内容发布更新时间 : 2024/11/15 11:20:43星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

【点评】对于实验的考查侧重于考查学生的理解，故在解题中要注意分析题意，找出实验的原理才能正确

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的解答，根据动能定理可知，合外力做的功应等于物体动能的变化量，所以W与v成正比，用描点法作出图象．

三、计算题（本大题共6小题，要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位）

18．如图所示，在光滑的水平面上，质量m=3kg的物体，在水平拉力F=6N的作用下，从静止开始运动，运动时间t=3s．求：

（1）力F在3s内对物体所做的功；

（2）力F在3s内对物体做功的平均功率； （3）在3s末，力F对物体做功的瞬时功率．

【考点】功率、平均功率和瞬时功率． 【专题】功率的计算专题． 【分析】（1）先根据牛顿第二定律求出加速度，再根据运动学基本公式求出3s内的位移，再根据恒力做功公式W=Fscosθ即可求解；

（2）求的是平均功率，用前面求出的总功除以总的时间就可以；

（3）瞬时功率要用力与瞬时速度的乘积来计算，根据运动规律可以求得瞬时速度的大小，再由瞬时功率的公式可以求得瞬时功率的大小． 【解答】解：（1）根据牛顿第二定律得：a=3s内，物体的位移为：x=

根据恒力做功公式得：W=Fscosθ=6×9J=54J （2）平均功率为：

，

（3）根据匀加速直线运动速度时间公式得：v=at=2×3=6m/s

所以在3s末，力F对物体做功的瞬时功率为：P=Fv=6×6W=36W． 答：（1）力F在3s内对物体所做的功为54J；

（2）力F在3s内对物体做功的平均功率为18W； （3）在3s末，力F对物体做功的瞬时功率为36W．

【点评】求物体的平均功率和瞬时功率的时候一定要注意对公式的选择，瞬时功率只能用P=Fv来求解．

19．（10分）某型号汽车发动机的额定功率P0=60kW，汽车质量m=1×10 kg，在水平路面上正常行驶中所

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受到的阻力大小恒为车重的0.15倍．g取10m/s．

（1）求该汽车在水平路面上行驶能达到的最大速度vm；

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（2）若该汽车由静止开始以a1=0.5m/s的加速度匀加速行驶，求维持汽车做匀加速直线运动的时间t； （3）若该汽车在水平高速公路上以v=36m/s的速度匀速行驶，轮胎与路面的动摩擦因数μ=0.60，驾驶员的反应时间△t=0.50s，求驾驶员驾驶该汽车与前车保持的安全距离的最小值s． 【考点】功率、平均功率和瞬时功率；牛顿第二定律． 【专题】功率的计算专题． 【分析】（1）当汽车达到最大速度时，处于受力平衡状态，汽车的牵引力和阻力大小相等，由P=Fv=fvm可以求得最大速度．

（2）首先要求出速度为20m/s时汽车的牵引力的大小，再由牛顿第二定律可以求得此时加速度的大小，从而求出匀加速运动的时间．

（3）当出现紧急情况时，汽车急刹车，由牛顿第二定律可以求出汽车的加速度，根据运动学公式求出汽车与前车保持的安全距离． 【解答】解：（1）当汽车发动机达到额定功率并做匀速运动时，汽车达到最大速度，此时发动机牵引力为：

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F=f1=kmg=0.15×1×10=1.5×10 N， 则vm=

=

=40 m/s

3

（2）设汽车匀加速行驶时发动机牵引力为F1，根据牛顿第二定律有： F1﹣f1=ma1

3

得：F1=f1+ma1=1500+1000×0.5=2×10N 维持汽车做匀加速直线运动的最大速度 vm1=

=

=30 m/s

维持汽车做匀加速直线运动的时间为： t=

=

=60 s

（3）当出现紧急情况时，汽车刹车时受到的总阻力为： f=f1+μmg=1500+0.6×10000=7.5×10N 此时汽车的加速度大小为：a2==

=7.5 m/s

2

3

汽车在司机反应时间内匀速行驶的距离为：s1=v△t=36×0.5=18m 由v=2a2s2得汽车的刹车距离为：s2=

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==86.4 m

所以此汽车与前车保持的安全距离的最小值为：s=s1+s2=18+86.4=104.4 m 答：（1）该汽车在水平路面上行驶能达到的最大速度为40 m/s； （2）维持汽车做匀加速直线运动的时间为60 s；

（3）驾驶员驾驶该汽车与前车保持的安全距离的最小值为104.4 m．

【点评】本题考查的是汽车的启动方式，对于汽车的两种启动方式，恒定加速度启动和恒定功率启动，对于每种启动方式的汽车运动的过程一定要熟悉．

20．（10分）一个质量为4kg的物体静止在足够大的水平地面上，物体与地面间的动摩擦因数μ=0.1，从t=0开始，物体受到一个大小和方向呈周期性变化的水平力F作用，力F随时间变化的规律如图所示，求前4

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秒内物体的位移大小和F对物体所做的功．（取g=10m/s）

