第五章 第1单元 课下提知能

(时间：45分钟，满分：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题7分，共70分，每小题至少有一个选项正确，把正确选项前的字母填在题后的括号内)1．如图1所示，物体在水平拉力F的作用下，沿粗糙的水平地面向右运动()A．如果物体做加速直线运动，F一定对物体做正功图1B．如果物体做加速直线运动，F有可能对物体做负功C．如果物体做减速直线运动，F一定对物体做负功D．如果物体做匀速直线运动，F一定不对物体做功解析：如果物体做加速直线运动，F的方向一定与运动方向一致，做正功，A正确，B 不正确．如果物体做减速直线运动，当F的方向与运动方向一致时，F做正功，当F的方向与运动方向相反时，F做负功，C不正确．当物体做匀速直线运动时，F的方向与运动方向相同，做正功，D不正确．答案：A2．宇航员在进行素质训练时，抓住秋千杆由水平状态开始下摆，到达竖直状态的过程中，如图2所示，宇航员所受重力的瞬时功率变化情况是()A．一直增大B．一直减小C．先增大后减小D．先减小后增大图2解析：由于在水平状态初速度为零，重力的瞬时功率为零．在竖直状态时速度方向与重力方向垂直，重力的瞬时功率也为零，所以重力瞬时功率的变化情况应为先增大后减小，选项C正确．答案：C3.水平地面上有一木箱，木箱与地面之间的动摩擦因数为μ(0＜μ＜1)．现对木箱施加一拉力F，使木箱做匀速直线运动．设F的方向与水平面夹角为θ，如图3所示，在θ从0逐渐增大到90°的过程中，木箱的速度保图3 持不变，则()A．F先减小后增大B．F一直增大C．F的功率减小D．F的功率不变解析：由木箱受力平衡可知：F cosθ＝μ(G－F sinθ)，即F＝μGcosθ＋μsinθ＝μG1＋μ2cos(θ－φ)，故F先减小后变大．根据P＝F v cosθ＝μG v1＋μtanθ可知F的功率减小．故A、C正确．答案：AC4．静止在粗糙水平面上的物体A受方向始终水平向右、大小先后为F1、F2、F3的拉力作用做直线运动，t＝4 s时停下，其速度—时间图象如图4所示，已知物体A与水平面间的动摩擦因数处处相同，下列判断正确的是()A．全过程中拉力做的功等于物体克服摩擦力做的功图4B．全过程拉力做的功等于零C．一定有F1＋F3＝2F2D．可能有F1＋F3＞2F2解析：W F－WF f＝0，即W F＝WF f，A正确，B错误；第1 s内，F1－μmg＝ma1，第1 s末到第3 s末，F2－μmg＝0；第4 s内，μmg－F3＝ma2，因为a1＝a2，所以F1＋F3＝2F2，C正确，D错误．答案：AC5．如图5所示，小物体A沿高为h、倾角为θ的光滑斜面以初速度v0从顶端滑到底端，而相同的物体B以同样大小的初速度从等高处竖直上抛，则()A．两物体落地时速度的大小相同B．两物体落地时，重力的瞬时功率相同图5C．从开始运动至落地过程中，重力对它们做功相同D．从开始运动至落地过程中，重力对它们做功的平均功率相同解析：由于竖直高度的变化是相同的，所以相同质量的物体重力做功是一样的，整个过程中只有重力做功，故末速度的大小相等，选项A、C正确．根据功率的定义，由两物体落地时竖直方向上的速度不同，可知选项B错误．由于两物体在落地过程中的运动时间不一定相同，所以选项D错误．答案：AC6.如图6所示是某中学科技小组制作的利用太阳能驱动小车的装置．当太阳光照射到小车上方的光电板时，光电板中产生的电流经电动机带动小车前进．若小车在平直的公路上以初速度v0开始加速行驶，经过时间t，前进了距离l，达到最大速度v max，设此过程中电动机功率恒为额定功率P，受的阻力恒为F f，则此过程中图6 电动机所做的功为()A．F f v max t B．PtC ．F f t v 0＋v max 2 D.12m v max 2＋F f l －12m v 02 解析：因小车以恒定的功率运动，故此过程小车电动机做功为W ＝Pt ＝F f v max t ，A 、B 均正确．由动能定理可得W －F f ·l ＝12m v max 2－12m v 02， 得：W ＝12m v max 2－12m v 02＋F f l . 故D 正确，C 错误．答案：ABD7．如图7甲所示，静止于光滑水平面上坐标原点处的小物块，在水平拉力F 作用下，沿x 轴方向运动，拉力F 随物块所在位置坐标x 的变化关系如图乙所示，图线为半圆．则小物块运动到x 0处时F 做的总功为( )图7A ．0 B.12F m x 0 C.π4F m x 0 D.π4x 02 解析：F 为变力，但F －x 图象包围的面积在数值上表示拉力做的总功．