2022年高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題能力訓(xùn)練 專題五 功 功率 動能定理一、選擇題(本題共8小題,每小題8分,共64分。在每小題給出的四個選項(xiàng)中,16題只有一個選項(xiàng)符合題目要求,78題有多個選項(xiàng)符合題目要求,全部選對的得8分,選對但不全的得4分,有選錯的得0分)1.(xx·浙江溫州八校聯(lián)考)人用手托著質(zhì)量為m的“小蘋果”,從靜止開始沿水平方向運(yùn)動,前進(jìn)距離l后,速度為v(物體與手始終相對靜止),物體與手掌之間的動摩擦因數(shù)為,則下列說法正確的是()A.手對蘋果的作用力方向豎直向上B.蘋果所受摩擦力大小為mgC.手對蘋果做的功為mv2D.蘋果對手不做功2.如圖所示,一傾角為45°的粗糙斜面與粗糙水平軌道平滑對接,有一質(zhì)量為m的物體由斜面的A點(diǎn)靜止滑下,物體與斜面和地面間的動摩擦因數(shù)相同。已知A距離地面的高度為4 m,當(dāng)物體滑至水平地面的C點(diǎn)時速度恰好為零,且BC距離為4 m。若將BC水平軌道抬起,與水平面間夾角為30°,其他條件不變,則物體能沿BD斜面上升的最大高度為()A.(8-4) mB.(8-2) mC. mD.8 m3.下列各圖是反映汽車從靜止開始勻加速啟動,最后做勻速運(yùn)動的過程中,其速度隨時間以及加速度、牽引力和功率隨速度變化的圖象,(汽車運(yùn)動過程中所受阻力恒定)其中不正確的是()4.(xx·河北邯鄲摸底)如圖,跳水運(yùn)動員最后踏板的過程可以簡化為下述模型:運(yùn)動員從高處落到處于自然狀態(tài)的跳板(A位置)上,隨跳板一同向下運(yùn)動到最低點(diǎn)(B位置)。對于運(yùn)動員從開始與跳板接觸到運(yùn)動至最低點(diǎn)的過程中,下列說法正確的是()A.運(yùn)動員到達(dá)最低點(diǎn)時,其所受外力的合力為零B.在這個過程中,運(yùn)動員的動能一直在減小C.在這個過程中,跳板的彈性勢能一直在增加D.在這個過程中,運(yùn)動員所受重力對她做的功大于跳板的作用力對她做的功5.(xx·河北邯鄲教學(xué)質(zhì)量檢測)某同學(xué)參加學(xué)校運(yùn)動會立定跳遠(yuǎn)項(xiàng)目比賽,起跳直至著地過程如圖。測量得到比賽成績是2.5 m,目測空中腳離地最大高度約0.8 m,忽略空氣阻力,則起跳過程該同學(xué)所做功約為()A.65 JB.350 JC.700 JD.1 250 J6.在離水平地面h高處將一質(zhì)量為m的小球水平拋出,在空中運(yùn)動的過程中所受空氣阻力大小恒為Ff,落地時小球距拋出點(diǎn)的水平距離為x,速率為v,那么,在小球運(yùn)動的過程中()A.重力做的功為mghB.克服空氣阻力做的功為Ff·C.落地時,重力的瞬時功率為mgvD.重力勢能和機(jī)械能都逐漸減少7.質(zhì)量為m=20 kg的物體,在大小恒定的水平外力F的作用下,沿水平面做直線運(yùn)動。02 s內(nèi)F與運(yùn)動方向相反,24 s內(nèi)F與運(yùn)動方向相同,物體的v-t圖象如圖所示。已知g取10 m/s2,則()A.物體在4 s時具有的動能是40 JB.拉力F的大小為100 NC.物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為0.2D.物體克服摩擦力做的功為320 J8.