高一物理功和功率单元试题.doc

第七章机械能功和功率单元测试一选择题关于重力势能以下说法中正确的是某个物体处于某个位置重力势能的大小是唯一确定的重力势能为的物体不可能对别的物体做功物体做匀速直线运动时重力势能一定不变只要重力做功重力势能一定变化在高处以初速度向水平方向抛出一个小球不计空气阻力小球着地时速度大小为一质量为的小球用长为的轻绳悬挂于点小球在水平拉力作用下从平衡位置点很缓慢地移动到点如图所示则拉力所做的功为如图所示固定在地面上的半圆轨道直径水平质点从点正上方高处自由下落经过轨道后从点冲出竖直上抛上升的最大高度为空气阻力不计当质点下落再经过轨道点冲出时能上升的最大高度为图质量为的物体静止在粗糙的水平地面上若物体受水平力的作用从静止起通过位移时的动能为当物体受水平力作用从静止开始通过相同位移它的动能为则质量为的小球被系在轻绳的一端在竖直平面内做半径为的圆周运动运动过程中小球受到空气阻力的作用设某一时刻小球通过轨道最低点此时绳子的张力为此后小球继续做运动经过半个圆周恰能通过最高点则在此过程中小球克服空气阻力做的功为图二填空题如图质量为的小球从位置运动到位置的过程重力所做的功将物体以的初动能竖直向上抛出当它上升至某点时动能减少为机械能损失若空气阻力大小不变则物体落回抛出点时的动能为如图所示粗细均匀的形管底边宽两边液柱高分别为与当将右端塞子打开时左侧液体将向右流动若一切摩擦不计则液体流动的最大速度大小等于如图所示与为两个斜面分别与一个光滑的圆弧形轨道相切圆弧的圆心角为半径为质量为的物块在距地面高为的处无初速度滑下若物块与斜面的动摩擦因数为物体在斜面上除圆弧外共能运动的路程图一架喷气式飞机的质量为起飞过程中受到的牵引力为受到的阻力是飞机机重的倍起飞速度为起飞过程中滑跑的距离三计算题如图所示斜面倾角为质量为的滑块距挡板为以初速度沿斜面上滑滑块与斜面间的动摩擦因数为滑块所受摩擦力小于滑块重力沿斜面的分力若滑块每次与挡板相碰均无机械能损失求滑块经过的路程有多大图物体从高出地面的处由静止自由落下不考虑空气阻力落至沙坑表面后又进入沙坑并在处停止如图求物体在沙坑中受到的平均阻力是其重力的多少倍一封闭的弯曲玻璃管处于竖直平面内其中充满某种液体内有一个密度为液体宇航局度的木块从管的端由静止开始运动木块与管壁间动摩擦因数管两臂长顶端处为一小段光滑圆弧两臂与水平面成角如图所示求木块到达点时的速度木块从开始运动到最终静止通过的路程如图所示一个质量为的圆环套在一根固定的水平直杆上环与杆的动摩擦因数为现给环一个向右的初速度如果在运动过程中还受到一个方向始终竖直向上的力的作用且为常数为环的运动速度试讨论环在整个运动过程中克服摩擦力所做的功假设杆足够长参考答案解析由重力势能的表达式可知由于高度具有相对性重力势能的大小也具有相对性即处于某个位置的某个物体在选择不同的参考平面时重力势能的大小是不同的重力势能的大小具有相对性其大小与参考平面的选取有关所以重力势能为的物体是指物体处于参考平面上并不能表明物体不具有做功的本领如在地面上流动的一薄层水若取地面为参考平面则其重力势能为但当这些水流向更低处时仍可对别的物体做功物体的重力势能是由物体的重力和物体的高度共同决定的只要物体的高度发生变化物体的重力势能就一定发生变化例如当物体沿斜面匀速下滑时高度减小重力势能将减小重力的方向总是竖直向下的重力做功时物体的高度肯定发生变化重力势能也一定发生变化可见正确选项为图解析在小球下落的整个过程中对小球应用动能定理有解得小球着地时速度的大小为正确选项为解析小球受重力水平拉力和绳子拉力的作用其中绳子拉力对小球不做功水平拉力对小球做功设为小球克服重力做功小球很缓慢移动时可认为动能始终为由动能定理可得正确选项为解析质点第一次通过半圆