2020屆高考物理二輪5功功率動能定理

-#-專題限時集訓（五）（建議用時：40分鐘）

［專題通關練］1.（多選）（2019唐山市高三理綜聯(lián)考）如圖所示，某人將質量為m的石塊從距地面高h處斜向上方拋出，石塊拋出時的速度大小為V0,由于空氣阻力作用石塊落地時速度大小為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.剛拋出時重力的瞬時功率為mgv0B.落地時重力的瞬時功率為mgv1cleC.石塊在空中飛行過程中合外力做的功為2mv0—2mv21cleD.石塊在仝中飛仃過程中阻力做的功為］mv2—］mv0—mghBD［設石塊剛拋出時的速度方向與豎直方向的夾角為 %則剛拋出時重力的瞬時功率為P=—mgv0cos%選項A錯誤；落地時重力的瞬時功率為mgv,選項1cleB正確；根據(jù)動能定理，石塊在空中飛行過程中合外力做的功為W=jmv2—jmvO,選項C錯誤；設石塊在空中飛行過程中阻力做的功為Wf,由動能定理，mgh+WfC1 1C1=2mv2—2mv0,解得Wf=2mv2—］mv2—mgh,選項D正確。］.如圖所示，質量為m的物塊與轉軸OO'相距R,物塊隨水平轉臺由靜止開始緩慢轉動，當轉速增加到一定值時，物塊即將在轉臺上滑動，在物塊由靜止到開始滑動前的這一過程中，轉臺對物塊做的功為mgR,若物塊與轉臺之間的最大8靜摩擦力與滑動摩擦力相等，則物塊與轉臺間的動摩擦因數(shù)為 （）A.0.125B.0.15C.0.25D.0.5C［由于物塊做圓周運動，物塊剛開始滑動這一時刻，物塊受到轉臺的摩擦力達到最大靜摩擦力，并由此提供向心力，則有：pmgmR2,解得v=WTgR設轉臺對物塊做的功為W,根據(jù)動能定理得：W=1mv2=mgR,又v=J?gR聯(lián)立2 8解得尸0.25,故選Co］.武廣高鐵已通車運行，速度最高可達390km/h,轉彎時的半徑達到了8km。若機車在運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動的過程中，下列說法正確的是（）A.機車輸出功率不變B.機車輸出功率逐漸增大C.機車一直勻加速運動，直到最大速度D.在任意兩相等的時間內，機車動能變化相同B［勻加速運動合外力F為定值，又因為阻力不變，故牽引力恒定不變，由P=Fv,v逐漸增大，所以P增大，故A錯誤,B正確；當功率達到額定功率后，機車的功率就不再增大，要增大速度，則要減小牽引力，當牽引力等于阻力時，機車速度達到最大值，所以機車勻加速運動過程達不到最大速度， 故C錯誤；AEk=W合=(F—Ff)s,在任意相等時間內，F(xiàn)、Ff、a都是定值，因為物體做勻加速運動，故在任意相等時間內，s不同，止k不同，故D錯誤。］4.(多選)(2019湖南衡陽八中二模)質量為2kg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動，物塊的動能Ek與其位移x之間的關系如圖所示。已知物塊與水平面間的動摩擦因數(shù) 以=0.2,g取10m/s2,則下列說法正確的是()A.x=1m時物塊的速度大小為2m/sB.x=3m時物塊的加速度大小為1.25m/s2C.在前2m的運動過程中物塊所經歷的時間為2sD.在前4m的運動過程中拉力對物塊做的功為25J1BCD［根據(jù)圖象知，x=1m時，物塊的動能為2J,由2mv2=2J,解得v=亞m/s,故A錯誤；對x=2m到x=4m的過程運用動能定理，有F合2/x=AEk,解得F合2=2.5N,則物塊的加速度a=F￡=25m/s2=1.25m/s2,故B正確；對前2m的運動過程運用動能定理得F合1Ax'=上'k,解得F合1=2N,則物塊的加速度a=~m=2m/s2=1m/s2,末速度v=\jm m/s=2m/s,根據(jù)v'=a't得t=2s,故C正確；對全過程運用動能定理得Wf—pmg/AE〃k,解得Wf=25J,故D正確。］5.（2019福建省普通高中畢業(yè)班質量測檢）如圖所示，水平傳送帶以恒定速度v順時針轉動，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在接觸彈簧前速度已達到v,與彈簧接觸后彈簧的最大形變量為doP的質量為m,與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為 內最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度為go從P開始接觸彈簧到彈簧第一次達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W<nmgd1cD.彈簧的彈性勢能變化量AEp=2mv2+I1mgdC[P在速度已達到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5=取可知，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靜達到最大靜摩擦力之前，P保持勻速運動，當f靜=fm=Nmg后，傳送帶對P的摩擦力變?yōu)榛瑒幽Σ亮?