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1、专题专题 0606 功和能功和能一、选择题一、选择题1 【2017新课标卷】如图,一光滑大圆环固定在桌面上,环面位于竖直平面内,在大圆环上套着一个小环。小环由大圆环的最高点从静止开始下滑,在小环下滑的过程中,大圆环对它的作用力A一直不做功B一直做正功C始终指向大圆环圆心D始终背离大圆环圆心【答案】A【考点定位】圆周运动;功【名师点睛】此题关键是知道小圆环在大圆环上的运动过程中,小圆环受到的弹力方向始终沿大圆环的半径方向,先是沿半径向外,后沿半径向里。2【2017江苏卷】一小物块沿斜面向上滑动,然后滑回到原处物块初动能为k0E,与斜面间的动摩擦因数不变,则该过程中,物块的动能kE与位移的关系图线
2、是【答案】C【考点定位】动能定理【名师点睛】本题考查动能定理及学生的识图能力,根据动能定理写出Ekx图象的函数关系,从而得出图象斜率描述的物理意义3 【2017新课标卷】如图,半圆形光滑轨道固定在水平地面上,半圆的直径与地面垂直。一小物块以速度从轨道下端滑入轨道,并从轨道上端水平飞出,小物块落地点到轨道下端的距离与轨道半径有关,此距离最大时。对应的轨道半径为(重力加速度大小为g)A216v gB28v gC24v gD22v g【答案】B【解析】物块由最低点到最高点有:22 111222mvmgrmv;物块做平抛运动:x=v1t;4rtg;联立解得:2 2416vxrrg,由数学知识可知,当2
3、242 168v vgrg时,x最大,故选 B。【考点定位】机械能守恒定律;平抛运动【名师点睛】此题主要是对平抛运动的考查;解题时设法找到物块的水平射程与圆轨道半径的函数关系,即可通过数学知识讨论;此题同时考查学生运用数学知识解决物理问题的能力。4【2017江苏卷】如图所示,三个小球A、B、C的质量均为m,A与B、C间通过铰链用轻杆连接,杆长为L,B、C置于水平地面上,用一轻质弹簧连接,弹簧处于原长现A由静止释放下降到最低点,两轻杆间夹角由 60变为 120,A、B、C在同一竖直平面内运动,弹簧在弹性限度内,忽略一切摩擦,重力加速度为g则此下降过程中(A)A的动能达到最大前,B受到地面的支持力
4、小于3 2mg(B)A的动能最大时,B受到地面的支持力等于3 2mg(C)弹簧的弹性势能最大时,A的加速度方向竖直向下(D)弹簧的弹性势能最大值为3 2mgL【答案】AB【考点定位】物体的平衡能量守恒牛顿第二定律【名师点睛】本题的重点是当A球的动能最大时,受合外力为零,在竖直方向整体加速度为零,选择整体为研究对象,分析AB两个选项;弹性势能最大对应A球下降至最低点,根据能量守恒定律,可求最大的弹性势能5 【2016四川卷】韩晓鹏是我国首位在冬奥会雪上项目夺冠的运动员。他在一次自由式滑雪空中技巧比赛中沿“助滑区”保持同一姿态下滑了一段距离,重力对他做功 1 900 J,他克服阻力做功 100 J
5、。韩晓鹏在此过程中A动能增加了 1 900 J B动能增加了 2 000 JC重力势能减小了 1 900 J D重力势能减小了 2 000J【答案】C【解析】根据动能定理可知,动能的增加量等于合外力做功,即动能的增加量为 1 900 J-100 J=1 800 J,选项 AB 错误;重力做功等于重力势能的变化量,故重力势能减小了 1 900 J,选项 C 正确,D 错误。考点:功能关系【名师点睛】此题是对功能关系的考查;关键是搞清功与能的对应关系:合外力的功等于动能的变化量;重力做功等于重力势能的变化量;除重力以外的其它力做功等于机械能的变化量.6【2016上海卷】在今年上海的某活动中引入了全
