速度(m/s)
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12.(江蘇如東、啟東2008屆期中聯(lián)合測(cè)試.物理.17)如圖18所示,一輕繩繞過無摩擦的兩個(gè)輕質(zhì)小定滑輪O1、O2和質(zhì)量mB=m的小球連接,另一端與套在光滑直桿上質(zhì)量mA=m的小物塊連接,已知直桿兩端固定,與兩定滑輪在同一豎直平面內(nèi),與水平面的夾角θ=60°,直桿上C點(diǎn)與兩定滑輪均在同一高度,C點(diǎn)到定滑輪O1的距離為L,重力加速度為g,設(shè)直桿足夠長,小球運(yùn)動(dòng)過程中不會(huì)與其他物體相碰.現(xiàn)將小物塊從C點(diǎn)由靜止釋放,試求:
圖18 (1)小球下降到最低點(diǎn)時(shí),小物塊的機(jī)械能(取C點(diǎn)所在的水平面為參考平面); (2)小物塊能下滑的最大距離; (3)小物塊在下滑距離為L時(shí)的速度大小.
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13.(廣東(僑中高三第二次月考試題卷.物理.12)(1)在“探究恒力做功與動(dòng)能改變的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中,某實(shí)驗(yàn)小組采用如圖19甲所示的裝置.實(shí)驗(yàn)步驟如下: (1)把紙帶的一端固定在小車的后面,另一端穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 (2)改變木板的傾角,以重力的一個(gè)分力平衡小車及紙帶受到的摩擦力 (3)用細(xì)線將木板上的小車通過一個(gè)定滑輪與懸吊的砂桶相連 (4)接通電源,放開小車,讓小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng),打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一系列的點(diǎn) (5)測(cè)出s、s1、s2(如圖19乙所示),查得打點(diǎn)周期為T. 判斷重力的一個(gè)分力是否已與小車及紙帶受到的摩擦力平衡的直接證據(jù)是_______________________________________; 本實(shí)驗(yàn)還需直接測(cè)量的物理量是:___________________________.(并用相應(yīng)的符號(hào)表示)
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探究結(jié)果的表達(dá)式是______________________________________.(用相應(yīng)的符號(hào)表示) 圖19
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14.(廣東中山龍山中學(xué)09屆高三第二次月考試卷.物理.12))用 如圖20所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。實(shí)驗(yàn)所用的電源 為學(xué)生電源,輸出電壓為6V的交流電和直流電兩種。重錘從高
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處由靜止開始下落,重錘上拖著的紙帶打出一系列的點(diǎn),對(duì)紙 帶上的點(diǎn)痕進(jìn)行測(cè)量,即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。 (1)下面列舉了該實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)操作步驟: A. 按照?qǐng)D示的裝置安裝器件; B. 將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到電源的“直流輸出”上; C. 用天平測(cè)出重錘的質(zhì)量; D. 釋放懸掛紙帶的夾子,同時(shí)接通電源開關(guān)打出一條紙帶;
圖20 E. 測(cè)量紙帶上某些點(diǎn)間的距離; F. 根據(jù)測(cè)量的結(jié)果計(jì)算重錘下落過程中減少的重力勢(shì)能是否等于增加的動(dòng)能。 其中沒有必要進(jìn)行的或者操作不當(dāng)?shù)牟襟E,將其選項(xiàng)對(duì)應(yīng)的字母填在下面的空行內(nèi),并說明其原因。 答:
(寫在答題卷上)
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(2)利用這個(gè)裝置也可以測(cè)量重錘下落的加速度a的數(shù)值。如圖21所示,根據(jù)打出的紙
圖21 帶,選取紙帶上的連續(xù)的五個(gè)點(diǎn)A、B、C、D、E,測(cè)出A距起始點(diǎn)O的距離為s0,點(diǎn)AC間的距離為s1,點(diǎn)CE間的距離為s2,使用交流電的頻率為f,根據(jù)這些條件計(jì)算重錘下落的加速度a=_________。 (3)在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),重錘減小的重力勢(shì)能總是大于重錘動(dòng)能的增加,其原因主要是因?yàn)樵谥劐N下落的過程中存在阻力作用,可以通過該實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)阻力的大小。若已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣裙J(rèn)的較準(zhǔn)確的值為g,還需要測(cè)量的物理量是___ ____。試用這些物理量和上圖紙帶上的數(shù)據(jù)符號(hào)表示出重錘在下落的過程中受到的平均阻力大小F=_
