高考物理力学知识点之功和能经典测试题及解析2.docx
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高考物理力学知识点之功和能经典测试题及解析2
高考物理力学知识点之功和能经典测试题及解析
(2)
一、选择题
1.如图所示,一个内侧光滑、半径为R的四分之三圆弧竖直固定放置,A为最高点,一小球(可视为质点)与A点水平等高,当小球以某一初速度竖直向下抛出,刚好从B点内侧进入圆弧并恰好能过A点。
重力加速度为g,空气阻力不计,则()
A.小球刚进入圆弧时,不受弹力作用
B.小球竖直向下抛出的初速度大小为
C.小球在最低点所受弹力的大小等于重力的5倍
D.小球不会飞出圆弧外
2.某人用手将1kg的物体由静止向上提起1m,这时物体的速度为2m/s(g取10m/s2),则下列说法正确的是( )
A.物体克服重力做功2JB.合外力做功2J
C.合外力做功12JD.手的拉力对物体做功10J
3.我国的传统文化和科技是中华民族的宝贵精神财富,四大发明促进了科学的发展和技术的进步,对现代仍具有重大影响,下列说法正确的是( )
A.春节有放鞭炮的习俗,鞭炮炸响的瞬间,动量守恒但能量不守恒
B.火箭是我国的重大发明,现代火箭发射时,火箭对喷出气体的作用力大于气体对火箭的作用力
C.装在炮弹中的火药燃烧爆炸时,化学能全部转化为弹片的动能
D.指南针的发明促进了航海和航空,静止时指南针的N极指向北方
4.某同学把质量是5kg的铅球推出,估计铅球出手时距地面的高度大约为2m,上升的最高点距地面的高度约为3m,最高点到落地点的水平距离约为6m。
由此可估算出该同学推铅球的过程中对铅球做的功约为
A.50JB.150JC.200JD.250J
5.如图所示,人站在电动扶梯的水平台阶上,假定人与扶梯一起沿斜面加速上升,在这个过程中,人脚所受的静摩擦力( )
A.等于零,对人不做功
B.水平向左,对人做负功
C.水平向右,对人做正功
D.沿斜面向上,对人做正功
6.把一物体竖直向上抛出去,该物体上升的最大高度为h,若物体的质量为m,所受空气阻力大小恒为f,重力加速度为g.则在从物体抛出到落回抛出点的全过程中,下列说法正确的是:
()
A.重力做的功为mghB.重力做的功为2mgh
C.空气阻力做的功为零D.空气阻力做的功为-2fh
7.如图所示,质量为m的物体,以水平速度v0离开桌面,若以桌面为零势能面,不计空气阻力,则当它经过离地高度为h的A点时,所具有的机械能是()
A.
mv02+mghB.
mv02-mgh
C.
mv02+mg(H-h)D.
mv02
8.如图所示,质量分别为m和3m的两个小球a和b用一长为2L的轻杆连接,杆可绕中点O在竖直平面内无摩擦转动.现将杆处于水平位置后无初速度释放,重力加速度为g,则下列说法正确的是
A.在转动过程中,a球的机械能守恒
B.b球转动到最低点时处于失重状态
C.a球到达最高点时速度大小为
D.运动过程中,b球的高度可能大于a球的高度
9.一滑块在水平地面上沿直线滑行,t=0时其速度为1m/s.从此刻开始滑块运动方向上再施加一水平面作用F,力F和滑块的速度v随时间的变化规律分别如图a和图b所示.设在第1秒内、第2秒内、第3秒内力F对滑块做的功分别为
则以下关系正确的是()
A.
B.
C.
D.
