2016届高考物理第一轮知识点石复习课时作业13

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课时作业(十四)
(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括号内)
1.人造地球卫星在椭圆轨道上运行,由图中的a点运动到b点的过程中()
A.万有引力对卫星做正功
B.万有引力对卫星做负功
C.万有引力对卫星先做正功,再做负功
D.万有引力对卫星一直不做功
【解析】由于题图中万有引力与速度方向夹角始终大于90°,故在此过程中有万有引力对卫星做负功.
【答案】 B
2.如图所示,一个人推磨,其推磨杆的力的大小始终为F,与磨杆始终垂直,作用点到轴心的距离为r,磨盘绕轴缓慢转动.则在转动一周过程中推力F做的功为()
A.0 B.2πrF
C.2Fr D.-2πrF
【解析】推力F始终与速度方向相同,因此推力的功为W=Fx=2πrF,故选B.
【答案】 B
3.物体在两个相互垂直的力的作用下运动,力F1对物体做功6 J,物体克服力F2做功8 J,则F1、F2的合力对物体做功为() A.14 J B.10 J
C.2 J D.-2 J
【解析】由于功为标量,合力对物体做的功应等于各分力做功的代数和,即W=6 J+(-8 J)=-2 J,故D正确.
【答案】 D
4.如图所示,在加速向左运动的车厢中,一个人沿车前进方向推车厢,已知人与车厢始终保持相对静止,那么人对车厢做功的情况是()
A.做正功B.做负功
C.不做功D.无法确定
【解析】 人随车加速,车厢给人的作用力(手和脚两部分之和)向前,由牛顿第三定律可知人给车厢的作用力向后,所以人对车厢做负功.
【答案】 B
5.如图所示,一长为L 的轻杆一端固定在光滑铰链上,另一端固定一质量为m 的小球,一水平向右的拉力作用于杆的中点,使杆以角速度ω匀速转动,当杆与水平方向成60°时,拉力的功率为( )
A .mgLω B.32
mgLω C.12mgLω D.32
mgLω 【解析】 拉力的功率等于克服重力的功率.P G =mg v y =mg v cos 60°=12
mgωL ,故C 正确. 【答案】 C
6.如图所示,质量为m 的小球以初速度v 0水平抛出,恰好垂直打在倾角为θ的斜面上(不计空气阻力),则球落在斜面上时重力的瞬时功率为( )
A .mg v 0tan θ B.mg v 0tan θ
C.mg v 0sin θ
D .mg v 0cos θ 【解析】 如图所示,由于v 垂直于斜面,可求出小球落在斜面上时速度的竖直分解v ⊥=v 0/tan θ,此时重力做功的瞬时功率为P
=mg v ⊥=mg v 0tan θ
,B 正确.
【答案】 B
7.电动机以恒定的功率P 和恒定的转速n 卷动绳子,拉着质量为M 的木箱在光滑的水平面上前进,如图所示,电动机卷绕绳子的轮子的半径为R ,当运动至绳子与水平面成θ角时,下述说法正确的是( )
A .木箱将匀速运动,速度是2πnR
B .木箱将匀加速运动,此时速度是2πnR /cos θ
C .此时木箱对地的压力为Mg -P sin θ2πnR
D .此过程木箱受的合外力大小和方向都在变化
【解析】 绳子的速度v 1=2πnR ,木箱的速度v 2=v 1/cos θ,其大小随着θ变化,选项A 错误;绳子上的拉力F =P /v 1=P /2πnR ,
其大小不变.木箱受的合力F合=F cos θ,其大小随着θ变化方向不变,木箱做变加速运动,选项B、D错误;木箱对地的压力为F N=
Mg-F sin θ=Mg-P sin θ
2πnR,选项C正确.
【答案】 C
8.(2012·上海卷)位于水平面上的物体在水平恒力F1作用下,做速度为v1的匀速运动;若作用力变为斜向上的恒力F2,物体做速度为v2的匀速运动,且F1与F2功率相同.则可能有()
A.F2=F1,v1>v2B.F2=F1,v1<v2
C.F2>F1,v1>v2D.F2<F1,v1<v2
【解析】设F2与水平方向成θ角,由题意可知:F1v1=F2·v2·cos θ,设物体与水平面间的动摩擦因数为μ,则F1=μmg,F2cos θ=μ(mg
-F sin θ),F2=
μmg
cos θ+μsin θ
,则有μmg v1=
μmg
cos θ+μsin θ
v2·cos θ,
得v1=
v2
1+μtan θ
<v2,B、D正确.
【答案】BD
9.t=0时,甲、乙两车从同一地点沿同一方向做直线运动,其v -t图象如图所示,运动过程中,两车所受的阻力大小相等且恒定.下列说法正确的是()
A.t1时刻乙车在甲车的前方
B.t2时刻两车相距最近
C.t3时刻两车牵引力的功率相等
D.0~t4时间内甲车牵引力做的功比乙多
【解析】甲、乙两车同时由同一地点运动,刚开始时乙车的速度大于甲车,乙车在甲车的前方,两车距离增大;t2时刻两车速度相等,相距最远,而后乙车的速度小于甲车,两车距离逐渐减小;在t4时刻,甲、乙两车面积(位移)相同,此时相遇,故选项A正确、B错误.据题意结合牛顿第二定律可知甲车的牵引力始终等于阻力的大小,乙车的牵引力始终小于阻力的大小,由于P=F v,W=Fs,可知选项C错误、D正确.
【答案】AD
10.放在粗糙水平面上的物体受到水平拉力的作用,在0~6 s 内其速度与时间的图像和该拉力的功率与时间的图像分别如图甲、乙所示.下列说法正确的是()
A.0~6 s内物体的位移大小为30 m
B.0~6 s内拉力做的功为70 J
C.合力在0~6 s内做的功与0~2 s内做的功相等
D.滑动摩擦力的大小为5 N
【解析】由v-t图像面积表示相应时间内的位移大小,得A
项正确;0~2 s内,物体做匀加速运动,设拉力为F1,由P1=F1v,
得F1=30
6N=5 N,W1=F1s1=5×
2×6
2J=30 J,W2=P2t2=10×4 J
=40 J,所以0~6 s内W=W1+W2=70 J,B项正确;由v-t图得0~2 s内匀加速运动,2~6 s内匀速运动,故C正确;2~6 s内,F f
=F拉=P
v=
10
6N=
5
3N,D项错误.
【答案】ABC
二、综合应用(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)如图甲所示,在水平路段AB上有一质量为2×103 kg 的汽车,正以10 m/s的速度向右匀速运动,汽车前方的水平路段BC 较粗糙,汽车通过整个ABC路段的v-t图像如图乙所示(在t=15 s 处水平虚线与曲线相切),运动过程中汽车发动机的输出功率保持20 kW不变,假设汽车在两个路段上受到的阻力(含地面摩擦力和空气阻力等)各自有恒定的大小.
(1)求汽车在AB路段上运动时所受的阻力F f1;
(2)求汽车刚好到达B点时的加速度a;
(3)求BC路段的长度.
【解析】(1)汽车在AB路段时,有F1=F f1,P=F1v1,F f1=
P/v1,
联立解得:F f1=20×103
10N=2 000 N.
(2)t=15 s时汽车处于平衡状态,有F2=F f2,P=F2v2,F f2=P/v2,
联立解得:F f2=20×103
5N=4 000 N.
t=5 s时汽车开始减速运动,有F1-F f2=ma,解得a=-1 m/s2.
(3)Pt-F f2x=1
2m v
2
2