__
____。 (一)文字介紹
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預(yù)測(cè)2009的高考,本考點(diǎn)內(nèi)容仍是熱點(diǎn)之一.試題有可能是選項(xiàng)題,也可能是綜合題.若是選項(xiàng)題,其考查的重點(diǎn)是功、功率、機(jī)械能、功能關(guān)系的這些基本概念;若是綜合題往往和動(dòng)量守恒定律、平拋運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)等知識(shí)一起來考查動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒、功能關(guān)系的運(yùn)用.還可能與生產(chǎn)、生活、科學(xué)技術(shù)相聯(lián)系以考查學(xué)生的建模能力. (二 )考點(diǎn)預(yù)測(cè)題
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1.一個(gè)質(zhì)量為的物體靜止在足夠大的水平地面上,
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物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)。從開始,物體 受到一個(gè)大小和方向呈周期性變化的水平力F作用,力F 隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖22所示。求83秒內(nèi)物體的位移
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大小和力F對(duì)物體所做的功。取。
圖22
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2.物體沿直線運(yùn)動(dòng)的v-t關(guān)系如圖23所示,已知在第1秒內(nèi)合外力對(duì)物體做的功為W,則( ) (A)從第1秒末到第3秒末合外力做功為4W。 (B)從第3秒末到第5秒末合外力做功為-2W。 (C)從第5秒末到第7秒末合外力做功為W。
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(D)從第3秒末到第4秒末合外力做功為-0.75W。
圖23
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3.機(jī)車從靜止開始沿平直軌道做勻加速運(yùn)動(dòng),所受的阻力始終不變,在此過程中,下列說法正確的是 A.機(jī)車輸出功率逐漸增大 B.機(jī)車輸出功率不變 C.在任意兩相等時(shí)間內(nèi),機(jī)車動(dòng)能變化相等 D.在任意兩相等時(shí)間內(nèi),機(jī)車動(dòng)量變化大小相等
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A. B.
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C. D.不能確定
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6.如圖25所示,斜面足夠長,其傾角為α,質(zhì)量為m的滑塊,距擋板P為S0,以初速度V0沿斜面上滑,滑塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,滑塊所受摩擦力小于滑塊沿斜面方向的重力分力,若滑塊每次與擋板相碰均無機(jī)械能損失,求滑塊在斜面上經(jīng)過的總路程為多少?
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7.如圖26所示,水平光滑地面上停放著一輛小車,左側(cè)靠在豎直墻壁上,小車的四分之一圓弧軌道AB是光滑的,在最低點(diǎn)B與水平軌道BC相切,BC的長度是圓弧半徑的10倍,整個(gè)軌道處于同一豎直平面內(nèi)。可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊從A點(diǎn)正上方某處無初速下落,恰好落人小車圓弧軌道滑動(dòng),然后沿水平軌道滑行至軌道末端C處恰好沒有滑出。已知物塊到達(dá)圓弧軌道最低點(diǎn)B時(shí)對(duì)軌道的壓力是物塊重力的9倍,小車的質(zhì)量是物塊的3倍,不考慮空氣阻力和物塊落人圓弧軌道時(shí)的能量損失。
圖26 求 :⑴物塊開始下落的位置距水平軌道BC的豎直高度是圓弧半徑的幾倍; ⑵物塊與水平軌道BC間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ。
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8.如圖27所示,位于豎直平面內(nèi)的光滑軌道,有一段斜的直軌道和與之相切的圓形軌道連接而成,圓形軌道的半徑為R。一質(zhì)量為m的小物塊從斜軌道上某處由靜止開始下滑,然后沿圓形軌道運(yùn)動(dòng)。要求物塊能通過圓形軌道最高點(diǎn),且在該最高點(diǎn)與軌道間的壓力不能超過5mg(g為重力加速度)。求物塊初始位置相對(duì)圓形軌道底部的高度h的取值范圍。
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圖27
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9.如圖28所示,卷揚(yáng)機(jī)的繩索通過定滑輪用力F拉位于粗糙面上的木箱,使之沿斜面加速向上移動(dòng)。在移動(dòng)過程中,下列說法正確的是 A.F對(duì)木箱做的功等于木箱增加的動(dòng)能與木箱克服摩擦力所做的功之和 B.F對(duì)木箱做的功等于木箱克服摩擦力和克服重力所做的功之和 C.木箱克服重力所做的功等于木箱增加的重力勢(shì)能 D.F對(duì)木箱做的功等于木箱增加的機(jī)械能與木箱克服摩擦力做的功之和
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10.面積很大的水池,水深為H,如圖28所示,水面上浮 著一正立方體木塊,木塊邊長為a,質(zhì)量為m,密度為水
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的.開始時(shí)木塊靜止,有一半沒入水中,現(xiàn)用力F將木 塊緩慢地壓入池底,不計(jì)摩擦,則從木塊起始到剛好完全
圖28 沒入水中的過程中池水勢(shì)能的改變量為 ,從 木塊起始到停在池底的過程中,力F所做的功為 .
