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多选题

(多选)如图,游乐场中,从高处A到水面B处有两条长度相同的光滑轨道.甲、乙两小孩沿不同轨道同时从A处自由滑向B处,下列说法正确的有(  )

A
甲的切向加速度始终比乙的大
B
甲、乙在同一高度的速度大小相等
C
甲、乙在同一时刻总能到达同一高度
D
甲比乙先到达B处

题目答案

BD

答案解析

分析:

①由受力分析及牛顿第二定律可知,甲的切向加速度先比乙的大,后比乙的小;

②可以使用机械能守恒来说明,也可以使用运动学的公式计算,后一种方法比较麻烦;

③哪一个先达到B点,可以通过速度的变化快慢来理解,也可以使用v-t图象来计算说明.

解答:

解:A:由受力分析及牛顿第二定律可知,甲的切向加速度先比乙的大,后比乙的小,故A错误;

B:由机械能守恒定律可知,各点的机械能保持不变,高度(重力势能)相等处的动能也相等,故B正确;

C、D:甲的切向加速度先比乙的大,速度增大的比较快,开始阶段的位移比较大,故甲总是先达到同一高度的位置.故C错误,D正确.

故选:BD.

点评:

本题应该用“加速度”解释:高度相同,到达底端的速度大小就相同,但甲的加速度逐渐减小;乙的加速度逐渐增大.所以它们的速度增加的快慢不同,甲增加得最快,乙增加的最慢.

举一反三
多选题

(多选)如图所示,一小球由静止开始沿固定光滑的斜面下滑,不计空气阻力,则小球下滑至斜面底端的过程中,有关下列说法正确的是(  )

A
小球的动能逐渐增大
B
小球的重力势能逐渐增大
C
此过程中重力对小球做正功
D
斜面支持力对小球做正功

题目答案

AC

答案解析

分析:

根据动能定理判断小球的动能变化.

根据重力对小球做功判断重力势能的变化.

解答:

解:A、小球下滑至斜面底端的过程中,小球合力对小球做正功,根据动能定理得小球的动能逐渐增大.故A正确

B、此过程中重力对小球做正功,小球的重力势能逐渐减小,故B错误,C正确

D、根据做功的特点,斜面对小物块支持力做功为零.故D错误

故选AC.

点评:

该题定性考查了动能定理、重力做功和重力势能变化的关系,题目比较简单.

多选题

(多选)如图所示,物体A、B质量相同,与地面的动摩擦因数也相同,在力F作用下一起沿水平地面向右运动位移为L,下列说法正确的是(  )

A
摩擦力对A、B做的功一样多
B
F对A所做的功与A对B做的功相同
C
A克服摩擦力做的功比B多
D
A所受的合外力对A做的功与B所受的合外力对B做的功相同

题目答案

CD

答案解析

分析:

通过对AB两物体的分析

可知,AB两物体受到的摩擦力不相等,有W=fs可知摩擦力做功不相等.

分别对AB受力分析,由动能定理可知,合外力对两物体做功的大小关系.

解答:

解:对AB分别受力分析如图



对A分析F_n-Fsinθ-G=0,f=μF_n=μ(Fsinθ+G)

对B分析F_n1=G,f$_1$=μF_n1=μG

W_f=fL,W_f1=f$_1$L,

∵f>f $_1$

∴W_f>W_f1

AB所受的合外力做的功等于AB物体动能的变化量,而A、B动能的变化量相等,所以A、B合外力做功相等;而A所受合外力做功为F和摩擦力做功之和,B所受合力为A对B的力及摩擦力做功之和,结合上式可知,摩擦力做功不等,所以F对A与A对B的力做功不相等

故选:CD

点评:

解答本题应注意对A和B正确受力分析,利用动能定理进行计算

多选题

(多选)在军事演习中,某空降兵从飞机上跳下,先做自由落体运动,t$_1$时刻,速度达最大值v$_1$时打开降落伞,做减速运动,在t$_2$时刻以较小速度v$_2$着地.他的速度图象如图所示.下列关于该空降兵的说法正确的是(  )

A
0~t$_1$时间内的平均速度v=$\frac {v$_1$}{2}$
B
t$_1$~t$_2$时间内的平均速度v=$\frac {v$_1$+v$_2$}{2}$
C
全过程空降兵克服阻力所做的功w$_1$=$\frac {1}{2}$m$_2$-$\frac {1}{2}$m$_1$
D
全过程合外力对空降兵所做的功w$_2$=$\frac {1}{2}$m$_2$

题目答案

AD

答案解析

分析:

匀变速直线运动的平均速度可以用初速度和末速度的平均来求,但不是匀变速直线运动时就 不能用了;

力对人做的功可以根据动能定理来求解.