【考点】功的计算．

【专题】定量思想；方程法；功的计算专题．

【分析】由力F随时间的变化规律图可知，力的变化具有周期性，周期为4s，可以根据牛顿第二定律求出一个周期内的位移和力F做的功即可

【解答】解：当物体在前半周期时由牛顿第二定律，得 F1﹣μmg=ma1 a1=

当物体在后半周期时，

由牛顿第二定律，得 F2+μmg=ma2 a2=

=2m/s

2

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=2m/s

2

前半周期和后半周期位移相等 x1=at=0.5×2×2=4m 一个周期的位移为 8m

4 秒内物体的位移大小为 x=8m

一个周期 F 做的功为 w1=（F1﹣F2）x1=（12﹣4）×4=32J 答：4秒内物体的位移大小为8m，力F对物体所做的功为32J

【点评】本题考查了匀变速直线运动的基本规律和牛顿第二定律的应用．解题时要注意观察图象，求出一个周期内的位移和拉力做功即可

21．如图所示，光滑斜轨和光滑圆轨相连，固定在同一竖直面内，圆轨的半径为R，一个小球（可视为质点），从离水平面高h处由静止自由下滑，由斜轨进入圆轨．求：

（1）为了使小球在圆轨内运动的过程中始终不脱离圆轨，h应至少多高？

（2）若小球到达圆轨最高点时圆轨对小球的压力大小恰好等于它自身重力大小，那么小球开始下滑时的h是多大？

【考点】动能定理的应用；牛顿第二定律；向心力． 【专题】动能定理的应用专题． 【分析】（1）由竖直平面内的圆周运动的临界条件可求得最高点的速度；再由动能定理可求得h的高度；

（2）最高点处对小球受力分析，由向心力公式可求得小球的速度；再由动能定理即可求得高度． 【解答】解：（1）小球刚好不脱离圆轨，在最高点由牛顿第二定律得：小球由斜轨至圆轨最高点过程，由动能定理得：mg（h﹣2R）=联立①②解得：故

． ②

①

时小球在圆轨内运动的过程中始终不脱离圆轨，高度至少为

③

（2）在最高点对小球由牛顿第二定律得：FN+mg=又有：FN=mg④

小球由斜轨至圆轨最高点过程，由动能定理得：mg（h﹣2R）=⑤

联立③④⑤解得：h=3R； 答：（1）h应至少为2.5R；（2）球开始下滑时的h是3R．

【点评】本题考查动能定理及向心力公式的应用，要注意明确竖直平面内做圆周运动时，最高点时重力应全部充当向心力． 22．（2010秋?莱城区校级期末）如图所示，一个四分之三圆弧形光滑细圆管轨道ABC，放置在竖直平面内，轨道半径为R，在A点与水平地面AD相接，地面与圆心O等高，MN是放在水平地面上长为3R、厚度不计的垫子，左端M正好位于A点．将一个质量为m、直径略小于圆管直径的小球从A处管口正上方某处由静止释放，不考虑空气阻力．

（1）若小球从C点射出后恰好能打到垫子的M端，则小球经过C点时速度为多少？ （2）小球经过C点时对管道作用力的大小和方向如何？

（3）欲使小球能通过C点落到垫子上，小球离A点的最大高度是多少？

【考点】向心力；牛顿第二定律；平抛运动． 【专题】牛顿第二定律在圆周运动中的应用． 【分析】（1）小球离开C点做平抛运动，由平抛运动的规律可以求得C点速度的大小．

（2）对小球，通过C点时，由重力和圆管的作用力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律求得圆管对小球的作用力，由牛顿第三定律得到小球对圆管的作用力； （3）小球下降的高度最大时，离开C的水平位移为4R，恰好打到N点，根据平抛运动求得C点的速度．再根据机械能守恒定律求解小球离A点的最大高度． 【解答】解：（1）小球离开C点做平抛运动，落到M点时水平位移为R，竖直下落高度为R，根据运动学公式可得：

运动时间为：

从C点射出的速度为：

（2）设小球以v1经过C点受到管子对它的作用力为N，由向心力公式可得：

解得：N=，

，方向竖直向下．

由牛顿第三定律知，小球对管子作用力大小为

（3）小球下降的高度最高时，小球运动的水平位移为4R，打到N点． 设能够落到N点的水平速度为v2，根据平抛运动求得：

设小球下降的最大高度为H，根据机械能守恒定律可知，

解得：H=

；

答：（1）若小球从C点射出后恰好能打到垫子的M端，则小球经过C点时速度为（2）小球经过C点时对管道作用力的大小为

，方向竖直向下；

（3）欲使小球能通过C点落到垫子上，小球离A点的最大高度是5R．

【点评】本题要分析清楚物体的运动过程，根据物体的不同的运动状态，采用相应的物理规律求解即可． 23．（2014?眉山模拟）如图所示，有一个可视为质点的质量为m=1kg的小物块，从光滑平台上的A点以v0=2m/s的初速度水平抛出，到达C点时，恰好沿C点的切线方向进入固定在水平地面上的光滑圆弧轨道，最后小物块滑上紧靠轨道末端D点的质量为M=3kg的长木板．已知木板上表面与圆弧轨道末端切线相平，木板下表面与水平地面之间光滑，小物块与长木板间的动摩擦因数μ=0.3，圆弧轨道的半径为R=0.4m，C点和圆弧的圆心连线与竖直方向的夹角θ=60°，不计空气阻力，g取10m/s．求： （1）小球到达C点时的速度

（2）小物块刚要到达圆弧轨道末端D点时对轨道的压力； （3）要使小物块不滑出长木板，木板的长度L至少多大？

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