专题二　功和能（可编辑word）.docx

1、专题二 功和能冲刺提分作业一、单项选择题1.(2019江苏徐州质量抽测)高台跳水被认为是世界上最难、最美的运动项目之一。一运动员在十米跳台跳水比赛中,触水时重力的功率约为()A. 7 000 W B. 700 W C. 70 W D. 7 W2.(2019江苏南京、盐城二模)在体育课上,某同学练习投篮,他站在罚球线处用力将篮球从手中投出,如图所示,篮球约以1 m/s的速度撞击篮筐。已知篮球质量约为0.6 kg,篮筐离地高度约为3 m,则该同学投篮时对篮球做的功约为(g取10 N/kg)()A. 1 J B. 10 J C. 30 J D. 50 J3.(2019江苏镇江一模)坐落在镇江新区的摩

2、天轮高88 m,假设乘客随座舱在竖直面内做匀速圆周运动。下列说法正确的是()来源:A.在摩天轮转动的过程中,乘客机械能始终保持不变B.在最低点时,乘客所受重力大于座椅对他的支持力C.在摩天轮转动一周的过程中,合力对乘客做功为零D.在摩天轮转动的过程中,乘客所受重力的功率保持不变4.(2019江苏泰州中学月考)弹弓是孩子们喜爱的弹射类玩具,其构造原理如图所示,橡皮筋两端点A、B固定在把手上,橡皮筋处于ACB时恰好为原长状态,在C处(A、B连线的中垂线上)放一固体弹丸,一手执把手,另一手将弹丸拉至D点放手,弹丸就会在橡皮筋的作用下发射出去,打击目标。现将弹丸竖直向上发射,已知E是CD中点,则()A

3、.从D到C过程中,弹丸的机械能守恒B.从D到C过程中,弹丸的动能一直在增大C.从D到C过程中,橡皮筋的弹性势能先增大后减小D.从D到E过程橡皮筋弹力做的功大于从E到C过程5.(2019江苏苏州一模)如图所示,某同学斜向上抛出一石块,空气阻力不计。下列关于石块在空中运动过程中的水平位移x、速率v、加速度a和重力的瞬时功率P随时间t变化的图像,正确的是()二、多项选择题6.(2019江苏盐城三模)如图所示,光滑的斜劈A静止在光滑水平面上,将物块B轻轻放到A上,并由静止释放,在B沿斜面下滑的同时,斜劈A沿水平方向向右做匀加速运动,则此过程中()A.B机械能守恒B.B对A的压力逐渐变小C.B做初速度为

4、零的匀加速直线运动D.B对A的压力做的功与A对B的支持力做的功代数和为零7.如图所示,质量为M的电梯底板上放置一质量为m的物体,钢索拉着电梯由静止开始向上做加速运动,当上升高度为H时,速度达到v,不计空气阻力,则()A.物体所受合力做的功等于12mv2+mgHB.底板对物体的支持力做的功等于mgH+12mv2C.钢索的拉力做的功等于12mv2+MgHD.钢索的拉力、电梯的重力及物体对底板的压力对电梯做的总功等于12Mv28.(2019江苏溧阳联考)一辆汽车在平直的公路上运动,运动过程中先保持某一恒定加速度,后保持恒定的牵引功率,其牵引力和速度的关系图像如图所示。若已知汽车的质量m、牵引力F1和

5、速度v1及该车所能达到的最大速度v3,运动过程中所受阻力恒定,则根据图像所给的信息,下列说法正确的是()来源:A.汽车行驶中所受的阻力为F1v1v3B.汽车匀加速运动的过程中牵引力的冲量大小为mv1v3v3-v1C.速度为v2时的加速度大小为F1v1mv2D.若速度为v2时牵引力恰为F12,则有v2=2v1来源:学,科,网9.(2019江苏苏锡常镇四市调研)如图所示,用铰链将三个质量均为m的小球A、B、C与两根长为L的轻杆相连, B、C置于水平地面上。在轻杆竖直时,将A由静止释放,B、C在杆的作用下向两侧滑动,三小球始终在同一竖直平面内运动。忽略一切摩擦,重力加速度为g。则此过程中()A.球A