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11.如圖29所示裝置可用來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,擺錘A 拴在長L的輕繩一端,另一端固定在O點(diǎn),在A上放一個(gè)
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小鐵片,現(xiàn)將擺錘拉起,使繩偏離豎直方向角,由靜止 開始釋放擺錘,當(dāng)其到達(dá)最低位置時(shí),受到豎直擋板P 阻擋而停止運(yùn)動(dòng),這時(shí)鐵片將作平拋運(yùn)動(dòng)而飛離擺錘,用 刻度尺量出鐵片的水平位移為s,下落高度為H. (1)要驗(yàn)證擺錘在運(yùn)動(dòng)中機(jī)械能守恒,必須求出擺錘
初始位置離最低點(diǎn)的高度,其高度應(yīng)為 ,同時(shí)
圖29 還應(yīng)求出擺錘在最低點(diǎn)時(shí)的速度,其速度應(yīng)為 . (2)用實(shí)驗(yàn)中測(cè)量的物理量寫出證明擺錘在運(yùn)動(dòng)中機(jī)械能守恒的關(guān)系式為 .
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12. 一同學(xué)要研究輕質(zhì)彈簧的彈性勢(shì)能與彈簧長度改變量的關(guān)系,他的實(shí)驗(yàn)如下:在離地面高度為h的光滑水平桌面上,沿著與桌子邊緣垂直的方向放置一輕質(zhì)彈簧,其左端固定,右端與質(zhì)量為m的一個(gè)鋼球接觸,當(dāng)彈簧處于自然長度時(shí),小鋼球恰好在桌子邊緣,如圖30所示.讓鋼球向左壓縮彈簧一段距離后由靜止釋放,使鋼球沿水平方向射出桌面,小球在空中飛行后落到水平地面,水平距離為s.
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(1)請(qǐng)你推導(dǎo)出彈簧的彈性勢(shì)能與小鋼球質(zhì)量m、桌面離地面高度h、水平距離s等物理量的關(guān)系式. (2)彈簧長度的壓縮量x與對(duì)應(yīng)的鋼球在空中飛行的水平距離s的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示:
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從上面的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),你猜測(cè)彈簧的彈性勢(shì)能與彈簧長度的壓縮量x之間有關(guān)系?為什么?
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高考真題 1.【解析】本題考查v-t圖像、功的概念。力F做功等于每段恒力F與該段滑塊運(yùn)動(dòng)的位移(v-t圖像中圖像與坐標(biāo)軸圍成的面積),第1秒內(nèi),位移為一個(gè)小三角形面積S,第2秒內(nèi),位移也為一個(gè)小三角形面積S,第3秒內(nèi),位移為兩個(gè)小三角形面積2S,故W1=1×S,W2=1×S,W3=2×S,W1<W2<W3 。 【答案】B 2.【解析】運(yùn)動(dòng)員跳傘下降的過程中,空氣阻力與運(yùn)動(dòng)方向相反,所以阻力對(duì)系統(tǒng)始終做負(fù)功.故選項(xiàng)A正確;加速下降時(shí),合外力向下,減速下降時(shí),合外力向上;B項(xiàng)錯(cuò),因是向下重力勢(shì)能減小,C錯(cuò);因系統(tǒng)是變速運(yùn)動(dòng),.任意相等的時(shí)間內(nèi)位移不同,所以選項(xiàng)D錯(cuò). 【答案】A 3.【解析】考查向心加速度公式、動(dòng)能定理、功率等概念和規(guī)律。