低碳、環(huán)保是未來汽車的發(fā)展方向。某汽車研發(fā)機(jī)構(gòu)在汽車的車輪上安裝了小型發(fā)電機(jī),將減速時的部分動能轉(zhuǎn)化為電能并儲存在蓄電池中,以達(dá)到節(jié)能的目的。某次測試中,汽車以額定功率行駛一段距離后關(guān)閉發(fā)動機(jī),測出了汽車動能Ek與位移x的關(guān)系圖象如圖,其中是關(guān)閉儲能裝置時的關(guān)系圖線,是開啟儲能裝置時的關(guān)系圖線。已知汽車的質(zhì)量為1 000 kg,設(shè)汽車運(yùn)動過程中所受地面的阻力恒定,空氣阻力不計(jì)。根據(jù)圖象和所給的信息可求出()A.汽車行駛過程中所受地面的阻力為1 000 NB.汽車的額定功率為80 kWC.汽車加速運(yùn)動的時間為22.5 sD.汽車開啟儲能裝置后向蓄電池提供的電能為5×105 J二、非選擇題(本題共3小題,共36分)9.(12分)(xx·江蘇鹽城統(tǒng)考)如圖所示,某物塊(可看成質(zhì)點(diǎn))從A點(diǎn)沿豎直光滑的圓弧軌道由靜止開始滑下,圓弧軌道的半徑R=0.25 m,末端B點(diǎn)與水平傳送帶相切,物塊由B點(diǎn)滑上粗糙的傳送帶。若傳送帶靜止,物塊滑到傳送帶的末端C點(diǎn)后做平拋運(yùn)動,落到水平地面上的D點(diǎn),已知C點(diǎn)到地面的高度H=5 m,C點(diǎn)到D點(diǎn)的水平距離為x1=1 m,g取10 m/s2。求:(1)物塊滑到B點(diǎn)時速度的大小;(2)物塊滑到C點(diǎn)時速度的大小;(3)若傳送帶順時針勻速轉(zhuǎn)動,則物塊最后的落地點(diǎn)可能不在D點(diǎn)。試討論物塊落地點(diǎn)到C點(diǎn)的水平距離x與傳送帶勻速運(yùn)動的速度v的關(guān)系,并作出x-v的圖象。10.(12分)如圖所示,A、B、C質(zhì)量分別為mA=0.7 kg,mB=0.2 kg,mC=0.1 kg,B為套在細(xì)繩上的圓環(huán)。A與水平桌面的動摩擦因數(shù)=0.2,另一圓環(huán)D固定在桌邊,離地面高h(yuǎn)2=0.3 m,當(dāng)B、C從靜止下降h1=0.3 m時,C穿環(huán)而過,B被D擋住,不計(jì)繩子質(zhì)量和滑輪的摩擦,g取10 m/s2。若開始時A離桌面足夠遠(yuǎn),求:(1)請判斷C能否落到地面。(2)A在桌面上滑行的距離是多少?11.(12分)(xx·浙江麗水一模)滑草逐漸成為一項(xiàng)新興娛樂活動。某體驗(yàn)者乘坐滑草車運(yùn)動過程簡化為如圖所示,滑草車從A點(diǎn)靜止滑下,滑到B點(diǎn)時速度大小不變而方向變?yōu)樗?再滑過一段水平草坪后從C點(diǎn)水平拋出,最后落在三角形狀的草堆上。已知斜坡AB與水平面的夾角=37°,長為xAB=15 m,水平草坪BC長為xBC=10 m。從A點(diǎn)滑到了B點(diǎn)用時3 s。該體驗(yàn)者和滑草車的質(zhì)量m=60 kg,運(yùn)動過程中看成質(zhì)點(diǎn),在斜坡上運(yùn)動時空氣阻力不計(jì)。(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,重力加速度g取10 m/s2)(1)求滑草車和草坪之間的動摩擦因數(shù);(2)體驗(yàn)者滑到水平草坪時,恰好受到與速度方向相反的水平恒定風(fēng)力的作用,風(fēng)速大小為5 m/s,已知風(fēng)的阻力大小F與風(fēng)速v滿足經(jīng)驗(yàn)公式F=1.2v2。