物體,在乙圖用力F2推物體,夾角均為,兩個物體都做勻速直線運動,通過相同的位移,設(shè)F1和F2對物體所做的功為W1和W2,物體克服摩擦力做的功為W3和W4,下列哪組表示式是正確的()圖11AW1W2,W3W4BW1W2,W3W2,W3W4 DW1W4解析
4、:因勻速運動,故F1cos(mgF1sin)F2cos(mgF2sin)由以上兩式可以看出,F(xiàn)1F2,F(xiàn)f甲Ff乙由公式WFLcos,得W1W2;W3W4.答案:B5(2020年寧夏卷)一滑塊在水平地面上沿直線滑行,t0時其速度為1 m/s,從此刻開始在滑塊運動方向上再施加一水平作用力F,力F和滑塊的速率v隨時間的變化規(guī)律分別如圖12甲和乙所示,設(shè)在第1秒內(nèi)、第2秒內(nèi)、第3秒內(nèi)力F對滑塊做的功分別為W1、W2、W3,則以下關(guān)系正確的是()圖12AW1W2W3 BW1W2W3CW1W3W2 DW1W2W3解析:力F做的功等于每段恒力F與該段滑塊運動的位移數(shù)值(vt圖象中圖象與坐標(biāo)軸圍成的面積)的
5、乘積,第1秒內(nèi),位移為一個小三角形面積S;第2秒內(nèi),位移也為一個小三角形面積S;第3秒內(nèi),位移為兩個小三角形面積2S,故W11S,W23S,W34S,所以W1W2W3.答案:B圖136汽車在水平路面上從靜止開始做勻加速直線運動, t1末關(guān)閉發(fā)動機(jī),做勻減速直線運動,t2末靜止,其vt圖象如圖13所示,圖中P1,C項錯加速階段和減速階段平均速度相等,所以摩擦力的平均功率相等,D項正確答案:ABD7質(zhì)量為m的汽車以恒定的功率P在平直的公路上行駛,汽車勻速行駛時的速率為v1,則當(dāng)汽車的速率為v2(v2v1)時,汽車的加速度為()A. B.C. D.解析:汽車所受阻力為Ff,汽車速度為v2時的牽引力為
6、F,由牛頓第二定律得FFfma,即ma,所以a,應(yīng)選C.答案:C8一列火車在額定功率下由靜止從車站出發(fā),沿直線軌道運動,行駛5 min后速度達(dá)到30 m/s,設(shè)列車所受阻力恒定,則可以判斷列車在這段時間內(nèi)行駛的距離()A一定大于4.5 kmB可能等于4.5 kmC一定小于4.5 kmD條件不足,無法確定圖14解析:若火車在5 min300 s內(nèi),勻加速至30 m/s,則行駛的位移xvt4.5 km,而該題中火車是以額定功率出發(fā),由速度時間圖線得火車的行駛距離一定大于4.5 km,如圖14中所示,陰影部分的面積一定大于OAB的面積,故選A.答案:A圖159一根質(zhì)量為M的直木棒,懸掛在O點,有一只
7、質(zhì)量為m的猴子抓著木棒,如圖15所示,剪斷懸掛木棒的細(xì)繩,木棒開始下落,同時猴子開始沿木棒向上爬設(shè)在一段時間內(nèi)木棒沿豎直方向下落,猴子對地的高度保持不變,忽略空氣阻力,則圖15所示的四個圖象中能正確反映在這段時間內(nèi)猴子做功的功率隨時間變化的關(guān)系的是()解析:猴子對地的高度不變,所以猴子受力平衡設(shè)猴子的質(zhì)量為m,木棒對猴子的作用力為F,則有Fmg;對木棒,設(shè)木棒的重力為Mg,則木棒所受合力為FMgmgMg,根據(jù)力的作用相互性FF,根據(jù)牛頓第二定律,MgmgMa,可見a是恒量,t時刻木棒速度vat,猴子做功的功率Pmgvmgat,P與t為正比例關(guān)系,故B正確答案:B10一起重機(jī)的鋼繩由靜止開始勻加
8、速提起質(zhì)量為m的重物,當(dāng)重物的速度為v1時,起重機(jī)的有用功率達(dá)到最大值P以后,起重機(jī)保持該功率不變,繼續(xù)提升重物,直到以最大速度v2勻速上升為止,物體上升的高度為h,則整個過程中,下列說法正確的是()A鋼繩的最大拉力為B鋼繩的最大拉力為C重物的最大速度v2D重物勻加速運動的加速度為g解析:由Fmgma和PFv可知,重物勻加速上升過程中鋼繩拉力大于重力且不變,達(dá)到最大功率P后,隨v增加,鋼繩拉力F變小,當(dāng)Fmg時重物達(dá)最大速度v2,故v2,最大拉力Fmgma,A錯誤,B、C正確,由mgma得:ag,D正確答案:BCD二、計算題11靜止在水平地面上的木箱,質(zhì)量m50 kg.木箱與地面間的動摩擦因數(shù)
9、0.4,若用大小為400 N、方向與水平方向成37角的斜向上的拉力拉木箱從靜止開始運動,使木箱能夠到達(dá)50 m遠(yuǎn)處,拉力最少做多少功?(cos370.8,取g10 m/s2)解析:欲使拉力做功最少,須使拉力作用的位移最小,故重物應(yīng)先在拉力作用下加速,再撤去拉力使木箱減速,到達(dá)50 m處時速度恰好減為0.設(shè)加速時加速度的大小為a1,減速時加速度的大小為a2.由牛頓第二定律得,加速時有:水平方向Fcos37FNma1豎直方向Fsin37FNmg0減速時有:mgma2且有v22a1x12a2x2x1x2x聯(lián)立以上各式解得:x124 m由功的定義,有WFx1cos37400240.8 J7.68103
10、 J.答案:7.68103 J12額定功率為80 kW的汽車,在某平直的公路上行駛的最大速度為20 m/s,汽車的質(zhì)量是m2103 kg,如果汽車從靜止開始做勻加速直線運動,加速度大小為2 m/s2,運動過程中阻力不變求:(1)汽車所受的阻力是多大?(2)3 s末汽車的瞬時功率是多大?(3)勻加速直線運動的時間是多長?(4)在勻加速直線運動中,汽車的牽引力做的功是多少?解析:(1)當(dāng)FFf時,速度最大,所以,根據(jù)P額Ffvm得Ff80 N4103 N.(2)根據(jù)牛頓第二定律,得FFfma,根據(jù)瞬時功率計算式,得PFvFat,所以由兩式得P(Ffma)at(410321032)23 W4.8104 W.(3)根據(jù)PFv可知:隨v的增加,直到功率等于額定功率時,汽車完成整個勻加速直線運動過程,所以P額Fatm將式代入式得tm s5 s.(4)根據(jù)功的計算式得WFFsFat(Ffma)at(410321032)252 J2105 J.答案:(1)4103 N(2)4.8104 W(3)5 s(4)2105 J