解答:

解:A、0~t$_1$时间,人是做匀变速直线运动,平均速度可以用初速度末速度的平均来求,所以平均速度v=$\frac {v$_1$}{2}$,故A正确.

B、t$_1$~t$_2$时间内不是做的匀变速直线运动了,匀变速直线运动的规律就不能用了,所以再用匀变速直线运动的规律求的结果速度v=$\frac {v$_1$+v$_2$}{2}$就不对了,根据图形的面积表示位移的大小可知,向下弯曲的曲线,位移要比直线运动时的小,所以平均速度也要比较小,故B错误.

C、从打开降落伞到落地的过程中,由动能定理可以得到W_G-W_阻力=$\frac {1}{2}$mv$_1$_-$\frac {1}{2}$mv$_2$_,所以$\frac {1}{2}$mv$_2$_-$\frac {1}{2}$mv$_1$_并不是阻力做的功,故C选项错误.

D、对全过程用动能定理可以得到W_G-W_阻力=$\frac {1}{2}$mv$_2$_-0,W_G,W_阻力即为合外力的功,所以D正确.

故选AD.

点评:

本题既考查了匀变速直线运动的规律,也考查了动能定理的应用,学生能灵活的应用知识,提高学生的解题能力.

多选题

(多选)一个小物块从斜面底端冲上足够长的斜面后又返回到斜面底端,已知小物块的初动能为E,它返回到斜面底端的速度为V,克服摩擦力所做功为$\frac {E}{2}$,若小物块以2E的初动能冲上斜面,则有(  )

A
返回到斜面底端时的动能为$\frac {3E}{2}$
B
返回斜面底端时的动能为E;
C
返回斜面底端时的速度大小为$\sqrt {2}$V
D
小物块两次往返克服摩擦力做功相同

题目答案

BC

答案解析

分析:

(1)冲上斜面和返回到斜面底端两过程中克服摩擦阻力做功相等;

(2)初动能增大后,上升的高度也随之变大,可根据匀减速直线运动的速度位移公式求出上升的位移,进而表示出克服摩擦力所做的功;

(3)对两次运动分别运用动能定理即可求解.

解答:

解:以初动能为E冲上斜面并返回的整个过程中运用动能定理得:

$\frac {1}{2}$mV_-E=-$\frac {E}{2}$①

设以初动能为E冲上斜面的初速度为V_0,则以初动能为2E冲上斜面时,初速度为$\sqrt {2}$V_0,加速度相同,

根据2ax=V_-V_0_可知第二次冲上斜面的位移是第一次的两倍,

所以上升过程中克服摩擦力做功是第一次的两倍,整个上升返回过程中克服摩擦力做功是第一次的两倍,即为E.

以初动能为2E冲上斜面并返回的整个过程中运用动能定理得:

$\frac {1}{2}$mV′_-2E=-E②,

所以返回斜面底端时的动能为E,故A错误,B正确;

C、由①②得:V′=$\sqrt {2}$V,故C正确,

D、第二次冲上斜面的位移是第一次的两倍,

所以上升过程中克服摩擦力做功是第一次的两倍,整个上升返回过程中克服摩擦力做功是第一次的两倍,故D错误.

故选BC.

点评:

本题难度较大.考查功能关系.该题考查了动能定理的直接应用,注意以不同的初动能冲上斜面时,运动的位移不同,摩擦力做的功也不同.

