高一物理期末质检复习资料机械能.docx
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高一物理期末质检复习资料机械能
高一物理期末质检复习资料
(一)机械能
一、基础知识要记牢
1.恒力做功的公式:
W=Flcosα
2.功率
(1)平均功率:
P=
=F
cosα
(2)瞬时功率:
P=Fvcosα
典型例题:
例1、如图6—1—10所示,A、B叠放着,A用绳系在固定的墙上,用力F将B拉着右移,用FT、FAB和FBA分别表示绳子中拉力、A对B的摩擦力和B对A的摩擦力.则
A.F做正功,FAB做负功,FBA做正功,FT不做功
B.F和FBA做正功,FAB和FT做负功
C.F做正功,其他力都不做功
D.F做正功,FAB做负功,FBA和FT都不做功
例2、一列火车总质量m=500t,机车发动机的额定功率P=6×105W,在轨道上行驶时,轨道对列车的阻力Ff是车重的0.01倍,求:
(1)火车在水平轨道上行驶的最大速度;
(2)在水平轨道上,发动机以额定功率P工作,当行驶速度为v1=1m/s和v2=10m/s时,列车的瞬时加速度a1、a2各是多少;
(3)在水平轨道上以36km/h速度匀速行驶时,发动机的实际功率P′;
(4)若火车从静止开始,保持0.5m/s2的加速度做匀加速运动,这一过程维持的最长时间.
【能力训练】
1、如图所示,三个固定的斜面底边长度相等,斜面倾角分别为30°、45°、60°,斜面的表面情况都一样。
完全相同的三物体(可视为质点)A、B、C分别从三斜面的顶部滑到底部,在此过程中( )
A.物体A克服摩擦力做的功最多
B.物体B克服摩擦力做的功最多
C.物体C克服摩擦力做的功最多
D.三物体克服摩擦力做的功一样多
2.如图所示,用恒力F拉着质量为m的物体沿水平面从A移到B的过程中,下列说法正确的是( )
A.有摩擦力时比无摩擦力时F做的功多
B.有摩擦力时比无摩擦力时F做的功少
C.物体加速运动时F做的功比减速运动时F做的功多
D.物体无论是加速、减速还是匀速,力F做的功一样多
3.(2009·广东高考)物体在合外力作用下做直线运动的v-t图象如图7所示.下列表述中正确的是( )
A.在0~1s内,合外力做正功
B.在0~2s内,合外力总是做负功
C.在1s~2s内,合外力不做功
D.在0~3s内,合外力总是做正功
4.(2010·广州二测)如图所示,质量为m的木块放在倾角为α的斜面上与斜面一起水平向左匀速运动,木块( )
A.对斜面的压力大小为mgsinα
B.所受的支持力对木块不做功
C.所受的摩擦力对木块做负功
5.(2009·宁夏·17改编)质量为m的物体静止在光滑水平面上,从t=0时刻开始受到水平力的作用.力的大小F与时间t的关系如图所示,力的方向保持不变,则( )
A.3t0时刻的瞬时功率为
B.3t0时刻的瞬时功率为
C.在t=0到3t0这段时间内,水平力的平均功率为
D.在t=0到3t0这段时间内,水平力的平均功率为
一、基础知识要记牢
(1)动能定理表达式:
W合=Ek2-Ek1
(2)两点说明:
①W合为物体在运动过程中外力的总功。
②动能增量Ek2-Ek1一定是物体在末初两状态动能之差。
二、方法技巧要用好
1.应用动能定理解题的基本步骤
【例题1】如图所示,用恒力F使一个质量为m的物体由静止开始沿水平地面移动的位移为l,力F跟物体前进的方向的夹角为α,物体与地面间的动摩擦因数为μ,求:
(1)力F对物体做功W的大小;
(2)地面对物体的摩擦力Ff的大小;
(3)物体获得的动能Ek.
【例题2】如图所示,质量m=1kg的木块静止在高h=1.2m的平台上,木块与平台间的动摩擦因数μ=0.2,用水平推力F=20N,使木块产生位移l1=3m时撤去,木块又滑行l2=1m时飞出平台,求木块落地时速度的大小?
