高中物理第1章功和功率阶段验收评估鲁科版.docx
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高中物理第1章功和功率阶段验收评估鲁科版
2019-2020年高中物理第1章功和功率阶段验收评估鲁科版
一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。
第1~5小题只有一个选项正确,第6~8小题有多个选项正确,全选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
1.如图1是小孩滑滑梯的情景,在小孩下滑过程中,关于各力做功的说法,正确的是( )
图1
A.重力不做功
B.支持力做负功
C.支持力做正功
D.摩擦力做负功
解析:
选D 下滑过程,位移方向斜向下,重力竖直向下,重力做正功;支持力始终与运动方向垂直,支持力不做功;摩擦力始终与运动方向相反,摩擦力做负功。
2.关于力对物体做功,以下说法正确的是( )
A.一对作用力和反作用力在相同时间内做的功一定大小相等,正负相反
B.不论怎样的力对物体做功,都可以用W=Fscosα计算
C.合外力对物体不做功,物体必定做匀速直线运动
D.滑动摩擦力和静摩擦力都可以对物体做正功或负功
解析:
选D 一对相互作用力做功,可以出现都做正功,都做负功,一正一负,或一个做功、一个不做功等各种情况,A错误。
只有恒力做功才可用W=Fscosα计算,B错误。
合外力对物体不做功,物体可能处于静止,当合外力与物体的运动方向垂直时,物体的运动方向改变,故C项错误。
摩擦力对物体可做正功也可做负功,D项正确。
3.xx亚洲田径锦标赛在湖北省武汉市举行,中国选手发挥出高水平,将八项决赛里产生的四枚金牌收入囊中。
谢文骏夺得男子110米栏冠军,谢文骏在比赛中,主要有起跑加速、途中匀速跨栏和加速冲刺三个阶段,他的脚与地面间不会发生相对滑动,下列说法正确的是( )
A.加速阶段地面对人的摩擦力做正功
B.匀速阶段地面对人的摩擦力做负功
C.由于人的脚与地面间不发生相对滑动,所以不论加速还是匀速,地面对人的摩擦力始终不对人做功
D.无论加速还是匀速阶段,地面对人的摩擦力始终做负功
解析:
选C 由于脚与地面间不发生相对滑动,地面对人产生摩擦力的瞬间,力的作用点位移为零,所以地面对人的摩擦力不做功,C正确。
4.如图2所示,分别用力F1、F2、F3将质量为m的物体由静止沿同一光滑斜面以相同的加速度从斜面底端拉到斜面的顶端,在此过程中,F1、F2、F3做功的功率大小关系是( )
图2
A.P1=P2=P3 B.P1>P2=P3
C.P3>P2>P1D.P1>P2>P3
解析:
选A 因为加速度a相同,所以沿斜面方向上F的分力相等,又时间相等,所以速度v也相等,据P=Fvcosα知,选项A正确。
5.质量为m的汽车行驶在平直公路上,在运动中所受阻力不变。
当汽车加速度为a,速度为v时发动机的功率为P1;当功率为P2时,汽车行驶的最大速度应为( )
A.
B.
C.
D.
解析:
选B 由牛顿第二定律
-f=ma,vm=
,由两式可得vm=
。
6.如图3所示,坐在雪橇上的人与雪橇的总质量为m,在与水平面成θ角的恒定拉力F作用下,沿水平地面向右移动了一段距离l。
已知雪橇与地面间的动摩擦因数为μ,雪橇受到的( )
图3
A.支持力做功为mglB.重力做功为0
C.拉力做功为FlcosθD.滑动摩擦力做功为-μmgl
解析:
选BC 根据受力分析知N=mg-Fsinθ,f=μN=μ(mg-Fsinθ),由于支持力、重力与雪橇的位移垂直,故这两个力不做功,A错,B对。
由功的计算式得拉力做功WF=Flcosθ,C对。
摩擦力做功Wf=-fl=-μ(mg-Fsinθ)l,D错。
7.质量为m的物体沿直线运动,只受到一个力F的作用。
物体的位移s、速度v、加速度a和F对物体做功功率P随时间变化的图像如图所示,其中不可能的是( )
解析:
选AB 在力F作用下物体做匀变速运动,所以C正确;v应该均匀增加,所以B错;s增加越来越快,所以A错;P=Fv=
t,所以D正确。
8.质量为m=2kg的物体沿水平面向右做直线运动,t=0时刻受到一个水平向左的恒力F,如图4甲所示,此后物体的vt图像如图乙所示,取水平向右为正方向,g取10m/s2,则( )
