2013高考物理復習 高效學習方略 5-1 機械能練習

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1、 必修1 第五章 第1講 (時間：60分鐘　滿分：100分) 一、選擇題(每小題5分，共45分) 1．滑動摩擦力所做的功(　　) A．一定是正功 B．一定是負功 C．可能是正功，可能是負功，也可能為零 D．可能是正功，可能是負功，但不能為零 　解析　C　一個力做的功是正功還是負功取決于力的方向與位移方向的夾角，當力與位移方向的夾角為銳角時，力做正功；當力與位移方向夾角為鈍角時，力做負功；當力與位移方向垂直時，力不做功． 2．如圖所示，兩個互相垂直的力F1與F2作用在同一物體上，使物體通過一段位移，此過程中，力F1對物體做功4 J，力F2對物體做功3 J，則

2、力F1與F2的合力做功為(　　) A．7 J B．1 J C．5 J D．3.5 J 　解析　A　合力所做的功等于各分力做功的代數(shù)和． W合＝W1＋W2＝3 J＋4 J＝7 J. 3．(2011·江蘇)如圖所示，演員正在進行雜技表演．由圖可估算出他將一只雞蛋拋出的過程中對雞蛋所做的功最接近于(　　) A．0.3 J B．3 J C．30 J D．300 J 　解析　A　本題考查功能關(guān)系及對估算問題的處理．一只雞蛋的質(zhì)量大約為0.06 kg，由圖結(jié)合人的身高與身體各部分的比例可知雞蛋上升的最大高度約為0.5 m，雞蛋從速度為零開始到最高點的過程中，人

3、對雞蛋做功轉(zhuǎn)化為雞蛋的重力勢能，故有W＝mgh＝0.06×10×0.5 J＝0.3 J，A項正確(估算題只要數(shù)量級對應即可)． 4. 如圖所示，鐵路提速要解決許多具體的技術(shù)問題，其中提高機車牽引力功率是一個重要的問題．若勻速行駛時，列車所受阻力與速度的平方成正比，即Ff＝kv2.那么，當列車分別以120 km/h和40 km/h的速度在水平直軌道上勻速行駛時，機車的牽引力功率之比為(　　) A．3∶1 B．9∶1 C．27∶1 D．81∶1 　解析　C　本題考查功率的概念，分析時要首先找出功率與速度的關(guān)系，然后再進行判斷．功率P＝Fv＝Ffv＝kv2×v＝kv3，即功率

4、與速度的三次方成正比，所以由速度之比是3∶1，得功率之比是27∶1. 5．起重機以1 m/s2的加速度將質(zhì)量為1 000 kg的貨物由靜止開始勻加速向上提升，若取g＝10 m/s2，則在1 s內(nèi)起重機對貨物所做的功是(　　) A．500 J B．4 500 J C．5 000 J D．5 500 J 　解析　D　貨物的加速度向上，由牛頓第二定律有F－mg＝ma，起重機的拉力F＝mg＋ma＝11 000 N，貨物的位移是x＝at2＝0.5 m，做功W＝Fx＝5 500 J. 6．如圖所示，一個小孩站在船頭，兩種情況下用同樣大小的力拉繩作用相同的時間t(船未碰撞)，小孩所

5、做的功分別為W1、W2，在時間t內(nèi)小孩拉繩的功率為P1、P2，則有(　　) A．W1>W2，P1＝P2 B．W1＝W2，P1＝P2 C．W1

6、．0～t1時間內(nèi)，汽車的牽引力增大，加速度增大，功率不變 B．0～t1時間內(nèi)，汽車的牽引力不變，加速度不變，功率增大 C．t1～t2時間內(nèi)，汽車的牽引力減小，加速度減小 D．t1～t2時間內(nèi)，汽車的牽引力不變，加速度不變 　解析　BC　本題考查速度圖象的應用、牛頓定律、功率的知識及其在汽車起動問題上的應用．解決本題的關(guān)鍵是要掌握汽車的兩種起動方式.0～t1時間內(nèi)，v-t圖象是一條傾斜的直線，說明汽車的加速度不變，由汽車起動時的加速度a＝＝可知，汽車的牽引力不變，速度增大，功率增大，A選項錯，B選項正確；t1～t2時間內(nèi)，v-t圖象是一條曲線，斜率逐漸減小，說明加速度減小，由a＝知，此過

7、程牽引力也減小，C選項正確，D選項錯誤． 8．一滑塊在水平地面上沿直線滑行，t＝0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和滑塊的速度v隨時間的變化規(guī)律分別如圖甲和乙所示．設(shè)在第1 s內(nèi)、第2 s內(nèi)、第3 s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(　　) A．W1＝W2＝W3 B．W1

8、＝2 J，故正確答案為B. 9．一根質(zhì)量為M的直木棒，懸掛在O點，有一只質(zhì)量為m的猴子抓著木棒，如圖所示．剪斷懸掛木棒的細繩，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，則如下圖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)系是(　　) 　解析　B　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F＝mg；對木棒，設(shè)木棒的重力為Mg，則木棒所受合力為F′＋Mg＝mg＋Mg，根據(jù)力的作用的相互性F＝F′，根據(jù)牛頓第二定律，Mg＋mg＝Ma，可見a是恒量，t時刻木

