2022高考物理大二輪復(fù)習 專題二 功和能 動量 專題能力訓練5 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中,15題只有一個選項符合題目要求,68題有多個選項符合題目要求。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.(2018·全國卷)如圖所示,某同學用繩子拉動木箱,使它從靜止開始沿粗糙水平路面運動至具有某一速度。木箱獲得的動能一定()A.小于拉力所做的功B.等于拉力所做的功C.等于克服摩擦力所做的功D.大于克服摩擦力所做的功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,當物體滑至水平地面的C點時速度恰好為0,且B、C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,(汽車運動過程中所受阻力恒定)其中不正確的是()4.如圖所示,跳水運動員最后踏板的過程可以簡化為下述模型:運動員從高處落到處于自然狀態(tài)的跳板(A位置)上,隨跳板一同向下運動到最低點(B位置)。對于運動員從開始與跳板接觸到運動至最低點的過程中,下列說法正確的是()A.運動員到達最低點時,其所受外力的合力為0B.在這個過程中,運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.某同學參加學校運動會立定跳遠項目比賽,起跳直至著地過程如圖所示。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,在空中運動的過程中所受空氣阻力大小恒為Ff,落地前瞬間小球距拋出點的水平距離為x,速率為v,那么,在小球運動的過程中()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.重力勢能和機械能都逐漸減少7.右圖為牽引力F和車速倒數(shù)的關(guān)系圖象。若汽車質(zhì)量為2×103 kg,由靜止開始沿平直公路行駛,且行駛中阻力恒定,其最大車速為30 m/s,則下列說法正確的是()A.汽車所受阻力為2×103 NB.汽車車速為15 m/s,功率為3×104 WC.汽車勻加速的加速度為3 m/s2D.汽車勻加速所需時間為5 s8.低碳、環(huán)保是未來汽車的發(fā)展方向。某汽車研發(fā)機構(gòu)在汽車的車輪上安裝了小型發(fā)電機,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,測出了汽車動能Ek與位移x的關(guān)系圖象如圖所示,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)汽車運動過程中所受地面的阻力恒定,空氣阻力不計。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)如圖所示,某物塊(可看成質(zhì)點)從A點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點與水平傳送帶相切,物塊由B點滑上粗糙的傳送帶。若傳送帶靜止,物塊滑到傳送帶的末端C點后做平拋運動,落到水平地面上的D點,已知C點到地面的高度h=5 m,C點到D點的水平距離為x1=1 m,g取10 m/s2。求:(1)物塊滑到B點時速度的大小;(2)物塊滑到C點時速度的大小;(3)若傳送帶順時針勻速轉(zhuǎn)動,則物塊最后的落地點可能不在D點。試討論物塊落地點到C點的水平距離x與傳送帶勻速運動的速度v的關(guān)系,并作出x-v的圖象。10.(12分)如圖甲所示,物塊與質(zhì)量為m的小球通過不可伸長的輕質(zhì)細繩跨過兩等高定滑輪連接。物塊置于左側(cè)滑輪正下方的表面水平的壓力傳感裝置上,小球與右側(cè)滑輪的距離為l。開始時物塊和小球均靜止,將此時傳感裝置的示數(shù)記為初始值?，F(xiàn)給小球施加一始終垂直于l段細繩的力,將小球緩慢拉起至細繩與豎直方向成60°角,如圖乙所示,此時傳感裝置的示數(shù)為初始值的1.25倍;再將小球由靜止釋放,當運動至最低位置時,傳感裝置的示數(shù)為初始值的。不計滑輪的大小和摩擦,重力加速度的大小為g。求:(1)物塊的質(zhì)量;(2)從釋放到運動至最低位置的過程中,小球克服空氣阻力所做的功。11.(12分)我國將于2022年舉辦冬奧會,跳臺滑雪是其中最具觀賞性的項目之一。如圖所示,質(zhì)量m=60 kg的運動員從長直助滑道AB的A處由靜止開始以加速度a=3.6 m/s2 勻加速滑下,到達助滑道末端B時速度vB=24 m/s,A與B的豎直高度差H=48 m。