8.(2010·南通模拟)两根光滑直杆(粗细可忽略不计)水平平行放置,一质量为m、半径为r的均匀细圆环套在两根直杆上,两杆之间的距离为r,图6甲所示为立体图,图6乙所示为侧视图.现将两杆沿水平方向缓慢靠近直至两杆接触为止,在此过程中 ( )
图6
A.每根细杆对圆环的弹力均增加
B.每根细杆对圆环的最大弹力均为mg
C.每根细杆对圆环的弹力均不做功
D.每根细杆对圆环所做的功均为-mgr
解析:本题考查物体平衡的动态分析和动能定理.以圆环为研究对象,由于两杆始终处于同一水平面,因此两杆对环的作用力大小始终相等,且它们的合力始终等于环的重力,即合力F是一定值,当两杆水平靠近时,两个弹力与竖直方向的夹角变小,根据三角形边与角的关系可知,两个弹力逐渐变小,A项错误;因此开始时两杆相距r时弹力最大,由几何关系可知,这时FN=F=mg,B项正确;在缓慢移动的过程中,圆环的重心下降r/2,设两个弹力做的功各为W,则根据动能定理,2W+mgr/2=0,则W=-mgr,D项正确.
答案:BD
7.如图5所示,质量相等的物体A和物体B与地面的动摩擦因数相等,在力F的作用下,一起沿水平地面向右移动x,则
( )
A.摩擦力对A、B做功不相等
B.A、B动能的增量相同
C.F对A做的功与F对B做的功相等
D.合外力对A做的功与合外力对B做的功不相等
解析:因F斜向下作用在物体A上,A、B受的摩擦力不相同,因此,摩擦力对A、B做的功不相等,A正确;A、B两物体一起运动,速度始终相同,故A、B动能增量一定相同,B正确;F不作用在B上,不能说F对B做功,C错误;合外力对物体做的功应等于物体动能增量,故D错误.
答案:AB
6.如图4所示,板长为l,板的B端静放有质量为m的小物体P,物体与板间的动摩擦因数为μ,开始时板水平,若缓慢转过一个小角度α的过程中,物体保持与板相对静止,则这个过程中
( )
A.摩擦力对P做功为μmgcosα·l(1-cosα) 图4
B.摩擦力对P做功为mgsinα·l(1-cosα)
C.支持力对P做功为mglsinα
D.板对P做功为mglsinα
解析:对物体运用动能定理
W合=WG+WFN+W摩=ΔEk=0
所以WFN+W摩=-WG=mglsinα
因摩擦力的方向(平行于木板)和物体速度方向(垂直于木板)始终垂直,对物体不做功,故斜面对物体做的功就等于支持力对物体做的功,即WFN=mglsinα,故C、D正确.
答案:CD
5.(2009·全国卷Ⅱ)以初速度v0竖直向上抛出一质量为m的小物块.假定物块所受的空气阻力Ff大小不变.已知重力加速度为g,则物块上升的最大高度和返回到原抛出点的速率分别为 ( )
A.和v0
B.和v0
C.和v0
D.和v0
解析:设物块上升的最大高度为H,返回的速率为v.
由动能定理得:(mg+Ff)H=mv02,(mg-Ff)H=mv2,联立得H=,v=v0.A正确.
答案:A
4.(2010·常州模拟)构建和谐型、节约型社会深得民心,节能器材遍布于生活的方方面面.自动充电式电动车就是很好的一例.电动车的前轮装有发电机,发电机与蓄电池连接.当骑车者用力蹬车或电动自行车自动滑行时,自行车就可以连通发电机向蓄电池充电,将其他形式的能转化成电能储存起来.现有某人骑车以500
J的初动能在粗糙的水平路面上滑行,第一次关闭自动充电装置,让车自由滑行,其动能随位移变化关系如图3中图线①所示;
第二次启动自动充电装置,其动能随位移变化关系如图线②所示,则第二次向蓄电池所充的电能是 ( )
A.200 J B.250 J
C.300 J D.500 J
解析:滑行时阻力Ff恒定,由动能定理对图线①有
ΔEk=Ffx1,x1=10 m
对图线②有ΔEk=Ffx2+E电,x2=6 m
所以E电=ΔEk=200 J,故A正确.
答案:A
3.人用手托着质量为m的物体,从静止开始沿水平方向运动,前进距离x后,速度为v(物体与手始终相对静止),物体与人手掌之间的动摩擦因数为μ,则人对物体做的功为( )
A.mgx B.0
C.μmgx D.mv2
解析:物体与手掌之间的摩擦力是静摩擦力,静摩擦力在零与最大值μmg之间取值,不一定等于μmg.在题述过程中,只有静摩擦力对物体做功,故根据动能定理,摩擦力对物体做的功W=mv2.
答案:D
2. (2010·苏州模拟)如图2所示,固定斜面倾角为θ,整个斜面分为AB、BC两段,AB=2BC.小物块P(可视为质点)与AB、BC两段斜面间的动摩擦因数分别为μ1、μ2.已知P由静止开始从A点释放,恰好能滑动到C点而停下,那么θ、μ1、μ2间应满足的关系是
( )
A.tanθ= B.tanθ= 图2
C.tanθ=2μ1-μ2 D.tanθ=2μ2-μ1
解析:由动能定理得mg·AC·sinθ-μ1mgcosθ·AB-μ2mgcosθ·BC=0,则有tanθ=,
B项正确.
答案:B
1.如图1所示,质量为m的物体静止于倾角为α的斜面体上,现对斜面体施
加一水平向左的推力F,使物体随斜面体一起沿水平面向左匀速移动x,
则在此匀速运动过程中斜面体对物体所做的功为 ( )
A.Fx B.mgxcosαsinα 图1
C.mgxsinα D.0
解析:由于物体做匀速运动,其处于平衡状态.物体动能和势能在运动过程中都不发生变化,故根据动能定理知合外力对物体做功为零.而重力做功为零,所以斜面体对物体做功为零,故应选D.
答案:D
12.已知椭圆上任意一点P,由P向x轴作垂线段PQ,垂足为Q,点M在线段PQ上,且
=2
,点M的轨迹为曲线E.
(1)求曲线E的方程;
(2)若过定点F(0,2)的直线l交曲线E于不同的两点G,H(点G在点F,H之间),且满足=2
,求直线l的方程.
解 (1)设M(x,y),P(x0,y0),
∵=2
,∴
,
将其代入椭圆方程得
得曲线E的方程为:.
(2)设G(x1,y1)、H(x2,y2),
∵=2
,∴x2=2x1. ①
依题意,当直线l斜率不存在时,G(0,1),H(0,-1),不满足=2
.故设直线l:y=kx+2,代入曲线E的方程并整理得(1+2k2)x2+8kx+6=0,
∴x1+x2=-,x1·x2=
②
联立①②解得k=±,
所以直线l的方程为:y=±x+2.
11.已知两条直线l1:2x-3y+2=0和l2:3x-2y+3=0,有一动圆(圆心和半径都动)与l1、l2都相交,且l1、l2被圆截得的弦长分别是定值26和24,求圆心的轨迹方程.
解 设动圆的圆心为M(x,y),半径为r,点M到直线l1,l2的距离分别为d1和d2.
由弦心距、半径、半弦长间的关系得,
即
消去r得动点M满足的几何关系为=25,
即.
化简得(x+1)2-y2=65.
此即为所求的动圆圆心M的轨迹方程.
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