6、的机械能一直减小B.球A落地的瞬时速度为2gL C.球B对地面的压力始终等于32mgD.球B对地面的压力可小于mg三、计算题10.(2019江苏徐州质量抽测)如图所示,轻质弹簧一端固定在墙壁上的O点,另一端自由伸长到A点,OA之间的水平面光滑。固定曲面在B处与水平面平滑连接。A、B之间的距离s=1 m。质量m=0.2 kg的小物块开始时静置于水平面上的B点,物块与A、B间水平面的动摩擦因数=0.4。现给物块一个水平向左v0=5 m/s的初速度,g取10 m/s2。(1)求弹簧被压缩到最短时所具有的弹性势能Ep。(2)求物块返回B点时的速度大小。(3)若物块能冲上曲面的最大高度h=0.2 m,求

7、物块沿曲面上滑过程所产生的热量。11.(2019江苏苏锡常镇四市调研)冬奥会上自由式滑雪是一项极具观赏性的运动。其场地由助滑坡AB(高度差为10 m)、过渡区BDE(两段半径不同的圆弧平滑连接而成,其中DE半径为3 m、对应的圆心角为60)和跳台EF(高度可调,取h=4 m)等组成,如图所示。质量为60 kg的运动员由A点静止出发,沿轨道运动到F处飞出。运动员飞出的速度须在54 km/h到68 km/h之间才能在空中完成规定动作。设运动员借助滑雪杆仅在AB段做功,不计摩擦和空气阻力,g取10 m/s2。则(1)为能完成空中动作,则该运动员在AB过程中至少做多少功? (2)为能完成空中动作,在过

8、渡区最低点D处,求该运动员受到的最小支持力;(3)若将该运动员在AB段和EF段视为匀变速运动,且两段运动时间之比为tABtEF=31,已知AB=2EF,则运动员在这两段运动过程中的加速度之比为多少?答案精解精析一、单项选择题1.A运动员在跳水过程中看做自由落体运动,故触水时的速度约为v=2gh=102 m/s,运动员的质量约为50 kg,故重力的瞬时功率约为P=mgv7 000 W,故A项正确,B、C、D项错误。2.B设此同学的身高大约为1.6米,对整个过程运用动能定理得W-mgh=12mv2-0,代入数据解得W=mgh+12mv2=0.6101.6 J+120.61 J10 J。3.C机械能

9、等于重力势能和动能之和,摩天轮转动过程中,做匀速圆周运动,乘客的速度大小不变,则动能不变,但高度变化,所以机械能在变化,A项错误;圆周运动过程中,在最低点,由重力和支持力的合力提供向心力F,向心力指向圆心,所以F=N-mg,则支持力N=mg+F,所以重力小于支持力,B项错误;在摩天轮转动一周的过程中,动能变化量为零,则合力对乘客做功为零,选项C正确;运动过程中,乘客的重力大小不变,速度大小不变,但是速度方向时刻在变化,则竖直方向的分速度也是在变化的,所以重力的瞬时功率在变化,D项错误。4.D从D到C过程中,弹力对弹丸做正功,弹丸的机械能增加,选项A错误;弹丸竖直向上发射,从D到C过程中,必有一

10、点弹丸受力平衡,在此点F弹=mg,在此点上方弹力小于重力,在此点下方弹力大于重力,则从D到C过程中,弹丸的动能先增大后减小,选项B错误;从D到C过程中,橡皮筋的弹性势能一直减小,选项C错误;从D到E过程橡皮筋的弹力大于从E到C过程的弹力,故从D到E过程橡皮筋弹力做的功大于从E到C过程,选项D正确。5.A石块做斜抛运动,根据运动的分解和合成的规律将其分解为水平方向的直线运动和竖直方向的上抛运动,故水平分位移与时间成正比,故A项正确;石块做斜上抛运动,机械能守恒,重力势能先增加后减小,故动能先减小后增加,速度先减小后增加,故B项错误;石块只受重力,加速度保持不变,为g,竖直向下,故C项错误;速度的

11、水平分量不变,竖直分量先减小到零,后反向增加,故根据P=mgvy,重力的功率先减小后增加,故D项错误。二、多项选择题6.CD对AB系统,只有重力做功,系统的机械能守恒,对B来说,除重力做功外,A对B的支持力做功,所以B的机械能不守恒,故A项错误;由题意知,斜劈A沿水平方向向右做匀加速运动,B对A的作用力一定,由牛顿第三定律知,A对B的作用力也一定,B还受到重力作用,重力也是恒力,所以B受到的合力是恒力,B做初速度为零的匀加速运动,故B项错误,C项正确;选取最初位置时A与B重叠的某点a(为简化,未选A与B的重心),运动到如图所示位置,可得出A与B的位移在垂直于斜面的方向上的分量相等,因B对A的压

