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题型:简答题
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简答题 · 16 分

10.今年是我省“五水共治”全面铺开之年,一场气势恢宏、声势浩大的全民治水攻坚战在浙江大地全面打响,某地在“治污水”过程中,须对一污染井水进行排污处理,如图所示为用于排污“龙头”的示意图,喷水口距离地面高度h=1.25m,抽水机的效率η=70%,从距地面深为H=5m的井里抽水,使水充满喷水口,并以恒定的速率从该“龙头”沿水平喷出,喷水口的截面积为S=2cm2,其喷灌半径R=10m,已知水的密度ρ=1.0×103kg/m3,不计空气阻力。求:

(1)污水从喷水口射出时的速率多大?

(2)在1s钟内抽水机至少对水所做的功?

(3)抽水机的电动机的最小输出功率为多少?

正确答案

(1)20m/s

(2)1050J

(3)1500W

解析

(1)由平抛运动得:   故

速度

(2)由功能关系可得:

(3)

考查方向

本题主要考察平抛运动规律,能量守恒定律的应用及相关功率的计算问题。

解题思路

由平抛运动竖直分运动求出污水的落地时间,根据等时性,由水平方向的分运动求出污水从喷水口射出时的速率,根据能量守恒定律求解1s钟内抽水机对水做的功等于水增加机械能,根据抽水机的效率求解抽水机的电动机的最小输出功率。

易错点

从实际问题中抽象出平抛运动规律,水平射程数值的确定,在1s钟内抽水机抽出的水的质量的确定问题。

知识点

功率
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题型:简答题
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简答题 · 18 分

如图所示,将小物块(可视为质点)平放在水平桌面的一张薄纸上,对纸施加恒定水平 拉力将其从物块底下抽出,物块的位移很小,人眼几乎观察不到物块的移动。 已知物块的质量为 M,纸与桌面、物块与桌面间的动摩擦因数均为 μ1,纸与物块间的 动摩擦因数为 μ2,重力加速度为 g。

26.若薄纸的质量为 m,则从开始抽纸到纸被抽离物块底 部的过程中, 

①求薄纸所受总的摩擦力为多大; 

②从冲量和动量的定义,结合牛顿运动定律和运动学规律, 证明:水平拉力 F 和桌面对薄纸摩擦力的总冲量等于物块和纸的 总动量的变化量。(注意:解题过程中需要用到、但题目中没有 给出的物理量,要在解题中做必要的说明。)

27.若薄纸质量可忽略,纸的后边缘到物块的距离为 L,从开始抽纸到物块最终停下, 若物块相对桌面移动了很小的距离 s0(人眼观察不到物块的移动),求此过程中水平拉力所 做的功。

第(1)小题正确答案及相关解析

正确答案

(1) μ1(M+m)g+μ2Mg

解析

(1)

①从开始抽纸到纸被抽离物块底部的过程中,

物块对薄纸施加的摩擦力f2Mg 

水平桌面对薄纸施加的摩擦力f1(M+m)g 

薄纸受到的总的摩擦阻力

f1(M+m)g+μ2Mg

 ②从开始抽纸到薄纸被抽离物块底部的过程,假设物块的加速度为aM、薄纸的加速度为am,所用时间为t,这一过程物块和纸张的速度变化量分别为ΔvM,Δvm。则有ΔvM=aMt,Δvm=amt,

对于薄纸,根据牛顿第二定律有 F-f-f=mam

对于物块,根据牛顿第二定律有   f=MaM 

由牛顿第三定律有    f=f

由以上三式解得    F-f=mam+Ma

上式左右两边都乘以时间t,

有(F-f)t=mamt +MaMt=mΔvm +MΔvM

 上式左边即为水平拉力F和桌面对薄纸摩擦力的总冲量,

右边即为物块和纸的总动量的变化量。命题得证。

考查方向

匀变速直线运动及其公式、图像功能关系、机械能守恒定律及其应用牛顿运动定律、牛顿定律的应用

解题思路

(1)根据f=μN求摩擦力;

