福州第二中学2012届高三物理补充练习(35)机械能专题测验

福州二中高三物理补充练习（35）高三（ ）班 姓名： 座号：一、不定项选择题1．质量为m 的物体，在距地面h 高处以g3的加速度由静止竖直下落到地面，下列说法中不正确的是（ ）A ．物体的重力势能减少mgh3B ．物体的机械能减少2mgh3C ．物体的动能增加mgh3D ．重力做功mgh2．从合肥开往南京、上海的动车组开始运行，动车组的最大优点是列车的运行速度快．提高列车运行速度的一个关键技术问题是提高机车发动机的功率．动车组机车的额定功率是普通机车的27倍，已知匀速运动时，列车所受阻力与速度的平方成正比，即f ＝kv 2，则动车组运行的最大速度是普通列车的（ ） A ．1倍 B ．2倍 C ．3倍 D ．9倍3．从某一高处水平抛出一个物体，物体着地时的速度方向与水平方向成θ角．不计空气阻力，取地面为重力势能的参考平面，则物体抛出时的动能与重力势能之比为（ ） A ．sin 2θ B ．cos 2θ C ．tan 2θ4．汽车在平直公路上以速度v 0匀速行驶，发动机功率为P ，牵引力为F 0，t 1时刻，司机减小了油门，使汽车的功率立即减小一半，并保持该功率继续行驶，到t 2时刻，汽车又恢复了匀速直线运动．能正确表示这一过程中汽车牵引力F 和速度v 随时间t 变化的图象是（ ）5．如图甲所示，足够长的固定光滑细杆与地面成一定倾角，在杆上套有一个光滑小环，沿杆方向给环施加一个拉力F ，使环由静止开始运动，已知拉力F 及小环速度v 随时间t 变化的规律如图乙所示，重力加速度g 取10 m/s 2．则以下判断正确的是（ ） A ．小环的质量是1 kgB ．细杆与地面间的倾角是30°C ．前3 s 内拉力F 的最大功率是2．25 WD ．前3 s 内小环机械能的增加量是5．75 J6．如图所示，一块木板可绕过O 点的光滑水平轴在竖直平面内转动，木板上放有一木块，木板右端受到竖直向上的作用力F ，从图中实线位置缓慢转动到虚线位置，木块相对木板不发生滑动．则在此过程中（ ）A ．木板对木块的支持力不做功B ．木板对木块的摩擦力做负功C ．木板对木块的摩擦力不做功D ．F 对木板所做的功等于木板重力势能的增加7．质量为1 kg 的物体以某一初速度在水平地面上滑行，由于受到地面摩擦阻力作用，其动能随位移变化的图线如图所示，g ＝10 m/s 2，则物体在水平地面上 （ ）A ．所受合外力大小为5 NB ．滑行的总时间为2 sC ．滑行的加速度大小为1 m/s 2D ．滑行的加速度大小为2．5 m/s 28．如图所示，A 、B 两物体用一根跨过定滑轮的细绳相连，置于固定斜面体的两个斜面的相同高度，处于静止状态，两斜面的倾角分别是53°和37°，若不计摩擦，剪断细绳后下列说法中正确的是（ ） A ．两物体着地时的速度相同B ．两物体着地时的动能相同C ．两物体着地时的机械能相同D ．两物体着地时所受重力的功率相同9．如图所示，一个质量为m 的圆环套在一根固定的水平长直杆上，环与杆的动摩擦因数为μ．现给环一个向右的初速度v 0，同时对环施加一个竖直向上的作用力F ，并使F 的大小随v 的大小变化，两者关系F ＝kv ，其中k 为常数，则环在运动过程中克服摩擦所做的功大小可能为…（ ） A ．12mv 20B ．0C ．12mv 20＋m 3g 22k2D ．12mv 20－m 3g 22k210．如图所示，木箱高为L ，其底部有一个小物体Q （质点），现用力竖直向上拉木箱，使木箱由静止开始向上运动．若保持拉力的功率不变，经过时间t ，木箱达到最大速度，这时让木箱突然停止，小物体会继续向上运动，且恰能到达木箱顶端．已知重力加速度为g ，不计空气阻力，由以上信息，可求出的物理量是（ ）A ．木箱的最大速度B ．时间t 内拉力的功率C ．时间t 内木箱上升的高度D ．木箱和小物体的质量 二、填空题 11．