2019-2020年高考物理模擬試題專題匯編 專題3 功與能 第1講 功和動能定理（B）（含解析）.doc

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2019-2020年高考物理模擬試題專題匯編 專題3 功與能 第1講 功和動能定理（B）（含解析） 一．選擇題 1 2 3 1.(xx?揚(yáng)州開學(xué)考試?2).將一只蘋果斜向上拋出，蘋果在空中依次飛過三個完全相同的窗戶1、2、3．圖中曲線為蘋果在空中運(yùn)行的軌跡．若不計(jì)空氣阻力的影響，以下說法正確的是（ ） A．蘋果通過第1個窗戶所用的時間最長 B．蘋果通過第3個窗戶的平均速度最大 C．蘋果通過第1個窗戶重力做的功最大 D．蘋果通過第3個窗戶重力的平均功率最小 2.(xx?大慶實(shí)驗(yàn)中學(xué)三模?16)．如右圖甲所示，質(zhì)量m＝1kg的物塊（可視為質(zhì)點(diǎn)）以v0＝10m／s的初速度從粗糙斜面上的P點(diǎn)沿斜面向上運(yùn)動到達(dá)最高點(diǎn)后，又沿原路返回，其速率隨時間變化的圖像如圖乙所示，已知斜面固定且足夠長．且不計(jì)空氣阻力，取g＝10m／s2．下列說法中正確的是( ) A．物塊所受的重力與摩擦力之比為3 ：2 B．在t＝1s到t＝6s的時間內(nèi)物塊所受重力的平均功率為50W C．在t＝6s時物體克服摩擦力做功的功率為20W D．在t＝0到t＝1s時間內(nèi)機(jī)械能的變化量大小與t＝1s到t＝6s時間內(nèi)機(jī)械能變化量大小之比為1 ：5 3.(xx?連徐宿三調(diào)?4)．一汽車在平直公路上以20kW的功率行駛，t1時刻駛?cè)肓硪欢巫枇愣ǖ钠街惫?，其v~t圖象如圖所示，已知汽車的質(zhì)量為2103kg。下列說法正確的是（ ） t/s v/（ms-1） 0 t1 5 10 t2 A．t1前汽車受到的阻力大小為1103N B．t1后汽車受到的阻力大小為2103N C．t1時刻汽車加速度突然變?yōu)?m/s2 D．t1～t2時間內(nèi)汽車的平均速度為7.5m/s 二．非選擇題 4.(xx?揚(yáng)州高三測試?13)．(15分) 某日有霧的清晨，一艘質(zhì)量為m=500t的輪船，從某碼頭由靜止起航做直線運(yùn)動，并保持發(fā)動機(jī)的輸出功率等于額定功率不變，經(jīng)t0=10min后，達(dá)到最大行駛速度vm=20m/s，霧也恰好散開，此時船長突然發(fā)現(xiàn)航線正前方S=480m處，有一艘拖網(wǎng)漁船以v=5m/s的速度沿垂直航線方向勻速運(yùn)動，且此時漁船船頭恰好位于輪船的航線上，輪船船長立即下令采取制動措施，附加了恒定的制動力F=1.0105N，結(jié)果漁船的拖網(wǎng)越過輪船的航線時，輪船也恰好從該點(diǎn)通過，從而避免了事故的發(fā)生．已知漁船連同拖網(wǎng)總長度L=200m（不考慮拖網(wǎng)漁船的寬度），假定水對船阻力的大小恒定不變，求： 輪船 漁船 漁網(wǎng) S L （1）輪船減速時的加速度大??； （2）輪船的額定功率P； （3）發(fā)現(xiàn)漁船時，輪船離開碼頭的距離． 5.(xx?江山市模擬?10)．（16分）2014年12月10日杭（州）長（沙）高鐵正式開通運(yùn)行．杭長高鐵線路全長933公里，設(shè)計(jì)最高時速為350km，使杭州到長沙最快運(yùn)行時間由目前的8小時15分壓縮到3小時36分，同時杭州到廣州等地的旅行時間也大大縮短，我們江山也進(jìn)入了“高鐵時代”．高速運(yùn)動的列車是由幾節(jié)自帶動力的車廂加幾節(jié)不帶動力的車廂組成一個編組，稱為動車組．動車組在高速運(yùn)行情況下若進(jìn)行制動，須先采用“再生制動”，當(dāng)速度較小時才實(shí)施機(jī)械制動．所謂“再生制動”就是列車靠慣性滑行時帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，將動能轉(zhuǎn)化為電能．設(shè)列車某次制動時速度從324km/h降低到90km/h的過程中采用的是“再生制動”，速度從90km/h降到零的過程中采用的是機(jī)械制動．