易错点

第(2)小题正确答案及相关解析

正确答案

(2)见解析

解析

(2)设物块在薄纸上加速和在桌面上减速的位移分别为x1,x2

则物块对地位移 s0=x1+x2 因薄纸质量可忽略,故其动能可忽略,

所以水平拉力F所做的功有以下一些去向:

薄纸与桌面间的摩擦生热Q11Mg (x1+ L) 

物块与薄纸间的摩擦生热Q22Mgs2MgL

物块与桌面间的摩擦生热Q31Mg x2 

由功能关系有WF=Q1+Q2+Q3

解得WF= μ1Mg(s0+ L) +μ2MgL

所以,水平拉力F所做的功W=μ1Mg(s0+ L) +μ2MgL

考查方向

匀变速直线运动及其公式、图像功能关系、机械能守恒定律及其应用牛顿运动定律、牛顿定律的应用

解题思路

(2)见解析;

易错点

问中的能关系WF=Q1+Q2+Q3

1
题型: 多选题
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多选题 · 6 分

7. 如图所示,一质量为m的小球套在光滑竖直杆上,轻质弹簧一端固定于O点,另一端与该小球相连。现将小球从A点由静止释放,沿竖直杆运动到B点,已知OA长度小于OB长度,弹簧处于OA、OB两位置时弹力大小相等。在小球由A到B的过程中()

A加速度等于重力加速度g的位置有两个

B弹簧弹力的功率为零的位置有两个

C弹簧弹力对小球所做的正功等于小球克服弹簧弹力所做的功

D弹簧弹力做正功过程中小球运动的距离等于小球克服弹簧弹力做功过程中小球运动    的距离

正确答案

A,C

解析

       A选项,当弹簧与直杆垂直时,小球合外力等于重力,加速度等于g,当小球继续下落时直到,弹簧变为原长时,小球合外力等于重力,加速度g,故A选项正确。

       B选项,弹簧的功率P=Fv,当P=0时,即F=0或者v=0。从小球下落开始到B点弹簧仅有一次变为原长F=0,此时P=0。第一阶段:小球从A点到弹簧与直杆垂直时,弹簧弹力做负功,但重力大于弹力在竖直方向生的分力,小球向下加速运动;第二阶段:小球从弹簧与直杆垂直到弹簧变为原长时,弹力重力均做正功,速度增大;第三阶段:小球从弹簧变为原长再到B点弹力做负功,重力做正功,但弹力在竖直方向的的分力任小于重力,故小球做加速运动;即小球从A点到B点速度一直增加,不可能为零。故弹簧的功率P=Fv为零的位置仅有一个,故错误。

       C选项,由于在A、B两点弹簧弹力大小相等,因此弹簧的变化量相等,即弹簧的弹性势能不变,弹力对小球不做功,所以弹簧弹力对小球所做的正功等于小球克服弹簧弹力所做的功,故正确。

       D选项,由B选项可知弹力在第二阶段做正功,在第一、第三阶段做负功,如图所示,AC=CD,即只需判断DE和EB段的大小关系,弹簧从D到E,E到B,弹簧的变化量相同设为x,所以有x=DEcosθ1x=EBcosθ2,即DEcosθ1=EBcosθ2,因为θ1θ2,DE>EB,故不相等,错误。

考查方向

1、考查物体所受合外力及其受力分析。

2、考查弹簧弹力:F=kx

3、考查弹性势能的转化,及动能定理。

4、考查瞬时功率的公式P=Fv。

解题思路

1、首先分析小球在运动过程中所受合外力,判断合外力等于重力的位置个数。

2、根据瞬时功率公式P=Fv判断功率为零的位置个数。

3、根据动能定理判断弹簧弹力做功与小球克服弹力做功的大小关系。

易错点

1、对小球合外力的分析不到位。

2、对弹性势能的转化,及能量守恒定律分析不到位。

知识点

牛顿第二定律功率
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题型: 单选题
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单选题 · 3 分

7.一质量为m的物体被人用手由静止竖直向上以加速度匀加速提升高度h,重力加速度为g。关于此过程,下列说法中正确的是()