設(shè)b球的擺動(dòng)半徑為R,當(dāng)擺過角度θ時(shí)的速度為v,對(duì)b球由動(dòng)能定理:mgRsinθ= mv2,此時(shí)繩子拉力為T=3mg,在繩子方向由向心力公式:T-mgsinθ = m,解得θ=90°,A對(duì)B錯(cuò);故b球擺動(dòng)到最低點(diǎn)的過程中一直機(jī)械能守恒,豎直方向的分速度先從零開始逐漸增大,然后逐漸減小到零,故重力的瞬時(shí)功率Pb = mgv豎 先增大后減小,C對(duì)D錯(cuò)。 【答案】AC 4.【解析】考查平拋運(yùn)動(dòng)的分解與牛頓運(yùn)動(dòng)定律。從A選項(xiàng)的水平位移與時(shí)間的正比關(guān)系可知,滑塊做平拋運(yùn)動(dòng),摩擦力必定為零;B選項(xiàng)先平拋后在水平地面運(yùn)動(dòng),水平速度突然增大,摩擦力依然為零;對(duì)C選項(xiàng),水平速度不變,為平拋運(yùn)動(dòng),摩擦力為零;對(duì)D選項(xiàng)水平速度與時(shí)間成正比,說明滑塊在斜面上做勻加速直線運(yùn)動(dòng),有摩擦力,故摩擦力做功最大的是D圖像所顯示的情景,D對(duì)。本題考查非常靈活,但考查內(nèi)容非;A(chǔ),抓住水平位移與水平速度與時(shí)間的關(guān)系,然后與平拋運(yùn)動(dòng)的思想結(jié)合起來,是為破解點(diǎn)。 【答案】D 5.【解析】由機(jī)械能守恒定律:EP=E-EK,故勢(shì)能與動(dòng)能的圖像為傾斜的直線,C錯(cuò);由動(dòng)能定理:EK =mgh=mv2=mg2t2,則EP=E-mgh,故勢(shì)能與h的圖像也為傾斜的直線,D錯(cuò);且EP=E-mv2,故勢(shì)能與速度的圖像為開口向下的拋物線,B對(duì);同理EP=E-mg2t2,勢(shì)能與時(shí)間的圖像也為開口向下的拋物線,A錯(cuò)。 【答案】B 6.【解析】斜面粗糙,小球受到重力、支持力、摩擦力、繩子拉力,由于除重力做功外,摩擦力做負(fù)功,機(jī)械能減少,A、B錯(cuò);繩子張力總是與運(yùn)動(dòng)方向垂直,故不做功,C對(duì);小球動(dòng)能的變化等于合外力做功,即重力與摩擦力做功,D錯(cuò)。 【答案】C 7.【解析】考查受力分析、連接體整體法處理復(fù)雜問題的能力。每個(gè)滑塊受到三個(gè)力:重力、繩子拉力、斜面的支持力,受力分析中應(yīng)該是按性質(zhì)分類的力,沿著斜面下滑力是分解出來的按照效果命名的力,A錯(cuò);對(duì)B選項(xiàng),物體是上滑還是下滑要看兩個(gè)物體的重力沿著斜面向下的分量的大小關(guān)系,由于2m質(zhì)量的滑塊的重力沿著斜面的下滑分力較大,故質(zhì)量為m的滑塊必定沿著斜面向上運(yùn)動(dòng),B對(duì);任何一個(gè)滑塊受到的繩子拉力與繩子對(duì)滑塊的拉力等大反向,C錯(cuò);對(duì)系統(tǒng)除了重力之外,支持力對(duì)系統(tǒng)每個(gè)滑塊不做功,繩子拉力對(duì)每個(gè)滑塊的拉力等大反向,且對(duì)滑塊的位移必定大小相等,故繩子拉力作為系統(tǒng)的內(nèi)力對(duì)系統(tǒng)做功總和必定為零,故只有重力做功的系統(tǒng),機(jī)械能守恒,D對(duì)。 【答案】BD 8.【解析】(1),由得 ① ② 故 【答案】 9.【解析】(1)以滑板和運(yùn)動(dòng)員為研究對(duì)象,其受力如圖9所示 由共點(diǎn)力平衡條件可得 ① ②
由①、②聯(lián)立,得F
=810N (2) 得m/s (3)水平牽引力的功率P=Fv=4050 W 【答案】4050 W 10.【解析】(1)導(dǎo)線上損失的功率為P=I2R=( 損失的功率與輸送功率的比值 (2)(2)風(fēng)垂直流向風(fēng)輪機(jī)時(shí),提供的風(fēng)能功率最大. 單位時(shí)間內(nèi)垂直流向葉片旋轉(zhuǎn)面積的氣體質(zhì)量為pvS,S=r2 風(fēng)能的最大功率可表示為 P風(fēng)= 采取措施合理,如增加風(fēng)輪機(jī)葉片長度,安裝調(diào)向裝置保持風(fēng)輪機(jī)正面迎風(fēng)等。 (3)按題意,風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率為P2=kW=160