已知該動車組由八節(jié)車廂編組而成，每節(jié)車廂的總質(zhì)量均為5104Kg，動車組在“再生制動”階段受到的阻力恒為車重的0.075倍，制動的兩個階段均按勻變速運(yùn)動處理，取g=1Om/s2．（以下計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字） （1）求該列車在“再生制動”階段行駛的距離； （2）要求該列車制動的總距離不大于6000m，則列車在機(jī)械制動階段受到制動力的最小值是多少？ （3）若該列車滿載480名旅客以324km/h勻速行駛時所受阻力為其重力的0.225倍，若驅(qū)動電機(jī)的效率是90%，請估算列車從江山到杭州（269km）人均耗電多少千瓦時？ 6.(xx?日照聯(lián)合檢測?）23．(1g分)隨著高層居民樓房的崛起，給消防安全帶來更嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，其中救援時云梯高度不夠高就是一個非常突出的問題，某探究小組的同學(xué)們想到了可在消防云梯上再伸出輕便的滑桿來解決這個問題(如圖所示)。被困人員使用安全帶上的掛鉤掛在滑桿上、沿滑桿下滑到消防云梯上逃生。通?；瑮U由AO、OB兩段直桿通過光滑轉(zhuǎn)軸在O處連接，滑桿A端用于掛鉤鉤在高樓的固定物上，且可繞固定物自由轉(zhuǎn)動，B端用鉸鏈固定在云梯上端，且可繞鉸鏈自由轉(zhuǎn)動，以便調(diào)節(jié)被困人員滑到云梯頂端的速度大小。設(shè)被困人員在調(diào)整好后的滑桿上下滑時滑桿與豎直方向的夾角保持不變，被困人員可看作質(zhì)點(diǎn)、不計(jì)過O點(diǎn)時的機(jī)械能損失。已知AO長Ll=6m、OB長L2=12m。某次消防演練中測得AO與豎直方向的夾角與豎直方向的夾角，被困人員安全帶上的掛鉤與滑桿，AO、OB間的動摩擦因數(shù)均。為了安全，被困人員到達(dá)云梯頂端B點(diǎn)速度不能超過。已知sin37=0.6，cos37=0.8，取g=l0m／s2。求： (1)被困人員滑到B點(diǎn)時是否安全。 (2)若云梯頂端B點(diǎn)與豎直墻間的水平距離d=13.2m保持不變，求能夠被安全營救的被困人員與云梯頂端B的最大豎直距離。 7.(xx?鹽城1月檢測?15).如圖甲所示，水平地面上放置一傾角為θ=37的足夠長的斜面，質(zhì)量為m的物塊置于斜面的底端．某時刻起物塊在沿斜面向上的力F作用下由靜止開始運(yùn)動，力F隨位移變化的規(guī)律如圖乙所示．已知整個過程斜面體始終保持靜止?fàn)顟B(tài)，物塊開始運(yùn)動t=0.5s內(nèi)位移x1=1m，0.5s后物塊再運(yùn)動x2=2m時速度減為0．取g=10m/s2，sin37=0.6，cos37=0.8．求： （1）由靜止開始，0.5s末物塊運(yùn)動的速度的大??； （2）物塊沿斜面向上運(yùn)動過程，受到的摩擦力做的功； （3）物塊在沿斜面向下運(yùn)動過程中，斜面體受到地面的摩擦力的大小． 8.(xx?宿遷市三校檢測?14)．（16分）如圖所示，一不可伸長的輕質(zhì)細(xì)繩，繩長為L，一端固定于O點(diǎn)，另一端系一質(zhì)量為m的小球，小球繞O點(diǎn)在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動（不計(jì)空氣阻力）． （1）若小球通過最高點(diǎn)A時的速度為v，求v的最小值和此時繩對小球拉力F的大?。? （2）若小球恰好通過最高點(diǎn)A且懸點(diǎn)距地面的高度h=2L，小球經(jīng)過B點(diǎn)或D點(diǎn)時繩突然斷開，求兩種情況下小球從拋出到落地所用時間之差△t； O L D C B A （3）若小球通過最高點(diǎn)A時的速度為v，小球運(yùn)動到最低點(diǎn)C或最高點(diǎn)A時，繩突然斷開，兩種情況下小球從拋出到落地水平位移大小相等，試證明O點(diǎn)距離地面高度h與繩長L之間應(yīng)滿足h≥． 9.(xx?