A提升过程中,手对物体做功m(+ g)h

B提升过程中,重力对物体做功mh

C提升过程中,物体的重力势能增加m(+g)h

D提升过程中,物体重力做功mgh

正确答案

A

解析

       质量为m的物体被人用手由静止竖直向上以加速度a匀加速提升,由牛顿第二定律可得:F-mg=ma,所以:F=mg+maA、物体匀加速提升h,手对物体做功:W1=Fh=(mg+ma)h.故A正确;

B、D、物体上升h,物体克服重力做功:W=mgh.故BD错误.;

C、提升过程中物体的动能增加量等于物体克服重力做功:W=mgh.故C错误。

考查方向

本题主要考查了力学-功、功能关系、牛顿第二定律

解题思路

恒力做功,根据W=FS计算

易错点

属于简单题,不应该出错

知识点

牛顿第二定律重力势能
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题型: 单选题
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单选题 · 6 分

16.如图,电梯质量为M,地板上放置一个质量为m的物体,轻质钢索拉电梯由静止开始向上加速运动,当上升高度为H时,速度达到v,不计空气阻力,则

A钢索的拉力做功等于

B钢索对电梯及物体构成的系统做功等于

(M+m)v2

C地板对物体的支持力做功等于

mv2+mgH

D地板克服物体的重力做功的平均功率等于mgv

正确答案

C

解析

A选项,对电梯与物体整体使用动能定理有:W拉力-(M+m)gH=(M+m)v2,得钢索的拉力做功W拉力=(M+m)v2+(M+m)gH,故A、B选项错误。C选项,单独对物体使用动能定理有:W支持力mgH=mv2,得地板对物体的支持力做功

W支持力=mv2+mgH,故C选项正确。D选项,根据公式P=Fvv是瞬时值计算的功率也是瞬时值,由于在运动过程中速度一直变化,故P=Fv=mgv是瞬时值,故D选项错误。

考查方向

1、考查动能定理的基本公式。

2、整体法与隔离法分析物体运动。

3、功率的公式P=Fv。

解题思路

1、对电梯与物体进行整体分析,受重力和绳子拉力,拉力做正功,重力做负功,写出动能定理的表达式:W拉力-(M+m)gH=(M+m)v2

2、单独分析物体受重力和地板对物体的支持力,支持力做正功,重力做负功,写出动能定理的表达式:

W支持力mgH=mv2

3、根据功率公式P=Fv分析平均功率。

易错点

1、误认为绳子拉力做功等于物体动能变化量。

2、运用动能定理时对物体受力分析不完全。

3、不理解克服重力做功的含义:即重力做负功。

知识点

功率动能 动能定理
1
题型: 单选题
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单选题 · 6 分

4.质量为m=20 kg的物体,在大小恒定的水平外力F的作用下,沿水平面做直线运动。0~2 s内F与运动方向相反,2~4 s内F与运动方向相同,物体的v-t图象如图所示。g取10 m/s2,则 (   )

A拉力F的大小为100 N

B物体在4 s时拉力的瞬时功率为120W

C4s内拉力所做的功为480J

D4s内物体克服摩擦力做的功为320 J

正确答案

B

解析

A选项,0~2 s内F与运动方向相反,合外力ma1=Ff,2~4 s内F与运动方向相同,合外力ma2=Ff,联立可得F= ( ma1ma2),由图可知a1=5m/s2a2=1m/s2,得F=60Nf=40N故错误。

B选项,物体在4 s时拉力的瞬时功率P=Fv,带入数据得P=120W,故选项B正确。

C选项,0~2 s内F与运动方向相反,拉力做负功WF1=-FS1=-60N×10m=-600J,2~4 s内F与运动方向相同,拉力做正功WF2=FS2=60N×2m=120J,故4s内拉力所做的功为WF= WF1WF2=-480 J,故错误。

