第一章 功和机械能 B卷 能力提升 （word版含答案）

第一章 功和机械能 B卷 能力提升
一、选择题
1.如图甲所示，物体受到水平推力F的作用在粗糙水平面上做直线运动。监测到推力F、物体速度v随时间t变化的规律如图乙、丙所示。取，则( )
A.第1 s内推力做的功为1 J B.第2 s内摩擦力做的功为2 J
C.第1.5 s时推力F的功率为6 W D.第2 s内推力F做功的平均功率为3 W
2.如图所示，斜面和水平面是从同一板材上截下的两段。将小铁块（可视为质点）从A处由静止释放后，它沿斜面向下滑行，进入水平面，最终静止于P处。已知小铁块由斜面运动至水平面的瞬间速度大小不变。若从该板材上再截下一段，一端放置于A处，一端放置在之间，构成一个新的斜面，再将铁块放回A处，并使之沿新斜面由静止开始向下滑动，则下列关于铁块运动情况的描述正确的是( )
A.铁块一定能够到达P点 B.铁块的初速度必须足够大才能到达P点
C.铁块能否到达P点与铁块质量有关 D.铁块能否到达P点与铁块质量无关
3.如图所示，人站在电动扶梯的水平台阶上，假如人与扶梯一起沿扶梯匀加速向上运动，在这个过程中人脚所受的静摩擦力( )
A.等于零，对人不做功 B.水平向左，对人不做功
C.水平向右，对人做正功 D.沿斜面向上，对人做正功
4.一辆汽车在平直的公路上以某一初速度运动，运动过程中保持恒定的牵引功率，其加速度a和速度的倒数的关系图像如图所示。若已知汽车的质量，汽车所受的阻力恒定，则根据图像所给的信息，不能求出的物理量是( )
A.汽车的牵引功率 B.汽车行驶的最大速度
C.汽车所受到的阻力 D.汽车运动到最大速度所需的时间
5.一质量为的小物块随足够长的水平传送带一起运动，被一水平向左飞来的子弹击中并从物块中穿过（不计子弹穿过物块的时间），如图甲所示。地面观察者记录了物块被击中后的速度随时间变化的关系如图乙所示，已知传送带的速度保持不变，g取。在这一个过程中下列判断正确的是( )
A.传送带的速度大小为2 m/s，逆时针转动
B.物块与传送带间的动摩擦因数为0.2
C.传送带对物块做的功为
D.物块与传送带之间由于摩擦而产生的内能为4 J
6.如图，一光滑大圆环固定在桌面上，环面位于竖直平面内，在大圆环上套着一个小环。小环由大圆环的最高点从静止开始下滑，在小环下滑的过程中，大圆环对它的作用力( )
A.一直不做功 B.一直做正功 C.始终指向大圆环圆心 D.始终背离大圆环圆心
7.将一三角形的物体如图所示紧靠竖直固定在水平地面上的挡板放置，将一重球由图中的位置无初速释放，在重球到达地面前，如果一切接触均光滑，则( )
A.三角形物体对重球不做功
B.三角形物体与重球组成的系统机械能守恒
C.三角形物体的机械能守恒
D.重球减少的重力势能等于三角形物体增加的动能
8.用轻杆通过铰链相连的小球处于同一竖直平面内，各段轻杆等长，其中小球的质量均为，小球的质量均为m。现将两小球置于距地面高h处，由静止释放，假设所有球只在同一竖直平面内运动，不计一切摩擦，则在下落过程中( )
A.小球组成的系统机械能不守恒
B.小球B的机械能一直减小
C.小球B落地的速度大小为
D.当小球A的机械能最小时，地面对小球C的支持力大小为
9.如图甲所示，长木板A放在光滑的水平面上，质量为的另一物体B（可看成质点）以水平速度滑上原静止的长木板A的上表面。由于间存在摩擦，之后的速度随时间变化的情况如图乙所示。下列说法正确的是（g取）( )
A.木板A获得的动能为2 J B.系统损失的机械能为4 J
C.木板A的最小长度为2 m D.间的动摩擦因数为0.1