kW 最小年發(fā)電量約為W=P2t=160×5000 kW?h=8×105kW?h 【答案】(1)9kW(2) (3)8×105kW? 名校試題 1.【解析】一對(duì)靜摩擦力的作用點(diǎn)不發(fā)生相對(duì)移動(dòng),它們的合功為零,它們的功可以一正一負(fù);可以都為零;一對(duì)動(dòng)摩擦力的作用點(diǎn)發(fā)生相對(duì)移動(dòng),它們的合功為負(fù)值,它們的功可以一正一負(fù);可以一零一負(fù);可以兩負(fù). 【答案】C 2.【解析】動(dòng)能減少應(yīng)是合力功為所以選項(xiàng)A錯(cuò),重力勢(shì)能減少了重所以選項(xiàng)B錯(cuò);機(jī)械能的減少應(yīng)是除重力外,其它力所做的功,故選項(xiàng)D正確. 【答案】D 3.【解析】由<可知,斜面與滑塊間有摩擦,滑塊無論上升還是下降時(shí),都有機(jī)械能損失,故B正確.為判斷C、D的情況,可先求出斜面中點(diǎn)A的動(dòng)能和勢(shì)能情況,滑塊初始機(jī)械能①,滑塊在斜面中點(diǎn)A的速度,在A點(diǎn)的機(jī)械能②.聯(lián)立①②式得: ,而因斜面與滑塊間有摩擦,知,所以,動(dòng)能和勢(shì)能相等的位置應(yīng)出現(xiàn)在A點(diǎn)之上,因此選(BC) 【答案】BC 4.【解析】小球自由下落時(shí)繩中拉力為零;t1時(shí)刻繩子拉緊并開始伸長,因?yàn)橹亓Υ笥诶K中拉力且拉力逐漸增大,故小球做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng),加速度為零的時(shí)刻速度最大;然后繩子繼續(xù)拉伸,因?yàn)槔K中拉力大于重力且拉力繼續(xù)增大,故小球做加速度增大的減速運(yùn)動(dòng),t2時(shí)刻速度為零而繩子最長,所以答案B正確;再以后小球反方向先做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng),再做加速度增大的減速運(yùn)動(dòng),t2時(shí)刻回到繩子原長的位置,t1時(shí)刻與t2時(shí)刻小球高度相等,繩子拉力為零,根據(jù)機(jī)械能守恒定律知小球的動(dòng)能相等。由對(duì)稱性知t1時(shí)刻與t2時(shí)刻小球運(yùn)動(dòng)情況完全對(duì)應(yīng),故答案D正確。 【答案】BD 5.【解析】(1)如圖所示,以懸點(diǎn)為參考平面,人從點(diǎn)的自然下蹲過程中機(jī)械能守恒,所以,即 ,解得: 在最低點(diǎn)B處,,解得: (2) 人在最低點(diǎn)處,突然由下蹲變成直立狀態(tài),人的內(nèi)力做功,使人的機(jī)械能增加,之后,人從點(diǎn)的上擺過程中機(jī)械能守恒,所以或,即 ,得: 【答案】(1) (2) 6.【解析】(1)因粘滯阻力,故有,其單位應(yīng)是 (2)鋼珠穩(wěn)定下落時(shí),其所受向上粘滯阻力F與、mg平衡,有 得: (3)根據(jù)總能量守恒的方法: 鋼珠下落過程中損失的勢(shì)能 轉(zhuǎn)化為鋼珠的動(dòng)能,以及與鋼珠同樣大小的油滴上升至液面處的動(dòng)能和勢(shì)能,還有鋼珠克服粘滯阻力而產(chǎn)生的熱量Q,其中油滴重力. 【答案】(1) 。2) 。3) 7.【解析】(1)若滑塊沖上傳送帶時(shí)的速度小于帶速,則滑塊在帶上由于受到向右的滑動(dòng)摩擦力而做勻加速運(yùn)動(dòng);若滑物沖上傳送帶時(shí)的速度大于帶速,則滑塊由于受到向左的滑動(dòng)摩擦力而做勻減速運(yùn)動(dòng)。