10.从空中以40m/s的初速度水平抛出一重为10N的物体.物体在空中运动3s落地,不计空气阻力,取g=10m/s2,则物体落地前瞬间,重力的瞬时功率为()
A.300WB.400WC.500WD.700W
11.汽车在平直公路上行驶,它受到的阻力大小不变,若发动机的功率保持恒定,汽车在加速行驶的过程中,它的牵引力F和加速度a的变化情况是( )
A.F逐渐减小,a逐渐增大
B.F逐渐减小,a也逐渐减小
C.F逐渐增大,a逐渐减小
D.F逐渐增大,a也逐渐增大
12.一物体从某一高度自由落下落在竖立于地面的轻弹簧上,如图所示,在A点物体开始与轻弹簧接触,到B点时,物体速度为零,然后被弹簧弹回,下列说法正确的是()
A.物体从A下降到B的过程中动能不断变小
B.物体从B上升到A的过程中动能不断变大
C.物体从A下降到B以及从B上升到A的过程中速率都是先增大后减小
D.物体在B点时所受合力为零
13.质量为m的均匀木块静止在光滑水平面上,木块左右两侧各有一位持有完全相同步枪和子弹的射击手.首先左侧射手开枪,子弹水平射入木块的最大深度为d1,然后右侧射手开枪,子弹水平射入木块的最大深度为d2,如图所示.设子弹均未射穿木块,且两颗子弹与木块之间的作用大小均相同.当两颗子弹均相对于木块静止时,下列判断正确的是()
A.木块静止,d1=d2
B.木块静止,d1 C.木块向右运动,d1 D.木块向左运动,d1=d2 14.关于功率说法正确的是( ) A.由P= 可知,只要知道W和t就可求出任意时刻的功率 B.由P=Fv只能求某一时刻的瞬时功率 C.由P=Fv知,汽车的功率和它的速度成正比 D.从P=Fv知,当汽车的发动机功率一定时,牵引力与速度成反比 15.如图所示,某人以力F将物体沿斜面向下拉,拉力大小等于摩擦力,则下列说法正确的是( ) A.物体做匀速运动 B.合力对物体做功等于零 C.物体的机械能保持不变 D.物体机械能减小 16.如图所示,固定在竖直平面内的光滑圆轨道ABCD,其A点与圆心等高,D点为最高点,DB为竖直线,AE为水平面,今使小球自A点正上方某处由静止释放,且从A处进入圆轨道运动,只要适当调节释放点的高度,总能保证小球最终通过最高点D(不计空气阻力的影响).则小球通过D点后 A.一定会落到水平面AE上 B.一定不会落到水平面AE上 C.一定会再次落到圆轨道上 D.可能会再次落到圆轨道上 17.如图所示,小明玩蹦蹦杆,在小明将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中,小明的重力势能、弹簧的弹性势能的变化是…() A.重力势能减小,弹性势能增大 B.重力势能增大,弹性势能减小 C.重力势能减小,弹性势能减小 D.重力势能不变,弹性势能增大 18.连接A、B两点的在竖直面内的弧形轨道ACB和ADB形状相同、材料相同,如图所示.一个小物体从A点以一定初速度v开始沿轨道ACB运动,到达B点的速度为v1;若以相同大小的初速度v沿轨道ADB运动,物体到达B点的速度为v2,比较v1和v2的大小,有() A.v1>v2B.v1=v2 C.v1<v2D.条件不足,无法判定 19.如图所示,物体与路面之间的动摩擦因数处处相同且不为零,运动中无碰撞能量损失。 DO是水平面,AB是斜面,初速度为v0的物体从D点出发沿DBA滑动到顶点A时速度刚好为零。 如果斜面改为AC,让该物体从D点出发沿DCA滑动到A点时速度也刚好为零,则此时物体具有的初速度v() A.大于v0B.等于v0 C.小于v0D.决定于斜面的倾角 20.人用绳子通过定滑轮拉物体A,A穿在光滑的竖直杆上,当人以速度v竖直向下匀速拉绳使质量为m的物体A到达如图所示位置时,此时绳与竖直杆的夹角为θ,则物体A的动能为() A. B. C. D. 21.物体仅在拉力、重力作用下竖直向上做匀变速直线运动,重力做功-2J,拉力做功3J,则下列说法正确的是 A.物体的重力势能减少2J B.物体的动能增加3J C.物体的动能增加1J D.