10.将三个木板1、2、3固定在墙角，木板与墙壁和地面构成了三个不同的三角形，如图所示，其中1与2底边相同，2和3高度相同。现将一个可以视为质点的物块分别从三个木板的顶端由静止释放，并沿木板斜面下滑到底端，物块与木板之间的动摩擦因数μ均相同。在这三个过程中，下列说法正确的是( )
A.沿着1和2下滑到底端时，物块的速率不同，沿着2和3下滑到底端时，物块的速率相同
B.沿着1下滑到底端时，物块的速度最大
C.物块沿着3下滑到底端的过程中，产生的热量最多
D.物块沿着1和2下滑到底端的过程中，产生的热量一样多
11.用如图1所示装置进行“探究功与速度变化的关系”实验。装有砝码的盘用绕过滑轮的细线牵引小车，盘和砝码的重力可当作牵引力。小车运动的位移和速度可以由打点纸带测出，以小车为研究对象，改变砝码质量，便可探究牵引力所做的功与小车速度变化的关系。
（1）关于这个实验，下列说法正确的是_________。
A.需要补偿小车受到阻力的影响
B.该实验装置可以“验证机械能守恒定律”
C.需要通过调节定滑轮使细线与长木板平行
D.需要满足盘和砝码的总质量远小于小车的质量
（2）如图2所示是两条纸带，实验时打出的应是第_______条（填写“I”或“Ⅱ”）纸带。
（3）根据实验数据，在坐标纸上画出的图像是一条过原点的直线，据此图像________（填“能”或“不能”）求出小车的质量。
12.如图甲所示，质量为的长木板A静止在水平地面上，在长木板的左端放置一个质量为的小铁块B，铁块与木板间的动摩擦因数，木板与地面间的动摩擦因数。现对铁块施加一水平向右的拉力大小随时间t变化的关系图像如图乙所示，当时，撤去拉力F。木板足够长，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度。求：
（1）B相对于A滑行的最大距离；
（2）整个运动过程中，系统由于摩擦产生的热量Q。
13.如图所示，质量为的滑块，在水平力F作用下静止在倾角为的光滑斜面上，斜面的末端处与水平传送带相接（滑块经过此位置滑上皮带时无能量损失），传送带的运行速度为，长为，今将水平力F撤去，当滑块滑到传送带右端C时，恰好与传送带速度相同。滑块与传送带间的动摩擦因数。
（1）求水平作用力F的大小；
（2）求滑块下滑的高度；
（3）若滑块滑上传送带时速度大于3 m/s，求滑块在传送带上滑行的整个过程中产生的热量。
答案解析
1.答案：D
解析：由题中图像可知第1 s内物体速度为零，物体没有运动，所以推力做的功为零，A错误；由题中图可知第3 s内物体匀速，则，第2 s内位移，则摩擦力做的功，则B错误；1.5 s时物体的瞬时速度为1 m/s，推力为3 N，则，C错误；第2 s内的推力为3 N，第2 s内物体做匀加速直线运动，平均速度为1 m/s，则，D正确。
2.答案：AD
解析：设A距离水平面的高度为h，过A作的垂线交的延长线于O，小铁块与该板材间的动摩擦因数为μ，斜面的倾角为α，如图所示。对全过程运用动能定理有，整理得，而等于的长度，即，与斜面的倾角无关，故小铁块一定能够到达P点，且与铁块的质量无关，故AD正确，BC错误。
3.答案：C
解析：人与扶梯一起匀加速向上运动，人的脚所受的静摩擦力水平向右，与位移方向成锐角，静摩擦力做正功，故C正确。
4.答案：D
解析：由及可得，对应题图可求得，进而求出汽车的牵引功率P，由时，，可得，再由，可求出汽车受到的阻力，但无法求出汽车运动到最大速度所需的时间，故D符合题意。
5.答案：AC
解析：由题图乙可判断出物块被子弹击中后先做减速运动，再做匀速运动，但方向不变，说明传送带逆时针转动，物块最终做匀速运动的速度即为传送带的速度，大小为2 m/s，选项A正确；由题图乙可知物块做减速运动的加速度大小为，根据牛顿第二定律可得，解得，选项B错误；根据动能定理可得传送带对物块做的功，选项C正确；由题图乙可知物块与传送带间的相对位移，产生的内能，选项D错误。
