6.(2009·寧夏高考)水平地面上有一木箱,木箱與地面之間的動摩擦因數為μ(0<μ<1).現
對木箱施加一拉力F,使木箱做勻速直線運動.設F的方向與水
平面夾角為θ,如圖5所示,在θ從0逐漸增大到90°的過程中,木
箱的速度保持不變,則 ( )
A.F先減小后增大 B.F一直增大
C.F的功率減小 D.F的功率不變
解析:由木箱受力平衡可知:Fcosθ=μ(G-Fsinθ),
即F==,
故F先減小后變大.根據P=Fvcosθ=可知F的功率減小.故A、C正確.
答案:AC
5.(2010·常州模擬)如圖3所示,質量為m的物體置于水平地面上,所受水平拉力F在2
s時間內的變化圖象如圖4甲所示,其運動的速度圖象如圖4乙所示,g=10
m/s2.下列說法正確的是
( ) 圖3
圖4
A.物體和地面之間的動摩擦因數為0.1
B.水平拉力F的最大功率為5 W
C.2 s 末物體回到出發點
D.2 s 內物體的加速度不變
解析:本題考查通過圖象處理勻變速運動問題.在減速階段,Ff=ma,μmg=ma,μ=0.1,A正確;拉力F的最大功率P=Fv=10×1 W=10 W,B不正確;物體在第一秒內受到的合力的方向與第二秒內受到的合力的方向相反,加速度方向相反,D不正確;由v-t圖象可知,物體在2 s 內位移是速度圖線與t軸所圍面積,即1 m,沒有回到起點,C不正確.
答案:A
4.(2008·寧夏高考)一滑塊在水平地面上沿直線滑行,t=0時其速度為1 m/s,從此刻開始在滑塊運動方向上再施加一水平作用力F,力F和滑塊的速率v隨時間的變化規律分別如圖2甲和乙所示.設在第1秒內、第2秒內、第3秒內力F對滑塊做的功分別為W1、W2、W3,則以下關系正確的是 ( )
圖2
A.W1=W2=W3 B.W1<W2<W3
C.W1<W3<W2 D.W1=W2<W3
解析:力F做的功等于每段恒力F與該段滑塊運動的位移數值(v-t圖象中圖象與坐標軸圍成的面積)的乘積,第1秒內,位移為一個小三角形面積S;第2秒內,位移也為一個小三角形面積S;第3秒內,位移為兩個小三角形面積2S,故W1=1S,W2=3S,W3=4S,所以W1<W2<W3.
答案:B
3. (2010·蘇州模擬)如圖1所示,質量相同的兩物體處于同一高度,A沿固定在地面上的
光滑斜面下滑,B自由下落,最后到達同一水平面,則 ( )
A.重力對兩物體做的功相同
B.重力的平均功率相同
C.到達底端時重力的瞬時功率相同
D.到達底端時兩物體的動能相同,速度相同
解析:由于兩個物體質量相同、下落高度相同,所以重力對兩物體做的功相同,A選項正確.由于下落的時間不同,所以重力的平均功率不相同,B選項錯誤.根據機械能守恒可知,兩物體到達底端時動能相同,即速度大小相同、方向不同,D選項錯誤.由瞬時功率的計算式可得PA=mgvcosθ,PB=mgv,因此,到達底端時重力的瞬時功率PA<PB,C選項錯誤.
答案:A
2.在距地面高5 m的平臺上,以25 m/s的速率豎直向上拋出一質量為1 kg的石塊,不計空氣阻力,取g=10 m/s2,則拋出后第三秒內重力對石塊所做的功是 ( )
A.-100 J B.50 J
C.100 J D.0 J
解析:石塊在2 s末與3 s末在同一位置,故第3 s內位移為0,所以第3 s內重力做功為
零.
答案:D
1.一人乘電梯從1樓到20樓,在此過程中經歷了先加速,后勻速,再減速的運動過程,則電梯支持力對人做功情況是 ( )
A.加速時做正功,勻速時不做功,減速時做負功
B.加速時做正功,勻速和減速時做負功
C.加速和勻速時做正功,減速時做負功
D.始終做正功
解析:支持力始終豎直向上,與位移同向,α=0°,故支持力始終做正功,D正確.
答案:D
12.已知向量a=,x∈
.若函數f(x)=a·b-
|a+b|的最小值為-
,求實數
的值.
解 ∵|a|=1,|b|=1,x∈,
∴a·b=coscos
-sin
sin
=cos2x,
|a+b|==
==2
=2cosx.
∴f(x)=cos2x-cosx=2cos2x-
cosx-1
=2 -
-1,cosx∈[0,1].
①當<0時,取cosx=0,此時f(x)取得最小值,
并且f(x)min=-1≠-,不合題意.
②當0≤≤4時,取cosx=
,
此時f(x)取得最小值,
并且f(x)min=--1=-
,解得
=2.
③當>4時,取cosx=1,此時f(x)取得最小值,
并且f(x)min=1-=-
,
解得=
,不符合
>4舍去,∴
=2.
11.設n和m是兩個單位向量,其夾角是60°,求向量a=2m+n與b=2n-3m的夾角.
解 由|m|=1,|n|=1,夾角為60°,得m·n=.
則有|a|=|2m+n|==
=
.
|b|==
=
.
而a·b=(2m+n)·(2n-3m)=m·n-6m2+2n2=-,
設a與b的夾角為,
則cos=
=
=-
.故a,b夾角為120°.
10.已知a=,且
∈
.
(1)求的最值;
(2)若|ka+b|=|a-kb| (k∈R),求k的取值范圍.
解 (1)a·b=-sin·sin
+cos
·cos
=cos2
,
|a+b|2=|a|2+|b|2+2a·b=2+2cos2=4cos2
.
∵∈
,∴cos
∈
,∴|a+b|=2cos
.
∴=
=cos
-
.
令t=cos,則
≤t≤1,
′=1+
>0,
∴t-在t∈
上為增函數.
∴-≤t-
≤
,
即所求式子的最大值為,最小值為-
.
(2)由題設可得|ka+b|2=3|a-kb|2,
∴(ka+b)2=3(a-kb)2
又|a|=|b|=1,a·b=cos2,∴cos2
=
.
由∈
,得-
≤cos2
≤1.
∴-≤
≤1.解得k∈[2-
,2+
]
{-1}.
9.已知平面上三個向量a、b、c的模均為1,它們相互之間的夾角均為120°.
(1)求證:(a-b)⊥c;
(2)若|ka+b+c|>1 (k∈R),求k的取值范圍.
(1)證明 ∵(a-b)·c=a·c-b·c
=|a|·|c|·cos120°-|b|·|c|·cos120°=0,
∴(a-b)⊥c.
(2)解 |ka+b+c|>1|ka+b+c|2>1,
?k2a2+b2+c2+2ka·b+2ka·c+2b·c>1.
∵|a|=|b|=|c|=1,且a、b、c的夾角均為120°,
∴a2=b2=c2=1,a·b=b·c=a·c=-,
∴k2+1-2k>1,即k2-2k>0,∴k>2或k<0.
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