（6分）与普通自行车相比，电动自行车骑行更省力．下表为某一品牌电动自行车的部分技术参数．在额定输出功率不变的情况下，质量为60 kg 的人骑着此电动自行车沿平直公路行驶，所受阻力恒为车和人总重的0．04倍．当此电动车达到最大速度时，牵引力为________N ，当车速为2 m/s 时，其加速度为22三、计算题： 12．（10分）某弹性小球从距地面高度H 处静止下落，假设小球与地面发生弹性碰撞（没有损失能量），但由于空气阻力的影响，小球只能上升34H ．现为了使小球与地面碰撞后还能上升原来的高度H ，则必须给小球多大的初速度v 0?13．（13分）如图所示，水平传送带正以2 m/s 的速度运行，两端水平距离l ＝8 m ，把一质量m ＝2 kg 的一个物块轻轻放到传送带的A 端，物块在传送带的带动下向右运动，若物块与传送带间的动摩擦因数μ＝0．1，则把这个物块从A 端传送到B 端的过程中，不计物块的大小，g 取10 m/s 2，求： （1）摩擦力做功的平均功率；（2）摩擦力做功的最大功率．14．如图所示,一水平圆盘绕过圆心的竖直轴转动,圆盘边缘有一质量m=1.0 kg的小滑块.当圆盘转动的角速度达到某一数值时,滑块从圆盘边缘滑落,经光滑的过渡圆管进入轨道ABC.已知AB段斜面倾角为53°,BC段斜面倾角为37°,滑块与圆盘及斜面间的动摩擦因数均为μ=0.5,A点离B点所在水平面的高度h=1.2 m.滑块在运动过程中始终未脱离轨道,不计在过渡圆管处和B点的机械能损失,最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力,取g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8.(1)若圆盘半径R=0.2 m,当圆盘的角速度多大时,滑块从圆盘上滑落？(2)若取圆盘所在平面为零势能面,求滑块到达B点时的机械能.(3)从滑块到达B点时起,经0.6 s正好通过C点,求BC之间的距离.参考答案1．A 解析：由物体的受力分析知，mg －f ＝ma ＝mg 3，则f ＝2mg3，向上，对物体做负功，机械能减少．重力势能变化由重力做功引起，重力做正功mgh ，则重力势能减少mgh ．机械能变化由外力引起，外力即f 做功－2mgh 3，机械能减少2mgh 3．动能变化由合外力做功引起，合外力为mg 3，做功为mgh3，动能增加mgh3．2．C 解析：列车以最大速度行驶时的功率P ＝f·v ＝kv 3，所以动车组机车的额定功率是普通机车的27倍时，动车组的最大行驶速度为普通列车的3倍，故C 项正确． 3．D 解析：根据平抛运动知识可以求出水平速度和竖直速度之间的关系，即v yv x＝tanθ．求出动能和重力势能分别为E p ＝mgh ＝mg·v y ·t 2＝12mv 2y ，E k ＝12mv 20＝12mv 2x ，则E k E p ＝（v x v y）2＝cot 2θ，故D 项对． 4．AD 解析：由P ＝Fv 可判断，开始时汽车做匀速运动，则F 0＝f ，P ＝F 0v 0，v 0＝P/f ，当汽车功率减小一半P′＝P/2时，汽车开始做变减速运动，其牵引力为F 1＝P′/v ＝P/2v ＝F 0/2，加速度大小为a ＝（f －F 1）/m ＝f/m －P/（2mv ），由此可见，随着汽车速度v 减小，其加速度a 也减小，最终以v ＝v 0/2做匀速运动，故A 项正确；同理，可判断出汽车的牵引力由F 1＝F 0/2最终增加到F 0，所以，D 项也正确． 5．AD 解析：设小环的质量为m ，细杆与地面间的倾角为α，由题图乙知，小环在第1 s 内的加速度a ＝0.51m/s 2＝0．5 m/s 2，由牛顿第二定律得：5－mgsinα＝ma,4．5＝mgsinα，得m ＝1 kg ，A 项正确；sinα＝0．