揚(yáng)州開學(xué)考試?13).（15分） 如圖所示，半徑R=0.5m的光滑圓弧面CDM分別與光滑斜面體ABC和斜面MN相切于C、M點(diǎn)，O為圓弧圓心，D為圓弧最低點(diǎn)．斜面體ABC固定在地面上，頂端B安裝一定滑輪，一輕質(zhì)軟細(xì)繩跨過定滑輪（不計(jì)滑輪摩擦）分別連接小物塊P、Q （兩邊細(xì)繩分別與對應(yīng)斜面平行），并保持P、Q兩物塊靜止．若PC間距為L1=0.25m，斜面MN足夠長，物塊P質(zhì)量m1= 3kg，與MN間的動摩擦因數(shù)，求：（ sin37=0.6，cos37=0.8） （1）燒斷細(xì)繩后，物塊P第一次到達(dá)D點(diǎn)時對軌道的壓力大小； （2）物塊P第一次過M點(diǎn)后0.3s到達(dá)K點(diǎn)，則 MK間距多大； （ A Q P C O R D M N B 3）物塊P在MN斜面上滑行的總路程． 第1講 功和動能定理（B卷） 參考答案與詳解 1.【答案】D 【命題立意】本題旨在考查運(yùn)動的合成和分解；豎直上拋運(yùn)動；功率、平均功率和瞬時功率、 重力勢能的變化與重力做功的關(guān)系。 【解析】A、將該斜拋運(yùn)動分解為水平方向和豎直方向，在水平方向做勻速直線運(yùn)動，通過3窗戶的水平位移最大，所以時間最長．故A錯誤； B、在運(yùn)動的過程中速度越來越小，通過3窗戶的平均速度最小，故B錯誤； C、通過3個窗戶時在豎直方向上的位移相等，所以重力做功相等，故C錯誤； D、根據(jù)，重力功相等，通過第3個窗戶的時間最長，所以平均功率最小，故D正確； 故選：D 2.【答案】D 【命題立意】本題旨在考查功率、平均功率和瞬時功率、勻變速直線運(yùn)動的圖像。 【解析】A、設(shè)斜面傾角為， 根據(jù)速度﹣時間圖象的斜率表示加速度得： 上滑過程： 下滑過程： 根據(jù)牛頓第二定律得： ， 帶入數(shù)據(jù)解得：，，故A錯誤； B、根據(jù)速度﹣時間圖象與坐標(biāo)軸圍成的面積表示位移得： 內(nèi)的位移，則到的時間內(nèi)物塊所受重力的平均功率，故B錯誤； C、摩擦力，則時物體克服摩擦力做功的功率，故C錯誤； D、在到時間內(nèi)機(jī)械能的變化量大小，到時間內(nèi)機(jī)械能變化量大小，則，故D正確． 故選：D 【舉一反三】本題是速度﹣時間圖象，牛頓第二定律，機(jī)械能，功和功率的綜合應(yīng)用，要靈活運(yùn)用功的計(jì)算式，靈活應(yīng)用公式求解，題目綜合性太強(qiáng)，需要熟練掌握這四塊知識才能解決。 3.【答案】C 【命題立意】本題旨在考查功率、平均功率和瞬時功率、牛頓第二定律。 【解析】A、由可知，時間段內(nèi)，汽車做勻速直線運(yùn)動，則有：，由，得：，故A錯誤； B、后，由可知，依據(jù)牛頓第二定律得：，由，得： ，故B錯誤； C、由B知，依據(jù)牛頓第二定律得：，得： ，故C正確； D、內(nèi)，，如果是勻變速直線運(yùn)動，，由可知，，故D錯誤。 故選：C 4.【答案】（1）；（2）；（3）為 【命題立意】本題旨在考查動能定理的應(yīng)用、勻變速直線運(yùn)動的位移與時間的關(guān)系、牛頓第二定律、功率、平均功率和瞬時功率。 【解析】（1）漁船通過的時間： 由運(yùn)動學(xué)公式： 得到： （2）輪船做減速運(yùn)動時，由牛頓第二定律得： 解得： 最大速度行駛時，牽引力： 功率： （3）由動能定理得： 解得： 答：（1）輪船減速時的加速度大小為； （2）輪船的額定功率為； （3）發(fā)現(xiàn)漁船時，輪船離開碼頭的距離為。 5.【答案】（1）；（2）；（3） 【命題立意】本題旨在考查功率、平均功率和瞬時功率、勻變速直線運(yùn)動的速度與位移的關(guān)系、牛頓第二定律。 【解析】（1）設(shè)動車組在“再生制動”過程的初速度為，末速度為，加速度為，發(fā)生的為位移為， 根據(jù)牛頓第二定律得： （1） 又： （2） 代入數(shù)據(jù)解得： （3） （2）動車組在機(jī)械制動過程中最大位移為，最小加速度為，阻力的最小值為， 則得： （4） 又由運(yùn)動學(xué)公式得： （5） 解得： （6） （3）由功率： （7） 因?yàn)閯蛩?