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1、第五章测试第五章测试 一 选择题 40 分 其中 1 3 题只有一个选项正确 4 10 题有多个选项正确 1 2015 江苏联考 质量为 2 103kg 发动机额定功率为 80 kW 的汽车在平直公路上行驶 若汽车所 受阻力大小恒为 4 103N 则下列判断中错误的有 A 汽车的最大动能是 4 105J B 汽车以加速度 2 m s2匀加速启动 启动后第 2 秒末时发动机实际功率是 32 kW C 汽车以加速度 2 m s2做初速度为 0 的匀加速运动中 达到最大速度时克服摩擦力做功为 4 105J D 若汽车保持额定功率启动 则当汽车速度为 5 m s 时 其加速度为 6 m s2 解析汽车
2、达到最大速度时 加速度为 0 牵引力等于阻力 汽车功率 P Fv Ffv 所以最大速度 v Pm Ff 20 m s 对应的动能为 4 105J A 项判断正确 汽车以加速度 2 m s2匀加速启动 牵引力 F Ff ma 8 103N 所以 2 s 末对应的实际功率为 P Fat 32 kW 能够维持匀加速运动的最长时间为 t Pm Fa 5 s 对应的克服摩擦力做功为 WFf Ffx Ff 1 2at 2 105J B 项判断正确 C 项判断错误 当汽车保持额 定功率启动时有P v F f ma 解得其加速度为 a 6 m s2 D 项判断正确 答案C 设置目的考查功率的计算及表达 特别是
3、机车的牵引力的功率的表达 2 2014 江西宜春 一物块从如图所示的弧形轨道上的 A 点由静止开始滑下 由于轨道不光滑 它仅 能滑到 B 点 由 B 点返回后 仅能滑到 C 点 已知 A B 高度差为 h1 B C 高度差为 h2 则下列关系正 确的是 A h1 h2B h1 h2 C h1 h2D h1 h2大小关系不确定 解析可以将运动过程中的任一位置看成是圆周运动的一点 不同过程通过的同一点 从高处通过时 速度要大于从较低点下落通过这一点的速度大小 比如在最低点 重力和支持力的合力提供向心力 则从 较高处到最低点的速度大 支持力大 即压力大 摩擦力也大 相同路程 从高处下落到速度为零对应
4、的 重力做功 mg h 与这个阶段克服摩擦力做的功 Wf相同 mg h1 Wf 所以 h1 h2 A 选项正确 答案A 设置目的考查能的转化与守恒 3 如图所示 用一轻绳系一小球悬于 O 点 现将小球拉至水平位置 然后释放 不计阻力 小球下落 到最低点的过程中 下列表述正确的是 A 小球的机械能守恒 B 小球所受的合力不变 C 小球的动能不断减小 D 小球的重力势能增加 解析小球在下落的过程中 受到重力和绳的拉力的作用 但是绳的拉力对小球不做功 只有重力做 功 所以在整个过程中小球的机械能守恒 由于小球的高度在下降 重力势能减小 根据机械能守恒可知 球的动能要增加 所以 A 选项正确 C D
5、选项错误 由于小球的速度在变大 需要的向心力也要变大 所以小球的合力要变大 B 选项错误 答案A 设置目的考查机械能守恒的条件的判断 4 2015 福建厦门 如图所示 一根轻弹簧下端固定 竖立在水平面上 其正上方 A 位置有一只小球 小 球从静止开始下落 在 B 位置接触弹簧的上端 在 C 位置小球所受弹力大小等于重力 在 D 位置小球速 度减小到零 小球下降阶段下列说法中正确的是 A 在 B 位置小球动能最大 B 在 C 位置小球动能最大 C 从 A C 位置小球重力势能的减少大于小球动能的增加 D 从 A D 位置小球重力势能的减少等于弹簧弹性势能的增加 解析小球动能的增加用合外力做功来量