9、棒速度vt＝at，猴子做功的功率P＝mgvt＝mgat，P與t為正比例關(guān)系，故B正確． 二、非選擇題(共55分) 10．(12分)如圖所示為一質(zhì)量為2 kg 的物體在力F作用下由靜止被豎直提起的v-t圖象．g取10 m/s2，則力F在0～10 s內(nèi)對物體所做的功為________J. 　解析　物體在不同階段受力不同，可分段求出．在OA段，加速運動，a1＝＝ m/s2＝4 m/s2. 拉力為F1，則F1－mg＝ma1， 所以F1＝m(g＋a1)＝28 N. 位移x1＝a1t＝×4×22 m＝8 m. 力F1做功W1＝F1x1＝28×8 J＝224 J. 在AB段，F(xiàn)2＝mg，

10、x2＝vt2. W2＝F2x2＝mgvt2＝2×10×8×4 J＝640 J. 在BC段，a3＝＝ m/s2＝2 m/s2， mg－F3＝ma3，則F3＝m(g－a3)＝16 N. 位移x3＝a3t＝×2×42 m＝16 m. W3＝F3x3＝16×16 J＝256 J. 力F做功為W＝W1＋W2＋W3＝224 J＋640 J＋256 J＝1 120 J. 【答案】　1 120 11．(13分)質(zhì)量為3 kg的物體，從高30 m處自由落下，問： (1)第2 s內(nèi)重力做功的功率是多少？ (2)第2 s末重力做功的功率是多少？(g取10 m/s2) 　解析　(1)第2 s內(nèi)是

11、指一段時間，應對應P＝，是平均功率．第2 s內(nèi)的位移 x＝g(t－t)＝×10×(22－12) m＝15 m. 重力做的功W＝mgx＝3×10×15 J＝450 J. 重力在第2 s內(nèi)的功率P＝＝ W＝450 W. (2)第2 s末指時刻，應采用P＝Fv計算，是瞬時功率． 第2 s末物體的速度v＝gt2＝10×2 m/s＝20 m/s. 第2 s末重力做功的瞬時功率 P＝mgv＝3×10×20 W＝600 W. 【答案】　(1)450 W　(2)600 W 12．(13分)我省目前正在大力開發(fā)的風力發(fā)電是一種將風的動能轉(zhuǎn)化為電能的環(huán)保發(fā)電方式．風力發(fā)電機的外觀如圖所示，其主要

12、部件包括風輪機、齒輪箱、發(fā)電機等． (1)風輪機葉片旋轉(zhuǎn)所掃過的面積可視為風力發(fā)電機可接收風能的面積．設(shè)風速大小為v，方向垂直于葉片掃過的平面，風輪機葉片長度為r，空氣密度為ρ，求單位時間內(nèi)風力發(fā)電機可接收的風能P0. (2)若風力發(fā)電機將可接收的風能轉(zhuǎn)化為電能的效率η＝20%，當?shù)氐目諝饷芏圈眩?.3 kg/m3，風速v＝10 m/s.要設(shè)計一臺功率P＝20 kW的風力發(fā)電機，風輪機的葉片長度r應為多少？ (3)在風速和葉片數(shù)確定的情況下，要提高風輪機單位時間接收的風能，可采取哪些措施？請?zhí)岢鲆粭l建議． 　解析　(1)風輪機可接收的風能為W＝mv2，① m＝ρπr2vt，②

13、每秒鐘接收的風能為P0＝.③ 由①②③得P0＝ρπr2v3.④ (2)發(fā)電機功率為P＝ηP0.⑤ 由④⑤得r＝.⑥ 代入數(shù)據(jù)得r＝7.0 m．⑦ (3)可增加風輪葉片長度，安裝調(diào)向裝置，以保證風輪機與風速垂直等． 【答案】　(1)ρπr2v3　(2)7.0 m　(3)可增加風輪葉片長度，安裝調(diào)向裝置，以保證風輪機與風速垂直等 13．(17分)汽車發(fā)動機的功率為60 kW，汽車的質(zhì)量為4 t，當它行駛在坡度為0.02(sin α＝0.02)的長直公路上時，如圖所示，所受摩擦阻力為車重的1/10，取g＝10 m/s2. (1)求汽車所能達到的最大速度vm. (2)若汽車從靜止

14、開始以0.6 m/s2的加速度做勻加速直線運動，則此過程能維持多長時間？ (3)當汽車勻加速行駛的速度達到最大值時，汽車做功多少？ 　解析　(1)汽車在坡路上行駛，所受阻力由兩部分構(gòu)成，即Ff＝kmg＋mgsin α＝4 000 N＋800 N＝4 800 N. 又因為F＝Ff時，P＝Ffvm， 所以vm＝＝ m/s＝12.5 m/s. (2)汽車從靜止開始，以a＝0.6 m/s2的加速度勻加速行駛，由F＝ma，有F′－F′f－mgsin α＝ma. 所以F′＝ma＋kmg＋mgsin α ＝4×103×0.6 N＋4 800 N＝7.2×103 N. 保持這一牽引力，汽車可達到勻加速行駛的最大速度v′m，有v′m＝＝ m/s＝8.33 m/s. 由運動學規(guī)律可以求出勻加速行駛的時間與位移： t＝＝ s＝13.9 s， x＝＝ m＝57.82 m. (3)由W＝Fx可求出汽車在勻加速運動階段牽引力做功為W＝F′·x＝7.2×103×57.82 J＝4.16×105 J. 【答案】　(1)12.5 m/s　(2)13.9 s　(3)4.16×105 J 7