2020屆高考物理二輪5功功率動(dòng)能定理

1、專題限時(shí)集訓(xùn)（五）（建議用時(shí)：40分鐘）專題通關(guān)練1.（多選）（2019唐山市高三理綜聯(lián)考）如圖所示，某人將質(zhì)量為 m的石塊從距 地面高h(yuǎn)處斜向上方拋出，石塊拋出時(shí)的速度大小為 vo，由于空氣阻力作用石塊 落地時(shí)速度大小為 v，方向豎直向下，已知重力加速度為 g,下列說法正確的是 （）A .剛拋出時(shí)重力的瞬時(shí)功率為 mgvoB .落地時(shí)重力的瞬時(shí)功率為 mgv1iC .石塊在空中飛行過程中合外力做的功為 mv2- qmv21 1D .石塊在空中飛行過程中阻力做的功為 mv2- mv§- mghBD 設(shè)石塊剛拋出時(shí)的速度方向與豎直方向的夾角為a則剛拋出時(shí)重力的瞬時(shí)功率為P= mgvoc

2、os a，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；落地時(shí)重力的瞬時(shí)功率為 mgv，選項(xiàng)1 1B正確；根據(jù)動(dòng)能定理，石塊在空中飛行過程中合外力做的功為 W= ；mv22mv0, 選項(xiàng)C錯(cuò)誤；設(shè)石塊在空中飛行過程中阻力做的功為 Wf，由動(dòng)能定理，mgh+ Wf1 1 1 1=2mv2 ，mv2，解得 Wf=2mv2 gmv2 mgh，選項(xiàng) D 正確。2如圖所示，質(zhì)量為m的物塊與轉(zhuǎn)軸00'相距R，物塊隨水平轉(zhuǎn)臺由靜止開始緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)速增加到一定值時(shí)，物塊即將在轉(zhuǎn)臺上滑動(dòng)，在物塊由靜止到 開始滑動(dòng)前的這一過程中，轉(zhuǎn)臺對物塊做的功為 呼，若物塊與轉(zhuǎn)臺之間的最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力相等，則物塊與轉(zhuǎn)臺間的動(dòng)摩擦因數(shù)為（）A.

3、 0.125 B. 0.15 C. 0.25 D. 0.5C 由于物塊做圓周運(yùn)動(dòng)，物塊剛開始滑動(dòng)這一時(shí)刻，物塊受到轉(zhuǎn)臺的摩擦力達(dá)到最大靜摩擦力，并由此提供向心力，則有： 卩m薩mR，解得 v = 卩gR設(shè) 轉(zhuǎn)臺對物塊做的功為 W,根據(jù)動(dòng)能定理得：W= |mv2=匹乎，又v = 7卩gR聯(lián)立 解得尸0.25,故選C o 3武廣高鐵已通車運(yùn)行，速度最高可達(dá)390 km/h，轉(zhuǎn)彎時(shí)的半徑達(dá)到了 8 km。 若機(jī)車在運(yùn)行過程中所受的阻力大小始終不變，在某一段直線軌道上勻加速運(yùn)動(dòng) 的過程中，下列說法正確的是（）A .機(jī)車輸出功率不變B .機(jī)車輸出功率逐漸增大C .機(jī)車一直勻加速運(yùn)動(dòng)，直到最大速度D .在

4、任意兩相等的時(shí)間內(nèi)，機(jī)車動(dòng)能變化相同B 勻加速運(yùn)動(dòng)合外力F為定值，又因?yàn)樽枇Σ蛔?，故牽引力恒定不變，?P= Fv，v逐漸增大，所以P增大，故A錯(cuò)誤，B正確；當(dāng)功率達(dá)到額定功率后， 機(jī)車的功率就不再增大，要增大速度，則要減小牽引力，當(dāng)牽引力等于阻力時(shí)，機(jī)車速度達(dá)到最大值，所以機(jī)車勻加速運(yùn)動(dòng)過程達(dá)不到最大速度，故C錯(cuò)誤；AEk=W合二(F Ff)s,在任意相等時(shí)間內(nèi)，F(xiàn)、Ff、a都是定值，因?yàn)槲矬w做勻加速運(yùn) 動(dòng)，故在任意相等時(shí)間內(nèi)，s不同，AEk不同，故D錯(cuò)誤。4. (多選)(2019湖南衡陽八中二模)質(zhì)量為2 kg的物塊放在粗糙水平面上，在水 平拉力的作用下由靜止開始運(yùn)動(dòng)，物塊的動(dòng)能Ek與其位

