新高考物理二輪復(fù)習(xí)重難點專練重難點05 功、功率　動能定理（解析版）

重難點05功、功率動能定理1.命題情境源自生產(chǎn)生活中的與功、功率和動能變化的相關(guān)的情境或科學(xué)探究情境，解題時能從具體情境中抽象出物理模型，正確受力分析，畫出受力分析圖，運動過程分析，正確分析各力做功情況和合力的功與動能變化。2.命題既有重力場中的直線運動，也有電場或磁場中的直線運動、曲線運動，或更加復(fù)雜的復(fù)合場中的曲線運動。3.命題中經(jīng)常和力位移關(guān)系圖像或速度變化圖像相結(jié)合。力和位移的關(guān)系圖像中，圖像與坐標軸圍成的面積表示功。求變力的功是經(jīng)常出現(xiàn)的問題。4.命題中經(jīng)常注重物理建模思想的應(yīng)用，具體問題情境中，抽象出物體模型，利用功和功率知識分析問題和解決問題。（建議用時：30分鐘）一、單選題1．（2023上·廣東廣州·高三統(tǒng)考階段練習(xí)）圖甲中的轆轤是古代民間提水設(shè)施，由轆轤頭、支架、井繩、水桶等部分構(gòu)成，圖乙為提水設(shè)施工作原理簡化圖，轆轤繞繩輪軸半徑r=0.1m，水桶的質(zhì)量M=0.5kg，井足夠深，忽略井繩質(zhì)量和因繩子纏繞導(dǎo)致輪軸的半徑變化。某次從井中汲取m=2kg的水，輪軸由靜止開始繞中心軸轉(zhuǎn)動從而豎直向上提水桶，其角速度隨時間變化規(guī)律如圖丙所示，取重力加速度g=10m/s2，則（）

A．10s末水桶的速度大小為20m/s B．水桶的速度大小隨時間變化規(guī)律為v=2tC．0~10s內(nèi)水桶上升的高度為20m D．0~10s內(nèi)井繩拉力所做的功為255J【答案】D【解析】AB．由圖丙可知SKIPIF1<0所以水桶速度隨時間變化規(guī)律為SKIPIF1<0則10s末水桶的速度大小為2m/s，故AB錯誤；CD．水桶勻加速上升，加速度SKIPIF1<0由牛頓第二定律SKIPIF1<0所以井繩拉力大小為SKIPIF1<0水桶勻加速上升，0~10s內(nèi)它上升的高度為SKIPIF1<0則0~10s內(nèi)井繩拉力所做的功為SKIPIF1<0故C錯誤，D正確。故選D。2．（2024·山東德州·校聯(lián)考模擬預(yù)測）北京冬奧會后，冰雪運動越來越受人們關(guān)注，滑雪機也逐漸走進大眾生活?；C是利用電機帶動雪毯向上運動，雪毯的質(zhì)感完全仿真滑雪場的平坦硬雪，滑雪者相對雪毯向下滑行，以達到學(xué)習(xí)和鍛煉的目的，并且通過調(diào)整雪毯的速度或坡度，還可以模擬在滑雪場以各種速度在各種坡度的雪道滑行，如圖為一小型滑雪機展品。已知某滑雪機坡道長SKIPIF1<0，傾角SKIPIF1<0，在某次訓(xùn)練中，一開始雪毯靜止未開啟，一質(zhì)量SKIPIF1<0（含裝備）的滑雪者沒有做任何助力動作，恰能夠沿雪毯勻速下滑。現(xiàn)開啟雪毯，使雪毯始終以速度SKIPIF1<0向下運動，滑雪者沒有做任何助力動作，從坡道頂端由靜止滑到底端，關(guān)于該過程下列說法正確的是（）（已知重力加速度SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，不計空氣阻力）A．滑雪板與滑雪毯間的動摩擦因數(shù)為0.5B．滑雪者從坡道頂端由靜止滑到底端所需時間為1sC．整個下滑過程滑雪板與雪毯之間由于摩擦而產(chǎn)生熱量為450JD．整個過程中摩擦力對滑雪板一直做正功【答案】C【解析】A．