物体的机械能增加1J 22.如图所示,一辆汽车以v1=6m/s的速度沿水平路面行驶时,急刹车后能滑行l1=3.6m,如果改以v2=8m/s的速度行驶,同样的情况下急刹车后滑行的距离l2为( ) A.6.4mB.5.6m C.7.2mD.10.8m 23.下列说法不正确的是() A. 的功大于 的功 B.功是标量,正、负表示外力对物体做功还是物体克服外力做功 C.一个力对物体做了负功,则说明这个力一定阻碍物体的运动 D.功是矢量,正、负表示方向 24.质量为m的小球,用长为l的轻绳悬挂于O点,小球在水平力F作用下,从最低点P缓慢地移到Q点,如图所示,重力加速度为g,则在此过程中() A.小球受到的合力做功为mgl(1﹣cosθ) B.拉力F的功为Flcosθ C.重力势能的变化大于mgl(1﹣cosθ) D.水平力F做功使小球与地球组成的系统机械能变化了mgl(1﹣cosθ) 25.体育课结束后,小聪捡起一楼地面上的篮球并带到四楼教室放下.已知篮球的质量为600g,教室到一楼地面的高度为10m,则该过程中,小聪对篮球所做的功最接近于( ) A.10JB.60JC.100JD.6000J 【参考答案】***试卷处理标记,请不要删除 一、选择题 1.B 解析: B 【解析】 【分析】 【详解】 A.小球刚进入圆弧时,速度不为零,则向心力不为零,此时弹力提供向心力,弹力不为零,故A错误; B.恰好能过A点说明在A点的速度为 根据机械能守恒可知小球竖直向下抛出的初速度大小也为 ,故B正确; C.由抛出到最低点,由动能定理 在最低点,根据牛顿第二定律 解得小球在最低点所受弹力的大小 故C错误; D.小球从A点飞出做平抛运动,当竖直方向的位移为R时,根据 解得此时的水平位移 小球会飞出圆弧外,故D错误。 故选B。 2.B 解析: B 【解析】 【分析】 【详解】 A.克服重力做的功 A错误; BC.根据动能定理 因此合外力做功为2J,B正确,C错误; D.手的拉力对物体做功,由上式可知 D错误。 故选B。 3.D 解析: D 【解析】 鞭炮炸响的瞬间,因内力远大于外力,故系统动量守恒,同时在爆炸过程中,总能量是守恒的,A错误;现代火箭发射时,火箭对喷出气体的作用力和气体对火箭的作用力为作用力和反作用力,根据牛顿第三定律可知,二者大小相等,方向相反,B错误;装在炮弹中的火药燃烧爆炸时,化学能转化为弹片的动能和周围物体的内能,C错误;指南针的发明促进了航海和航空,因地磁场南极处在地理北极处,故指南针静止时指南针的N极指向北方,D正确. 4.C 解析: C 【解析】 【详解】 铅球在最高点的速度 则由能量关系可得该同学推铅球的过程中对铅球做的功约为 A.50J,与结论不相符,选项A错误; B.150J,与结论不相符,选项B错误; C.200J,与结论相符,选项C正确; D.250J,与结论不相符,选项D错误; 故选C. 5.C 解析: C 【解析】 【分析】 【详解】 人的加速度斜向右上方,即加速度有水平向右的分量,可知人的脚所受的静摩擦力水平向右,摩擦力的方向与位移方向成锐角,则静摩擦力做正功。 故选C。 6.D 解析: D 【解析】 【详解】 A、物体被抛出到落回抛出点的全过程中,初末位置相同,高度差为零,所以重力做功为零;故A,B均错误. C、在上升的过程中,空气阻力做功为-fh,在下降的过程中,空气阻力做功为-fh,则整个过程中空气阻力做功为-2fh;故C错误,D正确. 故选D. 【点睛】 解决本题的关键知道重力做功与路径无关,由初末位置的高度差决定.阻力做功与路径有关. 7.D 解析: D 【解析】 试题分析: 物体在运动的过程中,机械能守恒,则A点的机械能等于抛出点的机械能,抛出点的机械能E= mv02+0= mv02.故D正确,ABC错误.故选D. 