5、移x之間的關(guān)系如圖所示。 已知物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)尸0.2，g取10 m/s2,則下列說法正確的是()A . x= 1 m時(shí)物塊的速度大小為2 m/sB. x= 3 m時(shí)物塊的加速度大小為1.25 m/s2C .在前2m的運(yùn)動(dòng)過程中物塊所經(jīng)歷的時(shí)間為 2sD .在前4 m的運(yùn)動(dòng)過程中拉力對物塊做的功為 25 J1BCD 根據(jù)圖象知，x= 1 m時(shí)，物塊的動(dòng)能為2 J，由2mv2= 2 J，解得v =2 m/s，故A錯(cuò)誤；對x = 2 m到x = 4 m的過程運(yùn)用動(dòng)能定理，有F合2 Ax = AEk，F(xiàn) 合 22 5解得F合2= 2.5 N，則物塊的加速度a = - = 2 m/s2= 1

6、.25 m/s2，故B正確；對 前2 m的運(yùn)動(dòng)過程運(yùn)用動(dòng)能定理得 F合1 Ax' = AE ' k，解得F合1 = 2 N，則物塊的 加速度 a' = 2 m/s2= 1 m/s2，末速度 v ' =：； 2 m/s = 2 m/s，根據(jù)v' = a' t得t = 2 s，故C正確；對全過程運(yùn)用動(dòng)能定理得 Wf 卩mg= AE" k， 解得Wf = 25 J,故D正確。5. （2019福建省普通高中畢業(yè)班質(zhì)量測檢）如圖所示，水平傳送帶以恒定速度v 順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，傳送帶右端上方的擋板上固定著一輕彈簧。將小物塊P輕放在傳送帶左端，P在接觸彈簧

7、前速度已達(dá)到v，與彈簧接觸后彈簧的最大形變量為do P的質(zhì)量為m,與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為仏最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，重力加速度為g。從P開始接觸彈簧到彈簧第一次達(dá)到最大形變的過程中（）A . P的速度一直減小B傳送帶對P做功的功率一直減小C 傳送帶對P做的功 Wv卩mgd1D 彈簧的彈性勢能變化量 AEp = qmv2+卩mgdC P在速度已達(dá)到v后但還未接觸彈簧前，與傳送帶之間無摩擦力。P接觸彈簧后，彈簧開始發(fā)生形變，P受到彈簧彈力F方向水平向左，由F = kx可知， 隨著彈簧的壓縮，F(xiàn)逐漸增大，傳送帶對P的摩擦力為靜摩擦力f靜，f靜隨著F的 增大逐漸增大，在f靜達(dá)到最大靜摩擦力之前，

8、P保持勻速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)f靜二fm=卩mg 后，傳送帶對P的摩擦力變?yōu)榛瑒?dòng)摩擦力，不再變化，彈力繼續(xù)增大，P做減速運(yùn)動(dòng)，直到速度為零，彈簧達(dá)到最大形變，可見 P先勻速運(yùn)動(dòng)后減速運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng) A錯(cuò)誤；P接觸彈簧后還保持勻速運(yùn)動(dòng)的過程中，傳送帶對P的靜摩擦力f靜越來越大，功率Pi = f靜v，可知Pi增大，當(dāng)P開始減速時(shí)，傳送帶對P的滑動(dòng)摩擦力 卩mg不變，P的速度v減小，功率P2=卩mv，可知P2減小，即傳送帶對P做功 的功率先增大后減小，選項(xiàng) B錯(cuò)誤；由于P在保持勻速運(yùn)動(dòng)的過程中，傳送帶對 P的摩擦力小于 卩mg故彈簧壓縮的形變量為d的過程中，傳送帶對P做的功W1v卩mgd選項(xiàng)C正確；由功能關(guān)系可知彈

