2023年高考物理二輪復(fù)習(xí)第5講功功率動(dòng)能定理練案

專(zhuān)題二第5講功功率動(dòng)能定理限時(shí)：40分鐘一、選擇題(此題共12小題，其中1～4題為單項(xiàng)選擇，5～8題為多項(xiàng)選擇)1．如下圖，一物體在水平恒力作用下沿光滑的水平面做曲線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)物體從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)時(shí)，其速度方向恰好改變了90°，那么物體在M點(diǎn)到N點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，物體的動(dòng)能將(C)A．不斷增大 B．不斷減小C．先減小后增大 D．先增大后減小[解析]其速度方向恰好改變了90°，可以判斷恒力方向應(yīng)為右下方，與初速度的方向夾角要大于90°小于180°才能出現(xiàn)末速度與初速度垂直的情況，因此恒力先做負(fù)功，當(dāng)?shù)竭_(dá)速度與恒力方向垂直后，恒力做正功，動(dòng)能先減小后增大．所以C正確。應(yīng)選C。2．(2023·新疆維吾爾自治區(qū)二模)如下圖，一根跨過(guò)一固定的水平光滑細(xì)桿的輕繩兩端拴有兩個(gè)小球，球a置于水平地面上，球b被拉到與細(xì)桿同一水平的位置，把繩拉直后，由靜止釋放球b，當(dāng)球b擺到O點(diǎn)正下方時(shí)，球a對(duì)地面的壓力大小為其重力的eq\f(1,3)，圖中Ob段的長(zhǎng)度小于Oa段的長(zhǎng)度，不計(jì)空氣阻力，那么(D)A．球b下擺過(guò)程中處于失重狀態(tài)B．球b下擺過(guò)程中向心加速度變小C．當(dāng)球b擺到O點(diǎn)正下方時(shí)，球b所受的向心力為球a重力的eq\f(2,3)D．兩球質(zhì)量之比mamb＝92[解析]球b下落過(guò)程中，做圓周運(yùn)動(dòng)，向心加速度指向圓心，加速度向上，故處于超重，故A錯(cuò)誤；b球速度增大，根據(jù)a＝eq\f(v2,r)可知，向心加速度增大，故B錯(cuò)誤；當(dāng)球b擺到O點(diǎn)正下方時(shí)，球a對(duì)地面的壓力大小為其重力的eq\f(1,3)，那么F＋FN＝mag，解得F＝eq\f(2,3)mag，球b所受的向心力為F向＝F－mbg＝eq\f(2,3)mag－mbg，故C錯(cuò)誤；設(shè)Ob繩長(zhǎng)為l，在下落過(guò)程中，根據(jù)動(dòng)能定理可知mbgl＝eq\f(1,2)mbv2，那么F向＝eq\f(mbv2,l)，聯(lián)立解得mamb＝92，故D正確。3．(2023·江蘇省淮陰中學(xué)4月模擬)體育課甲、乙兩位同學(xué)相距一定距離站立后進(jìn)行籃球的傳球訓(xùn)練，如下圖，甲先將籃球拋給乙，乙接球后將球又拋給甲，球飛行的線路如下圖，A、B分別是兩次軌跡的最高點(diǎn)。假設(shè)甲、乙兩位同學(xué)的拋球點(diǎn)和接球點(diǎn)均位于同一水平線上，球在飛行過(guò)程中空氣對(duì)它的作用力忽略不計(jì)，那么以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是(A)A．籃球從甲飛向乙運(yùn)動(dòng)的時(shí)間比從乙飛向甲的時(shí)間長(zhǎng)B．乙接到球前球的瞬時(shí)速度一定大于甲接到球前球的瞬時(shí)速度C．籃球經(jīng)過(guò)A點(diǎn)時(shí)的速度一定大于經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)的速度D．