(2)設(shè)滑塊沖上傳送帶時(shí)的速度為v,在彈簧彈開過程中, 由機(jī)械能守恒 設(shè)滑塊在傳送帶上做勻減速運(yùn)動(dòng)的加速度大小為a, 由牛頓第二定律: 由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式 解得:
(3)設(shè)滑塊在傳送帶上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t,則t時(shí)間內(nèi)傳送帶的位移s=v0t
滑塊相對(duì)傳送帶滑動(dòng)的位移 相對(duì)滑動(dòng)生成的熱量 解得: 【答案】(1)若滑塊沖上傳送帶時(shí)的速度小于帶速,則滑塊在帶上由于受到向右的滑動(dòng)摩擦力而做勻加速運(yùn)動(dòng);若滑物沖上傳送帶時(shí)的速度大于帶速,則滑塊由于受到向左的滑動(dòng)摩擦力而做勻減速運(yùn)動(dòng);(2)(3) 8.【解析】(1)汽車達(dá)到最大速度時(shí),有: (2)經(jīng)t時(shí)間,汽車勻加速達(dá)到額定功率時(shí), 由牛頓第二定律有: 由運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律有:
而 解得 t = 15.625s
(3)t=10s時(shí),汽車還處于勻加速階段, 牽引力 瞬時(shí)速度 所以此時(shí)汽車的瞬時(shí)功率
t=20s時(shí),汽車已經(jīng)達(dá)到額定功率,故汽車的瞬時(shí)功率P=60KW (4)汽車保持額定功率駛上斜面,由于行駛阻力增大,汽車牽引力增大,汽車作加速度不斷減小的減速運(yùn)動(dòng),直至達(dá)到最終速度勻速行駛。 行駛阻力
所以 【答案】(1)(2)
t = 15.625s (3) P=60KW (4) 9.【解析】(1)小球B運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)正下方過程中的位移為(m) 得:WF=FxA=22J (2)由動(dòng)能定理得 代入數(shù)據(jù)得:v=4m/s ⑶當(dāng)繩與圓環(huán)相切時(shí)兩球的速度相等。 =0.225m 【答案】(1)22J (2)v=4m/s
(3)0.225m 10.【解析】(1)物體將從傳送帶的右邊離開。 物體從曲面上下滑時(shí)機(jī)械能守恒,有 解得物體滑到底端時(shí)的速度 以地面為參照系,物體滑上傳送帶后向右做勻減速運(yùn)動(dòng)直到速度為零,期間物體的加速度大小和方向都不變,加速度大小為 物體從滑上傳送帶到相對(duì)地面速度減小到零,對(duì)地向右發(fā)生的位移為 表面物體將從右邊離開傳送帶。 (2)以地面為參考系,若兩皮帶輪間的距離足夠大,則物體滑上傳送帶后向右做勻減速運(yùn)動(dòng)直到速度為零,后向左做勻加速運(yùn)動(dòng),直到速度與傳送帶速度相等后與傳送帶相對(duì)靜止,從傳送帶左端掉下,期間物體的加速度大小和方向都不變,加速度大小為 取向右為正方向,物體發(fā)生的位移為 物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為 這段時(shí)間內(nèi)皮帶向左運(yùn)動(dòng)的位移大小為 物體相對(duì)于傳送帶滑行的距離為 物體與傳送帶相對(duì)滑動(dòng)期間產(chǎn)生的熱量為 【答案】(1)物體將從傳送帶的右邊離開(2) 11.【解析】(1)從A到B的過程中,人與雪橇損失的機(jī)械能為 代入數(shù)據(jù)解得△E=9.1×103J (2)人與雪橇在BC段做減速運(yùn)動(dòng)的加速度大小 根據(jù)牛頓第二定律有 解得 N
