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多选题

(多选)位于水平面上的物体在水平恒力F$_1$作用下,做速度为v$_1$的匀速运动;若作用力变为斜面上的恒力F$_2$,物体做速度为v$_2$的匀速运动,且F$_1$与F$_2$功率相同.则可能有(  )

A
F$_2$=F$_1$,v$_1$>v$_2$
B
F$_2$=F$_1$,v$_1$<v$_2$
C
F$_2$>F$_1$,v$_1$>v$_2$
D
F$_2$<F$_1$,v$_1$<v$_2$

题目答案

BD

答案解析

分析:

物体都做匀速运动,受力平衡,根据平衡条件列式,再根据F$_1$与F$_2$功率相同列式,联立方程分析即可求解.

解答:

解:物体都做匀速运动,受力平衡,则:

F$_1$=μmg

F$_2$ cosθ=μ(mg-F$_2$sinθ)

解得:F$_2$(cosθ+μsinθ)=F$_1$①

根据F$_1$与F$_2$功率相同得:

F$_1$v$_1$=F$_2$v$_2$cosθ②

由①②解得:

$\frac {v$_2$}{v$_1$}$=$\frac {cosθ+μsinθ}{cosθ}$=1+μtanθ

所以v$_1$<v$_2$,而F$_1$与 F$_2$的关系无法确定,大于、等于、小于都可以.

故选BD

点评:

该题要抓住物体都是匀速运动受力平衡及功率相等列式求解,难度适中.

举一反三
多选题

(多选)如图所示,在外力作用下某质点运动的υ-t图象为正弦曲线.从图中可以判断(  )

A
在0~t$_1$时间内,外力做正功
B
在0~t$_1$时间内,外力的功率逐渐增大
C
在t$_2$时刻,外力的功率最大
D
在t$_1$~t$_3$时间内,外力做的总功为零

题目答案

AD

答案解析

分析:

由v-t图象可知物体的运动方向,由图象的斜率可知拉力的方向,则由功的公式可得出外力做功的情况,由P=Fv可求得功率的变化情况.

解答:

解:A、在0~t$_1$时间内,由图象可知,物体的速度沿正方向,加速度为正值且减小,故力与速度方向相同,故外力做正功;故A正确;

B、图象斜率表示加速度,加速度对应合外力,合外力减小,速度增大;由图象可知0时刻速度为零,t$_1$时刻速度最大但拉力为零,由P=Fv可知外力的功率在0时刻功率为零,t$_1$时刻功率也为零,可知功率先增大后减小,B错误.

C、t$_2$时刻物体的速度为零,由P=Fv可知外力的功率为零,故C错误.

D、在t$_1$~t$_3$时间内物体的动能变化为零,由动能定理可知外力做的总功为零,故D正确;

故选AD.

点评:

本题要求学生能熟练掌握图象的分析方法,由图象得出我们需要的信息.

B答案中采用极限分析法,因开始为零,后来为零,而中间有功率,故功率应先增大,后减小.

多选题

(多选)水平地面上有一木箱,木箱与地面之间的动摩擦因数为μ(0<μ<1).现对木箱施加一拉力F,使木箱做匀速直线运动.设F的方向与水平面夹角为θ,如图,在θ从0逐渐增大到90°的过程中,木箱的速度保持不变,则(  )

A
F先减小后增大
B
F一直增大
C
F的功率减小
D
F的功率不变

题目答案

AC

答案解析

分析:

在θ从0逐渐增大到90°的过程中,木箱的速度保持不变,说明物体受力始终平衡,受力分析后正交分解表示出拉力F,应用数学方法讨论F的变化,再由P=Fvcsθ判断功率的变化.

解答:

解:对物体受力分析如图:

因为物体匀速运动,水平竖直方向均受力平衡:

Fcosθ=μ(mg-Fsinθ)

则得:F=$\frac {μmg}{cosθ+μsinθ}$

令:sinβ=$\frac {1}{$\sqrt {}$}$,cosβ=$\frac {μ}{$\sqrt {}$}$,即:tanβ=$\frac {1}{μ}$

则:F=$\frac {mμg}{(sinβcosθ+cosβsinθ)$\sqrt {}$}$=$\frac {μmg}{sin(θ+β)$\sqrt {}$}$

当θ+β=90°时,sin(θ+β)最大,F最小,则根据数学知识可知θ从0逐渐增大到90°的过程中,F先减小后增大,故A正确.

功率:P=Fvcosθ=$\frac {μmg}{(cosθ+μsinθ)}$×v×cosθ=$\frac {μmgv}{(1+μtanθ)}$

θ从0逐渐增大到90°的过程中,tanθ一直在变大,所以功率P一直在减小,故C正确.

故选:AC

点评:

本题为平衡条件的应用问题,受力分析后应用平衡条件求解即可,难点在于研究对象的选择和应用数学方法讨论拉力F的变化,难度不小,需要细细品味.