图4
A.物体与水平面间的动摩擦因数为μ=0.5
B.10s末恒力F的瞬时功率为6W
C.10s末物体在计时起点左侧2m处
D.10s内物体克服摩擦力做功34J
解析:
选CD 由vt图像得两段时间的加速度大小分别为a1=2m/s2、a2=1m/s2。
根据牛顿第二定律:
有F+μmg=ma1,F-μmg=ma2。
解得:
F=3N,μ=0.05,故A错。
10s末恒力F的瞬时功率P=Fv=18W,B错。
10s内物体的位移s=
×4m-
×6m=-2m,说明物体10s末在计时起点左侧2m处,C对。
整个过程的路程x=
×4m+
×6m=34m,所以10s内物体克服摩擦力做功W=μmgx=34J,D对。
二、计算题(本题共3小题,共52分)
9.(16分)如图5所示,一质量m=4.0kg的物体,由高h=2.0m,倾角θ=53°的固定斜面顶端滑到底端。
物体与斜面间的动摩擦因数为μ=0.2。
(g取10m/s2,sin53°=0.8,cos53°=0.6)求:
图5
(1)物体的重力做的功。
(2)物体所受外力对它做的总功。
解析:
(1)物体从斜面顶端滑到底端的过程中,位移为:
l=
=2.5m,
位移l与重力方向的夹角为90°-θ,
故重力做功:
W1=mglcos(90°-θ)=80J。
(2)物体受力如图所示,摩擦力为:
f=μmgcosθ=0.2×4.0×10×cos53°N=4.8N
故物体所受摩擦力做的功为:
W2=-fl=-4.8×2.5J=-12J
由于支持力与位移l垂直,故支持力不做功。
所以物体所受外力对它做的总功:
W=W1+W2=68J。
答案:
(1)80J
(2)68J
10.(16分)已知解放牌汽车发动机的额定功率为60kW,汽车的质量为4t,它在水平路面上行驶时所受的阻力为车重的0.1倍,g取10m/s2,求:
(1)解放牌汽车以额定功率从静止启动后,能达到的最大速度。
(2)若解放牌汽车以0.5m/s2的加速度匀加速启动,其匀加速运动的时间多长。
解析:
(1)f=kmg=4000N
以额定功率启动,达到最大速度时,P=Fvm=fvm
由此:
vm=
=
m/s=15m/s。
(2)由F-f=ma得F=ma+f=6000N
由P=Fv得v=10m/s,故t=
=20s。
答案:
(1)15m/s
(2)20s
11.(20分)如图6所示,位于水平面上的物体A,在斜向上的恒定拉力作用下,由静止开始向右做匀加速直线运动。
已知物体质量为10kg,F的大小为100N,方向与速度v的夹角为37°,物体与水平面间的动摩擦因数为0.5,g取10m/s2。
求:
图6
(1)第2s末,拉力F对物体做功的功率是多大?
(2)从运动开始,物体前进12m过程中拉力对物体做功的功率?
(sin37°=0.6,cos37°=0.8)
解析:
(1)物体对水平面的压力
N=mg-Fsin37°=100N-100×0.6N=40N
由牛顿第二定律得Fcos37°-μN=ma,代入数据解得物体的加速度
a=6m/s2
第2s末,物体的速度v=at=12m/s
拉力F对物体做功的功率P=Fvcos37°=960W。
(2)从运动开始,前进12m用时
t′=
=2s
该过程中拉力对物体做功
W=Flcos37°=100×12×0.8J=960J
拉力对物体做功的平均功率P′=
=480W。
答案:
(1)960W
(2)480W
2019-2020年高中物理第1章机械振动阶段质量检测教科版
一、选择题(共8小题,每小题6分,共48分。
每小题至少有一个选项正确,全选对得6分,选不全得3分,错选不得分)
1.弹簧振子在光滑的水平面上做简谐运动,在振子向着平衡位置运动的过程中( )
A.振子所受的回复力逐渐增大
B.振子离开平衡位置的位移逐渐增大
C.振子的速度逐渐增大
D.振子的加速度逐渐增大
解析:
选C 振子向平衡位置运动的过程中位移逐渐减小,回复力与位移成正比,故回复力也逐渐减小,所以A、B错误;在振子向着平衡位置运动的过程中回复力做正功,故速度逐渐增大,所以C正确;回复力逐渐减小,故加速度逐渐减小,所以D错误。
2.一根弹簧原长为l0,挂一质量为m的物体时伸长x。
当把这根弹簧与该物体套在一光滑水平的杆上组成弹簧振子,且其振幅为A时,物体振动的最大加速度为( )
A.
B.
C.
D.