45，B 项错误；分析可得前3 s 内拉力F 的最大功率以1 s 末为最大，P m ＝F·v ＝5×0．5 W ＝2．5 W ，C 项错误；前3 s 内小环沿杆上升的位移x ＝0.52×1 m ＋0．5×2 m ＝1．25 m ，前3 s 内小环机械能的增加量ΔE ＝12mv 2＋mgxsinα＝5．75 J ，故D 项正确．6．C 解析：由于摩擦力是静摩擦力，并且和运动方向始终垂直，所以摩擦力不做功，物体重力势能增加，动能不变，所以弹力对木块做正功，故A 、B 两项错，C 项对；力F 对木板所做的功等于木板和木块重力势能的增加，故D 项错．7．D 解析：根据题中图象可知物体受到的摩擦力为2．5 N ，加速度为2．5 m/s 2，根据匀变速直线运动的规律可以求出时间为4 s ．8．D 解析：两物体着地时速度的大小相同，但方向不同，故A 项错；由于两侧斜面的角度不同并开始时处于静止状态，所以质量不同，落地时的动能和机械能也不同，故B 、C 两项错；物体的重力沿斜面方向的合力大小相等，着地时速度大小也相等，且也沿斜面方向，所以着地时所受重力的功率相同，故D 项对．9．ABD 解析：分情况进行讨论，如果开始时重力和F 相等，则圆环做匀速运动，动能不变，A 项正确；如果重力大于F ，则减速过程中摩擦力逐渐增大，最终静止，B 项正确；如果开始时重力小于F ，则做减速运动时摩擦力逐渐减小到零，D 项正确． 10． AC 解析：最大速度v m ＝2gL ，此时F ＝（M ＋m ）g ，P ＝Fv m ，由动能定理，Pt －（M ＋m ）gh ＝12（M ＋m ）v 2m ，质量约去，可以求得高度h ． 11．（6分）40 0．612．（10分）解析：静止下落时，由动能定理可得：mg·14H －f·74H ＝0解得：f ＝17mg以初速度v 0下落时，由动能定理可得：－f·2H ＝0－12mv 20，解得v 0＝47gH ．答案：47gH 13．（13分）解析：物体刚放到传送带上时，由于与传送带有相对运动，物块受向右的滑动摩擦力，物块做加速运动，摩擦力对物块做功，求出物块在摩擦力作用下的位移和运动时间，由P ＝Wt 和P ＝Fv分别求出平均功率和最大功率．（1）物块受向右的摩擦力f ＝μmg ＝0．1×2×10 N ＝2 N ，加速度a ＝fm＝μg ＝0．1×10 m/s 2＝1 m/s 2当物块与传送带相对静止时的位移x ＝v 22a ＝222×1m ＝2 m摩擦力做功为：W ＝fx ＝2×2 J ＝4 J相对静止后物块与传送带之间无摩擦力，此后物块匀速运动到B 端，物块由A 端到B 端所用的时间为t ＝v a ＋l －x v ＝21 s ＋8－22s ＝5 s 则物块在被传送过程中所受摩擦力的平均功率为 P ＝W t ＝45W ＝0．8 W ．（2）当物块在传送带上加速到与传送带速度相同时，摩擦力的功率最大，则P m ＝fv ＝2×2 W ＝4 W ． 答案：（1）0．8 W （2）4 W 14、 (1)5 rad/s (2)-4 J (3)0.76 m解析 (1)滑块在圆盘上做圆周运动时,静摩擦力充当向心力,根据牛顿第二定律,可得: μmg =m ω2R代入数据解得：ω==5 rad/s(2)滑块在A 点时的速度：v A =ωR =1 m/s 从A 到B 的运动过程由动能定理得mgh -μmg cos 53° ·=21mv B 2-21mv A 2在B 点时的机械能：E B =21mv B 2-mgh =-4 J(3)滑块在B 点时的速度：v B =4 m/s 滑块沿BC 段向上运动时的加速度大小： a 1=g (sin 37°+μcos 37°)=10 m/s 2返回时的加速度大小 a 2=g (sin 37°-μcos 37°)=2 m/s 2BC 间的距离：s BC ==0.76 m53 sin h 2 12 1 2 ( 2 1 2 a t a a B vv - - B R gμ。