拋籃球時(shí)，甲對(duì)籃球做的功一定大于乙對(duì)籃球做的功[解析]籃球被拋出后做斜拋運(yùn)動(dòng)，水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，豎直方向做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)初速度為v，與水平方向的夾角為α，那么上升的最大高度H＝eq\f(vsinα2,2g)，落回與拋出點(diǎn)同一水平線的時(shí)間t＝eq\f(2vsinα,g)射程為x＝vcosα·t＝eq\f(v2sin2α,g)，由題意可知：HA>HB，甲同學(xué)的豎直分速度大，即甲的vsinα大，籃球從甲飛向乙運(yùn)動(dòng)的時(shí)間比從乙飛向甲的時(shí)間長(zhǎng)，A正確；甲的vsinα大，不能確定甲的v大，B錯(cuò)誤；籃球經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)時(shí)的速度等于水平分速度，甲的vsinα大，不能確定vcosα大，C錯(cuò)誤；拋籃球時(shí)，對(duì)籃球做的功：W＝eq\f(1,2)mv2，因不能確定v的大小，所以不能確定對(duì)籃球做功的大小，D錯(cuò)誤，應(yīng)選A。4．(2023·山西省一模)由兩種不同材料拼接成的直軌道ABC，B為兩種材料的分界線，長(zhǎng)度AB>BC。先將ABC按圖1方式搭建成傾角為θ的斜面，讓一小物塊(可看做質(zhì)點(diǎn))從斜面頂端由靜止釋放，經(jīng)時(shí)間t小物塊滑過(guò)B點(diǎn)；然后將ABC按圖2方式搭建成傾角為θ的斜面，同樣將小物塊從斜面頂端由靜止釋放，小物塊經(jīng)相同時(shí)間t滑過(guò)B點(diǎn)。那么小物塊(D)A．與AB段的動(dòng)摩擦因數(shù)比與BC段的動(dòng)摩擦因數(shù)大B．兩次滑到B點(diǎn)的速率相同C．兩次從頂端滑到底端所用的時(shí)間相同D．兩次從頂端滑到底端的過(guò)程中摩擦力做功相同[解析]第一種情況：從A到B過(guò)程，AB＝eq\f(1,2)a1t2＝eq\f(1,2)g(sinθ－μ1cosθ)t2，第二種情況從C到B的過(guò)程，CB＝eq\f(1,2)a2t2＝eq\f(1,2)g(sinθ－μ2cosθ)t2，因?yàn)锳B>BC，所以μ1<μ2，即物塊與AB段的動(dòng)摩擦因數(shù)比BC段的動(dòng)摩擦因數(shù)小，A錯(cuò)誤；據(jù)題意兩次做勻加速直線運(yùn)動(dòng)s＝eq\f(v,2)t，可知位移大的平均速度大，末速度同樣大，故第一次到B的速率更大些，B錯(cuò)誤；由Wf＝－μ1mgcosθ·AB－μ2mgcosθ·BC，那么兩次摩擦力做功相等，故D正確；兩個(gè)過(guò)程摩擦力做功相等，重力做功相等，根據(jù)動(dòng)能定理可知，兩次物塊到達(dá)底端速度相等，設(shè)為v，那么第一種BC＝eq\f(v1＋v,2)t1，第二種BA＝eq\f(v2＋v,2)t2，因BC<BA，v1>v2，所以t1<t2即第二次到達(dá)底端的時(shí)間較長(zhǎng)，C錯(cuò)誤。應(yīng)選D。5．(2023·河北省張家口市二模)放在粗糙水平地面上的物體受到水平拉力的作用，在0～6s內(nèi)其速度與時(shí)間的圖象和該拉力的功率與時(shí)間的圖象分別如下圖。以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是(ABC)A．0～6s內(nèi)物體的位移大小為30mB．2～6s內(nèi)拉力做的功為40JC．合外力在0～6s內(nèi)做的功與0～2s內(nèi)做的功相等D．滑動(dòng)摩擦力的大小為5N[解析]0～6s內(nèi)物體的位移大小x＝eq\f(4＋6,2)×6m＝30m。故A正確；在0～2s內(nèi)，物體的加速度a＝eq\f(Δv,Δt)＝3m/s2，由圖知，當(dāng)P＝30W時(shí)，v＝6m/s，得到牽引力F＝eq\f(P,v)＝5N。在0～2s內(nèi)物體的位移為x1＝6m，那么拉力做功為W1＝Fx1＝5×6J＝30J。2～6s內(nèi)拉力做的功W2＝Pt＝10×4J＝40J。所以0～6s內(nèi)拉力做的功為W＝W1＋W2＝70J。故B正確；在2～6s內(nèi)，物體做勻速運(yùn)動(dòng)，合力為零，那么合外力在0～6s內(nèi)做的功與0～2s內(nèi)做的功相等。故C正確；在2～6s內(nèi)，v＝6m/s，P＝10W，物體做勻速運(yùn)動(dòng)，摩擦力f＝F，得到f＝F＝eq\f(P,v)＝eq\f(10,6)N＝eq\f(5,3)N。故D錯(cuò)誤。應(yīng)選：ABC。6．(2023·吉林省實(shí)驗(yàn)中學(xué)二模)如下圖，在A、B兩處分別固定A、B兩枚釘子，A、B之間的距離為eq\f(1,2)l，A、B連線與水平方向的夾角為θ。