解析:
选B 振子的最大加速度a=
,而mg=kx,解得a=
,B项正确。
3.如图1所示,物体m系在两弹簧之间,弹簧的劲度系数分别为k1和k2,且k1=k,k2=2k,两弹簧均处于自然状态,今向右拉动m,然后释放,物体在B、C间振动,O为平衡位置(不计阻力),则下列判断正确的是( )
图1
A.m做简谐运动,OC=OB
B.m做简谐运动,OC≠OB
C.回复力F=-kx
D.回复力F=-3kx
解析:
选AD 设m在平衡位置O处两弹簧均处于原长状态,则m振动后任取一位置A,如图所示。
设在A处m的位移为x,则在A处m所在水平方向的合力F=k2x+k1x=(k2+k1)x,考虑到F与x方向关系有:
F=-(k2+k1)x=-3kx,选项D正确,C错误;可见m做的是简谐运动,由简谐运动的对称性可得OC=OB,选项A正确,B错误。
4.如图2所示为同一实验室中甲、乙两个单摆的振动图像,从图像可知( )
图2
A.两摆球质量相等
B.两单摆的摆长相等
C.两单摆相位相差
D.在相同的时间内,两摆球通过的路程总有s甲=2s乙
解析:
选BC 由题图知:
T甲=T乙,则摆长相等,但A甲=2A乙,x甲=2sin
,x乙=sinωt,故B、C项正确。
而单摆周期与质量无关,A项错误。
由题图可知,在任何相等的时间内位移不一定具有s甲=2s乙的关系,故D错误。
5.一个摆长约1m的单摆,在下列的四个随时间变化的驱动力作用下振动,要使单摆振动的振幅尽可能增大,应选用的驱动力是( )
图3
解析:
选C 单摆的周期为T≈2s,驱动力的频率应尽可能接近系统的固有频率,C对。
6.光滑的水平面上叠放有质量分别为m和m/2的两木块,下方木块与一劲度系数为k弹簧相连,弹簧的另一端固定在墙上,如图4所示。
已知两木块之间的最大静摩擦力为f,使这两个木块组成的系统像一个整体一样地振动,系统的最大振幅为( )
图4
A.
B.
C.
D.
解析:
选C 对
的木块来讲,随质量为m的木块一起做简谐运动,其最大加速度为a=
=
,即整体运动的最大加速度为a=
,则弹簧的最大拉力为(
+m)a=kx,设最大振幅为x=A,A=
=
,C正确。
7.如图5所示为一弹簧振子做简谐运动的振动图像,根据图像可以判断( )
图5
A.t1时刻和t2时刻振子位移大小相等,方向相同,且(t2-t1)一定等于T/2
B.t2时刻和t3时刻速度大小相等、方向相反
C.t2时刻和t4时刻加速度大小相等、方向相反
D.t1时刻和t3时刻弹簧的长度相等
解析:
选C 由图像可知t1、t2两时刻振子所处的位置相同,位移大小相等,方向相同,但(t2-t1)<
,故A错;t2、t3两时刻振子所处的位置关于平衡位置对称,速度相等,方向也相同,B错;t2、t4两时刻和t1、t3两时刻振子所处的位置都关于平衡位置对称,t2、t4两时刻加速度大小相等,方向相反,C对;而t1、t3两时刻回复力的大小相等,但弹簧一次伸长,一次压缩,长度不相等,D错。
8.如图6所示,弹簧的一端固定在墙上,另一端连结一质量为m的木块置于OO′处,此时弹簧处于原长位置。
现将木块从OO′处向右拉开一段位移L,然后放手,使木块在粗糙水平地面上减幅振动直至静止,设弹簧第一次恢复原长时木块的速度为v0,则( )
图6
A.弹簧第一次向左运动的过程中,木块始终加速
B.木块第一次向左运动的过程中,速度最大的位置在OO′处
C.木块先后到达同一位置时,动能一定越来越小
D.整个过程中木块只有一次机会速率为v0
解析:
选C 木块第一次向左运动过程,弹力先向左减小,减为零后向右增加;滑动摩擦力一直向右;故:
①拉力大于摩擦力时,木块向左加速;
②拉力小于摩擦力时,木块向左减速;
③弹力向右后,木块向左减速;
故拉力与摩擦力平衡时,速度最大,此时弹簧处于伸长状态,在OO′右侧,故A、B错误;由于有摩擦力做负功动能减小,所以木块先后到达同一位置时,动能一定越来越小,C对;木块第一次向左运动过程,速度从零开始增加后减小到零,v0不是最大速度,故速度相等的位置一定有2个,故D错误。
二、实验题(共2小题,共20分,把答案填在题中横线上或按要求作答)
9.(10分)
(1)某同学在探究影响单摆周期的因素时有如下操作,请判断是否恰当(选填“是”或“否”)。
①把单摆从平衡位置拉开约5°释放:
________。
②在摆球经过最低点时启动秒表计时:
________。
③用秒表记录摆球一次全振动的时间作为周期:
________。
(2)该同学改进测量方法后,得到的部分测量数据如表所示。
用螺旋测微器测量其中一个摆球直径的示数如图7所示。