(3)由動(dòng)能定得得 代入數(shù)據(jù)解得 x=36m 【答案】(1)9.1×103J(2)(3)x=36m 12.【解析】(1)設(shè)此時(shí)小物塊的機(jī)械能為E1.由機(jī)械能守恒定律得 (2)設(shè)小物塊能下滑的最大距離為sm,由機(jī)械能守恒定律有 而 代入解得 (3)設(shè)小物塊下滑距離為L時(shí)的速度大小為v,此時(shí)小球的速度大小為vB,則 解得
【答案】(1) (2) (3) 13.【解析】本題考查《探究恒力做功與動(dòng)能改變的關(guān)系》與《探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系》實(shí)驗(yàn)的遷移能力、誤差分析能力、文字表述能力及從圖表歸納所需信息能力?疾檫壿嬐评砟芰Α⑦\(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問題能力和實(shí)驗(yàn)探究能力。 【答案】紙帶上點(diǎn)跡間距相等 小車的質(zhì)量M、砂桶的質(zhì)量m 14.【解析】①步驟B是錯(cuò)誤的。應(yīng)該接到電源的交流輸出端。步驟D是錯(cuò)誤的,應(yīng)該先接通電源,待打點(diǎn)穩(wěn)定后再釋放紙帶。步驟C不必要,因?yàn)楦鶕?jù)測(cè)量原理,重錘的動(dòng)能和勢(shì)能中都包含了質(zhì)量m,可以約去。 ② ③重錘的質(zhì)量m 由牛頓第二定律: 代入a 得F= 【答案】② ③重錘的質(zhì)量m 考點(diǎn)預(yù)測(cè)題 1.【解析】當(dāng)物體在前半周期時(shí)由牛頓第二定律,得 F1-μmg=ma1 a1=( F1-μmg)/m=(12-0.1×4×10)/4=2m/s2
當(dāng)物體在后半周期時(shí), 由牛頓第二定律,得 F2+μmg= ma2 a2=( F2+μmg)/m=(4+0.1×4×10)/4=2m/s2
前半周期和后半周期位移相等 x1=1/2at 2 =0.5×2×22
=4m 一個(gè)周期的位移為 8m 最后 1s 的位移為 3m 83 秒內(nèi)物體的位移大小為 x=20×8+4+3=167m 一個(gè)周期 F 做的功為 w1=(F1-F2)x1=(12-4)4=32J 力 F 對(duì)物體所做的功 w=20×32+12×4-4×3=681J
【答案】681J 2.【解析】設(shè)物體在第1秒的加速度為a,則第1秒的合外力為F=Ma,由圖2可知,物體從第3秒末到第7秒末的加速度為第1秒內(nèi)的一半,方向相反,所以其合外力也為第1秒內(nèi)的一半,方向相反。但第3秒末到第5秒末的位移是第1秒內(nèi)的兩倍,第5秒末到第7秒末的位移也是第1秒內(nèi)的兩倍,但其方向相向。顯然第5秒末到第7秒末這一過程合力方向與位移方向相同,合外力做正功,大小為W,故選項(xiàng)C正確。同理,第3秒末到第5秒末這一過程合力方向與位移方向相反,合外力做負(fù)功,大小為-W。又因第5秒內(nèi)的位移與第4秒合力方向與位移方向相反,合力功為-0.25W,所以選項(xiàng)D也正確 【答案】CD 3.【解析】因機(jī)車做勻加速直線運(yùn)動(dòng),所以其加速度不變,當(dāng)所受的阻力始終不變時(shí),機(jī)車的牽引力不變,若機(jī)車的速度增加,根據(jù)實(shí)際功率=,其輸出功率逐漸增大,所以選項(xiàng)A正確;;因合外力不變,根據(jù)動(dòng)理定理,在任意兩相等時(shí)間內(nèi),機(jī)車動(dòng)量變化大小相等,故選項(xiàng)D也正確。 【答案】AD 4.【解析】設(shè)汽車行駛時(shí)的阻力與總重力的比例系數(shù)為μ 汽車空載時(shí) 汽車載重時(shí) 解得: 【答案】 5.【解析】在水平面上,由動(dòng)能定理 在斜面上,設(shè)左、右斜面傾角分別為α、β,左、右斜面長度分別為、 由動(dòng)能定理 所以 【答案】B 6.【解析】滑塊在滑動(dòng)過程中,要克服摩擦力做功,其機(jī)械能不斷減少;又因?yàn)榛瑝K所受摩擦力小于滑塊沿斜面方向的重力分力,所以最終會(huì)停在斜面底端。 在整個(gè)過程中,受重力、摩擦力和斜面支持力作用,其中支持力不做功。