設(shè)雪毯靜止時，滑雪者勻速下滑，可知SKIPIF1<0滑雪板與滑雪毯間的動摩擦因數(shù)為SKIPIF1<0故A錯誤；B．開啟雪毯，滑雪者從靜止加速下滑時，有SKIPIF1<0可得SKIPIF1<0達到與雪毯共速所需時間SKIPIF1<0這0.5s內(nèi)雪毯的位移SKIPIF1<0滑雪者運動位移SKIPIF1<0二者相對滑動的位移SKIPIF1<0之后二者相對靜止一起勻速下滑，到達底端還需時間SKIPIF1<0總共用時SKIPIF1<0故B錯誤；C．在相對滑動過程中因摩擦生熱SKIPIF1<0故C正確；D．從開始下滑的0～0.5s內(nèi)，滑動摩擦力沿斜面向下，對滑雪者做正功，0.5s～1.25s內(nèi)靜摩擦力沿斜面向上，對滑雪者做負功，故D錯誤。故選C。3．（2023·河北石家莊·校聯(lián)考模擬預(yù)測）我國自行研制的新一代輪式裝甲車已達到西方國家第三代戰(zhàn)車的水平，其將成為我國軍方快速部署輕型裝甲部隊的主力裝備。設(shè)該裝甲車的質(zhì)量為m，若在平直的公路上從靜止開始加速，則前進較短的距離s其速度便可達到最大值vmax。設(shè)在加速過程中發(fā)動機的功率恒為P，裝甲車所受阻力恒為f，當速度大小為v（vmax>v）時，所受牽引力為F。以下說法正確的是（）A．裝甲車速度大小為vmax時，牽引力做的功為FsB．裝甲車的最大速度SKIPIF1<0C．裝甲車速度大小為v時，加速度大小SKIPIF1<0D．裝甲車從靜止開始至達到最大速度vmax所用時間SKIPIF1<0【答案】B【解析】A．在運動過程中，裝甲車的功率不變，根據(jù)SKIPIF1<0可知，速度增大，則牽引力減小，可知，加速過程牽引力不是恒力，所以裝甲車速度大小為vmax時，牽引力做的功不等于Fs，故A錯誤；B．當牽引力與阻力相等時，裝甲車的速度達到最大，根據(jù)SKIPIF1<0知，最大速度SKIPIF1<0故B正確；C．當裝甲車的速度大小為v時，此時牽引力為SKIPIF1<0，根據(jù)牛頓第二定律有SKIPIF1<0可得加速度大小SKIPIF1<0故C錯誤；D．根據(jù)動能定理得SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0故D錯誤。故選B。4．（2023·海南省直轄縣級單位·文昌中學(xué)?？寄M預(yù)測）如圖所示，一斜面體ABC固定在水平地面上，斜面AD段粗糙、DC段光滑，在斜面底端C點固定一輕彈簧，彈簧原長等于CD段長度。一質(zhì)量SKIPIF1<0的小物塊（可視為質(zhì)點）從斜面頂端A以初速度SKIPIF1<0沿斜面下滑，當彈簧第一次被壓縮至最短時，其長度恰好為原長的一半，物塊沿斜面下滑后又沿斜面向上返回，第一次恰能返回到最高點A。已知彈簧的原長SKIPIF1<0，物塊與斜面AD段間的動摩擦因數(shù)SKIPIF1<0，斜面傾角SKIPIF1<0，重力加速度SKIPIF1<0，彈簧始終處于彈性限度范圍內(nèi)。下列說法中正確的是（）

A．A、D間的距離SKIPIF1<0B．物塊第一次運動到D點時的速度大小為SKIPIF1<0C．彈簧第一次被壓縮到最短時的彈性勢能為SKIPIF1<0D．物塊在斜面AD段能滑行的總路程為SKIPIF1<0【答案】D【解析】A．物塊從A點下滑至第一次恰好返回到A點的過程，根據(jù)動能定理有SKIPIF1<0代入數(shù)據(jù)解得SKIPIF1<0A項錯誤；B．物塊從A點下滑至第一次運動到D點的過程，根據(jù)動能定理有SKIPIF1<0代入數(shù)據(jù)解得SKIPIF1<0B項錯誤；C．