【能力训练】
1.质量不等,但有相同动能的两物体,在动摩擦因数相同的水平地面上滑行直到停止,则下列说法中正确的有( )
A.质量大的物体滑行距离大
B.质量小的物体滑行距离大
C.质量大的物体滑行时间长
D.两物体滑行时间相同
2.(2011·东莞模拟)如图所示,质量为m的物块,在恒力F的作用下,沿光滑水平面运动,物块通过A点和B点的速度分别是vA和vB,物块由A点运动到B点的过程中,力F对物块做的功W为( )
A.W>
mv
-
mv
B.W=
mv
-
mv
C.W=
mv
-
mv
D.由于F的方向未知,W无法求出
3.(2011·江门模拟)起重机将物体由静止举高h时,物体的速度为v,下列各种说法中正确的是(不计空气阻力)( )
A.拉力对物体所做的功,等于物体动能和势能的增量
B.拉力对物体所做的功,等于物体动能的增量
C.拉力对物体所做的功,等于物体势能的增量
D.物体克服重力所做的功,大于物体势能的增量
4.如图所示,质量为M、长度为L的木板静止在光滑的水平面上,质量为m的小物体(可视为质点)放在木板上最左端,现用一水平恒力F作用在小物体上,使物体从静止开始做匀加速直线运动.已知物体和木板之间的滑动摩擦力为Ff.当物体滑到木板的最右端时,木板运动的距离为x,则在此过程中( )
A.物体到达木板最右端时具有的动能为(F-Ff)(L+x)
B.物体到达木板最右端时,木板具有的动能为Ffx
C.物体克服摩擦力所做的功为FfL
D.物体和木板增加的机械能为Fx
5.(2010.天星调研)如图所示,质量为m的物块在水平恒力F的推动下,从山坡(粗糙)底部的A处由静止起运动至高为h的坡顶B处,获得的速度为v,AB之间的水平距离为x,重力加速度为g.下列说法不正确的是( )
A.物块克服重力所做的功是mgh
B.合外力对物块做的功是
mv2
C.推力对物块做的功是
mv2+mgh
D.阻力对物块做的功是
mv2+mgh-Fx
8质量为m的物体静止在粗糙的水平地面上,若物体受水平力F的作用从静止起通过位移l时的动能为Ek1,当物体受水平力2F作用,从静止开始通过相同位移l,它的动能为Ek2,则( )
A.Ek2=Ek1B.Ek2=2Ek1
C.Ek2>2Ek1D.Ek1 6、如图所示,质量为M、长度为L的木板静止在光滑的水平面上,质量为m的小物体(可视为质点)放在木板上最左端,现用一水平恒力F作用在小物体上,使物体从静止开始做匀加速直线运动。 已知物体和木板之间的摩擦力为Ff.当物体滑到木板的最右端时,木板运动的距离为x,则在此过程中( ) A.物体到达木板最右端时具有的动能为(F-Ff)(L+x) B.物体到达木板最右端时,木板具有的动能为Ffx C.物体克服摩擦力所做的功为FfL D.物体和木板增加的机械能为Fx 9.如图所示,质量为m的钢珠从高出地面h处由静止自由下落,落到地面进入沙坑 停止,则 (1)钢珠在沙坑中受到的平均阻力是重力的多少倍? (2)若让钢珠进入沙坑h/8,则钢珠在h处的动能应为多少? 设钢珠在沙坑中所受平均阻力大小不随深度改变. 10.(2011·北京西城抽样测试)如图所示,轨道ABC被竖直地固定在水平桌面上,A距离水平地面高H=0.75m,C距离水平地面高h=0.45m.一质量m=0.10kg的小物块自A点从静止开始下滑,从C点以水平速度飞出后落在水平地面上的D点.现测得C、D两点的水平距离为l=0.60m.不计空气阻力,取g=10m/s2.求: (1)小物块从C点运动到D点经历的时间; (2)小物块从C点飞出时速度的大小; (3)小物块从A点运动到C点的过程中克服摩擦力做的功. 一、基础知识要记牢 1.机械能守恒条件 (1)只有重力或系统内弹簧弹力做功。 (2)虽受其他力,但其他力不做功或其他力的总功为零。 2.