该球的直径为________mm。
根据表中数据可以初步判断单摆周期随________的增大而增大。
图7
数据组编号
摆长/mm
摆球质量/g
周期/s
1
999.3
32.2
2.0
2
999.3
16.5
2.0
3
799.2
32.2
1.8
4
799.2
16.5
1.8
5
501.1
32.2
1.4
6
501.1
16.5
1.4
解析:
(1)①单摆在最大摆角不超过10°时可看作是简谐运动。
②摆球经过最低点时速度最大,滞留的时间最短,计时误差最小。
③为减小测量周期时的误差,应测单摆完成30~50次全振动所用的时间来求出周期。
(2)螺旋测微器上的固定刻度读数为20.5mm,可动部分的读数约为18.5×0.01mm,则测量结果为20.5mm+18.5×0.01mm=20.685mm。
分析表中数据可以看出,摆长不变时周期不变,摆长变化时周期才发生变化。
答案:
(1)①是 ②是 ③否
(2)20.685(20.683~20.687均可) 摆长
10.(10分)在“探究单摆周期与摆长关系”的实验中,
(1)关于安装选择仪器及测量时的一些实验操作,下列说法中正确的是________。
A.用米尺测出摆线的长度,记为摆长l
B.实验中应选择体积较小、质量较大的小球
C.使摆线偏离竖直方向某一角度α小于10°,然后静止释放摆球
D.测出摆球两次通过最低点的时间间隔记为此单摆振动的周期
(2)实验测得的数据如下表所示。
次数
1
2
3
4
5
摆长l/cm
80.00
90.00
100.00
110.00
120.00
30次全振动
时间t/s
53.8
56.9
60.0
62.8
65.7
振动周期T/s
1.79
1.90
2.00
2.09
2.19
振动周期
的平方T2/s2
3.20
3.61
4.00
4.37
4.80
图8
请将第三次的测量数据标在图8中,并在坐标图中作出T2随l变化的关系图像。
(3)根据数据及图像可知单摆周期的平方与摆长的定量关系是________。
解析:
(1)摆长应为摆线长与小球半径之和,A错误;单摆小球应使用体积小,质量较大的,B正确;摆球的最大摆角应较小,一般小于10°,C正确;为减小测量误差,测单摆周期时,应测量30~50次全振动的总时间,D错误。
(2)T2-l图像如图所示
(3)由图可求出k=
s2/m=4s2/m
所以T2=kl=4l
答案:
(1)BC
(2)见解析 (3)T2=4l
三、计算题(共2小题,共32分。
解答题应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤)
11.(16分)弹簧振子以O点为平衡位置,在B、C两点间做简谐运动,在t=0时刻,振子从O、B间的P点以速度v向B点运动;在t=0.20s时,振子速度第一次变为-v;在t=0.50s时,振子速度第二次变为-v。
(1)求弹簧振子振动周期T。
(2)若B、C之间的距离为25cm,求振子在4.00s内通过的路程。
(3)若B、C之间的距离为25cm。
从平衡位置计时,写出弹簧振子位移表达式,并画出弹簧振子的振动图像。
解析:
(1)画出弹簧振子简谐运动的示意图如图所示。
由对称性可得:
T=0.50×2s=1.00s。
(2)若B、C之间距离为25cm,
则振幅A=
×25cm=12.5cm
振子4.00s内通过的路程
s=4×4×12.5cm=200cm。
(3)根据x=Asinωt,A=12.5cm,ω=
=2π。
得x=12.5sin2πtcm。
振动图像如图所示。
答案:
(1)1.00s
(2)200cm
(3)x=12.5sin2πtcm 图像见解析
12.(16分)如图9所示,小球M自A点以向AD方向的初速度v逐渐接近固定在D点的小球N,已知弧
长为0.8m,AB圆弧的半径R=10m,AD=10m,A、B、C、D在同一水平面上,则v多大时,才能使M恰好碰到小球N?
(g取10m/s2,不计一切摩擦)
图9
解析:
小球M的运动由两个分运动合成:
一是以速度v沿AD方向的匀速直线运动;二是在圆弧面方向上的往复运动。
因为≪R,所以小球在圆弧上的往复运动可等效为摆长为R的单摆的简谐运动,且具有等时性,其周期T=2π
①
设小球M恰好能碰到小球N,则:
AD=vt②
且满足t=nT(n=1,2,3…)③
联立①②③式解得v=
m/s(n=1,2,3,…)。
答案:
m/s(n=1,2,3,…)
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