1
2m v
2
1
解得x=68.75 m.
【答案】(1)2 000 N(2)-1 m/s2(3)68.75 m
12.(15分)汽车发动机的额定牵引功率为60 kW,汽车的质量为5 t,汽车在水平路面上行驶时,阻力是车重的0.1倍,g取10 m/s2.试求:
(1)若汽车保持额定功率,从静止启动后能达到的最大速度是多少?
(2)若汽车从静止开始,保持以0.5 m/s2的加速度做匀加速运动,这段过程能维持多长时间?
(3)如果阻力不变,汽车在水平路面上以10 m/s的速度行驶,实际功率多大?此时汽车的加速度又是多大?
【解析】(1)汽车在水平路面上从静止启动时,由于牵引力的功率保持不变,则汽车的加速度逐渐减小,当F=F阻=kmg时,汽车的速度达到最大值v m.
则v m =P 额F 阻=60×1030.1×5×103×10
m/s =12 m/s. (2)汽车从静止开始,以0.5 m/s 2的加速度做匀加速行驶,要求得这个过程所能维持的时间,必须求出匀加速过程的最大速度v m ′.而达到速度v m ′时汽车的实际功率恰好达到额定功率.
由F -F 阻=ma 得:
F =ma +F 阻
=(5×103×0.5+0.1×5×103×10)N
=7.5×103 N
v m ′=P 额F =60×1037.5×103
m/s =8 m/s. 所以匀加速运动能维持的时间为:
t =v m ′a =80.5
s =16 s. (3)由于v m >10 m/s>v m ′表明此时汽车处于额定功率下,做加速度逐渐减小的加速运动阶段,所以此刻的实际功率等于额定功率.
应该注意到:P 保持不变,由P =F ′v 知此过程中牵引力不断减小,所以当速度v = 10 m/s 时,其牵引力:
F ′=P 额v =60×10310
N =6×103 N 则此刻汽车的加速度:
a =F ′-F 阻m =6×103-0.1×5×103×105×103 m/s 2 =0.2 m/s 2.
【答案】(1)12 m/s(2)16 s(3)0.2 m/s2。

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