多选题

(多选)质点开始时做匀速直线运动,从某时刻起受到一恒力作用.此后,该质点的动能可能(  )

A
一直增大
B
先逐渐减小至零,再逐渐增大
C
先逐渐增大至某一最大值,再逐渐减小
D
先逐渐减小至某一非零的最小值,再逐渐增大

题目答案

ABD

答案解析

分析:

一质点开始时做匀速直线运动,说明质点所受合力为0,从某时刻起受到一恒力作用,这个恒力就是质点的合力.

根据这个恒力与速度的方向关系确定质点动能的变化情况.

解答:

解:A、如果恒力与运动方向相同,那么质点做匀加速运动,动能一直变大,故A正确.

B、如果恒力与运动方向相反,那么质点先做匀减速运动,速度减到0,质点在恒力作用下沿着恒力方向做匀加速运动,动能再逐渐增大.故B正确.

C、如果恒力方向与原来运动方向不在同一直线上,那么将速度沿恒力方向所在直线和垂直恒力方向分解,其中恒力与一个速度方向相同,这个方向速度就会增加,另一个方向速度不变,那么合速度就会增加,不会减小.故C错误.

D、如果恒力方向与原来运动方向不在同一直线上,那么将速度沿恒力方向所在直线和垂直恒力方向分解,其中恒力与一个速度方向相反,这个方向速度就会减小,另一个方向速度不变,那么合速度就会减小,当恒力方向速度减到0时,另一个方向还有速度,所以速度到最小值时不为0,然后恒力方向速度又会增加,合速度又在增加,即动能增大.故D正确.

故选ABD.

点评:

对于直线运动,判断速度增加还是减小,我们就看加速度的方向和速度的方向.

对于受恒力作用的曲线运动,我们可以将速度分解到恒力方向和垂直恒力方向,再去研究.

多选题

(多选)一辆汽车在平直的公路上以v_0的速度开始加速行驶,经过一段时间t,前进了L,此时恰好达到其最大速度v_m.设此过程中汽车发动机始终以额定功率P工作,汽车所受的阻力恒定为F,则在这段时间内,发动机所做的功为(  )

A
Fvt
B
Pt
C
_
D
$\frac {1}{2}$Fv_0t+$\frac {1}{2}$Fv_mt

题目答案

BC

答案解析

分析:

汽车以额定功率,经时间t后从速度v_0开始加速行驶了L距离,恰好达到最大速度v_m,由于汽车所受阻力恒为F,所以由动能定理可求出发动机所做的功.

解答:

解:汽车从速度v_0到最大速度v_m过程中,由动能定理可知:

W-FL=$\frac {1}{2}$mv_m_-$\frac {1}{2}$mv_0_

解得:W=$\frac {1}{2}$mv_m_-$\frac {1}{2}$mv_0_+FL

当然,由于发动机功率恒定,则经过时间t,发动机所做的功也可以为:W=Pt

故选:BC

点评:

由题意可知,求发动机做的功,当功率恒定时,可以由功率与时间的乘积,也可以由动能定理求出.当功率不恒定时,必须由动能定理求出.

多选题

(多选)如图所示,水平转台上有一个质量为m的物块,用长为L的细绳将物块连接在转轴上,细线与竖直转轴的夹角为θ角,此时绳中张力为零,物块与转台间动摩擦因数为μ(μ<tanθ),最大静摩擦力等于滑动摩擦力,物块随转台由静止开始缓慢加速转动,则(  )

A
至绳中出现拉力时,转台对物块做的功为2μmgLsinθ
B
至绳中出现拉力时,转台对物块做的功为$\frac {1}{2}$μmgLsinθ
C
至转台对物块支持力为零时,转台对物块做的功为$\frac {mgLsin_θ}{2cosθ}$
D
设法使物体的角速度增大到$\sqrt {}$时,物块机械能增量为$\frac {3mgL}{4cosθ}$

题目答案

BCD

答案解析

分析:

对物体受力分析知物块离开圆盘前

合力F=f+Tsinθ=m$\frac {v}{r}$;N+Tcosθ=mg,根据动能定理知W=E_k=$\frac {1}{2}$mv_

然后根据临界条件分析做功和势能变化.

解答:

解:对物体受力分析知物块离开圆盘前

合力F=f+Tsinθ=m$\frac {v}{r}$①

N+Tcosθ=mg②

根据动能定理知W=E_k=$\frac {1}{2}$mv_③

AB、当弹力T=0,r=Lsinθ④

由①②③④解得W=$\frac {1}{2}$fLsinθ+$\frac {1}{2}$μmgLsinθ

至绳中出现拉力时,转台对物块做的功为$\frac {1}{2}$μmgLsinθ,故A错误,B正确;

C、当N=0,f=0,由①②③知W=$\frac {1}{2}$mgLsinθtanθ=$\frac {mgLsin_θ}{2cosθ}$,故C正确;

D、由①②知ω_0=$\sqrt {}$,设法使物体的角速度增大到ω=$\sqrt {}$>ω_0=$\sqrt {}$,故物体已脱离水平盘,此时夹角为α

则mgtanα=mω_r⑤

△E_p=mgh=mg(Lcosθ-Lcosα)⑥

由⑤⑥知△E_p=mgL•(cosθ-$\frac {2}{3}$cosθ)=$\frac {1}{3}$mgLcosθ

物块机械能增量为△E_p+△E_k=$\frac {3mgL}{4cosθ}$,故D正确;

故选:BCD

点评:

此题考查牛顿运动定律和功能关系在圆周运动中的应用,注意临界条件的分析,至绳中出现拉力时,摩擦力为最大静摩擦力;转台对物块支持力为零时,N=0,f=0.题目较难,计算也比较麻烦.

多选题

(多选)如图所示,水平转台上有一个质量为m的物块,用长为L的细绳将物块连接在转轴上,细线与竖直转轴的夹角为θ角,此时绳中张力为零,物块与转台间动摩擦因数为μ(μ<tanθ),最大静摩擦力等于滑动摩擦力,物块随转台由静止开始缓慢加速转动,则(  )

A
至绳中出现拉力时,转台对物块做的功为2μmgLsinθ
B
至绳中出现拉力时,转台对物块做的功为$\frac {1}{2}$μmgLsinθ
C
至转台对物块支持力为零时,转台对物块做的功为$\frac {mgLsin_θ}{2cosθ}$
D
当物块的角速度增大到$\sqrt {}$时,物块与转台间恰好无相互作用

题目答案

BCD

答案解析

分析:

对物体受力分析知物块离开圆盘前合力F=f+Tsinθ=m$\frac {v}{r}$;N+Tcosθ=mg,根据动能定理知W=E_k=$\frac {1}{2}$mv_然后根据临界条件分析做功和势能变化.

解答:

解:A、对物体受力分析知物块离开圆盘前

合力F=f+Tsinθ=m$\frac {v}{r}$①

N+Tcosθ=mg②

根据动能定理知W=E_k=$\frac {1}{2}$mv_③

AB、当弹力T=0,r=Lsinθ④

由①②③④解得W=$\frac {1}{2}$fLsinθ≤$\frac {1}{2}$μmgLsinθ至绳中出现拉力时,转台对物块做的功为$\frac {1}{2}$μmgLsinθ,故A错误,B正确;

C、当N=0,f=0,由①②③知W=$\frac {1}{2}$mgLsinθtanθ=$\frac {mgLsin_θ}{2cosθ}$,故C正确;

D、由①②知ω_0=$\sqrt {}$,所以当物块的角速度增大到$\sqrt {}$时,物块与转台间恰好无相互作用,故D正确;

故选:BCD

点评:

此题考查牛顿运动定律和功能关系在圆周运动中的应用,注意临界条件的分析,至绳中出现拉力时,摩擦力为最大静摩擦力;转台对物块支持力为零时,N=0,f=0.题目较难,计算也比较麻烦.

多选题

(多选)如图所示光滑管形圆轨道半径为R(管径远小于R),小球a、b大小相同,质量均为m,其直径略小于管径,能在管中无摩擦运动,两球先后以相同的速度v通过轨道最低点,且当小球a在最低点时,小球b在最高点,以下说法不正确的是(  )

A
当小球b在最高点对轨道无压力时,小球a比小球b所需向心力大5mg
B
当v=$\sqrt {5gR}$时,小球b在轨道最高点对轨道无压力
C
速度v只至少为2$\sqrt {gR}$,才能使两球在管内做圆周运动
D
只要v≥$\sqrt {5gR}$,小球a对轨道最低点的压力比小球b对轨道最高点的压力大6mg

题目答案

AC

答案解析

分析:

小球在圆环的内侧运动,相当于圆周运动中的杆的模型,此时在最高的速度是可以为零的,在整个运动的过程中小球的机械能守恒,可以求得小球到达最低端是的速度和需要的向心力的大小.

解答:

解:A、B、C、由于管中没有摩擦力的作用,所以球的机械能守恒,当小球b在最高点对轨道无压力,即只有重力做为向心力,

所以mg=m$\frac {v_b}{R}$,所以在最高点时b球的速度的大小为$\sqrt {gR}$,

所以C错误;

从最高点到最低点,由机械能守恒可得,mg•2R+$\frac {1}{2}$mv_b_=$\frac {1}{2}$mv_,

对于a球,在最低点是,由向心力的公式可得 F-mg=m$\frac {v}{R}$,

所以:v=$\sqrt {5gR}$

F-mg=5mg,

所以此时的向心力的大小为5mg,

所以小球a比小球b所需向心力大4mg,故A错误,B正确,C错误;

D、最高点时F$_1$=m$\frac {v$_1$}{R}$-mg,

在最低点时,F$_2$=m$\frac {v$_2$}{R}$+mg,

由机械能守恒有$\frac {1}{2}$mv$_1$_+mg2R=$\frac {1}{2}$mv$_1$_,

所以F$_2$-F$_1$=6mg.所以只要v≥$\sqrt {5gR}$,小球a对轨道最低点的压力比小球b对轨道最高点的压力大6mg.故D正确.

故选:AC.

点评:

该题考查竖直平面内的圆周运动,内管可以对小球提供支持力,可化为轻杆模型,在最高点时,小球速度可以为零,与绳的模型一定要区分开.

多选题

(多选)固定在竖直平面内的光滑细圆管,管道半径为R.若沿如图所示的两条虚线截去轨道的四分之一,管内有一个直径略小于管径的小球在运动,且恰能从一个截口抛出,从另一个截口 无碰撞的进入继续做圆周运动,空气阻力忽略不计.则小球在运动过程中(  )

A
小球的运动轨迹为圆
B
每次飞越无管区域时的最高点在过圆管中心的竖直线上
C
每次进入圆管时的水平分速度和竖直分速度大小相等
D
每次飞跃无管区的时间为$\sqrt {}$

题目答案

BCD

答案解析

分析:

小球离开管口后做斜抛运动,将小球的运动分解为水平方向和竖直方向上,根据等时性求出初速度的大小,从而根据竖直方向上的运动规律求出每次飞越无管区域的时间.

解答:

解:A、小球离开管口后,仅受重力,做斜抛运动,小球运动的轨迹不是圆,故A错误.

B、小球做斜抛运动,最终从另一截口无碰撞进入,跟对称性知,每次飞越无管区域的最高点在过圆管中心的竖直线上.由几何关系知,小球离开管口时速度与水平方向的夹角为45度,由对称性知,进入管口时速度与水平方向的夹角也为45度,根据平行四边形定则得,每次进入圆管时水平分速度与竖直分速度相等,故B、C正确.

D、设小球离开管口的速度为v_0,则离开管口时竖直分速度$\frac {$\sqrt {2}$}{2}$v_0,离开管口时水平分速度v_x=$\frac {$\sqrt {2}$}{2}$v_0,

小球在空中运动的时间t=$\frac {2v_y}{g}$=$\frac {$\sqrt {2}$v}{g}$,在水平方向上有:$\sqrt {2}$R=$\frac {$\sqrt {2}$}{2}$v_0t,解得v_0=$\sqrt {}$,t=$\sqrt {}$,故D正确.

故选:BCD.

点评:

解决本题的关键掌握处理斜抛运动的方法,知道竖直方向上做竖直上抛运动,在水平方向上做匀速直线运动,抓住等时性,结合运动学公式灵活求解.