9、簧的彈性勢能變化量 AEpV2mv2+卩mgd選項(xiàng)D錯(cuò)誤。6. （易錯(cuò)題）（多選）如圖甲所示，在水平地面上放置一個(gè)質(zhì)量為 m = 4 kg的物 體，讓它在隨位移均勻減小的水平推力 F作用下運(yùn)動(dòng)，水平推力F隨位移x變化 的圖象如圖乙所示（x= 4.0 m后無推力存在）。已知物體與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù) 卩 =0.5, g= 10 m/s2。則下列說法正確的是（）A .運(yùn)動(dòng)過程中物體的最大加速度為 20 m/s2B .在距出發(fā)點(diǎn)3.0 m位置時(shí)物體的速度達(dá)到最大C .推力對物體做的功為180 JD .物體在水平地面上運(yùn)動(dòng)的最大位移是10 mAD 由牛頓第二定律得F 卩m薩ma,則推力F = 100

10、N時(shí)，物體所受合力 最大，加速度最大，代入解得 a = 20 m/s2，選項(xiàng)A正確；由圖象可得推力F隨位 移x變化的數(shù)學(xué)關(guān)系式為F = 100 25x（0< x< 4.0 m），物體的速度最大時(shí)，加速 度為零，即此時(shí)F =卩mg代入解得x = 3.2 m，即在距出發(fā)點(diǎn)3.2 m位置時(shí)物體的 速度達(dá)到最大，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由F-x圖象可知推力對物體做的總功等于 F-x圖象1與坐標(biāo)軸圍成的面積，即 Wf = ?F x0,其中F = 100 N，X0 = 4.0 m,解得 Wf = 200 J，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由動(dòng)能定理得 Wf卩mgxax = 0，代入數(shù)據(jù)得xmax= 10 m，即物 體在水平

11、地面上運(yùn)動(dòng)的最大位移是 10 m,選項(xiàng)D正確。易錯(cuò)點(diǎn)評：本題的易錯(cuò)之處在于圖象信息的應(yīng)用7. （2019湖南湘東六校聯(lián)考）如圖甲所示，一質(zhì)量為2 kg的物體受到水平拉力 F的作用，在粗糙水平面上做加速直線運(yùn)動(dòng)，物體的a-t圖象如圖乙所示，t = 0時(shí)其速度為2 m/s，物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.4,重力加速度g= 10 m/s2。則下列說法正確的是（）A .在t = 6 s時(shí)，物體的速度為15 m/sB .在06 s時(shí)間內(nèi)，合力對物體做的功為 289 JC .在06 s時(shí)間內(nèi)，合力對物體做功的平均功率為 47.5 WD .在t = 6 s時(shí)，拉力F的功率為136 WC 根據(jù)加速度一時(shí)間圖

12、象與坐標(biāo)軸所圍圖形的面積表示速度的變化量可知，在06 s時(shí)間內(nèi)，物體的速度增加量為 Av = 15 m/s，由Av = v V0，可得在 t= 6 s時(shí)，物體的速度為v = 17 m/s,選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由動(dòng)能定理，可知在06 s時(shí)1 1間內(nèi)，合力對物體做的功為 W= 2mv22mv0= 285 J，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；在06 s時(shí) 間內(nèi)，合力對物體做功的平均功率為P =半=47.5 W，選項(xiàng)C正確；由牛頓第二 定律有，F(xiàn) 卩mg= ma，解得在t = 6 s時(shí)拉力F = 16 N，物體的速度v = 17 m/s， 則拉力F的功率為P= Fv = 16X 17 W= 272 W，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。8. （多選）

13、如圖所示，在豎直平面內(nèi)有一光滑水平直軌道與半徑為R的光滑半圓形軌道在半圓的一個(gè)端點(diǎn) B相切，可視為質(zhì)點(diǎn)的小球從 A點(diǎn)通過B點(diǎn)進(jìn)入半徑為 R的半圓，恰好能通過半圓的最高點(diǎn) M，從M點(diǎn)飛出后落在水平面上，不計(jì)空氣 阻力，則（）-15 -A 小球到達(dá)M點(diǎn)時(shí)的速度大小為0B 小球在A點(diǎn)時(shí)的速度為.5gRC .小球落地點(diǎn)離B點(diǎn)的水平距離為2Rd .小球落地時(shí)的動(dòng)能為5mmgE2BCD 小球恰好通過最高點(diǎn)，重力恰好提供向心力：mg= mR，解得：v = 1 1.gR,故A錯(cuò)誤；從A點(diǎn)到M點(diǎn)由動(dòng)能定理得mg 2R = qmv2qmvA，可得va =5gR,故B正確；小球離開最高點(diǎn)后做平拋運(yùn)動(dòng)， 2R=*gt