，不再變化，彈力繼續(xù)增大， P做減速運動，直到速度為零，彈簧達到最大形變，可見P先勻速運動后減速運動，選項A錯誤；P接觸彈簧后還保持勻速運動的過程中，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P開始減速時，傳送帶對P的滑動摩擦力pm0變，P的速度v減小，功率P2=[1mg,可知P2減小，即傳送帶對P做功的功率先增大后減小，選項B錯誤；由于P在保持勻速運動的過程中，傳送帶對P的摩擦力小于仙mg故彈簧壓縮的形變量為d的過程中，傳送帶對P做的功W1c<卜mgd選項C正確；由功能關系可知彈簧的彈性勢能變化量正p<2mv2+卜mgd選項D錯誤。］6.（易錯題）（多選）如圖甲所示，在水平地面上放置一個質量為m=4kg的物體，讓它在隨位移均勻減小的水平推力F作用下運動，水平推力F隨位移x變化的圖象如圖乙所示（x=4.0m后無推力存在）。已知物體與地面之間的動摩擦因數(shù)卜=0.5,g=10m/s2。則下列說法正確的是（ ）A.運動過程中物體的最大加速度為20m/s2B.在距出發(fā)點3.0m位置時物體的速度達到最大C.推力對物體做的功為180JD.物體在水平地面上運動的最大位移是 10mAD［由牛頓第二定律得F—pm守ma,則才t力F=100N時，物體所受合力最大，力口速度最大，代入解得a=20m/s2,選項A正確；由圖象可得推力F隨位移x變化的數(shù)學關系式為F=100—25x（00x04.0m）,物體的速度最大時，加速度為零，即此時F=^mg代入解得x=3.2m,即在距出發(fā)點3.2m位置時物體的速度達到最大，選項B錯誤；由F-x圖象可知推力對物體做的總功等于F-x圖象1與坐標軸圍成的面積，即Wf=］Fx。，其中F=100N,xo=4.0m,解得Wf=200J,選項C錯誤；由動能定理得Wf—pmgxax=0,代入數(shù)據(jù)得xmax=10m,即物體在水平地面上運動的最大位移是10m,選項D正確。］易錯點評：本題的易錯之處在于圖象信息的應用.（2019湖南湘東六校聯(lián)考）如圖甲所示，一質量為2kg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動，物體的 a-t圖象如圖乙所示，t=0時其速度為2m/s,物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為0.4,重力加速度g=10m/s2。則下列說法正確的是（ ）A.在t=6s時，物體的速度為15m/s.在0?6s時間內，合力對物體做的功為289JC.在0?6s時間內，合力對物體做功的平均功率為47.5WD.在t=6s時，拉力F的功率為136WC［根據(jù)加速度一時間圖象與坐標軸所圍圖形的面積表示速度的變化量可知，在0?6s時間內，物體的速度增加量為加=15m/s,由Av=v-v0,可得在t=6s時，物體的速度為v=17m/s,選項A錯誤；由動能定理，可知在0?6s時c1間內，合力對物體做的功為W=］mv2—2mv0=285J,選項B錯誤；在0?6s時問內，合力對物體做功的平均功率為P=半=47.5W,選項C正確；由牛頓第二定律有，F(xiàn)—pm史ma,解得在t=6s時拉力F=16N,物體的速度v=17m/s,則拉力F的功率為P=Fv=16X17W=272W,選項D錯誤。］.（多選）如圖所示，在豎直平面內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端點B相切，可視為質點的小球從A點通過B點進入半徑為R的半圓，恰好能通過半圓的最高點M,從M點飛出后落在水平面上，不計空氣阻力，則（）A.小球到達M點時的速度大小為0.小球在A點時的速度為45gRC.小球落地點離B點的水平距離為2RD.小球落地時的動能為5m2RBCD［小球恰好通過最高點，重力恰好提供向心力： mg=mv,解得：v=R1C1>/gR,故A錯塊；從A點到M點由動能止理得一mg2R=］mv2—］mvA,可得va=^5gR,故B正確；小球離開最高點后做平拋運動，2R="2gt2,x=vt,解得：x=2R,故C正確；小球平■拋過程：mg2R=Ek2-2mv2,解得：￡卜2=包詈^,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過程的v-t圖象，Oa為過原點的傾斜直線，ab段是汽車以額定功率行駛時的加速階段速度隨時間變化的曲線，bc段是與ab段相切的水平直線。整個啟動過程中阻力恒為f,則下列說法正確的是（）A.0?t1時間內汽車以恒定功率做勻加速運動B.tiB.ti?t2時間內汽車的平均速度為vi+V21CCC.ti?t2時間內汽車牽引力做的功等于2m“2—v2）D.