求體驗(yàn)者滑到C點(diǎn)時的速度大小;(3)已知三角形的草堆的最高點(diǎn)D與C點(diǎn)等高,且距離C點(diǎn)6 m,其左頂點(diǎn)E位于C點(diǎn)正下方3 m處。在某次滑草過程中,體驗(yàn)者和滑草車離開C點(diǎn)時速度大小為7 m/s,無風(fēng)力作用,空氣阻力忽略不計(jì),求體驗(yàn)者和滑草車落到草堆時的動能。參考答案1.C解析:手對蘋果的作用力和蘋果重力的合力使蘋果在水平方向做勻加速運(yùn)動,手對蘋果的作用力方向斜向上,選項(xiàng)A錯誤。由v2=2al可得蘋果加速度a=,對蘋果,由牛頓第二定律,蘋果所受摩擦力大小為Ff=ma=m,選項(xiàng)B錯誤。由功能關(guān)系,手對蘋果做的功為W=mv2,選項(xiàng)C正確。蘋果對手的作用力斜向下,蘋果對手做功,選項(xiàng)D錯誤。2.A解析:由A點(diǎn)到C點(diǎn),利用動能定理可得mgh-(mgcos 45°×h+mgl)=0,解得=0.5,設(shè)沿BD斜面上升的最大高度為h',則由動能定理可得mg(h-h')-mgcos 45°×h-mgcos 30°×2h'=0,解得h'=(8-4) m。3.B解析:汽車勻加速啟動過程,由牛頓第二定律F-Ff=ma,牽引力恒定,由P=Fv,v=at,得P=Fat,汽車的功率逐漸增加,當(dāng)功率達(dá)到額定功率時,此時物體的速度為v1=,以后汽車的功率不再變化,由P=Fv,速度增加,牽引力減小,以后物體不能再做勻加速運(yùn)動,由F-Ff=ma得加速度逐漸減小,故汽車做加速度減小的加速運(yùn)動,當(dāng)F=Ff時,加速度減為零,速度達(dá)到最大值,vm=,故可得B項(xiàng)錯誤,A、C、D項(xiàng)正確。4.C解析:運(yùn)動員到達(dá)最低點(diǎn)時,其所受外力的合力向上,合力一定不為零,選項(xiàng)A錯誤。對于運(yùn)動員從開始與跳板接觸到運(yùn)動至最低點(diǎn)的過程中,運(yùn)動員的動能先增大后減小,跳板的彈性勢能一直在增加,選項(xiàng)B錯誤C正確。由動能定理,WG-W板=0-,可知在這個過程中,運(yùn)動員所受重力對她做的功小于跳板的作用力對她做的功,選項(xiàng)D錯誤。5.C解析:運(yùn)動員做拋體運(yùn)動,從起跳到達(dá)到最大高度的過程中,豎直方向做加速度為g的勻減速直線運(yùn)動,則t=0.4 s豎直方向初速度vy=gt=4 m/s。水平方向做勻速直線運(yùn)動,則vx= m/s=3.125 m/s則起跳時的速度v0=5.1 m/s設(shè)中學(xué)生的質(zhì)量為60 kg,根據(jù)動能定理得W=mv2=780 J最接近的是C選項(xiàng)。6.AD解析:本題考查功能關(guān)系和功率的計(jì)算,意在考查學(xué)生對重力做功和重力功率的計(jì)算以及機(jī)械能變化的理解和應(yīng)用。重力做的功為WG=mgh,A正確?？諝庾枇ψ龉εc經(jīng)過的路程有關(guān),而小球經(jīng)過的路程大于,故克服空氣阻力做的功大于Ff·,B錯誤。落地時,重力的瞬時功率為重力與沿重力方向的分速度的乘積,故落地時重力的瞬時功率小于mgv,C錯誤。重力做正功,重力勢能減少,空氣阻力做負(fù)功,機(jī)械能減少,D正確。