14、2, x = vt，解得：x =2R，故C正確；小球平拋過程：mg 2R= Ek2 *mv2，解得：Ek2 = 5罟只，故d 正確。能力提升練9. 如圖所示為汽車在水平路面上啟動(dòng)過程的 v-t圖象，Oa為過原點(diǎn)的傾斜直 線，ab段是汽車以額定功率行駛時(shí)的加速階段速度隨時(shí)間變化的曲線， be段是與 ab段相切的水平直線。整個(gè)啟動(dòng)過程中阻力恒為 f,貝U下列說法正確的是（ ）A . 0t1時(shí)間內(nèi)汽車以恒定功率做勻加速運(yùn)動(dòng)B . tit2時(shí)間內(nèi)汽車的平均速度為Vl+ V21C. tit2時(shí)間內(nèi)汽車牽引力做的功等于 口儀2 v2）D .在全過程中ti時(shí)刻汽車的牽引力及其功率都是最大值D 由題圖可知，0

15、ti時(shí)間內(nèi)汽車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，牽引力不變，速度增 大，根據(jù)P= Fv可知，汽車的功率增大，tit2時(shí)間內(nèi)，汽車的功率不變，速度增 大，牽引力減小，t2時(shí)刻后，牽引力減小到與阻力相等，汽車做勻速直線運(yùn)動(dòng)，可 知在全過程中ti時(shí)刻汽車的牽引力及其功率都是最大值，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，D正確;tit2時(shí)間內(nèi)，汽車做變加速直線運(yùn)動(dòng)，平均速度V工 2 ，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；tit2時(shí)間內(nèi)，設(shè)汽車牽引力做的功為 W,克服摩擦力做的功為 Wf，由動(dòng)能定理可得W Wf = 2mv2 mv2，則牽引力做的功 W= Wf+Qmv2qmv2，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。i0.（多選）如圖所示，豎直平面內(nèi)有一半徑為 R的固定4圓軌道與水平軌道相 切

16、于最低點(diǎn)B。一質(zhì)量為m的小物塊P（可視為質(zhì)點(diǎn)）從A處由靜止滑下，經(jīng)過最 低點(diǎn)B后沿水平軌道運(yùn)動(dòng)，到 C處停下，B、C兩點(diǎn)間的距離為R,物塊P與圓 軌道、水平軌道之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為 w現(xiàn)用力F將該小物體沿下滑的路徑從 C 處緩慢拉回圓弧軌道的頂端 A，拉力F的方向始終與小物體的運(yùn)動(dòng)方向一致，小 物體從B處經(jīng)圓弧軌道到達(dá) A處過程中，克服摩擦力做的功為 卩mgR下列說法正確的是（）A .物體在下滑過程中，運(yùn)動(dòng)到 B處時(shí)速度最大B .物體從A滑到C的過程中克服摩擦力做的功等于 2卩mgRC .拉力F做的功小于2mgRD .拉力F做的功為mgR（1 + 2QCD 物體在下滑過程中，開始階段，重力沿軌

17、道切線方向的分力大于滑動(dòng)摩 擦力，物體的速度增大。后來，重力沿軌道切線方向的分力小于滑動(dòng)摩擦力，速 度減小，則當(dāng)重力沿軌道切線方向的分力等于滑動(dòng)摩擦力時(shí)速度最大，此位置在A、B之間，故A錯(cuò)誤；物體緩慢地從B被拉到A，克服摩擦力做的功為 卩mgR而 物體從A滑到B的過程中，物體做圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)向心力知識可知物體所受的支 持力比緩慢運(yùn)動(dòng)時(shí)要大，貝朋動(dòng)摩擦力增大，所以克服摩擦力做的功Wf大于ggR,因此物體從A滑到C的過程中克服摩擦力做的功大于 2卩mgR故B錯(cuò)誤； 從C到A的過程中，根據(jù)動(dòng)能定理得： Wf mgR卩mgR- mgR= 0 0，貝U由此 可得拉力F做的功為Wf = mgR（1 + 2