6.答案：A
解析：大圆环对小环的作用力总是沿大圆环半径方向，与速度方向垂直，故大圆环对小环的作用力不做功，选项A正确，B错误。开始时大圆环对小环的作用力方向背离大圆环圆心，一段时间后作用力方向指向大圆环圆心，故选项C、D错误。
7.答案：B
解析：本题的易错之处在于认为三角形物体对重球的作用力方向与三角形物体的位移方向垂直，造成错解。不计一切摩擦，重球下滑时，重球和三角形物体组成的系统只有重球重力做功，系统机械能守恒，重球重力势能的减少量等于三角形物体和重球两者动能的增量之和，B正确。
8.答案：D
解析：由于只有重力做功，系统的机械能守恒，故选项A错误；C和E球的机械能先增大后减小，D球的机械能不变，根据系统的机械能守恒知，A和B球的机械能先减小后增大，故选项B错误；小球B落地时，的速度均为零，速度相同，设为v，根据小球组成的系统机械能守恒得，解得，故选项C错误；小球A的机械能先减小后增大，轻杆对A球先做负功后做正功，当轻杆不受力时，小球A的机械能最小，此时地面对小球C的支持力大小为，故选项D正确。
9.答案：D
解析：由题给图像可知，的加速度大小都为，根据牛顿第二定律知二者质量相等，木板获得的动能为1 J，选项A错误；系统损失的机械能，选项B错误；由图像可求出二者相对位移为1 m，选项C错误；分析B的受力情况，根据牛顿第二定律，可求出，选项D正确。
10.答案：BCD
解析：设1、2、3木板与地面的夹角分别为，木板长分别为，当物块沿木板1下滑时，由动能定理有，当物块沿木板2下滑时，由动能定理有，又，，可得；当物块沿木板3下滑时，由动能定理有，又，可得，故A错，B对。三个过程中产生的热量分别为，则，故CD对。
11.答案：（1）ACD
（2）Ⅱ
（3）能
解析：（1）为了减小实验误差，操作前首先应平衡小车受到的阻力，并调节细线与长木板平行，AC正确；小车受长木板的阻力的作用，因此该实验装置不能用来“验证机械能守恒定律”，B错误；由于近似将盘和砝码的重力当成小车受到的牵引力，则应满足盘和砝码的总质量远小于小车的质量，D正确；（2）根据打点计时器的工作原理以及实际分析可知，符合要求的纸带应为Ⅱ；（3）由动能定理可知，图像为一条过原点的倾斜直线，斜率为，即根据图像可以求出小车的质量。
12.答案：（1）6 m
（2）42 J
解析：解：（1）在0~1 s内，分别做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律
对A有
对B有
解得
时，，
此时F大小改变
A继续以做匀加速直线运动
对B有
解得
B做匀减速直线运动，设再经时间，两者达到共速，则
解得
由于至内，一起做匀速运动
则至内，B相对A滑行的距离
B相对A滑行的最大距离
（2）之间产生的摩擦热
撤去拉力F后，一起做匀减速运动直到停止，则
整个过程A的总位移
A与地面之间产生的摩擦热
整个运动过程中，系统产生的摩擦热
13.答案：（1）
（2）0.1 m或0.8 m
（3）0.5 J
解析：解：（1）滑块受到水平力F、重力和支持力而处于平衡状态，由平衡条件可知，水平力，代入数据得
（2）设滑块从高为h处下滑，到达斜面底端速度为v，下滑过程中机械能守恒，故有，所以
若滑块滑上传送带时的速度小于传送带速度，则滑块在传送带上由于受到向右的滑动摩擦力而做匀加速运动
根据动能定理有，所以，代入数据得
若滑块冲上传送带时的速度大于传送带的速度，则滑块由于受到向左的滑动摩擦力而做匀减速运动
根据动能定理有，则，代入数据得
综上所述，滑块下滑高度为0.1 m或0.8 m
（3）设滑块在传送带上运动的时间为t，则t时间内传送带的位移
滑块相对传送带滑动的位移，相对滑动产生的热量
代入数据可得