A處的釘子系一根長(zhǎng)為l的細(xì)線，細(xì)線的另一端系一個(gè)質(zhì)量為m小球，將細(xì)線拉直，讓小球的初始位置P與A點(diǎn)處于同一高度，小球由靜止釋放，細(xì)線與釘子B接觸后，小球繼續(xù)下降。取B點(diǎn)為參考平面，重力加速度為g，當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)正下方的Q點(diǎn)時(shí)，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是(BC)A．小球的速率為eq\r(2gl)B．小球的動(dòng)能為eq\f(1,2)mgl(sinθ＋1)C．重力對(duì)小球的功率為0D．小球?qū)K子的拉力為3mg[解析]從P點(diǎn)到Q點(diǎn)，重力對(duì)小球做的功為eq\f(1,2)mgl(sinθ＋1)，根據(jù)動(dòng)能定理得：eq\f(1,2)mv2＝eq\f(1,2)mgl(sinθ＋1)，得v＝eq\r(glsinθ＋1)，故A錯(cuò)誤；小球的動(dòng)能為Ek＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(1,2)mgl(sinθ＋1)，故B正確；在Q點(diǎn)小球速度方向是水平的，與重力垂直，所以重力對(duì)小球的功率為0，故C正確；在Q點(diǎn)，根據(jù)牛頓第二定律得F－mg＝meq\f(v2,\f(l,2))，解得F＝mg(2sinθ＋3)，故D錯(cuò)誤。應(yīng)選：BC。7．(2023·湖南省衡陽(yáng)市八中一模)如下圖，質(zhì)量為m的小球用兩細(xì)線懸掛于A、B兩點(diǎn)，小球可視為質(zhì)點(diǎn)，水平細(xì)線OA長(zhǎng)L1，傾斜細(xì)線OB長(zhǎng)為L(zhǎng)2，與豎直方向夾角為θ，現(xiàn)兩細(xì)線均繃緊，小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不計(jì)空氣阻力，重力加速度為g，以下論述中不正確的選項(xiàng)是(ACD)A．在剪斷OA線瞬間，小球加速度大小為gtanθB．剪斷OA線后，小球?qū)?lái)回?cái)[動(dòng)，小球運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)正下方時(shí)細(xì)線拉力大小為mg(3－2cosθ)C．剪斷OB線瞬間，小球加速度大小為gsinθD．剪斷OB線后，小球從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)至A點(diǎn)正下方過(guò)程中，重力功率最大值為mgeq\r(2gL1\f(\r(3),3))[解析]剪斷OA線瞬間，小球受重力和線的拉力，沿切線和徑向建立坐標(biāo)，在沿切線方向：mgsinθ＝ma，解得：a＝gsinθ，故A說(shuō)法錯(cuò)誤；剪斷OA線后，小球?qū)?lái)回?cái)[動(dòng)，小球運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)正下方時(shí)的速度為v，根據(jù)動(dòng)能定理得：mgL2(1－cosθ)＝eq\f(1,2)mv2，在最低點(diǎn)由牛頓第二定律得：T－mg＝meq\f(v2,L2)，聯(lián)立以上解得：T＝mg(3－2cosθ)，故B說(shuō)法正確；剪斷OB線瞬間，小球只受重力，由牛頓第二定律可得：a＝g，故C說(shuō)法錯(cuò)誤；剪斷OB線后，小球下落到細(xì)線與水平方向夾角為θ時(shí)，重力的瞬時(shí)功率最大，根據(jù)動(dòng)能定理：mgL1sinθ＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)，重力的瞬時(shí)功率為：P＝mgv1cosθ，以上聯(lián)立可得：P＝mgcosθeq\r(2gL1sinθ)，由數(shù)學(xué)知識(shí)可得D說(shuō)法錯(cuò)誤。所以選ACD。8．(2023·山西省晉城市二模)如圖甲所示，在豎直平面內(nèi)固定一光滑的半圓形軌道ABC，小球以一定的初速度從最低點(diǎn)A沖上軌道，圖乙是小球在半圓形軌道上從A運(yùn)動(dòng)到C的過(guò)程中，其速度平方與其對(duì)應(yīng)高度的關(guān)系圖象。