2019高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題二 能量與動(dòng)量 第1講 功和功率 動(dòng)能定理突破練.doc
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第1講 功和功率 動(dòng)能定理 [限訓(xùn)練通高考] 科學(xué)設(shè)題 拿下高考高分 (45分鐘) 一、單項(xiàng)選擇題 1.(2018高考全國(guó)卷Ⅱ)如圖,某同學(xué)用繩子拉動(dòng)木箱,使它從靜止開(kāi)始沿粗糙水平路面運(yùn)動(dòng)至具有某一速度.木箱獲得的動(dòng)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 解析:由題意知,W拉-W阻=ΔEk,則W拉>ΔEk,A對(duì),B錯(cuò);W阻與ΔEk的大小關(guān)系不確定,C、D錯(cuò). 答案:A 2.如圖所示,質(zhì)量為m的汽車(chē)在某下坡的公路上,從速度v0開(kāi)始加速運(yùn)動(dòng),經(jīng)時(shí)間t速度達(dá)到最大值vm.設(shè)在此過(guò)程中汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率恒為P,汽車(chē)所受的摩擦阻力為恒力.對(duì)于該過(guò)程,以下說(shuō)法正確的是( ) A.該過(guò)程中汽車(chē)一直做勻加速直線運(yùn)動(dòng) B.該過(guò)程中汽車(chē)所受阻力f= C.該過(guò)程中汽車(chē)所受阻力做功的大小為Pt+mv D.該過(guò)程中汽車(chē)做加速度不斷減小的加速運(yùn)動(dòng) 解析:汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率恒為P,則汽車(chē)做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng),A錯(cuò)誤,D正確;汽車(chē)速度達(dá)到最大值vm時(shí),汽車(chē)的牽引力F=,故f=+mgsin θ,B錯(cuò)誤;由于還有重力做功,汽車(chē)所受阻力做的功無(wú)法求出,C錯(cuò)誤. 答案:D 3.如圖所示,質(zhì)量為m的小球(可視為質(zhì)點(diǎn))用長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)線懸掛于O點(diǎn),自由靜止在A位置.現(xiàn)用水平力F緩慢地將小球從A位置拉到B位置后靜止,此時(shí)細(xì)線與豎直方向夾角為θ=60,細(xì)線的拉力為F1,然后放手讓小球從靜止返回,到A點(diǎn)時(shí)細(xì)線的拉力為F2,則( ) A.F1=F2=2mg B.從A到B,拉力F做的功為F1L C.從B到A的過(guò)程中,小球受到的合力大小不變 D.從B到A的過(guò)程中,小球重力的瞬時(shí)功率一直增大 解析:在B位置,根據(jù)平衡條件有F1sin 30=mg,解得F1=2mg.從B到A,根據(jù)動(dòng)能定理得mgL(1-cos 60)=mv2,根據(jù)牛頓第二定律得F2-mg=m,聯(lián)立兩式解得F2=2mg,故A項(xiàng)正確;從A到B,小球緩慢移動(dòng),根據(jù)動(dòng)能定理得WF-mgL(1-cos 60)=0,解得WF=mgL,故B項(xiàng)錯(cuò)誤;從B到A的過(guò)程中,小球的速度大小在變化,沿徑向的合力在變化,故C項(xiàng)錯(cuò)誤;在B位置,重力的功率為零,在最低點(diǎn),重力的方向與速度方向垂直,重力的功率為零,可知從B到A的過(guò)程中,重力的功率先增大后減小,故D項(xiàng)錯(cuò)誤. 答案:A 4.人與平衡車(chē)的總質(zhì)量為m,在平直路面上行駛時(shí),所受阻力不變.當(dāng)平衡車(chē)加速度為a,速度為v時(shí),平衡車(chē)的功率為P1,則當(dāng)功率為P2時(shí),平衡車(chē)行駛的最大速度為( ) A. B. C. D. 解析:對(duì)平衡車(chē)受力分析,設(shè)受到的阻力的大小為Ff,由牛頓第二定律可得,F(xiàn)-Ff=ma,所以F=Ff+ma,所以功率P1=Fv=(Ff+ma)v,解得Ff=-ma,當(dāng)功率恒為P2時(shí),設(shè)最大速度為v′,則P2=F′v′=Ffv′,所以v′==,選項(xiàng)B正確. 答案:B 5.一滑塊在水平地面上沿直線滑行,t=0時(shí)的速率為1 m/s,從此刻開(kāi)始在與初速度相反的方向上施加一水平作用力F,力F和滑塊的速度v隨時(shí)間的變化規(guī)律分別如圖甲、乙所示,兩圖取同一正方向,g取10 m/s2,則下列說(shuō)法正確的是( ) A.滑塊的質(zhì)量為2 kg B.第1 s內(nèi)摩擦力對(duì)滑塊做的功為-1 J C.第2 s末拉力F的瞬時(shí)功率為0.3 W D.