三种表达式 (1)守恒观点: Ek1+Ep1=Ek2+Ep2 (2)转化观点: ΔEp=-ΔEk (3)转移观点: ΔEA增=ΔEB减 【典型例题】 【例题1】(2011·新课标全国)一蹦极运动员身系弹性蹦极绳从水面上方的高台下落,到最低点时距水面还有数米距离.假定空气阻力可忽略,运动员可视为质点,下列说法正确的是( ) A.运动员到达最低点前重力势能始终减小 B.蹦极绳张紧后的下落过程中,弹性力做负功,弹性势能增加 C.蹦极过程中,运动员、地球和蹦极绳所组成的系统机械能守恒 D.蹦极过程中,重力势能的改变与重力势能零点的选取有关 【例题2】(2012年菏泽模拟)如图所示,斜面轨道AB与水平面之间的夹角θ=53°,BD为半径R=4m的圆弧形轨道,且B点与D点在同一水平面上,在B点。 斜面轨道AB与圆弧形轨道BD相切,整个轨道处于竖直平面内且处处光滑,在A点处有一质量m=1kg的小球由静止下滑,经过B、C两点后从D点斜抛出去。 最后落在地面上的S点时的速度大小vS=8m/s,已知A点距地面的高度H=10m,B点距地面的高度h=5m,设以MDN为分界线,其左边为一阻力场区域,右边为真空区域,g取10m/s2,cos53°=0.6,求: (1)小球经过B点时的速度为多大? (2)小球经过圆弧轨道最低处C点时受到的支持力为多大? (3)小球从D点抛出后,受到的阻力Ff与其瞬时速度方向始终相反,求小球从D点至S点的过程中阻力所做的功. 【例题3】如图所示,倾角为θ的光滑斜面上放有两个质量均为m的小球A和B,两球之间用一根长为L的轻杆相连,下面的小球B离斜面底端的高度为h.两球从静止开始下滑,不计球与地面碰撞时的机械能损失,且地面光滑,求: (1)两球都进入光滑水平面时两小球运动的速度大小; (2)此过程中杆对B球所做的功. 【例题4】如右图所示,一根全长为l、粗细均匀的铁链,对称地挂在光滑的轻小滑轮上,当受到轻微的扰动时,铁链开始滑动,求铁链脱离滑轮瞬间速度的大小. 【能力训练】 1.在下列几个实例中,机械能守恒的是( ) A.在平衡力作用下运动的物体 B.物体沿光滑圆弧曲面自由下滑 C.在粗糙斜面上下滑的物体,下滑过程中受到沿斜面向下的拉力,拉力大小大于滑动摩擦力 D.如右图所示,在光滑水平面上压缩弹簧过程中的小球 2.当重力对物体做正功时,物体的( ) A.重力势能一定增加,动能一定减小 B.重力势能一定减小,动能一定增加 C.重力势能不一定减小,动能一定增加 D.重力势能一定减小,动能不一定减小 3.(2009·广东高考)游乐场中的一种滑梯如图所示.小朋友从轨道顶端由静止开始下滑,沿水平轨道滑动了一段距离后停下来,则( ) A.下滑过程中支持力对小朋友做功 B.下滑过程中小朋友的重力势能增加 C.整个运动过程中小朋友的机械能守恒 D.在水平面滑动过程中摩擦力对小朋友做负功 7.(2011·泰州市联考)如图所示,半径为R的竖直固定光滑圆轨道内侧底部静止着一个光滑小球,现给小球一个冲击使其在瞬间得到一个水平初速度v0,若v0大小不同,则小球能够上升到的最大高度(距离底部)也不同.下列说法中正确的是( ) A.如果v0= ,则小球能够上升的最大高度为 B.如果v0= ,则小球能够上升的最大高度为 C.如果v0= ,则小球能够上升的最大高度为 D.如果v0= ,则小球能够上升的最大高度为2R 8.如图所示,一根不可伸长的轻绳两端分别系着小球A和物块B,跨过固定于斜面体顶端的小滑轮O,倾角为θ=30°的斜面体置于水平地面上.A的质量为m,B的质量为4m.开始时,用手托住A,使OA段绳恰处于水平伸直状态(绳中无拉力),OB绳平行于斜面,此时B静止不动.将A由静止释放,在其下摆过程中,斜面体始终保持静止,下列判断中错误的是( ) A.物块B受到的摩擦力先减小后增大 B.地面对斜面体的摩擦力方向一直向右 C.