一、选择题(1~5题只有一项符合题目要求,6~9题有多项符合题目要求,每小题6分,共54分)
1.滑块静止于光滑水平面上,与之相连的轻质弹簧处于自然伸直状态,现用恒定的水平外力F作用于弹簧右端,在向右移动一段距离的过程中拉力F做了10 J的功.在上述过程中( )
A.弹簧的弹性势能增加了10 J
B.滑块的动能增加了10 J
C.滑块和弹簧组成的系统机械能增加了10 J
D.滑块和弹簧组成的系统机械能守恒
解析:拉力F做功的同时,弹簧伸长,弹性势能增大,滑块向右加速,滑块动能增加,由功能关系可知,拉力做功等于滑块的动能与弹簧弹性势能的增加量之和,C正确,A、B、D均错误.
答案:C
2.(2018·衡水模拟)质量为2吨的汽车,发动机牵引力的功率为30 kW,汽车在水平路面上行驶能达到的最大速度为15 m/s,若汽车以最大功率行驶,所受阻力恒定,则汽车的速度为10 m/s时的加速度为( )
A.0.5 m/s2 B.1 m/s2
C.2 m/s2 D.2.5 m/s2
解析:汽车在水平路面上行驶所受阻力Ff==2 000 N;当汽车的速度为10 m/s时,牵引力F==3 000 N;加速度a==0.5 m/s2,选项A正确.
答案:A
3.(2018·石家庄二模)静止在水平地面上的物体,同时受到水平面内两个互相垂直的力F1、F2的作用,由静止开始运动了2 m,已知F1=6 N,F2=8 N,则( )
A.F1做功12 J
B.F2做功16 J
C.F1、F2的合力做功28 J
D.F1、F2做的总功为20 J
解析:物体由静止沿F1、F2的合力方向运动,位移为2 m,因为位移的方向应与合力的方向一致,所以WF1=F1·l·cos53°=7.2 J,WF2=F2·l·cos37°=12.8 J,故A、B错误;F1、F2的合力F合==10 N,W总=F合·l=20 J,故C错误、D正确.
答案:D
4.如图所示,滑雪者由静止开始沿斜坡从A点自由滑下,然后在水平面上前进至B点停下.已知斜坡、水平面与滑雪板之间的动摩擦因数皆为μ,滑雪者(包括滑雪板)的质量为m,A、B两点间的水平距离为L.在滑雪者经过AB段运动的过程中,克服摩擦力做的功( )
A.大于μmgL B.小于μmgL
C.等于μmgL D.以上三种情况都有可能
解析:设斜坡与水平面的交点为C,BC长度为L1,AC水平长度为L2,AC与水平面的夹角为θ,如图所示,则滑雪者在水平面上摩擦力做功W1=-μmgL1,在斜坡上摩擦力做功W2=-μmgcosθ·=-μmgL2,所以在滑雪者经过AB段过程中,摩擦力做功W=W1+W2=-μmg(L1+L2)=-μmgL.所以滑雪者克服摩擦力所做的功为μmgL.故选项C正确.
答案:C
5.(2018·常州市模拟)如图所示是“过山车”玩具模型,当小球以速度v经过圆形轨道最高点时,小球与轨道间的作用力为F,多次改变小球初始下落的高度h,就能得出F与v的函数关系,下列关于F与v之间的关系中有可能正确的是( )
解析:小球运动过程中,只有重力做功,机械能守恒,故mgh=mg·2R+mv2(①),在轨道最高点,重力和支持力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律,有F+mg=m(②),联立①②解得F=m-mg(③),根据③式,F-v关系图象是开口向上的抛物线,C项正确.
答案:C