6、度 A C 小球受的合力一直向下 对小球做正功 使动能 增加 达 C 点动能最大 A 选项错误 B 选项正确 从 A C 位置过程 除了小球重力做功外 弹簧对小 球做负功 小球重力势能的减少等于小球动能的增加和弹性势能的增加 故从 A C 位置小球重力势能的 减少大于小球动能的增加 C 选项正确 由能的转化与守恒可知 从 A D 位置小球重力势能的减少等于 弹簧弹性势能的增加 D 选项正确 答案BCD 设置目的考查既有弹力又有重力做功的情景下的机械能守恒 5 2014 徐州模拟 如图所示 在倾角为 的固定光滑斜面上有两个用轻弹簧相连接的物块 A B 它 们的质量分别为 m1 m2 弹簧劲度系数
7、为 k C 为一固定挡板 系统处于静止状态 现用一平行于斜面向 上的恒力 F 拉物块 A 使之向上运动 当物块 B 刚要离开挡板 C 时 物块 A 运动的距离为 d 速度为 v 则此 时 A 拉力做功的瞬时功率为 Fvsin B 物块 B 满足 m2gsin kd C 物块 A 的加速度为F kd m1 D 弹簧弹性势能的增加量为 Fd m1gdsin 1 2m 1v2 解析静止时弹簧的压缩量为 x1 m1gsin k 当 B 刚要离开 C 时 弹簧处于伸长状态 x2 m2gsin k 而 d x1 x2 故 B 项错误 由 F m1gsin kx2 m1a 可得 a F kd m1 C 项正
8、确 拉力做功的功率 P Fv A 项错误 由能量守恒 可得弹性势能的增加量 Ep Fd m1gdsin 1 2m 1v2 D 项正确 答案CD 设置目的考查含弹簧问题的功能关系 6 如图所示 一带电粒子以某速度进入竖直向上的匀强电场中 仅在电场力作用下形成图中所示的运 动轨迹 M 点为轨迹的最高点 下列判断正确的是 A 该粒子带负电 B 粒子在最高点 M 的速率为零 C 粒子在电场中的电势能始终在增加 D 粒子在电场中加速度不变 解析不妨令粒子从左端进入电场 从速度为轨迹上的切线方向 则电场力的方向向下 则该粒子带 负电 A 选项正确 因为粒子仅在电场力的作用下 故粒子始终有沿水平方向的分量
9、B 选项错误 在达 到 M 点前电场力做负功 电势能在增加 后部分的运动电场力做正功 电势能减小 C 选项错误 本题为 匀强电场 故粒子的受力恒定 加速度不变 D 选项正确 答案AD 设置目的考查功能关系在电场中的体现 动能及电势能的变化判断方法 学法指导根据带电粒子在电场中运动的轨迹来分析判断电场的性质是电场内容的常见题型 也是许 多同学常感到棘手的一类问题 分析这类问题应注意以下两个方面 从轨迹弯曲方向判断受力方向 从 而分析电场方向或电荷的正负 结合轨迹速度方向与电场力的方向 确定电场力做功的正负 从而确定 电势能 电势和电势差的变化等 7 2013 四川成都 如图所示 质量为 m 的小
10、球用长 L 的细线静止悬挂在竖直位置 现用水平拉力 F 将小球拉到细线与竖直方向成 角的位置 而且拉到该位置时小球的速度刚好为零 在此过程中 下列说 法正确的是 A 拉力 F 一定是变力 B 拉力 F 可能是恒力 C 拉力 F 做功为 mgL 1 cos D 此过程中机械能守恒 解析此过程中 小球的速度变化情况有多种可能 拉力 F 可能是恒力 也可能是变力 变力的形式 可以很多 恒力中 相当于在两个零速度点间运动 等效于在重力场和外加 力的场 的 合场 合力 如图所示的 F 在合场的等效最低点 D 两侧运动 A 选项错误 B 选项正确 用水平拉力 F 将小球拉到 细线与竖直方向成 角的位置时
11、小球的速度刚好为零 由动能定理可知拉力 F 做功为 W mgL 1 cos C 选项正确 此过程中拉力做功 机械能不守恒 D 选项错误 答案BC 设置目的机械能守恒的条件的判断 发散思维的考查 8 2014 四川资阳 一人用力把质量为 m 的物体由静止竖直向上匀加速提升 h 速度增加为 v 则对此 过程 下列说法正确的是 A 人对物体所做的功等于物体机械能的增量 B 物体所受合外力所做的功为 1 2mv 2 C 人对物体所做的功为 mgh D 人对物体所做的功为 1 2mv 2 解析对物体运用动能定理 得 W合 WF mgh 1 2mv 2 0 知物体所受合力做的功为1 2mv 2 人对物 体
12、做的功为 1 2mv 2 mgh 除重力以外其他力做功为人对物体做的功 所以人对物体做的功等于物体机械能 的增量 A B 选项正确 C D 选项错误 答案AB 设置目的机械能守恒 动能定理 能量变化 9 2015 天津蓟县 如图所示 将倾角为 30 的斜面体置于水平地面上 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光滑支点 O 已知 A 的质量为 m B 的质量为 4m 现用手托 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 此时物块 B 恰好静止不动 将 A 由静止释放 在其下摆过程中 斜面体与物块 B 始终保持静止 下列判断中正
13、确的是 A 物块 B 受到的摩擦力先减小后增大 B 物块 B 受到的摩擦力不变 C 小球 A 与地球组成的系统机械能守恒 D 小球 A 与地球组成的系统机械能不守恒 解析小球下摆过程中 拉力 F 由零逐渐变大到大于重力 G 当 F 4mgsin30 时 物块 B 受到的静摩 擦力沿斜面向上且不断变小 当 F 4mgsin30 时 物块 B 受到的静摩擦力为零 当 F 4mgsin30 时 物 块 B 受到的静摩擦力沿斜面向下且不断变大 A 选项正确 B 选项错误 对小球 A 受力分析 受重力和拉 力 拉力不做功 故小球 A 机械能守恒 由于重力势能的系统性 故也可以说小球 A 与地球组成的系统
14、机 械能守恒 C 选项正确 D 选项错误 答案AC 设置目的考查摆球的运动过程中的机械能的变化 圆周运动 动静结合的极限问题分析 10 如图所示 一个小球 视为质点 从 H 12 m 高处 由静止开始通过光滑弧形轨道 AB 进入半径 R 4 m 的竖直圆环 且圆环动摩擦因数处处相等 当到达环顶 C 时 刚好对轨道压力为零 沿 CB 圆弧滑 下后 进入光滑弧形轨道 BD 且到达高度为 h 的 D 点时的速度为零 则 h 之值不可能为 g 10 m s2 所 有高度均相对 B 点而言 A 12 mB 10 m C 8 5 mD 7 m 解析小球到达环顶 C 时 刚好对轨道压力为零 在 C 点 由重
15、力充当向心力 则根据牛顿第二定律 得 mg mv 2 R 因 R 4 m 所以得 1 2mv 2 1 2mgR 1 2mg 4 2mg 所以在 C 点 小球动能为 2mg 以 B 点为零势能面 小球重力势能 Ep 2mgR 8mg 开始小球从 H 12 m 高处 由静止开始通过光滑弧形轨道 AB 因此在小球上升到顶点时 根据动能 定理 得 Wf mg 12 8 1 2mv 2 0 所以摩擦力做功 Wf 2mg 此时机械能等于 10mg 之后小球沿轨道下滑 由于机械能有损失 所以下滑速度比上升速度小 因此对轨道压力变小 所受摩擦力变小 所以下滑时 摩擦力做功大小小于 2mg 机械能有损失 到 达
16、底端时小于 10mg 此时小球机械能大于 10mg 2mg 8mg 而小于 10mg 所以进入光滑弧形轨道 BD 时 小球机械能的范围为 8mg Ep 10mg 所以高度范围为 8 m h 10 m 故选 A B D 项 答案ABD 二 实验题 15 分 11 6 分 某实验小组用如图所示的实验装置和实验器材做 探究动能定理 实验 在实验中 该小组 同学把砂和砂桶的总重力当作小车受到的合外力 1 除实验装置中的仪器外 还需要的测量仪器有 2 如图所示为实验中打出的一条纸带 现选取纸带中的 A B 两点来探究 动能定理 已知打点计 时器的打点周期为 T 重力加速度为 g 图中已经标明了要测量的物理量 另外 小车的质量为 M 砂和 砂桶的总质量为 m 请你把要探究的结果用题中给出的字母表达出来 解析本题的实验原理是验证用砂桶做的功等于小车动能的增加量 所以要测砂桶和砂 小车的质量 还要测纸带上各点的距离来求速度 所以所需的器材还应有天平和刻度尺 答案 1 刻度尺 天平 2 mgx M x 2 2 x21 32T2 设置目的考查探究动能定理的实验 12 9 分 某研究性学习小组用如图甲所示装