第2 s內(nèi)拉力F的平均功率為0.15 W 解析:由題圖乙可知滑塊的加速度a=1 m/s2,根據(jù)牛頓第二定律,在第1 s內(nèi)有F+Ff=ma,第2 s內(nèi)有F′-Ff=ma,代入數(shù)據(jù)解得Ff=1 N,m=2 kg,A正確;第1 s內(nèi)滑塊的位移大小x1=11 m=0.5 m,則摩擦力對(duì)滑塊做的功WFf=-Ffx1=-10.5 J=-0.5 J,B錯(cuò)誤;第2 s末拉力的功率P=F′v=31 W=3 W,C錯(cuò)誤;第2 s內(nèi)滑塊的位移x2=11 m=0.5 m,則第2 s內(nèi)拉力的平均功率P=== W=1.5 W,D錯(cuò)誤. 答案:A 6.質(zhì)量為500 kg的賽車(chē)在平直賽道上以恒定功率加速,受到的阻力不變,其加速度a和速度的倒數(shù)的關(guān)系如圖所示,則賽車(chē)( ) A.做勻加速直線運(yùn)動(dòng) B.功率為20 kW C.所受阻力大小為2 000 N D.速度大小為50 m/s時(shí)牽引力大小為3 000 N 解析:由圖象可知,汽車(chē)的加速度隨速度的增大而減小,故汽車(chē)不做勻加速運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;根據(jù)P=Fv,F(xiàn)-Ff=ma可得a=-,由圖象可知=4,=400,解得Ff=2 000 N,P=2105 W,選項(xiàng)B錯(cuò)誤,C正確;速度大小為 50 m/s時(shí)牽引力大小為F== N=4 000 N,選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 答案:C 7.(2017高考江蘇卷)一小物塊沿斜面向上滑動(dòng),然后滑回到原處.物塊初動(dòng)能為Ek0,與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)不變,則該過(guò)程中,物塊的動(dòng)能Ek與位移x關(guān)系的圖線是( ) 解析:物塊上滑時(shí),重力沿斜面的分力和摩擦力均沿斜面向下,下滑時(shí),摩擦力沿斜面向上,根據(jù)動(dòng)能定理W=ΔEk知,圖象中的斜率表示物塊受到的合力,物塊上滑時(shí)恒定的合力大于物塊下滑時(shí)恒定的合力,所以C項(xiàng)正確. 答案:C 二、多項(xiàng)選擇題 8.(2018湖南長(zhǎng)沙高三一模)如圖所示,內(nèi)壁光滑半徑大小為R的圓軌道豎直固定在桌面上,一個(gè)質(zhì)量為m的小球靜止在軌道底部A點(diǎn).現(xiàn)用小錘沿水平方向快速擊打小球,擊打后迅速移開(kāi),使小球沿軌道在豎直面內(nèi)運(yùn)動(dòng).當(dāng)小球回到A點(diǎn)時(shí),再次用小錘沿運(yùn)動(dòng)方向擊打小球,必須經(jīng)過(guò)兩次擊打,小球才能運(yùn)動(dòng)到圓軌道的最高點(diǎn).已知小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終未脫離軌道,在第一次擊打過(guò)程中小錘對(duì)小球做功W,第二次擊打過(guò)程中小錘對(duì)小球做功4W,設(shè)兩次擊打過(guò)程中小錘對(duì)小球做的功全部用來(lái)增加小球的動(dòng)能,則W的值可能是( ) A.mgR B.mgR C.mgR D.mgR 解析:第一次擊打小球時(shí),小球運(yùn)動(dòng)的最大高度為R,即W≤mgR.第二次擊打小球,使小球運(yùn)動(dòng)到圓軌道的最高點(diǎn),而小球能夠通過(guò)最高點(diǎn)的條件為mg≤m,即v高≥.小球從靜止到到達(dá)最高點(diǎn)的過(guò)程中,由動(dòng)能定理得W+4W-mg2R=mv-0,得W≥mgR,所以W滿足mgR≤W≤mgR,選項(xiàng)A、B正確. 答案:AB 9.a、b為緊靠著的且兩邊固定的兩張相同薄紙,如圖所示.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.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紙可能是(小球穿破兩張紙時(shí),克服阻力做功相同)( ) A.15 cm B.20 cm C.30 cm D.60 cm 解析:小球穿過(guò)兩張紙時(shí),由動(dòng)能定理得mgh-2W=0,將a紙向上移,若恰能穿過(guò)第一張紙,則mgh′-W=0,解得下落的高度h′=h,因此兩張紙的距離不能超過(guò)h=30 cm,選項(xiàng)A、B、C正確. 答案:ABC 10.(2018福建福州高三質(zhì)檢)如圖所示為某電動(dòng)汽車(chē)在加速性能試驗(yàn)過(guò)程中的v t圖象.為了簡(jiǎn)化計(jì)算,可近似認(rèn)為:汽車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力恒定,在0~30 s內(nèi)做勻加速直線運(yùn)動(dòng),30 s后汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率保持不變.