小球在最高點(diǎn)C受到軌道的作用力為1.25N，空氣阻力不計(jì)，B點(diǎn)為AC軌道中點(diǎn)，g＝10m/s2，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是(BC)A．小球質(zhì)量為0.5kgB．小球在B點(diǎn)受到軌道作用力為4.25NC．圖乙中x＝25m2/sD．小球在A點(diǎn)時(shí)重力的功率為5W[解析]由圖乙可知小球在C點(diǎn)的速度大小為v＝3m/s，軌道半徑R＝0.4m，因小球所受重力與彈力的合力提供向心力，所以有mg＋F＝eq\f(mv2,R)，帶入數(shù)值解得m＝0.1kg，A錯(cuò)誤；由機(jī)械能守恒可得，小球在B點(diǎn)的速度eq\f(1,2)mv2＋mgR＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)，解得veq\o\al(2,B)＝17，因B點(diǎn)是彈力提供向心力，所以有F＝eq\f(mv\o\al(2,B),R)，解得F＝4.25N，B正確；再由機(jī)械能守恒定律可得：eq\f(1,2)mv2＋2mgR＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，解得小球在A點(diǎn)的速度v0＝5m/s，所以圖乙中x＝25m2/s2，C正確；因重力與速度方向垂直，所以小球在A點(diǎn)的重力的功率為0，D錯(cuò)誤，應(yīng)選BC。二、計(jì)算題(此題共2小題，需寫(xiě)出完整的解題步驟)9．(2023·山東省淄博、萊蕪市二模)如下圖，傾角θ＝37°的斜面AB與水平面平滑連接于B點(diǎn)，A、B兩點(diǎn)之間的距離s0＝3m，質(zhì)量m＝3kg的小物塊與斜面及水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ＝0.4。當(dāng)小物塊從A點(diǎn)由靜止開(kāi)始沿斜面下滑的同時(shí)，對(duì)小物塊施加一個(gè)水平向左的恒力F。取g＝10m/s2。(1)假設(shè)F＝10N，小物塊從A點(diǎn)由靜止開(kāi)始沿斜面運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)撤去恒力F，求小物塊在水平面上滑行的距離s；(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)(2)為確保小物塊不離開(kāi)斜面，該恒力的最大值為多大？[解析](1)小物塊從A點(diǎn)開(kāi)始沿ABC路徑運(yùn)動(dòng)到C停止的過(guò)程中，由動(dòng)能定理可得Fs0cosθ＋mgs0sinθ－fs0－μmgs＝0又f＝μFNFN＋Fsinθ＝mgcosθ代入數(shù)據(jù)解得s＝4.7m(2)假設(shè)小物塊不離開(kāi)斜面，根據(jù)題意有Fsin37°≤mgcos37°代入數(shù)據(jù)解得F≤40N，即恒力的最大值為40N。10．(2023·山東省臨沂市二模)如下圖，質(zhì)量為1kg物塊自高臺(tái)上A點(diǎn)以4m/s的速度水平拋出后，剛好在B點(diǎn)沿切線方向進(jìn)入半徑為0.5m的光滑圓弧軌道運(yùn)動(dòng)。到達(dá)圓弧軌道最底端C點(diǎn)后沿粗糙的水平面運(yùn)動(dòng)4.3m到達(dá)D點(diǎn)停下來(lái)，OB與水平面的夾角θ＝53°，g＝10m/s2(sin53°＝0.8，cos53°＝0.6)。求：(1)AB兩點(diǎn)的高度差；(2)物塊到達(dá)C點(diǎn)時(shí)，物塊對(duì)軌道的壓力；(3)物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)。[解析](1)小物塊恰好從B端沿切線方向進(jìn)入軌道，據(jù)幾何關(guān)系有：υB＝eq\f(v0,sinθ)＝eq\f(4,0.8)＝5m/sA到B的過(guò)程中機(jī)械能守恒，得：mgh＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝e