2022年高三物理二輪復(fù)習(xí) 專題限時(shí)練5 第1部分 專題5 功 功率 動(dòng)能定理一、選擇題(本題共8小題，每小題6分在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第15題只有一項(xiàng)符合題目要求，第68題有多項(xiàng)符合題目要求全部選對(duì)的得6分，選對(duì)但不全的得3分，有錯(cuò)選的得0分)1.如圖5­8所示，將一個(gè)傾角為的光滑斜面體放在水平面上，一根長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)繩懸掛著一個(gè)質(zhì)量為m的小球，開(kāi)始時(shí)小球與斜面體剛剛接觸且細(xì)繩恰好豎直現(xiàn)在用水平推力F緩慢向左推動(dòng)斜面體，直至細(xì)繩與斜面體平行，則下列說(shuō)法中正確的是 ()圖5­8A由于小球受到斜面的彈力始終與斜面垂直，故對(duì)小球不做功B細(xì)繩對(duì)小球的拉力始終與小球的運(yùn)動(dòng)方向垂直，故對(duì)小球不做功C小球受到的合外力對(duì)小球做功為零，故小球在該過(guò)程中機(jī)械能守恒D若水平面光滑，則推力做功為mgL(1cos )2一質(zhì)量為m的物體，同時(shí)受幾個(gè)力的作用而處于靜止?fàn)顟B(tài)某時(shí)刻其中一個(gè)力F突然變?yōu)椋渌Σ蛔儎t經(jīng)過(guò)時(shí)間t，合力的功率的大小是()A.BC.D3(xx·海南高考)如圖5­9所示，一半徑為R的半圓形軌道豎直固定放置，軌道兩端等高；質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)自軌道端點(diǎn)P由靜止開(kāi)始滑下，滑到最低點(diǎn)Q時(shí)，對(duì)軌道的正壓力為2mg，g為重力加速度質(zhì)點(diǎn)自P滑到Q的過(guò)程中，克服摩擦力所做的功為()圖5­9A.mgR B.mgRC.mgRDmgR4.a、b為緊靠著的、且兩邊固定的兩張相同薄紙，如圖5­10所示，一個(gè)質(zhì)量為1 kg的小球從距紙面高為60 cm的地方自由下落，恰能穿破兩張紙(即穿過(guò)后速度為零)若將a紙的位置升高，b紙的位置不變，在相同條件下要使小球仍能穿破兩張紙，則a紙距離b紙不超過(guò)()圖5­10A15 cmB20 cmC30 cm D60 cm5(xx·沈陽(yáng)模擬)如圖5­11所示，一輛貨車?yán)每邕^(guò)光滑定滑輪的輕質(zhì)纜繩提升一箱貨物，已知貨箱的質(zhì)量為M，貨物的質(zhì)量為m，貨車以速度v向左作勻速直線運(yùn)動(dòng)，重力加速度為g.則在將貨物提升到圖示的位置時(shí)，下列給出的結(jié)論正確的是()圖5­11A貨箱向上運(yùn)動(dòng)的速度大于vB纜繩中的拉力T等于(Mm)gC貨車對(duì)纜繩拉力做功的功率P大于(Mm)gvcos D貨物對(duì)貨箱底部的壓力小于mg6. (xx·無(wú)錫模擬)如圖5­12所示，粗糙絕緣的水平面附近存在一個(gè)平行于水平面的電場(chǎng)，其中某一區(qū)域的電場(chǎng)線與x軸平行，在x軸上的電勢(shì)與坐標(biāo)x的關(guān)系用圖中曲線表示，圖中斜線為該曲線過(guò)點(diǎn)(0.15，3)的切線現(xiàn)有一質(zhì)量為0.20 kg、電荷量為2.0×108 C的滑塊P(可視為質(zhì)點(diǎn))，從x0.10 m處由靜止釋放，其與水平面的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.02.取重力加速度g10 m/s2.則下列說(shuō)法正確的是()圖5­12Ax0.15 m處的場(chǎng)強(qiáng)大小為2.0×106 N/CB滑塊運(yùn)動(dòng)的加速度逐漸減小C滑塊運(yùn)動(dòng)的最大速度約為0.1 m/sD滑塊最終停在0.3 m之前7(xx·金華模擬)下表列出了某品牌電動(dòng)自行車及所用電動(dòng)機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)，不計(jì)其自身機(jī)械損耗，若該車在額定狀態(tài)下以最大運(yùn)行速度行駛，則()自重40 kg額定電壓48 V載重75 kg額定電流12 A最大行駛速度20 km/h額定輸出功率350 WA.電動(dòng)機(jī)的輸入功率為576 WB電動(dòng)機(jī)的內(nèi)電阻為4 C該車獲得的牽引力為104 ND該車受到的阻力為63 N8. (xx·南昌模擬) 如圖5­13所示，一個(gè)表面光滑的斜面體M置于水平地面上，它的兩個(gè)斜面與水平面的夾角分別為、，且<，M的頂端裝有一定滑輪，一輕質(zhì)細(xì)繩跨過(guò)定滑輪后連接A、B兩個(gè)小滑塊，細(xì)繩與各自的斜面平行，不計(jì)繩與滑輪間的摩擦，A、B恰好在同一高度處于靜止?fàn)顟B(tài)剪斷細(xì)繩后，A、B滑至斜面底端，M始終保持靜止則()圖5­13A滑塊A的質(zhì)量大于滑塊B的質(zhì)量B兩滑塊到達(dá)斜面底端時(shí)的速度相同C兩滑塊到達(dá)斜面底端時(shí)，A滑塊重力的瞬時(shí)功率較大D在滑塊A、B下滑的過(guò)程中，斜面體受到地面水平向左的摩擦力二、計(jì)算題(本題共2小題，共計(jì)32分解答過(guò)程要有必要的文字說(shuō)明和解題步驟)9(16分)(xx·四川高考)嚴(yán)重的霧霾天氣，對(duì)國(guó)計(jì)民生已造成了嚴(yán)重的影響汽車尾氣是形成霧霾的重要污染源，“鐵腕治污”已成為國(guó)家的工作重點(diǎn)地鐵列車可實(shí)現(xiàn)零排放，大力發(fā)展地鐵，可以大大減少燃油公交車的使用，減少汽車尾氣排放若一地鐵列車從甲站由靜止啟動(dòng)后做直線運(yùn)動(dòng)，先勻加速運(yùn)動(dòng)20 s達(dá)最高速度72 km/h，再勻速運(yùn)動(dòng)80 s，接著勻減速運(yùn)動(dòng)15 s到達(dá)乙站停住設(shè)列車在勻加速運(yùn)動(dòng)階段牽引力為1×106 N，勻速運(yùn)動(dòng)階段牽引力的功率為6×103 kW，忽略勻減速運(yùn)動(dòng)階段牽引力所做的功(1)求甲站到乙站的距離；(2)如果燃油公交車運(yùn)行中做的功與該列車從甲站到乙站牽引力做的功相同，求公交車排放氣態(tài)污染物的質(zhì)量(燃油公交車每做1 J功排放氣態(tài)污染物3×106g)10(16分)某課外探究小組的同學(xué)們用學(xué)校實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的細(xì)特質(zhì)材料自制了如圖5­14所示的導(dǎo)軌，其中，導(dǎo)軌的所有半圓形部分均光滑，水平部分均粗糙圓半徑分別為R、2R、3R和4R，R0.5 m，水平部分長(zhǎng)度L2 m，將導(dǎo)軌豎直放置，軌道最低點(diǎn)離水平地面高h(yuǎn)1 m將一個(gè)質(zhì)量為m0.5 kg、中心有孔的鋼球(孔徑略大于細(xì)導(dǎo)軌直徑)，套在導(dǎo)軌端點(diǎn)P處，鋼球與導(dǎo)軌水平部分的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.4.給鋼球一初速度v013 m/s.取g10 m/s2.求：圖5­14(1)鋼球運(yùn)動(dòng)至第一個(gè)半圓形軌道最低點(diǎn)A時(shí)對(duì)軌道的壓力；(2)鋼球落地點(diǎn)到拋出點(diǎn)的水平距離【詳解答案】1B小球受到斜面的彈力沿豎直方向有分量，故對(duì)小球做正功，A錯(cuò)誤；細(xì)繩的拉力方向始終和小球的運(yùn)動(dòng)方向垂直，故對(duì)小球不做功，B正確；合外力對(duì)小球做的功等于小球動(dòng)能的改變量，雖然合外力做功為零，但小球的重力勢(shì)能增加，故小球在該過(guò)程中機(jī)械能不守恒，C錯(cuò)誤；若水平面光滑，則推力做功為mgL(1sin )，D錯(cuò)誤2B由于質(zhì)量為m的物體受幾個(gè)力的作用而處于靜止?fàn)顟B(tài)，合力為零，當(dāng)某時(shí)刻其中一個(gè)力F突然變?yōu)闀r(shí)，物體所受合力變?yōu)镕合，物體在這個(gè)恒力作用下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，a，經(jīng)過(guò)時(shí)間t，速度vat，合力的功率PF合v，B正確3C已知Q點(diǎn)：FNFN2mg，F(xiàn)Nmgm，由PQ，mgRWmv2，綜合解得WmgR.4C穿過(guò)兩張紙時(shí)，根據(jù)動(dòng)能定理mgh2W0，將a紙向上移，若恰能穿過(guò)第一張紙時(shí)，則mghW0，可求出下落的高度hh，因此兩張紙間的距離不能超過(guò)h30 cm.5C將v分解成沿繩子方向和垂直于繩子方向，則有vmvcos ，A錯(cuò)貨車運(yùn)動(dòng)中減小，則vm增加，所以M、m是有向上的加速度，有T(Mm)g(Mm)a，B錯(cuò)PT·vm(Mm)(ga)vcos ，C對(duì)對(duì)貨物有FNmgma，F(xiàn)Nm(ga)>mg，由牛頓第三定律可知D錯(cuò)6ACD電勢(shì)與位移x圖線的斜率表示電場(chǎng)強(qiáng)度，則x0.15 m處的場(chǎng)強(qiáng)E2.0×106 N/C，此時(shí)的電場(chǎng)力FqE2×108×2×106 N0.04 N，滑動(dòng)摩擦力大小fmg0.02×2 N0.04 N，在x0.15 m前，電場(chǎng)力大于摩擦力，滑塊做加速運(yùn)動(dòng)，加速度逐漸減小，x0.15 m后電場(chǎng)力小于摩擦力，滑塊做減速運(yùn)動(dòng)，加速度逐漸增大，故A正確，B錯(cuò)誤在x0.15 m時(shí)，電場(chǎng)力等于摩擦力，速度最大，根據(jù)動(dòng)能定理得qUfxmv2，因?yàn)?.10 m和0.15 m處的電勢(shì)差大約為1.5×105 V，代入求解，最大速度大約為0.1 m/s，故C正確；滑塊最終在0.3 m處停下應(yīng)滿足qU fx00.因?yàn)?.10 m和0.30 m處的電勢(shì)差大約為3.0×105 V，代入得qU 6.0×103 J，fx8×103 J由以上三式得，滑塊不能夠滑到x0.30 m處，故D正確7AD額定電壓為48 V，額定電流為12 A，故電動(dòng)機(jī)的輸入功率為PUI576 W，故A正確；由表格數(shù)據(jù)得到電動(dòng)機(jī)的輸出功率為350 W，根據(jù)能量守恒定律有PP出I2R，代入數(shù)據(jù)解得R1.57 ，故B錯(cuò)誤；根據(jù)P出Fv，有F63 N電動(dòng)自行車勻速行駛時(shí)，牽引力與阻力平衡，故阻力為63 N故C錯(cuò)誤，D正確8AD因兩物體靜止，所以mAgsin mBgsin ，因sin <sin ，所以mA>mB，故選項(xiàng)A正確；速度是矢量，兩滑塊到達(dá)底端時(shí)的速度方向不同，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由機(jī)械能守恒定律知到達(dá)底端時(shí)兩滑塊的速率相等，由Pmgvsin 及上面的分析可知，兩物塊重力的瞬時(shí)功率相等，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；滑塊A、B下滑的過(guò)程對(duì)斜面體的壓力在水平方向的分力為NAxmAgcos sin ，水平向右，NBxmBgcos sin ，水平向左，因mAgsin mBgsin ，所以NAx>NBx，斜面體處于靜止?fàn)顟B(tài)，所以受地面的靜摩擦力水平向左，故選項(xiàng)D正確9解析：(1)設(shè)列車勻加速直線運(yùn)動(dòng)階段所用的時(shí)間為t1，距離為s1；在勻速直線運(yùn)動(dòng)階段所用的時(shí)間為t2，距離為s2，速度為v；在勻減速直線運(yùn)動(dòng)階段所用的時(shí)間為t3，距離為s3；甲站到乙站的距離為s.則s1vt1s2vt2s3vt3ss1s2s3聯(lián)立式并代入數(shù)據(jù)得s1 950 m.(2)設(shè)列車在勻加速直線運(yùn)動(dòng)階段的牽引力為F，所做的功為W1；在勻速直線運(yùn)動(dòng)階段的牽引力的功率為P，所做的功為W2.設(shè)燃油公交車與該列車從甲站到乙站做相同的功W，將排放氣態(tài)污染物的質(zhì)量為M.則W1Fs1W2Pt2WW1W2M(3×109 kg·J1)·W聯(lián)立式并代入數(shù)據(jù)得M2.04 kg.答案：(1)1 950 m(2)2.04 kg10解析：(1)鋼球從P運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)過(guò)程，由動(dòng)能定理得mg·2Rmg·Lmvmv由牛頓第二定律有Nmgm由牛頓第三定律有NN，解得N178 N故對(duì)軌道壓力大小為178 N，方向豎直向下(2)設(shè)鋼球到達(dá)軌道末端點(diǎn)速度為v2，對(duì)全程由動(dòng)能定理得mg·5L4mgRmvmv解得v27 m/s由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律得h8Rgt2sv2t解得s7 m.答案：(1)178 N，方向豎直向下(2)7 m