小球A的机械能守恒 D.小球A的机械能不守恒,A、B系统的机械能守恒 9.如右图是一个横截面为半圆,半径为R的光滑柱面,一根不可伸长的细线两端分别系物体A、B,且mA=2mB,从图示位置由静止开始释放A物体,当物体B达到半圆顶点时,求绳的张力对物体B所做的功. 10.如图所示,质量为m的小球与一根不可伸长的长为L的轻绳相连接,绳的另一端固定于O点,现将小球拉到跟水平方向成30°角的上方(绳恰好伸直),然后将小球自由释放,求小球到最低点时受到绳子的拉力的大小. 一、基础知识要记牢 几种常用的功能转化关系 【例题1】 电机带动水平传送带以速度v匀速转动,一质量为m的小木块由静止轻放在传送带上(传送带足够长),若小木块与传送带之间的动摩擦因数为μ,如图所示,当小木块与传送带相对静止时,求: (1)小木块的位移; (2)小木块获得的动能; (3)摩擦过程产生的摩擦热. 【例题2】 .(2012年福州模拟)如图所示,光滑水平面AB与竖直面内的半圆形导轨在B点相切,半圆形导轨的半径为R.一个质量为m的物体将弹簧压缩至A点后由静止释放,在弹力作用下物体获得某一向右的速度后脱离弹簧,当它经过B点进入导轨的瞬间对轨道的压力为其重力的8倍,之后向上运动恰能到达最高点C.(不计空气阻力)试求: (1)物体在A点时弹簧的弹性势能. (2)物体从B点运动至C点的过程中产生的内能. 【能力训练】 1.物体沿粗糙斜面下滑,则下列说法正确的是( ) A.机械能减少,内能不变B.机械能减少,总能量不守恒 C.机械能减少,内能减少D.机械能减少,内能增加 2.一根长为L、质量为m的均匀链条放在光滑的水平桌面上,其长度的一半悬于桌边,若要将悬着的部分拉回桌面,至少做功( ) A. mgLB. mgLC.mgLD. mgL 3.(江苏通州市2009届高三第二次调研测试)质量为m的物体在空中由静止下落,由于空气阻力,物体运动的加速度为0.9g,在物体下落h高度的过程中,以下说法正确的是() A.重力势能减小了0.9mghB.动能增大了0.9mgh C.动能增大了0.1mghD.机械能损失了0.1mgh 5.如图所示,A、B两球质量相等,A球用不能伸长的轻绳系于O点,B球用轻弹簧系于O′点,O与O′点在同一水平面上,分别将A、B球拉到与悬点等高处,使绳和轻弹簧均处于水平,弹簧处于自然状态,将两球分别由静止开始释放,当两球达到各自悬点的正下方时,两球仍处在同一水平面上,则( ) A.两球到达各自悬点的正下方时,两球动能相等 B.两球到达各自悬点的正下方时,A球动能较大 C.两球到达各自悬点的正下方时,B球动能较大 D.两球到达各自悬点的正下方时,A球受到向上的拉力较大 6.从地面上将一小球竖直上抛,经一定时间小球回到抛出点.若小球运动过程中所受的空气阻力大小不变,关于小球上升过程和下降过程有关说法正确的是( ) A.回到抛出点时的速度大小与抛出时的速度大小相等 B.上升过程重力和阻力均做负功,下降过程重力做正功,阻力做负功 C.上升时间大于下降时间,上升损失的机械能小于下降损失的机械能 D.上升时间小于下降时间,上升损失的机械能等于下降损失的机械能 7.一块质量为m的木块放在地面上,用一根弹簧连着木块,如图所示,用恒力F拉弹簧,使木块离开地面,如果力F的作用点向上移动的距离为h,则( ) A.木块的重力势能增加了mgh B.木块的机械能增加了Fh C.拉力所做的功为Fh D.木块的动能增加了Fh 8.(2012年福州模拟)重物m系在上端固定的轻弹簧下端,用手托起重物,使弹簧处于竖直方向,弹簧的长度等于原长时,突然松手,重物下落的过程中,对于重物、弹簧和地球组成的系统来说,正确的是(弹簧始终在弹性限度内变化)( ) A.重物的动能最大时,重力势能和弹性势能的总和最小 B.重物的重力势能最小时,动能最大 C.弹簧的弹性势能最大时,重物的动能最小 D.重物的重力势能最小时,弹簧的弹性势能最大 9.(2012无锡一中期中)如图所示,一根不可伸长的轻绳两端分别系着小球A和物块B,跨过固定于斜面体顶端的小滑轮O,倾角为30°的斜面体置于水平地面上.A的质量为m,B的质量为4m.开始时,用手托住A,使OA段绳恰处于水平伸直状态(绳中无拉力),OB绳平行于斜面,此时B静止不动.将A由静止释放,在其下摆过程中,斜面体始终保持静止,下列判断中正确的是() A.物块B受到的摩擦力先减小后增大 B.地面对斜面体的摩擦力方向一直向右 C.小球A的机械能守恒 D.小球A的机械能不守恒,A、B系统的机械能守恒 11.如图所示,某人乘雪橇沿雪坡经A点滑至B点,接着沿水平路面滑至C点停止.人与雪橇的总质量为70kg.表中记录了沿坡滑下过程中的有关数据,请根据图表中的数据解决下列问题: (g=10m/s2) 位置 A B C 速度/m·s-1 2.0 12.0 0 时刻/s 0 4 10 (1)人与雪橇从A到B的过程中,损失的机械能为多少? (2)设人与雪橇在BC段所受阻力恒定,求阻力大小. 12、如图所示,是某公园设计的一种惊险刺激的娱乐设施,轨道除CD部分粗糙外,其余均光滑。 一挑战者质量为m,沿斜面轨道滑下,无能量损失地滑入第1个圆管形轨道,根据设计要求,在最低点与最高点各放一个压力传感器,测试挑战者对轨道的压力,并通过计算机显示出来。 挑战者到达A处时刚好对管壁无压力,又经过水平轨道CD滑入第2个圆管轨道,在最高点B处挑战者对管的内侧壁压力为0.5mg,A、B分别是两轨道的最高点,然后从平台上飞入水池内,水面离轨道的距离为h=2.25r。 若第1个圆管轨道的半径为R,第2个圆管轨道的半径为r,g取10m/s2,管的内径及人的尺寸相对圆管轨道的半径可以忽略不计,则 (1)挑战者若能完成上述过程,则他应从离水平轨道多高的地方开始下滑? (2)挑战者从A到B的运动过程中克服轨道阻力所做的功是多少? (3)挑战者入水时的速度大小是多少? 实验探究功和速度的关系验证机械能守恒定律 例题1、(2009年高考安徽理综)探究力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度的关系,实验装置如下图所示,实验主要过程如下: (1)设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W、……; (2)分析打点计时器打出的纸带,求出小车的速度v1、v2、v3、……; (3)作出W-v草图; (4)分析W-v图象.如果W-v图象是一条直线,表明W∝v;如果不是直线,可考虑以下关于该实验的说法中有一项不正确,它是( ) A.本实验设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W、….所采用的方法是选用同样的橡皮筋,并在每次实验中使橡皮筋拉伸的长度保持一致.当用1条橡皮筋进行此实验时,橡皮筋对小车做的功为W,用2条、3条、……橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、……实验时,橡皮筋对小车做的功分别是2W、3W、…… B.小车运动中会受到阻力,补偿的方法,可以使木板适当倾斜 C.某同学在一次实验中,得到一条记录纸带,纸带上打出的点,两端密、中间疏.出现这种情况的原因,可能是没有使木板倾斜或倾角太小 D.