弧的速率大于第二次通过半圆弧的速率则第一次通过圆弧的压力和摩擦力均大于第二次则第一次物体克服摩擦力做功大于第二次克服摩擦力做功根据动能定理有因为则得因为则故故选项正确答案解析正确答案为解答本题的关键是弄清物体运动过程中受到哪些力和各力做功情况正功还是负功或不做功然后由动能定理分析判断物体在粗糙的水平面上通过位移的过程中所受到的摩擦力不变由动能定理可得注意此题列动能定理方程时易漏掉摩擦阻力的功误认为是合外力所做的功解析小球从最低点到最高点通过这半个圆周的过程中空气阻力大小未知方向始终与速度方向相反是变力求此变力所做的功应从功和能的关系入手由动能定理求出但先应分别求出小球在最低点和最高点的动能如图所示小球在最低点时由牛顿第二定律得小球在最高点时由牛顿第二定律得小球从经半个圆周运动到的过程中由动能定理解析由于重力做功与通过的路径无关只决定于物体的重力和物体初末位置的高度差所以物体由位置运动到位置虽然先运动到地面高度再回到高度但初末位置的高度差是那么重力做的功就是解析物体动能的减少是重力与阻力对物体做负功而引起的由题意知而故又因二者作用位移相同故物体上升到最高点的过程中阻力做功为由动能定理即而下落过程中阻力做功的值仍为对全过程上升与下落应用动能定理有故答案解析管中的液体在流动过程中各部分速率是相等的而且当两管中液面相平时其速率最大设单位长度液体的质量为根据动能定理解析物块在斜面和上往复运动摩擦力的方向不断变化由于摩擦阻力做功物块每次上滑的最高点不断在降低当物体在点或点速度为零时便在光滑曲面上往复运动高度不再变化设物块在斜面上除圆弧外运动的总路程为以为初位置或为末位置取全过程研究由动能定理有即答案解析以飞机为研究对象起飞过程中受力分析如图根据动能定理得到由此可得解析由于滑块重力沿斜面向下的分力大于滑块所受摩擦力所以可断定滑块最终将停靠在挡板处从以向上滑动至最终停下设滑块经过的路程为则重力做正功摩擦力做负功解法一此过程重力对滑块做功摩擦力做功对滑块由动能定理有解得解析解法一选物体为研究对象先研究自由落体过程只有重力做功设物体质量为落到沙坑表面时速度为根据动能定理有再研究物体在沙中的运动过程重力做正功阻力做负功根据动能定理有由两式解得可见物体在沙坑中受到的平均阻力是其重力的倍解法二研究物体运动的全过程根据动能定理有解得可见物体在沙坑中受到的平均阻力是其重力的倍若物体的运动过程包含几个不同的物理过程用动能定理解题时可以分段列方程然后联立求解也可以视全过程为一整体列方程求解当既能用分段法求解又能用整体法求解时一般来说整体法要比分段法简捷该题也可用牛顿第二定律和运动学公式求解先研究自由下落过程根据自由落体运动规律物体到达沙坑表面时的速度为再研究物体在沙坑中的运动过程物体受重力和阻力作用设物体运动加速度为选竖直向下为正方向根据牛顿第二定律有根据匀减速运动的公式有以上三式联立解得点拨将这种解法与前两种解法相比较可以看出应用动能定理特别是用整体法比较简便一般来说对于做直线运动或曲线运动恒力或变力做功过程中涉及速度和位移不直接涉及加速度和时间的问题选用动能定理解题比较简捷解析木块所受浮力管壁对木块支持力木块最终只能静止在处解析对于环在整个运动过程中克服摩擦力所做的功可分下列三种情况进行讨论若则环与杆之间无弹力也就无摩擦力环始终做匀速直线运动克服摩擦力做功为零若则环先在摩擦力的作用下做减速运动当速度减小到环受到摩擦力为零以后环的速度不再改变环做匀速直线运动根据动能定理环克服摩擦力所做的功为若则在摩擦力作用下做减速运动直至环停止运动所以环克服摩擦力所做的功的大小为点拨本题为开放性问题寻求开放点是解决此类问题的关键而本题的开放之处在于环的初速度的大小的不确定性从而导致了环与杆间的压力的大小与方向的不确定性