12、力与A对B的支持力是一对相互作用力,故它们做的功的代数和为零,D项正确。7.BD对物体应用动能定理:W合=WN-mgH=12mv2,则底板对物体的支持力做的功WN=mgH+12mv2,故A错误,B正确。对电梯和物体整体应用动能定理:WT-(M+m)gH=12(M+m)v2,则钢索拉力做的功WT=12(M+m)v2+(M+m)gH,C错误。对电梯应用动能定理:WT-MgH-WN=12Mv2,可见D正确。8.ABD根据牵引力和速度的关系图像和功率P=Fv 得,汽车运动中的最大功率为F1v1,汽车达到最大速度v3时加速度为零,此时阻力等于牵引力,所以阻力f=F1v1v3,A项正确;根据牛顿第二定律,

13、保持某一恒定加速度时,加速度a=F1-fm=F1m-F1v1mv3,加速的时间:t=v1a=mv1v3F1(v3-v1),则汽车匀加速运动的过程中牵引力的冲量大小为I=F1t=mv1v3v3-v1,B项正确;汽车保持恒定的牵引功率为F1v1,故速度为v2时的牵引力是F1v1v2,对汽车受力分析,受重力、支持力、牵引力和阻力,根据牛顿第二定律,可得速度为v2时加速度大小为a=F1v1mv2-F1v1mv3,C项错误;若速度为v2时牵引力恰为F12,则F1v1v2=F12,则v2=2v1,D项正确。9.BD设A球下滑h时,左侧杆与竖直方向夹角为,则cos =L-hL,A、B用铰链相连,则vA co

14、s =vB cos (90-)=vB sin ,当A下落到最低点时,B的速度为零,中间过程中B的速度不为零;同理可得,当A下落到最低点时,C的速度为零,中间过程中C的速度不为零。A、B、C三者组成的系统机械能守恒,中间过程B、C的动能不为零,A到最低点时,B、C的动能为零,则球A的机械能不是一直减小,故A项错误。当A下落到最低点时,B、C的速度为零,对三者组成的系统,A由静止释放到落地过程,应用机械能守恒得mgL=12mv2,解得球A落地的瞬时速度v=2gL,故B项正确。球A加速下落时,三者组成的系统有向下的加速度,整体处于失重状态,球B、C对地面的压力小于32mg,故C项错误。在A落地前一小

15、段时间,B做减速运动,杆对B有斜向右上的拉力,则球B对地面的压力小于mg,故D项正确。三、计算题10.答案(1)1.7 J(2)3 m/s(3) 0.5 J解析(1)物块从B向左运动到将弹簧压到最短过程,根据动能定理有-mgs-Ep=-12mv02 代入数据解得Ep=1.7 J(2)物块从B开始到向右返回B的过程,根据动能定理有来源:ZXXK-mg2s=12mv12-12mv02代入数据解得v1=3 m/s(3)对从向右经过B到最高点过程,根据能量守恒定律有Q+mgh=12mv12解得Q=0.5 J11.答案(1)3 150 J(2)7 300 N(3)23 解析(1)当运动员在F点的速度为5

16、4 km/h时,运动员做的功最少,由动能定理得来源:mghAF+W人=12mvF2(2分)W人=12mvF2-mghAF=3 150 J(2分)(2) 从D点到F点,根据动能定理有-mgh+R(1-cos 60)=12mvF2-12mvD2(2分)其中vF取最小值vF= 54 km/h=15 m/s在D点: FN-mg=mvD2R(2分)解得运动员在D点承受的支持力FN=mg+mvF2+2gh+R(1-cos60)R =7 300 N(2分)(3)两段运动的平均速度之比v1v2=ABtABEFtEF=23(1分) 设滑到B点速度为v1 ,则滑到E点速度也为v1 ,又设滑到F点速度为v2则由v1=v12 , v2=v1+v22,得v1 =2v2(2分) 由a1 =v1tAB,a2 =v1-v2tEF(2分)得a1a2=23(1分)