7.AC解析:根據(jù)v-t圖象可知,物體在4 s時的速度是-2 m/s,動能是標(biāo)量,所以物體在4 s時對應(yīng)的動能為40 J,A正確;02 s內(nèi)物體做勻減速直線運(yùn)動,加速度大小為a1=5 m/s2,a1=,24 s內(nèi)物體做勻加速直線運(yùn)動,加速度大小為a2=1 m/s2,a2=,又Ff=mg,解得F=60 N,=0.2,B錯誤,C正確;由于摩擦力始終對物體做負(fù)功,根據(jù)圖象可求得物體通過的路程為12 m,由Wf=mgs可得物體克服摩擦力做的功為480 J,D錯誤。8.BD解析:汽車行駛過程中,所受地面的阻力對應(yīng)圖線的斜率大小,故阻力為Ff= N=2 000 N,A錯誤;汽車勻速行駛的速度vm可由=8×105 J求得vm=40 m/s,故P額=F·v=Ff·vm=80 kW,B正確;由P額t-Ff·x=,x=500 m可求得t=16.25 s,C錯誤;開啟儲能裝置后,汽車減速的位移減小(11-8.5)×102 m=2.5×102 m,對應(yīng)的能量為2.5×102×2 000 J=5×105 J,故D正確。9.答案:(1) m/s(2)1 m/s(3)見解析解析:(1)從A到B,由動能定理得mgR=,解得v1= m/s。(2)從C到D做平拋運(yùn)動,豎直方向上有H=gt2,解得t=1 s水平方向上有x1=v2t,v2=1 m/s。(3)若物體在傳送帶上一直加速,到C點(diǎn)時速度為v3,由運(yùn)動學(xué)規(guī)律有=-2as,=2as,代入數(shù)據(jù)解得v3=3 m/s,討論:(1)若傳送帶逆時針轉(zhuǎn)動:x=x1=1 m(2)若傳送帶順時針轉(zhuǎn)動:.當(dāng)0<v1 m/s時,x=x1=1 m.當(dāng)1 m/s<v3 m/s時,x=vt=v.當(dāng)v>3 m/s時,x=v2t=3 m圖象如圖所示10.答案:(1)C能落至地面(2)0.765 m解析:(1)設(shè)B、C一起下降h1時,A、B、C的共同速度為v,B被擋住后,C再下落h后,A、C兩者均靜止,分別對A、B、C一起運(yùn)動h1和A、C一起再下降h過程由動能定理得(mB+mC)gh1-mAgh1=(mA+mB+mC)v2mCgh-mAgh=0-(mA+mC)v2代入數(shù)據(jù)解得h=0.96 m因?yàn)閔>h2,故C能落至地面。(2)C落至地面過程對A、C由動能定理得mCgh2-mAgh2=(mA+mC)(v'2-v2)C落至地面后,A運(yùn)動的過程由動能定理得-mAgx=0-mAv'2代入數(shù)據(jù)解得x=0.165 m故A滑行的距離為xA=h1+h2+x=(0.3+0.3+0.165) m=0.765 m。11.答案:(1)(2) m/s(或4.8 m/s)(3)2 220 J解析:(1)根據(jù)xAB=a1t2代入數(shù)據(jù)解得a1= m/s2mgsin -mgcos =ma1代入數(shù)據(jù)解得=。(2)在BC階段運(yùn)動時F+mg=ma2代入數(shù)據(jù)解得a2= m/s2又=2a2xBCvB=a1t1=10 m/s代入數(shù)據(jù)解得vC= m/s4.8 m/s。(3)根據(jù)題意tan =tan =x=vCty=gt2代入數(shù)據(jù)解得t=0.5 s又由動能定理+mgh=Ek代入數(shù)據(jù)解得Ek=2 220 J。