18、Q,故D正確；從A到C的過程中，根據(jù)動(dòng) 能定理得：mgR Wf卩mgR= 0,因?yàn)?Wf卩mgR由此可得：mgR卩mg+卩mgR 由以上可得：Wfv 2mgR，故C正確。所以C、D正確，A、B錯(cuò)誤。11. （原創(chuàng)題）某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室探究圓周運(yùn)動(dòng)的向心力和速度之間的關(guān)系，他利用雙線來穩(wěn)固小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，雙線可使小球運(yùn)動(dòng)不易偏離豎直面，一J3如圖所示。他用兩根長為L = § m的細(xì)線系一質(zhì)量為m= 1 kg的小球，兩線上各 連接一個(gè)力電傳感器來測量細(xì)線的拉力（圖中未畫出），兩線的另一端分別系于水平 橫桿上的A、B兩點(diǎn)，A、B兩點(diǎn)的距離也為L = ¥ m。若小球上升到圓

19、周最高 點(diǎn)時(shí)兩力電傳感器的示數(shù)恰好都為零(重力加速度g= 10 m/s2,忽略一切摩擦和空 氣阻力)。求：(1) 小球到達(dá)圓周最低點(diǎn)時(shí)的速度大小；小球運(yùn)動(dòng)到圓周最低點(diǎn)時(shí)，每個(gè)力電傳感器的示數(shù)。解析(1)設(shè)小球在圓周最高點(diǎn)的速度大小為vi，在圓周最低點(diǎn)的速度大小為V2,圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R,由題意可得mg = mvR，其中R= Lsin 60丄L兩式聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得 vi= 5 m/s小球從圓周最高點(diǎn)向最低點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過程中，由動(dòng)能定理可得1 2 1 2mg 2R = 2mv2，mv1解得 V2 = 5 m/s。設(shè)小球運(yùn)動(dòng)到圓周最低點(diǎn)時(shí)受到細(xì)線的拉力為T,受力分析如圖所示，小球所受細(xì)線的拉力和重力的合

20、力提供所需的向心力v2則有 2Tcos 30 ° mg = mR代入數(shù)據(jù)解得T= 20.3 N。答案(1)5 m/s (2)20.3 N12 如圖甲所示為一景區(qū)游樂滑道，游客坐在座墊上沿著花崗巖滑道下滑，他可依靠手腳與側(cè)壁間的摩擦來控制下滑速度?；篮喕瘓D如圖乙所示，滑道由AB、BC、CD三段組成，各段之間平滑連接。AB段和CD段與水平面夾角為，1豎直距離均為h0，BC段與水平面夾角為 込豎直距離為2h。一質(zhì)量為m的游客 從A點(diǎn)由靜止開始下滑，到達(dá)底端 D點(diǎn)時(shí)的安全速度不得大于,2gh0，若使用坐 墊，坐墊與滑道底面間摩擦不計(jì)，若未使用坐墊，游客與各段滑道底面間的摩擦 力大小恒為重力

21、的0.1倍，運(yùn)動(dòng)過程中游客始終不離開滑道， 空氣阻力不計(jì)。已知1 1 、 sin = 4，sin 吐8，求:若游客使用坐墊且與側(cè)壁間無摩擦自由下滑，則游客在BC段增加的動(dòng)能AEk ；(2) 若游客未使用坐墊且與側(cè)壁間無摩擦自由下滑，則游客到達(dá)D點(diǎn)時(shí)是否安全；(3) 若游客使用坐墊下滑，且游客安全到達(dá)D點(diǎn)，則全過程克服側(cè)壁摩擦力做功的最小值。1解析由動(dòng)能定理得：AEk = qmgho。(2)在AD段，由動(dòng)能定理得：,1.2ho homg ho + 2h0+ h0 - 0.1mg Sinn + 2Sini2=*mvD 0，解得：vd= 2.6gho> ,'2g怎，到達(dá)D點(diǎn)時(shí)不安全(3)整個(gè)過程，由動(dòng)能定理得：mg h0 + 2“+ ho W= *mvD max 0,解得：W = 1.5mgh0。1答案(1)2mgh0不安全1.5mgh0題號內(nèi)容押題依據(jù)核心考點(diǎn)核心素養(yǎng)機(jī)車啟動(dòng)問題機(jī)車啟動(dòng)與動(dòng)能定理科學(xué)思維：立足教材，聯(lián)系實(shí)際在港珠澳大橋6.7千米