設(shè)其經(jīng)過和總路程為L,對(duì)全過程,由動(dòng)能定理得: 得 【答案】 7.【解析】此題物理過程分兩階段,開始只有物塊運(yùn)動(dòng)且只有重力做功,故運(yùn)動(dòng)到B的過程機(jī)械能守恒;之后物塊和小車是相互作用的系統(tǒng),合外力為零,應(yīng)由動(dòng)理與能量的觀點(diǎn)列式。 ⑴.設(shè)物塊的質(zhì)量為m ,其開始下落處酌位置距BC的豎直高度為h ,到達(dá)8點(diǎn)時(shí)的速度為v ,小車圓弧軌道半徑為R 。由機(jī)械能守恒定律,有
根據(jù)牛頓第二定律,有
解得
H = 4R 即物塊開始下落的位置距水平軌道BC的豎直高度是圓弧半徑的4倍。 ⑵.設(shè)物塊與BC間的滑動(dòng)摩擦力的大小為F ,物塊滑到C點(diǎn)時(shí)與小車的共同速度為v ,物塊在小車上由B運(yùn)動(dòng)到C的過程中小車對(duì)地面的位移大小為s 。依題意,小車的質(zhì)量為3 m ,BC長度為10 R 。由滑動(dòng)摩擦定律,有 F = μm
g
對(duì)物塊和小車組成的系統(tǒng),由動(dòng)量守恒定律,有 m v = (m + 3 m) , 對(duì)物塊、小車分別應(yīng)用動(dòng)能定理,有 F(10 R + s
)== m v′2 -mv2 Fs == (3 m)v′2- 0
解得μ=
0.3 【答案】μ= 0.3 8.【解析】設(shè)物塊在圓形軌道最高點(diǎn)的速度為v,由機(jī)械能守
恒得 物塊在最高點(diǎn)受的力為重力mg、軌道壓力N。 重力與壓力的合力提供向心力,有
物塊能通過最高點(diǎn)的條件是 0 聯(lián)立上兩式得 所以 按題的要求,,得 故 h的取值范圍是 【答案】 9.【解析】木箱受四個(gè)力的作用,重力、拉力、摩擦力和支持力。從做功來看,而支持力不做功。拉力對(duì)木箱做正功,摩擦力和重力做負(fù)功。從能量轉(zhuǎn)化看,木箱的機(jī)械能和內(nèi)能都在增加。功是能量轉(zhuǎn)化的量度,顯然,木箱增加的能量應(yīng)等于F對(duì)木箱做的功;而木箱克服摩擦力做的功等于增加的的內(nèi)能,服重力所做的功等于木箱增加的重力勢(shì)能。所以選項(xiàng)C、D正確。 【答案】CD 10.【解析】木塊起始到剛好完全沒入水中的過程中,體積的水重心升高了 (1)如圖木塊起始到剛好完全沒入水中的過程中,相當(dāng)于把陰影部分的體積的水搬到了水面上,因水面積很大,可認(rèn)為新水面高度不變,故體積的的水重心升高了,,
(2) 法一:木塊起始到停在池底的過程中,分成兩階段: 圖30 一是木塊起始到剛好完全沒入水中,此過程中浮力是變力,其平均值= 推力平均值 推力做的功 第二階段是木塊從剛沒入水中到池底,推力 推力的功 推力做的總功 法二:把木塊與全池的水作為一個(gè)系統(tǒng),推力作的功等于系統(tǒng)機(jī)械能的增量,即勢(shì)能的增量(因系統(tǒng)動(dòng)能幾乎為零).
【答案】 11.【解析】(1)下落的高度;因擺錘與鐵片一起運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn),所以擺錘在最低點(diǎn)時(shí)的速度等于鐵片的平拋初速,由,得:. (2) 設(shè)擺錘質(zhì)量為m,由得:整理得: 【答案】 12.【解析】(1)先求出小球平拋的初速度,由,兩式得: 再根據(jù)彈簧與小球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒: (2)由表格第1、3、4、5、6組數(shù)據(jù)可知:在誤差允許的范圍內(nèi),彈簧長度壓縮量x與鋼球飛行的水平距離s成正比,而第2組可能是測(cè)量的錯(cuò)誤.所以彈性勢(shì)能與彈簧長度壓縮量x的平方成正比,即. 【答案】(1) (2)
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