在全過程中ti時刻汽車的牽引力及其功率都是最大值D［由題圖可知，0?ti時間內汽車做勻加速直線運動，牽引力不變，速度增大，根據(jù)P=Fv可知，汽車的功率增大，ti?t2時間內，汽車的功率不變，速度增大，牽引力減小，t2時刻后，牽引力減小到與阻力相等，汽車做勻速直線運動，可知在全過程中ti時刻汽車的牽引力及其功率都是最大值，選項A錯誤，D正確;titi?t2時間內，汽車做變加速直線運動，平均速度—Vi+V2v |—,選項B錯誤；tit2時間內，設汽車牽引力做的功為W,克服摩擦力做的功為Wf,由動能定理可得ici iciW—Wf=]mv2—gmv2,則牽引力做的功W=Wf+2mv2—2mv2,選項C錯塊。]...一 immgR下列說法.（多選）如圖所示，豎直平面內有一半徑為R的固定^圓軌道與水平軌道相切于最低點Bo一質量為m的小物塊P（可視為質點）從A處由靜止滑下，經過最低點B后沿水平軌道運動，到C處停下，B、C兩點間的距離為R,物塊P與圓軌道、水平軌道之間的動摩擦因數(shù)均為即現(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動方向一致，小物體從B處經圓弧軌道到達mmgR下列說法正確的是（ ）A.物體在下滑過程中，運動到B處時速度最大B.物體從A滑到C的過程中克服摩擦力做的功等于2卜mgRC.拉力F做的功小于2mgRD.拉力F做的功為mgR（1+2。CD［物體在下滑過程中，開始階段，重力沿軌道切線方向的分力大于滑動摩擦力，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摩擦力，速度減小，則當重力沿軌道切線方向的分力等于滑動摩擦力時速度最大， 此位置在A、B之間，故A錯誤；物體緩慢地從B被拉到A,克服摩擦力做的功為仙mgR而物體從A滑到B的過程中，物體做圓周運動，根據(jù)向心力知識可知物體所受的支持力比緩慢運動時要大，則滑動摩擦力增大，所以克服摩擦力做的功 Wf大于mgR,因此物體從A滑到C的過程中克服摩擦力做的功大于2卜mgR故B錯誤；從C到A的過程中，根據(jù)動能定理得：Wf—mgR—mgR-11mgR=0—0,則由此可得拉力F做的功為WF=mgR（1+2。，故D正確；從A到C的過程中，根據(jù)動能定理得：mgR—Wf-amgR=0,因為Wf>amgR由此可得：mgR>amgRHamgR由以上可得：WF<2mgR,故C正確。所以C、D正確，A、B錯誤。］.（原包J題）某同學在實驗室探究圓周運動的向心力和速度之間的關系， 他利用雙線來穩(wěn)固小球在豎直平面內做圓周運動， 雙線可使小球運動不易偏離豎直面，3 ，一一一， ，，，， ，「如圖所小。他用兩根長為L=3m的細線系一質量為m=1kg的小球，兩線上各連接一個力電傳感器來測量細線的拉力（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，A、B兩點的距離也為L=13m。若小球上升到圓周最高點時兩力電傳感器的示數(shù)恰好都為零(重力加速度g=10m/s2,忽略一切摩擦和空氣阻力)。求：(1)小球到達圓周最低點時的速度大小；(2)小球運動到圓周最低點時，每個力電傳感器的示數(shù)。［解析］(1)設小球在圓周最高點的速度大小為 vi,在圓周最低點的速度大小為V2,圓周運動的半徑為R,由題意可得mg=mR,其中R=Lsin60二號L兩式聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得vi=.5m/s小球從圓周最高點向最低點運動過程中，由動能定理可得1212mg2R=,mv2一,mv1解得V2=5m/s。(2)設小球運動到圓周最低點時受到細線的拉力為 T,受力分析如圖所示，小球所受細線的拉力和重力的合力提供所需的向心力v2貝^有2Tcos30—mg=mgR代入數(shù)據(jù)解得T=2O/3No［答案］(1)5m/s(2)20加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段與水平面夾角為九1豎直距離均為ho,BC段與水平面夾角為色，豎直距離為2卜0。一質量為m的游客從A點由靜止開始下滑，到達底端D點時的安全速度不得大于V2gh0,若使用坐墊，坐墊與滑道底面間摩擦不計，若未使用坐墊，游客與各段滑道底面間的摩擦力大小包為重力的0.1倍，運動過程中游客始終不離開滑道， 空氣阻力不計。已知「1 .八1上sinS=4，sin色=8，求:(1)若游客使用坐墊且與側壁間無摩擦自由下滑，則游客在 BC段增加的動能正k；(2)若游客未使用坐墊且與側壁間無摩擦自由下滑，則游客到達 D點時是否安全；(3)若游客使用坐墊下滑，且游客安全到達D點，則全過程克服側壁摩擦力做功的最小值。1［解析］(1)由動能止理得：AEk=2mgh0。(2)在AD段，由動能定理得：, 1 , 2h0, h0mgh0+2h0+h0-0.1mgSim；+2Sini2=2mvD—0,解得：vD=-2.6gh0>{2而，到達D點時不安全(3)整個過程，由動能定理得：mgh0+2h0+h0—W=2mvDmax—0,解得：W=1.5mgh。。一 1 ［答案］(1)2mgho(2)不安全(3)1.5mgho題號內容押題依據(jù)核心考點核心素養(yǎng)機車啟動問題機車啟動與動能定理科學思維：立足教材，聯(lián)系實際在港珠澳大橋6.7千米海底隧道的兩端各建有一個人工島，兩人工島及隧道路面可簡化成如圖所示，