物塊從D點運動至第一次壓縮彈簧到最短的過程，由功能關(guān)系有SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0C項錯誤；D．物塊在AD段來回運動，到停下，設(shè)物塊在斜面AD段能滑行的總路程為s，由動能定理有SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0D項正確。故選D。二、多選題5．（2023上·陜西安康·高三統(tǒng)考期中）一汽車在平直公路上運動時熄火停下，如圖所示，兩人用水平方向上的力推汽車，每人的推力大小均為300N，方向均與車的運動方向成30°角，當汽車前進20m時，汽車發(fā)動機點火啟動，該過程用時20s，則在該過程中（

）A．兩人合力做的功為SKIPIF1<0B．兩人合力做的功為SKIPIF1<0C．兩人合力做功的平均功率為300WD．兩人合力做功的平均功率為SKIPIF1<0【答案】BD【解析】AB．兩人的合力為SKIPIF1<0兩人合力做的功為SKIPIF1<0故A錯誤，B正確；CD．兩人合力做功的平均功率為SKIPIF1<0故C錯誤，D正確。故選BD。6．（2024·吉林·統(tǒng)考一模）如圖甲所示，“水上飛人”是一種水上娛樂運動。噴水裝置向下持續(xù)噴水，總質(zhì)量為M的人與噴水裝置，受到向上的反沖作用力騰空而起，在空中做各種運動。一段時間內(nèi)，人與噴水裝置在豎直方向運動的v-t圖像如圖乙所示，水的反沖作用力的功率恒定，規(guī)定向上的方向為正，忽略水管對噴水裝置的拉力以及空氣的阻力，重力加速度為g，下列說法正確的是（）A．t1~t2時間內(nèi)，水的反沖作用力越來越大B．水的反沖作用力的功率為Mgv2C．t1時刻，v-t圖像切線的斜率為SKIPIF1<0D．t1-t2時間內(nèi)人與噴水裝置在豎直方向的運動高度為SKIPIF1<0【答案】BCD【解析】A．設(shè)水的反沖作用力的恒定功率為P，由SKIPIF1<0可得水的反沖作用力SKIPIF1<0由v-t圖像可知t1~t2時間內(nèi)，人與噴水裝置的速度v越來越大，則水的反沖作用力越來越小，故A錯誤；B．t2時刻，人與噴水裝置的速度達到最大值，開始勻速上升，水的反沖作用力SKIPIF1<0水的反沖作用力的恒定功率SKIPIF1<0故B正確；C．由v-t圖像可知t1時刻，人與噴水裝置的速度為v1，設(shè)水的反沖作用力為F1，由SKIPIF1<0SKIPIF1<0可知SKIPIF1<0由牛頓第二定律SKIPIF1<0可得t1時刻，v-t圖像切線的斜率即人與噴水裝置的加速度SKIPIF1<0故C正確；D．由動能定理SKIPIF1<0可得SKIPIF1<0故D正確。故選BCD。三、解答題7．（2023·貴州畢節(jié)·統(tǒng)考三模）由于三大常規(guī)能源的短缺，新能源汽車成為當下各國研發(fā)的主方向。理論上汽車剎車車輪抱死的情況下，剎車距離與速度的平方成正比，與動摩擦因數(shù)成反比，當摩擦因數(shù)一定時，剎車距離取決于車速?，F(xiàn)實生活中，車速一樣的情況下，往往車載重越重，剎車距離就越長。為探究這個問題，研究小組對某新能源汽車進行研究，該車質(zhì)量為SKIPIF1<0，額定功率為SKIPIF1<0，以額定功率在水平路面上啟動，受到的阻力恒為SKIPIF1<0。保持額定功率行駛時間SKIPIF1<0時，速度達到最大，隨即剎車（防抱死制動裝置ABS啟動，不考慮反應(yīng)時間），測得制動距離等于啟動到最大速度距離的SKIPIF1<0倍。