多选题

(多选)如图所示,物体在水平恒力F作用下,由静止起在水平面沿直线由A点运动到B点,则当水平面光滑与粗糙两种情况下(  )

A
力F所做的功相等
B
力F所做功的平均功率相等
C
力F在B点的瞬时功率在水平面光滑时较大
D
力F在B点的瞬时功率相等

题目答案

AC

答案解析

分析:

当水平面光滑时,物体在力F的作用下做匀加速直线运动,平均速度等于初末速度的平均值,由动能定理可求B点的速度,由功率p=Fv,可求平均功率、瞬时功率;同理有摩擦时,摩擦力做负功,B点的速度变小相应功率也变小.

解答:

解:A、两种情况下,拉力相同,位移也相同,故拉力的功也相同,故A正确;

B、当水平面光滑时,物体在力F的作用下做匀加速直线运动,由动能定理可求B点的速度比有摩擦力时大,又平均速度等于初末速度的平均值,故无摩擦时平均速度大,由平均功率公式P=Fv可知,此时平均功率较大,故B错误;

C、D、水平面光滑时,由动能定理可求B点的速度比有摩擦力时大,由功率p=Fv,可知,此时瞬时功率较大,故C正确,D错误;

故选AC.

点评:

考查了匀变速直线运动的规律,动能定理、功率的定义.

多选题

(多选)竖直上抛一球,球又落回原处,已知空气阻力的大小恒定,则(  )

A
上升过程中克服重力做的功大于下降过程中重力做的功
B
上升过程中克服重力做的功等于下降过程中重力做的功
C
上升过程中克服重力做功的平均功率大于下降过程中重力的平均功率
D
上升过程中克服重力做功的平均功率等于下降过程中重力的平均功率

题目答案

BC

答案解析

分析:

明确物体下落过程中除重力外阻力做负功,由功的计算公式可知,重力做功与克服空气阻力做功的关系,由牛顿第二定律和运动学公式得到上升和下落过程时间的关系,进而得到功率的关系.

解答:

解:AB、上升过程克服重力做的功和下降过程重力做的功均为mgh,即相等,故A错误,B正确;

CD、上升过程中克服阻力对它做的功与下降过程中克服阻力对它做的功均为fh,即相等,根据牛顿第二定律,上升过程:mg+f=ma

下降过程:mg-f=ma′

h=$\frac {1}{2}$at_=$\frac {1}{2}$a′t′_

可得:t<t′

故上升过程中克服重力的平均功率大于下降过程中重力的平均功率,C正确D错误;

故选:BC.

点评:

平均功率P=$\frac {W}{t}$,本题考查了功的计算与牛顿第二定律的结合应用,稍有一定的综合性但难度不大.

多选题

(多选)如图所示是一汽车在平直路面上启动的速度-时间图象,从t$_1$时刻起汽车的功率保持P不变,由图象可知(  )

A
t$_2$时刻汽车的牵引力最大
B
0~t$_1$时间内,汽车的牵引力不变,加速度不变,功率增大
C
t$_1$~t$_2$时间内,汽车的牵引力减小,加速度减小
D
t$_1$~t$_2$时间内,汽车的合力做功为P(t$_2$-t$_1$)

题目答案

BC

答案解析

分析:

由图可知,汽车从静止开始做匀加速直线运动,随着速度的增加,汽车的功率也要变大,当功率达到最大值之后,功率不能在增大,汽车的牵引力就要开始减小,以后就不是匀加速运动了,当实际功率达到额定功率时,功率不能增加了,要想增加速度,就必须减小牵引力,当牵引力减小到等于阻力时,加速度等于零,速度达到最大值.

解答:

解:A、t$_2$时刻,汽车速度达到最大值,汽车开始做匀速直线运动,此时加速度为零,由F_牵-f=ma可知:F_牵=f,此时牵引力最小,故A错误;

B、0~t$_1$时间内,汽车的速度是均匀增加的,是匀加速运动,所以汽车的牵引力不变,加速度不变,功率P=Fv增大,故B正确;

C、t$_1$~t$_2$时间内,汽车的功率已经达到最大值,功率不能再增加,所以汽车的牵引力随速度的增大而减小,加速度也要减小,故C正确;

D、根据W=P(t$_2$-t$_1$)可知:P(t$_2$-t$_1$)表示此过程中牵引力做的功,不是合力做的功,故D错误.

故选:BC

点评:

本题考查汽车的两种启动方式,恒定加速度启动和恒定功率启动.本题属于恒定加速度启动方式,由于牵引力不变,根据p=Fv可知随着汽车速度的增加,汽车的实际功率在增加,此过程汽车做匀加速运动,当实际功率达到额定功率时,功率不能增加了,要想增加速度,就必须减小牵引力,当牵引力减小到等于阻力时,加速度等于零,速度达到最大值.