D选项,4s内物体克服摩擦力做的功Wf=f(S1S2)=40N×12m=480J,故错误。

考查方向

1、考查牛顿第二运动定律F合外力=ma。2、考查瞬时功率的基本公式:P=Fv。3、考查v-t图像斜率,及图像与横坐标围成面积的含义。4、考查力做功的正负性。

解题思路

1、首先根据图像斜率求出物体运动的加速度。2、分析物体在两个阶段的受力情况,再根据牛顿第二运动定律,求出拉力F大小。3、根据瞬时功率公式P=Fv求拉力做功功率。4、根据力做功的基本公式W=Fx求解拉力和摩擦力做功的大小。

易错点

1、在计算拉力在4s内做功时容易忽略拉力做功的正负问题。2、对“克服摩擦力做的功”的含义理解不到位。

知识点

匀变速直线运动的图像功率
1
题型: 单选题
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单选题 · 3 分

12.如图所示,质量为m的小球A沿高度为h倾角为θ的光滑斜面以初速v0滑下,另一质量与A相同的小球B自相同高度同时由静止落下,结果两球同时落地。下列说法正确的是:(   )

A重力对两球做的功不等

B落地前的瞬间A球的速度等于B球的速度

C落地前的瞬间A球重力的瞬时功率大于B球重力的瞬时功率

D两球重力的平均功率相同

正确答案

D

解析

根据W=mgh知,重力对两球做功相同.故A错;对A球,根据动能定理得,mgh=,对B球,根据动能定理得,mgh=,知vA>vB.故B错;两球都做匀变速直线运动,运动时间相等,vA=v0+gsinθt,vB=gt,A球重力做功的瞬时功率P=mg(v0+gsinθt)sinθ,B球重力做功的瞬时功率P′=mgvB=mg2t.知A球的重力瞬时功率小于B球重力的瞬时功率.故C错误.两球重力做功相等,时间相等,根据知,重力的平均功率相等.故D正确.

考查方向

功率、平均功率和瞬时功率;重力势能的变化与重力做功的关系

解题思路

重力做功跟路径无关,只与首末位置的高度差有关;根据动能定理,比较两球落地的速度大小;根据P=mgvcosα及比较重力的瞬时功率和平均功率.

易错点

关键掌握重力做功的特点,以及掌握瞬时功率和平均功率的表达式

知识点

功率动能 动能定理
1
题型: 单选题
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单选题 · 3 分

如图,一长为的轻杆一端固定在光滑铰链上,另一端固定一质量为的小球。一水平向右的拉力作用于杆的中点,使杆以角速度匀速转动,当杆与水平方向成60°时,拉力的功率为

A

B

C

D

正确答案

C

解析

拉力作用于杆上,杆与此同时给小球弹力作用,小球在重力和杆的弹力作用下做匀速圆周运动,将重力分解到沿半径方向和切线方向,沿半径方向提供小球做圆周运动的向心力,沿切线方向与杆给小球的弹力平衡即为:mgsin30,故此时杆给小球弹力的功率为:mgsin30Lw=即为拉力的功率。C正确。

知识点

功率
1
题型: 单选题
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单选题 · 3 分

如图所示,细线的一端固定于O点,另一端系一小球,在水平拉力作用下,小球以恒定速率在竖直平面内由A点运动到B点,在此过程中拉力的瞬时功率变化情况是(  )

A逐渐增大

B逐渐减小

C先增大,后减小

D先减小,后增大

正确答案

A

解析

由于小球做匀速圆周运动,小球上升的过程中竖直方向分速度逐渐增大,则 PG=mgv逐渐增大,小球上升过程中只有重力和拉力做功,而动能保持不变,根据动能定理可知任意极短时间内两力做功代数和总为零,可推出两力功率大小关系PF=PG=mgv,即拉力的功率逐渐增大,A项正确。

知识点

功率
1
题型: 单选题
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单选题 · 6 分

某车以相同功率在两种不同的水平路面上行驶,受到的阻力分别为车重的k1和k2倍,最大速率分别为υ1和υ2,则

A

B

C

D

正确答案

B

解析


知识点

功率
下一知识点 : 机械振动
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