根据记录纸带上打出的点,求小车获得的速度的方法,是以纸带上第一点到最后一点的距离来进行计算 例题2、为了探究对物体做功与物体速度变化的关系,现提供如下图所示的器材,让小车在橡皮筋的作用下弹出后,沿木板滑行,请思考探究思路并回答下列问题(打点计时器交流电频率为50Hz) (1)为了消除摩擦力的影响应采取什么措施? ________________________________________________________________________. (2)当我们分别用同样的橡皮筋1条、2条、3条……并起来进行第1次、第2次、第3次……实验时,每次实验中橡皮筋拉伸的长度应都保持一致,我们把第1次实验时橡皮筋对小车做的功记为W. (3)由于橡皮筋对小车做功而使小车获得的速度可以由打点计时器和纸带测出,如下图所示是其中四次实验打出的部分纸带. (4)试根据第 (2)、(3)项中的信息,填写下表. 橡皮筋条数 1 2 3 4 橡皮筋对小车做功 W 小车速度v(m/s) v2/(m2/s2) 从表中数据可得出结论: ________________. 例题3、用如右图所示的实验装置验证机械能守恒定律.实验所用的电源为学生电源,输出电压为6V的交流电和直流电两种.重锤从高处由静止开始下落,重锤上拖着的纸带打出一系列的点,对纸带上的点痕进行测量,即可验证机械能守恒定律. (1)下面列举了该实验的几个操作步骤: A.按照图示的装置安装器件; B.将打点计时器接到电源的“直流输出”上; C.用天平测出重锤的质量; D.先接通电源,后释放纸带,打出一条纸带; E.测量纸带上某些点间的距离; F.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能. 其中没有必要进行的步骤是____________,操作不当的步骤是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________. (2)利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a的数值.根据打出的纸带,选取纸带上的连续的五个点A、B、C、D、E,测出各点之间的距离如下图所示.使用交流电的频率为f,则计算重锤下落的加速度的表达式a=________.(用x1、x2、x3、x4及f表示) (3)在验证机械能守恒定律的实验中发现,重锤减小的重力势能总是大于重锤增加的动能,其主要原因是重锤和纸带下落过程中存在阻力作用,可以通过该实验装置测阻力的大小.若已知当地重力加速度为g,还需要测量的物理量是________.试用这些物理量和纸带上的数据符号表示重锤和纸带在下落的过程中受到的平均阻力大小Ff=________. 例题4、(2008年高考江苏卷)某同学利用如下图所示的实验装置验证机械能守恒定律,弧形轨道末端水平,离地面的高度为H,将钢球从轨道的不同高度h处静止释放,钢球的落点距轨道末端的水平距离为x. (1)若轨道完全光滑,x2与h的理论关系应满足x2=_______(用H、h表示). (2)该同学经实验测量得到一组数据,如下表所示,请在坐标纸上作出x2-h关系图. h(10-1m) 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 x2(10-1m2) 2.62 3.89 5.20 6.53 7.78 (3)对比实验结果与理论计算得到的x2-h关系图线(图中已画出),自同一高度静止释放的钢球,水平抛出的速率________(填“小于”或“大于”)理论值. (4)从x2-h关系图线中分析得出钢球水平抛出的速率差十分显著,你认为造成上述偏差的可能原因是________. 跟踪训练: 1.下列关于“验证机械能守恒定律”实验的实验误差的说法中,正确的是( ) A.重锤质量的称量不准会造成较大误差 B.重锤质量选用得大些,有利于减小误差 C.重锤质量选用得较小些,有利于减小误差 D.先
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