，則： （8） 代入解得： （9） （10） 從江山到杭州運(yùn)行時間： （11） 人均耗電： （12） 答：（1）該列車在“再生制動”階段行駛的距離為； （2）要求該列車制動的總距離不大于，則列車在機(jī)械制動階段受到制動力的最小值是； （3）列車從江山到杭州（）人均耗電 6.【答案】（1）安全；（2） 【命題立意】本題旨在考查動能定理。 【解析】（1）設(shè)被困人員滑到B點(diǎn)時的速度為v，由動能定理有： 代入數(shù)據(jù)，解得： 因?yàn)?，所以被困人員滑到B點(diǎn)時是安全的 （2）設(shè)滑桿兩端點(diǎn)AB的最大豎直距離為h，被困人員滑到B點(diǎn)時的速度為， 對其下滑全過程由動能定理有： 聯(lián)立解得： 答：（1）被困人員滑到B點(diǎn)時是安全的； （2）能夠被安全營救的被困人員與云梯頂端B的最大豎直距離為。 7.【答案】（1）；（2）；（3） 【命題立意】本題旨在考查動能定理的應(yīng)用、勻變速直線運(yùn)動的位移與時間的關(guān)系。 【解析】（1）由題意，內(nèi)物塊做勻加速直線運(yùn)動， 則： 解得： ， （2）加速和減速過程沿斜面向上的力分別為、，設(shè)物塊的質(zhì)量和物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)，由動能定理有： 加速過程： 減速過程： 聯(lián)立解得：，、 （3）斜面體受到物塊的壓力： 受到物塊的摩擦力： 設(shè)斜面體受到沿地面向右的摩擦力為，由平衡條件有： 解得：大小 答：（1）由靜止開始，末物塊運(yùn)動的速度的大小為； （2）物塊沿斜面向上運(yùn)動過程，受到的摩擦力做的功為； （3）物塊在沿斜面向下運(yùn)動過程中，斜面體受到地面的摩擦力的大小為。 8.【答案】（1）、零；（2）；（3）證明見解析 【命題立意】本題旨在考查向心力、豎直上拋運(yùn)動。 【解析】（1）球通過最高點(diǎn)時的速度為， 速度的最小值為 （2）若小球恰好通過最高點(diǎn)： 、 從B點(diǎn)、D點(diǎn)小球分別豎直上拋和豎直下拋，則： （3）小球運(yùn)動到最高點(diǎn)繩斷開后平拋運(yùn)動時間為，則： ， 小球運(yùn)動到最低點(diǎn)＇，繩突然斷開后小球做平拋運(yùn)動時間為，則： ， 由機(jī)械能守恒定律得： 又： 聯(lián)立上述各式解得： 小球運(yùn)動到最高點(diǎn)時： 由機(jī)械能守恒定律： 小球運(yùn)動到最低點(diǎn)時速度有： 故，得： 答：（1）的最小值為，此時繩對小球拉力F的大小為零； （2）兩種情況下小球從拋出到落地所用時間之差為； （3）證明如上。 9.【答案】（1）；（2）；（3） 【命題立意】本題旨在考查牛頓運(yùn)動定律的應(yīng)用-物體的平衡、牛頓第二定律、牛頓第三定 律、牛頓運(yùn)動定律的應(yīng)用-連接體、向心力、機(jī)械能守恒定律。 【解析】（1）滑塊由P到D過程，由動能定理，得： 根據(jù)幾何關(guān)系，有： 在D點(diǎn)，支持力和重力的合力提供向心力，有： 解得： 由牛頓第三定律得，物塊P對軌道的壓力大小為 （2）PM段，根據(jù)動能定理，有： 解得： 沿MN向上運(yùn)動過程，根據(jù)牛頓第二定律，得到： 根據(jù)速度時間公式，有： 解得： 所以時，P物到達(dá)斜面MN上最高點(diǎn)，故返回過程，有： 沿MN向下運(yùn)動過程，根據(jù)牛頓第二定律，有 故，根據(jù)運(yùn)動學(xué)公式，有： 即MK之間的距離為 （3）最后物體在CM之間來回滑動，且到達(dá)M點(diǎn)時速度為零，對從P到M過程運(yùn)用動能定理，得到： 解得： 即物塊P在MN斜面上滑行的總路程為 答：（1）燒斷細(xì)繩后，物塊P第一次到達(dá)D點(diǎn)時對軌道的壓力大小為； （2）物塊P第一次過M點(diǎn)后0.3s到達(dá)K點(diǎn)，則 MK間距為； （3）物塊P在MN斜面上滑行的總路程為。