由于图线为半圆，又在数值上F m ＝12x 0， 故所求W ＝12π·F m 2＝12π·F m ·12x 0＝π4F m x 0. 答案：C8．图8是一汽车在平直路面上启动的速度—时间图象，从t 1时刻起汽车的功率保持不变，由图象可知( )A ．0～t 1时间内，汽车的牵引力增大，加速度增大，功率不变B ．0～t 1时间内，汽车的牵引力不变，加速度不变，功率增大C ．t 1～t 2时间内，汽车的牵引力减小，加速度减小 图8D ．t 1～t 2时间内，汽车的牵引力不变，加速度不变解析：0～t 1时间内，v －t 图象是一条倾斜的直线，说明汽车的加速度不变，由汽车启动时的加速度a ＝F －f m ＝P /v 1－f m 可知，汽车的牵引力不变，速度增大，功率增大，A 项错、B 项对；t 1～t 2时间内，v －t 图象是一条曲线，斜率逐渐减小，说明加速度减小，由a ＝F －f m知，此过程牵引力减小，C 项对、D 项错．答案：BC9．一物块放在水平面上，在水平拉力F 作用下做直线运动，运动的v －图象如图9所示，则有关该力F 的功率P －t 图象可能是图10中的( )图9图10解析：由于题目未讲水平面是否光滑，故应分情况讨论，若水平面光滑，0～t 1段F 为恒力，速度线性增加，故功率也线性增大，t 1～t 2段F 为零，功率为零，t 2～t 3段F 反向，仍为恒力，速度线性减小，故功率也线性减小，故C 正确．若水平面不光滑，由于t 1、t 2时刻后一小段时间内，F 突然减小，故功率突然减小，故B 项正确．答案：BC10．(2011·北京模拟)如图11所示为牵引力F 和车速倒数1/v 的关系图象．若一汽车质量为2×103 kg ，它由静止开始沿平直公路行驶，且行驶中阻力恒定，设其中最大车速为30 m/s ，则( )A ．汽车所受阻力为2×103 NB ．汽车在车速为15 m/s 时，功率为6×104 W 图11C ．汽车匀加速运动的加速度为3 m/s 2D ．汽车匀加速所需时间为5 s解析：由题图可知，汽车达到最大速度v ＝30 m/s 时对应的牵引力等于阻力，为2×103N ，A 正确；在v ＜10 m/s 的过程中，汽车匀加速运动的加速度a ＝F －F f m ＝6×103－2×1032×103 m/s 2＝2 m/s 2，匀加速运动的时间为t ＝v a ＝102 s ＝5 s ，D 正确，C 错误；在速度由10 m/s 增至30 m/s 的过程中，F ＝k 1v，可知P ＝F v ＝k ，斜率不变，所以汽车速度为15 m/s 时的功率与速度为10 m/s 时的功率相等，P ＝F v ＝6×103×10 W ＝6×104 W ，B 正确．答案：ABD二、非选择题(本题共2小题，共30分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)11．(15分)一辆质量为m的汽车，以恒定的输出功率P在倾角为θ的斜坡上沿坡匀速行驶，如图12所示，汽车受到的摩擦阻力恒为F f(忽略空气阻力)．求：图12(1)汽车匀速运动时速度v的表达式．(2)根据F与v的表达式，联系汽车上、下坡的实际情况，你能得到什么启发？解析：(1)汽车上坡时沿斜面做匀速运动，则汽车的牵引力F1＝F f＋mg sinθ，P＝F1v1，解得汽车上坡时的速度v1＝PF f＋mg sinθ，汽车下坡时，同理有F f＝F2＋mg sinθ，即汽车的牵引力F2＝F f－mg sinθ，P＝F2v2，解得汽车下坡时的速度v2＝PF f－mg sinθ.(2)上述计算结果告诉我们，汽车在输出功率一定的条件下，当F1＞F2时，v1＜v2，即汽车沿斜坡上坡时，汽车的牵引力F1较大，则车速v1较小；当汽车沿斜坡下行时，汽车的牵引力F2较小，则车速v2较大．答案：见解析12．(15分)静止在水平地面上的木箱，质量m＝50 kg.木箱与地面间的动摩擦因数μ＝0.4，若用大小为400 N、方向与水平方向成37°角的斜向上的拉力拉木箱从静止开始运动，使木箱能够到达50 m远处，拉力最少做多少功？(cos37°＝0.8，取g＝10 m/s2) 解析：欲使拉力做功最少，须使拉力作用的位移最小，故重物应先在拉力作用下加速，再撤去拉力使木箱减速，到达50 m处时速度恰好减为0.设加速时加速度的大小为a1，减速时加速度的大小为a2.由牛顿第二定律得，加速时有：水平方向F cos37°－μF N＝ma1竖直方向F sin37°＋F N－mg＝0减速时有：μmg＝ma2且有v2＝2a1x1＝2a2x2x1＋x2＝x联立以上各式解得：x1≈24 m由功的定义，有W＝Fx1cos37°＝400×24×0.8 J＝7.68×103 J.答案：7.68×103 J、。