考点: 机械能守恒定律 8.C 解析: C 【解析】 过程中杆对两球做功,故单独的以其中一个球为研究对象,这个球的机械能不守恒,但以两个球组成的系统机械能守恒,A错误;b球运动到最低点,合力指向圆心,即合力竖直向上,加速度竖直向上,处于超重状态,B错误;两个球组成的系统机械能守恒,故 ,解得 ,C正确;若b球能上升到最高点,则 ,方程无解,故b球不能上升到最高点,即b球的高度不可能大于a球的高度,D错误. 9.B 解析: B 【解析】 试题分析: 根据功的公式W=FL可知,知道F的大小,再求得各自时间段内物体的位移即可求得力F做功的多少. 解: 由速度图象可知,第1s、2s、3s内的位移分别为0.5m、0.5m、1m,由F﹣t图象及功的公式w=Fscosθ可求知: W1=0.5J,W2=1.5J,W3=2J.故本题中ACD错,B正确. 故选B. 10.A 解析: A 【解析】 【分析】 【详解】 重物在竖直方向的分速度为vy=gt=30m/s;重力的功率P=mgvy=300W.故A正确,BCD错误. 【点睛】 本题难度较小,公式P=Fv中的v是在F方向上的分速度 11.B 解析: B 【解析】 【详解】 汽车加速行驶,根据功率与牵引力的关系: 发动机的功率保持恒定,故牵引力随汽车速度增大而减小,而根据牛顿第二定律可知: 随牵引力减小而减小,故B正确,ACD错误。 故选B。 12.C 解析: C 【解析】 物体从A点下降到B的过程中,开始重力大于弹簧的弹力,加速度方向向下,物体做加速运动,由于弹力在增大,则加速度在减小,当重力等于弹力时,速度达到最大,然后在运动的过程中,弹力大于重力,根据牛顿第二定律知,加速度方向向上,加速度方向与速度方向相反,物体做减速运动,运动的过程中弹力增大,加速度增大,到达最低点,速度为零.故速度先增大后减小,则动能先增大,后减小;同理,在从B上升到A的过程中,开始时弹簧的弹力大于重力,加速度向上,物体向上运动,由于弹力减小,则加速度减小,但速度继续增大;弹力与重力相等时速度达最大,此后由于弹力小于重力,物体的速度开始减小,故速率先增大后减小,动能先增大,后减小,故C正确. 点睛: 解决本题的关键知道加速度方向与合力方向相同,当加速度方向与速度方向相同,物体做加速运动,当加速度方向与速度方向相反时,物体做减速运动. 13.B 解析: B 【解析】 左侧射手开枪后,子弹射入木块与木块一起向右运动,设共同速度为v1,由动量守恒有mv0=(M+m)v1,由能量守恒有Ffd1= .右侧射手开枪后,射出的子弹与木块及左侧射手射出的第一颗子弹共同运动的速度设为v2,由动量守恒有(M+m)v1-mv0=(M+2m)v2,由能量守恒有Ffd2= 解之可得v2=0,d1= d2= 故B正确. 14.D 解析: D 【解析】 【详解】 A.P= 计算的是时间t内的平均功率,不能用来计算瞬时功率;故A错误; B.P=Fv可以计算平均功率也可以是瞬时功率,取决于速度是平均速度还是瞬时速度,故B错误; C.由P=Fv知,当F不变的时候,汽车的功率和它的速度成正比,当F变化时就就不是正比关系了,故C错误; D.从P=Fv知,当汽车的发动机功率一定时,牵引力与速度成反比;故D正确。 15.C 解析: C 【解析】 【详解】 A、对物体受力分析,受重力、拉力、摩擦力和支持力,拉力和摩擦力平衡,故物体加速下滑;故A错误. B、合力沿着斜面向下大小等于重力的分力,合力做正功;故B错误. C、D、拉力和摩擦力平衡,做的功之和为零,支持力不做功,故总功等于重力的功,故机械能总量保持不变;故C正确,D错误. 故选C. 【点睛】 本题关键明确机械能守恒的条件,然后受力分析并结合功能关系判断. 16.A 解析: A 【解析】 小球因为能够通过最高点D,根据mg=m ,得: vD= ,知在最高点的最小速度为 .根据R= gt2,得: t= .则平抛运动的水平位移为: .知小球一定落在水平面AE上.故A正确,BCD错误.故选A. 点睛: 解决本题的关键知道小球做圆周运动在最高点的临界情况,即重力提供向心力,结合平抛运动的规律进行求解. 17.A 解析: A 【解析】 【分析】 重力势能的变化可根据重力做功判断;弹性势能的变化可根据弹簧的形变量的变化判断. 