查得抱死時動摩擦因數(shù)為SKIPIF1<0，計算發(fā)現(xiàn)防抱死時剎車系統(tǒng)的制動力SKIPIF1<0小于車輪抱死時與地面的滑動摩擦力SKIPIF1<0。由此可知，這就是車載重越重剎車距離越長的原因。求：（1）該車從啟動到最大速度的過程中，汽車行駛的位移大??；（2）上述剎車過程中剎車系統(tǒng)的制動力SKIPIF1<0。【答案】（1）SKIPIF1<0；（2）SKIPIF1<0【解析】（1）根據(jù)題意可知，當SKIPIF1<0時，速度最大，結(jié)合公式SKIPIF1<0，則有SKIPIF1<0代入數(shù)據(jù)得SKIPIF1<0從啟動到最大速度，由動能定理得SKIPIF1<0代入數(shù)據(jù)得SKIPIF1<0（2）根據(jù)題意，由動能定理有SKIPIF1<0其中SKIPIF1<0代入數(shù)據(jù)得SKIPIF1<08．（2023·河南新鄉(xiāng)·統(tǒng)考一模）如圖所示，一可視為質(zhì)點的小滑塊從水平軌道上的A點以一定的水平初速度向右運動，沿水平直軌道運動到SKIPIF1<0點后，進入半徑SKIPIF1<0的光滑豎直圓形軌道，恰好能通過圓形軌道的最高點，運動一周后自SKIPIF1<0點向SKIPIF1<0點運動，離開SKIPIF1<0點后做平拋運動，落到水平地面上的SKIPIF1<0點。已知A、B之間的距離為SKIPIF1<0，B、C之間的距離為SKIPIF1<0，C、D兩點的豎直高度差SKIPIF1<0，滑塊與水平軌道間的動摩擦因數(shù)為SKIPIF1<0，重力加速度SKIPIF1<0取SKIPIF1<0。求：（1）小滑塊在A點的初速度大小SKIPIF1<0；（2）C、D兩點間的水平距離SKIPIF1<0。【答案】（1）6m/s；（2）0.6m【解析】（1）根據(jù)題意，滑塊恰好能通過圓形軌道的最高點，設(shè)通過最高點時的速度為SKIPIF1<0，則在最高點有SKIPIF1<0從A到圓弧軌道最高點的過程，由動能定理有SKIPIF1<0聯(lián)立解得SKIPIF1<0（2）設(shè)滑塊到達C點時的速度為SKIPIF1<0，從A到C的過程，由動能定理有SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0滑塊從C點做平拋運動，設(shè)落到D點所用的時間為SKIPIF1<0，根據(jù)平拋運動的規(guī)律有SKIPIF1<0SKIPIF1<0聯(lián)立解得SKIPIF1<0一、功和功率1．是否做功及做功正負的判斷(1)根據(jù)力與位移的方向的夾角判斷；(2)根據(jù)力與瞬時速度方向的夾角α判斷：0≤α＜90°，力做正功；α＝90°，力不做功；90°＜α≤180°，力做負功．2．計算功的方法(1)恒力做的功：直接用W＝Flcosα計算．(2)合外力做的功方法一：先求合外力F合，再用W合＝F合lcosα求功．方法二：先求各個力做的功W1、W2、W3…，再應(yīng)用W合＝W1＋W2＋W3＋…求合外力做的功．方法三：利用動能定理W合＝Ek2－Ek1.3.變力做功的分析和計算求變力做功的五種方法方法以例說法微元法質(zhì)量為m的木塊在水平面內(nèi)做圓周運動，運動一周克服摩擦力做功Wf＝Ff·Δx1＋Ff·Δx2＋Ff·Δx3＋…＝Ff(Δx1＋Δx2＋Δx3＋…)＝Ff·2πR等效轉(zhuǎn)換法恒力F把物塊從A拉到B，繩子對物塊做功W＝F·(eq\f(h,sinα)－eq\f(h,sinβ))圖像法一水平