6、国首个户外风洞飞行体验装置,体验者在风力作用下漂浮在半空。若减小风力,体验者在加速下落过程中A失重且机械能增加 B失重且机械能减少C超重且机械能增加 D超重且机械能减少【答案】B【考点定位】平衡条件、机械能变化与外力做功关系、超重和失重【方法技巧】通过体验者加速度方向判断超重和失重,通过除重力外其他力做正功机械能增加,其他力做负功机械能减少判断机械能变化情况。7 【2016海南卷】如图,光滑圆轨道固定在竖直面内,一质量为m的小球沿轨道做完整的圆周运动。已知小球在最低点时对轨道的压力大小为N1,在高点时对轨道的压力大小为N2。重力加速度大小为g,则N1N2的值为A3mg B4mg C5mg D6
7、mg【答案】D【解析】设小球在最低点时速度为v1,在最高点时速度为v2,根据牛顿第二定律有,在最低点:N1mg=2 1mv R,在最高点:N2+mg=2 2mv R;从最高点到最低点,根据动能定理有mg2R=2 1 2mv2 2 2mv,联立可得:N1N2=6mg,故选项 D 正确。【考点定位】牛顿第二定律、动能定理【名师点睛】解决本题的关键知道向心力的来源,知道最高点的临界情况,通过动能定理和牛顿第二定律进行求解。8【2017新课标卷】如图,一质量为m,长度为l的均匀柔软细绳PQ竖直悬挂。用外力将绳的下端Q缓慢地竖直向上拉起至M点,M点与绳的上端P相距1 3l 。重力加速度大小为g。在此过程
8、中,外力做的功为A1 9mgl B1 6mgl C1 3mgl D1 2mgl【答案】A【考点定位】重力势能、功能关系【名师点睛】重点理解机械能变化与外力做功的关系,本题的难点是过程中重心高度的变化情况。9 【2016全国新课标卷】小球P和Q用不可伸长的轻绳悬挂在天花板上,P球的质量大于Q球的质量,悬挂P球的绳比悬挂Q 球的绳短。将两球拉起,使两绳均被水平拉直,如图所示。将两球由静止释放,在各自轨迹的最低点,AP球的速度一定大于Q球的速度BP球的动能一定小于Q球的动能CP球所受绳的拉力一定大于Q球所受绳的拉力DP球的向心加速度一定小于Q球的向心加速度【答案】C【考点定位】圆周运动、机械能、向心
9、力【名师点睛】此题考查机械能守恒定律及牛顿第二定律的应用;解题时要通过选择合适的物理规律列出方程找到要讨论的物理量,然后根据题目的条件来分析结论;此题意在考查考生对基本规律的掌握情况。10 【2016全国新课标卷】两实心小球甲和乙由同一种材质制成,甲球质量大于乙球质量。两球在空气中由静止下落,假设它们运动时受到的阻力与球的半径成正比,与球的速率无关。若它们下落相同的距离,则A甲球用的时间比乙球长B甲球末速度的大小大于乙球末速度的大小C甲球加速度的大小小于乙球加速度的大小D甲球克服阻力做的功大于乙球克服阻力做的功【答案】BD【解析】两球的质量343mr,对两球由牛顿第二定律32=4433mgfk
10、rkaggmrr ,可得aa乙甲,由21 2hat知甲球的运动时间较短,选项 A、C 错误。由2vah得vv乙甲,故选项 B 正确。因ff乙甲,由fWf h知阻力对甲球做功较大,选项 D 正确。故选 BD。【考点定位】牛顿第二定律、匀变速直线运动【名师点睛】此题主要考查牛顿第二定律的应用;首先应该根据牛顿第二定律找到物体的加速度与小球的半径的关系,然后比较加速度,再结合运动公式来讨论其他物理量;此题意在考查考生综合分析的能力及对基础知识的运用能力。11 【2015海南3】假设摩托艇受到的阻力的大小正比于它的速率。如果摩托艇发动机的输出功率变为原来的 2 倍,则摩托艇的最大速率变为原来的()A4
11、 倍 B2 倍 C3倍 D2倍【答案】D【解析】设fkv,当阻力等于牵引力时,速度最大,输出功率变化前,有2PFvfvkv vkv,变化后有22 PF vkv vkv,联立解得2vv,D 正确。【考点定位】功率的计算。【方法技巧】本题的关键是知道当阻力等于牵引力时,速度最大,然后根据公式PFv计算。12 【2015四川1】在同一位置以相同的速率把三个小球分别沿水平、斜向上、斜向下方向抛出,不计空气阻力,则落在同一水平地面时的速度大小A一样大 B水平抛的最大 C斜向上抛的最大 D斜向下抛的最大【答案】A【考点定位】抛体运动特点、动能定理(或机械能守恒定律)的理解与应用。【名师点睛】本题首先要能从
12、三个小球做平抛、斜上抛、斜下抛的不同运动形式中分析出其共同特性即仅在重力作用下运动,其次根据其共同特性选择相应物理规律稍作分析,得出小球速率的变化与其质量无关,问题便能迎刃而解。【方法技巧】 (1)在物理学中要善于运用假设法,对未知的物理量、物理条件、物理情境等可先一一进行假设,通过假设后便可选择合适物理规律分析、求解;(2)在分析曲线运动时,培养优先考虑能量观念求解的习惯。【规律总结】落体运动中,物体的速率变化与其质量无关。13 【2015全国新课标17】一汽车在平直公路上行驶。从某时刻开始计时,发动机的功率P随时间t的变化如图所示。假定汽车所受阻力的大小f恒定不变。下列描述该汽车的速度v随
13、时间t变化的图像中,可能正确的是A B C D【答案】A【考点定位】机车起动问题【方法技巧】本题主要是机车起动问题,不过本题是两次恒定功率启动问题。但实质是一样的。14 【2015全国新课标21】如图,滑块a、b的质量均为m,a套在固定直杆上,与光滑水平地面相距h,b放在地面上,a、b通过铰链用刚性轻杆连接。不计摩擦,a、b可视为质点,重力加速度大小为g。则Aa落地前,轻杆对b一直做正功Ba落地时速度大小为Ca下落过程中,其加速度大小始终不大于gDa 落地前,当a的机械能最小时,b对地面的压力大小为mg【答案】BD【解析】当a物体刚释放时,两者的速度都为 0,当a物体落地时,没杆的分速度为 0
14、,由机械能守恒定律可知,a落地时速度大小为ghva2故 B 正确;b物体的速度也是为0,所以轻杆对b先做正功,后做负功,故 A 错误;a落地前,当a的机械能最小时,b的速度最大,此时杆对b作用力为 0,这时,b对地面的压力大小为mg,a的加速度为g,故C 错误,D 正确。【考点定位】机械能守恒定律;运动的合成与分解【方法技巧】本题主要是理解a、b两物体沿杆的分速度相等:sincosbavv;b的速度最大,此时杆对b作用力为 0,也是本题的一大考点的。15 【2015全国新课标17】如图所示,一半径为R,粗糙程度处处相同的半圆形轨道竖直固定放置,直径POQ水平。一质量为m的质点自P点上方高度R处
15、由静止开始下落,恰好从P点进入轨道。质点滑到轨道最低点 N 时,对轨道的压力为 4mg,g为重力加速度的大小。用W表示质点从P点运动到N点的过程中客服摩擦力所做的功。则AmgRW21,质点恰好可以到达Q点BmgRW21,质点不能到达Q点CmgRW21,质点到达Q后,继续上升一段距离DmgRW21,质点到达Q后,继续上升一段距离【答案】C力变小,滑动摩擦力NfF变小,所以摩擦力做功变小,那么从N到Q,根据动能定理,Q点动能32KQmgREmgRw,由于mgR2w ,所以Q点速度仍然没有减小到 0,仍会继续向上运动一段距离,对照选项 C 对。【考点定位】功能关系【方法技巧】动能定理分析摩擦力做功是基础,对于滑动摩擦力一定要注意压力的变化,最大的误区是根据对称性误认为左右两部分摩擦力做功相等。16 【2015浙江18】我国科学教正在研制航母舰载机使用的电磁弹射器。舰载机总质量为43 10 kg,设起飞过程中发动机的