為了改變運動員的運動方向,在助滑道與起跳臺之間用一段彎曲滑道銜接,其中最低點C處附近是一段以O(shè)為圓心的圓弧。助滑道末端B與滑道最低點C的高度差 h=5 m,運動員在B、C間運動時阻力做功W=-1 530 J,g取10 m/s2。(1)求運動員在AB段下滑時受到阻力Ff的大小。(2)若運動員能夠承受的最大壓力為其所受重力的6倍,則C點所在圓弧的半徑R至少應(yīng)為多大。答案：1.A解析 設(shè)拉力做功、克服摩擦力做功分別為WT、Wf,木箱獲得的動能為Ek,根據(jù)動能定理可知,WT-Wf=Ek,則Ek<WT,選項A正確。2.A解析 由A點到C點,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,當功率達到額定功率時,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動,當F=Ff時,加速度減為零,速度達到最大值,vm=,故可得B項錯誤,A、C、D項正確。4.C解析 運動員到達最低點時,其所受外力的合力向上,合力一定不為零,選項A錯誤。對于運動員從開始與跳板接觸到運動至最低點的過程中,運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B錯誤,C正確。由動能定理,WG-W板=0-,可知在這個過程中,運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D錯誤。5.C解析 運動員做拋體運動,從起跳至達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。6.AD解析 本題考查功能關(guān)系和功率的計算,意在考查學生對重力做功和重力功率的計算以及機械能變化的理解和應(yīng)用。重力做的功為WG=mgh,A正確。空氣阻力做功與經(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,空氣阻力做負功,機械能減少,D正確。7.AD解析 當速度最大時,牽引力大小等于阻力,從題圖中可得當速度為30 m/s時,牽引力為2×103 N,故阻力為2×103 N,A正確;根據(jù)P=Fv可得F=P,故在開始一段時間內(nèi)汽車以恒定功率運動,功率為P=Fv=6×104 W,B錯誤;當牽引力達到6×103 N之后,牽引力恒定,故汽車做勻加速直線運動,加速度為a=2 m/s2,C錯誤;做勻加速直線運動時的末速度為v=10 m/s,所以加速時間為t=5 s,故D正確。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點時速度為v3,由運動學規(guī)律有=-2as,=2as,代入數(shù)據(jù)解得v3=3 m/s,討論:a.若傳送帶逆時針轉(zhuǎn)動:x=x1=1 mb.若傳送帶順時針轉(zhuǎn)動:.當0<v1 m/s時,x=x1=1 m.當1 m/s<v3 m/s時,x=vt=v(x的大小與v的數(shù)值相同).當v>3 m/s時,x=v2t=3 m圖象如圖所示10.答案 (1)3m(2)0.1mgl解析 (1)設(shè)開始時細繩的拉力大小為FT1,傳感裝置的初始值為F1,物塊質(zhì)量為m0,由平衡條件得對小球,FT1=mg對物塊,F1+FT1=m0g當細繩與豎直方向的夾角為60°時,設(shè)細繩的拉力大小為FT2,傳感裝置的示數(shù)為F2,據(jù)題意可知,F2=1.25F1,由平衡條件得對小球,FT2=mgcos 60°對物塊,F2+FT2=m0g聯(lián)立式,代入數(shù)據(jù)得m0=3m。(2)設(shè)小球運動至最低位置時速度的大小為v,從釋放到運動至最低位置的過程中,小球克服阻力所做的功為Wf,由動能定理得mgl(1-cos 60°)-Wf=mv2在最低位置,設(shè)細繩的拉力大小為FT3,傳感裝置的示數(shù)為F3,根據(jù)題意可知,F3=0.6F1,對小球,由牛頓第二定律得FT3-mg=m對物塊,由平衡條件得F3+FT3=m0g聯(lián)立式,代入數(shù)據(jù)得Wf=0.1mgl。11.答案 (1)144 N(2)12.5 m解析 (1)運動員在AB上做初速度為0的勻加速運動,設(shè)AB的長度為x,則有=2ax由牛頓第二定律有mg-Ff=ma聯(lián)立式,代入數(shù)據(jù)解得Ff=144 N。(2)設(shè)運動員到達C點時的速度為vC,在由B到達C的過程中,由動能定理有mgh+W=設(shè)運動員在C點所受的支持力為FN,由牛頓第二定律有FN-mg=m由運動員能夠承受的最大壓力為其所受重力的6倍,聯(lián)立式,代入數(shù)據(jù)解得R=12.5 m。