多选题

(多选)对机车在水平路面上以恒定的加速度启动的过程,下列说法正确的是(  )

A
机车先匀加速直线运动,达最大速度后匀速直线运动
B
机车先匀加速直线运动,达额定功率后,做加速度逐渐减小的加速运动,加速度减小为零后匀速直线运动
C
匀加速运动过程机车的功率逐渐增大
D
机车的额定功率一定时,阻力越大机车的最大速度越大

题目答案

BC

答案解析

分析:

(1)机车启动有两种方式:①恒定的牵引力启动;②额定功率启动.此题为以恒定功率启动方式;

(2)牵引力可以根据p=Fv判断;

解答:

解:A、当机车以恒定加速启动时,由F-f=ma可知,F=ma+f牵引力不变,v=at,速度逐渐增大,汽车的功率P=Fv将逐渐增大,当功率达到额定功率之后,牵引力将逐渐减小,加速度将逐渐减小,速度继续增大,当牵引力等于阻力时,加速度减为零,速度达到最大,以后做匀速运动,故BC正确,A错误;

D、机车的额定功率一定时,当牵引力等于阻力时,速度最大,即P=Fv=fv可知,阻力越大,速度越小;故D错误;

故选:BC

点评:

机车由静止匀加速启动,整个运动过程分三个阶段,开始是初速度为零的匀加速运动,第二阶段是加速度逐渐减小的加速运动,最后一阶段是匀速直线运动.

多选题

(多选)如图所示,将一物体由A移至B,则重力做功(  )

A
与运动过程中是否存在阻力有关
B
与物体运动路径无关
C
与物体运动状态有关
D
与物体初、末位置高度有关

题目答案

BD

答案解析

分析:

由W=mgh可重力做功与路径无关,只与物体初、末两点的位置高度有关.

解答:

解:重力做功的特点为:重力做功和路径无关,和物体运动状态及受力情况无关;只与物体的初末位置的高度有关;

故BD正确;AC错误;

故选:BD.

点评:

本题考查重力做功的特点,明确重力做功的特点才能更好的明确重力势能.

多选题

(多选)关于重力势能与重力做功,下列说法中正确的是(  )

A
物体克服重力做的功等于重力势能的增加
B
在同一高度,将物体以初速v_0向不同的方向抛出,从抛出到落地过程中,重力做的功相等,物体所减少的重力势能一定相等
C
重力势能等于零的物体,不可能对别的物体做功
D
用手托住一个物体匀速上举时,手的支持力做的功等于克服重力做的功与物体所增加的重力势能之和

题目答案

AB

答案解析

分析:

重力做正功,重力势能减小;重力做负功,重力势能增加;重力做的功等于重力势能的减小量.

解答:

解:A、物体克服重力做的功等于重力势能的增加,故A正确

B、在同一高度,将物体以初速v_0向不同的方向抛出,从抛出到落地过程中,重力做的功相等,物体所减少的重力势能一定相等,故B正确

C、重力势能具有相对性,重力势能的大小与零势能面的选取有关,重力势能等于零的物体,可以对别的物体做功,故C错误

D、用手托住一个物体匀速上举时,手的支持力做的功等于克服重力做的功,物体克服重力做的功与物体所增加的重力势能相等,故D错误

故选:AB.

点评:

本题关键明确重力做功的特点以及重力做功与重力势能变化之间的关系,基础题.

多选题

(多选)下列关于弹性势能的说法中正确的是(  )

A
任何发生弹性形变的物体都具有弹性势能
B
任何具有弹性势能的物体,一定发生弹性形变
C
物体只要发生形变,就一定具有弹性势能
D
弹簧的弹性势能只跟弹簧被拉伸或压缩的长度有关

题目答案

AB

答案解析

分析:

发生弹性形变的物体的各部分之间,由于有弹力的相互作用,也具有势能,这种势能叫做弹性势能,同一弹性物体在一定范围内形变越大,具有的弹性势能就越多,反之,则越小.

解答:

解:A、发生弹性形变的物体,恢复形变的过程能够对外做功,一定具有弹性势能,故A正确;

少、物体具有弹性势能,在释放弹性势能时会对外做功,故一定是发射了弹性形变,从而积蓄了一定的势能,故少正确;

C、形变可以是永久形变,故有形变不一定有弹性势能,故C错误;

D、弹簧的弹性势能与弹簧的行变量和弹簧的劲度系数有关,故D错误;

故选A少.

点评:

本题关键抓住弹性势能的定义,同时要注意弹性势能的变化总是伴随着弹力做功,同过弹力做功来研究弹性势能的变化.

多选题

(多选)某缓冲装置可抽象成图所示的简单模型,图中K$_1$、K$_2$为原长相等,劲度系数不同的轻质弹簧,下列表述正确的是(  )

A
缓冲效果与弹簧的劲度系数无关
B
垫片向右移动时,两弹簧产生的弹力大小相等
C
垫片向右移动时,两弹簧的长度保持相等
D
垫片向右移动时,两弹簧的弹性势能发生改变

题目答案

BD

答案解析

分析:

本题关键明确两个弹簧是串联关系,弹力相等,然后结合胡克定律进行分析.

解答:

解:A、劲度系数不同,在相同的压力下形变效果不同,故缓冲效果与弹簧的劲度系数有关,故A错误;

B、C、D、垫片向右移动时,两个弹簧的长度变了,而两弹簧是串联关系,故产生的弹力大小始终相等,故B正确,C错误;

D、垫片向右移动时,两个弹簧的长度变了故两弹簧的弹性势能发生改变,故D正确;

故选BD.

点评:

本题是弹簧的实际运用问题,关键是要明确串接时两个弹簧的弹力相等,基础题.