【详解】 在小明将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中,重力做正功,则小朋友的重力势能减少.弹簧的形变量增大,其弹性势能增加,故A正确,BCD错误. 故选A. 18.A 解析: A 【解析】 【分析】 滑块从A到B过程中,只有阻力做功,但ACB轨道上运动时失重,ADB轨道上运动时超重,故ABD轨道上运动时阻力大,根据动能定理判断末速度大小. 【详解】 由于AB轨道等高,故滑块从A到B过程中,只有阻力做功,根据动能定理,克服阻力做功等于动能的减小量; 但ACB轨道上运动时加速度向下,是失重;ADB轨道上运动时加速度向上,是超重;故ABD轨道上运动时阻力大,克服阻力做功多,动能减小多,故v1>v2.故选A. 19.B 解析: B 【解析】 设斜面的倾角为θ,则滑动摩擦力对物体所做的功为Wf=-μmg·BD-μmgcosθ·AB=-μmg·BD-μmg·OB=-μmg·OD。 可见,Wf与θ无关,也就是说,物体从D点出发沿DBA或DCA滑动到A点,滑动摩擦力对物体所做的功相同。 根据动能定理,沿DBA,有WG+Wf=0- ;沿DCA,有WG+Wf=0- 。 解得v=v0,故选B. 点睛: 该题考查斜面上的摩擦力做功的特点,解答本题关键的根据动能定理列式,对列得的方程进行讨论得出结论. 20.A 解析: A 【解析】 【分析】 【详解】 由图示可知,物体A的速度 则物体A的动能 故A正确。 故选A。 21.C 解析: C 【解析】 【详解】 A.物体的重力做功-2J,则重力势能增加2J,选项A错误; B.合力功为3J+(-2J)=1J,则物体的动能增加1J,选项B正确; C.由B的分析可知,选项C错误; D.拉力做功为3J,则物体的机械能增加3J,选项D错误. 22.A 解析: A 【解析】 【分析】 【详解】 汽车在同样的路面上急刹车,所受的阻力大小相同,设为F,汽车的末速度都为零,根据动能定理有 -Fs1=0- mv12-Fs2=0- mv22 所以, s2=( )2×s1=( )2×3.6m=6.4m 故选A。 23.D 解析: D 【解析】 【详解】 功是标量,功的正负既不表示方向也不表示功的大小,而是表示力对物体起动力作用(即力对物体做功)还是力对物体起阻力作用(即物体克服外力做功); A.-10J的功大于+5J的功,选项A不符合题意; B.功是标量,正、负表示外力对物体做功还是物体克服外力做功,选项B不符合题意; C.一个力对物体做了负功,则说明这个力一定阻碍物体的运动,选项C不符合题意; D.功是标量,正、负不表示方向,选项D符合题意; 24.D 解析: D 【解析】 【详解】 A.小球缓慢移动,动能不变,动能的变化量为零,根据动能定理得知,小球受到的合力做功为零,故A错误; B.设绳与竖直方向的夹角为α,根据平衡条件可知F=mgtanα,所以可知F为变力,根据动能定理 WF﹣mgl(1﹣cosθ)=0 则得拉力F的功为WF=mgl(1﹣cosθ),故B错误; C.根据重力做功与重力势能变化的关系可得: 重力势能的增加 Ep=mgh=mgl(1﹣cosθ) 故C错误; D.由上知,小球的动能不变,重力势能增加mgl(1﹣cosθ),而重力势能是小球与地球共有的,又根据除了重力以外的力做功等于系统机械能的变化,可知水平力F做功使小球与地球组成的系统机械能变化了mgl(1﹣cosθ),故D正确. 25.B 解析: B 【解析】 【分析】 【详解】 小聪对篮球所做的功最接近于克服重力做功 W=mgh=0.6×10×10J=60J A.10J,与结论不相符,选项A错误; B.60J,与结论相符,选项B正确; C.100J,与结论不相符,选项C错误; D.6000J,与结论不相符,选项D错误; 故选B。
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