則( ) A.15 s末、30 s末汽車(chē)的牽引力大小之比為2∶1 B.15 s末、30 s末汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)功率之比為1∶2 C.30 s末、54 s末汽車(chē)的加速度大小之比為4∶3 D.0~30 s內(nèi)、30~54 s內(nèi)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)做功之比為5∶8 解析:由題意可知汽車(chē)前30 s做勻加速直線運(yùn)動(dòng),則牽引力恒定,因此A錯(cuò)誤;由圖可知15 s末、30 s末的速度分別為9 m/s、18 m/s,由公式P=Fv可知,15 s末、30 s末汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)功率之比為1∶2,B正確;由圖可知30 s末、54 s末的加速度之比應(yīng)為==>,C錯(cuò)誤;0~30 s內(nèi),汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)做的功W1=Fx1=(J)=15P(J),30~54 s內(nèi)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)做功W2=P(54 s-30 s)=24P(J),因此=,D正確. 答案:BD 三、非選擇題 11.一匹馬拉著質(zhì)量為60 kg的雪橇,從靜止開(kāi)始用80 s的時(shí)間沿平直冰面跑完1 000 m.設(shè)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中雪橇受到的阻力保持不變,已知雪橇在開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的8 s時(shí)間內(nèi)做勻加速直線運(yùn)動(dòng),從第8 s末開(kāi)始,馬拉雪橇做功的功率保持不變,使雪橇繼續(xù)做直線運(yùn)動(dòng),最后一段時(shí)間雪橇做的是勻速直線運(yùn)動(dòng),速度大小為 15 m/s;開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的8 s內(nèi)馬拉雪橇的平均功率是8 s 后功率的一半.求整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中馬拉雪橇做功的平均功率和雪橇在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受阻力的大?。? 解析:設(shè)8 s后馬拉雪橇的功率為P,則勻速運(yùn)動(dòng)時(shí) P=Fv=Ffv 即運(yùn)動(dòng)過(guò)程中雪橇受到的阻力大小Ff=① 對(duì)于整個(gè)過(guò)程運(yùn)用動(dòng)能定理得 t1+P(t總-t1)-Ffx=mv2-0② 代入數(shù)據(jù),解①②得P=723 W,F(xiàn)f=48.2 N 再由動(dòng)能定理可得t總-Ffx=mv2 解得=687 W. 答案:687 W 48.2 N 12.某課外探究小組自制了如圖所示的導(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,R=0.5 m,水平部分長(zhǎng)度L=2 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m=0.5 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μ=0.4.給鋼球一初速度v0=13 m/s,g取10 m/s2.求: (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. 解析:(1)鋼球從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)的過(guò)程中,由動(dòng)能定理得mg2R-μmgL=mv-mv 由牛頓第二定律有FN-mg= 代入數(shù)據(jù)解得FN=178 N 由牛頓第三定律可知,鋼球?qū)壍赖膲毫Υ笮?78 N,方向豎直向下. (2)設(shè)鋼球到達(dá)軌道末端點(diǎn)的速度為v2,對(duì)全程應(yīng)用動(dòng)能定理得-μmg5L-mg4R=mv-mv 解得v2=7 m/s 由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律得h+8R=gt2,s=v2t 解得s=7 m. 答案:(1)178 N,方向豎直向下 (2)7 m 13.(2018重慶高三一診)如圖所示,絕緣軌道CDGH位于豎直平面內(nèi),圓弧段DG的圓心角為θ=37,DG與水平段CD、傾斜段GH分別相切于D點(diǎn)和G點(diǎn),CD段粗糙,DGH段光滑,在H處固定一垂直于軌道的絕緣擋板,整個(gè)軌道處于場(chǎng)強(qiáng)為E=1104 N/C、水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中.一質(zhì)量m=410-3 kg、帶電量q=+310-6 C的小滑塊在C處由靜止釋放,經(jīng)擋板碰撞后滑回到CD段的中點(diǎn)P處時(shí)速度恰好為零.已知CD段長(zhǎng)度L=0.8 m,圓弧DG的半徑r=0.2 m;不計(jì)滑塊與擋板碰撞時(shí)的動(dòng)能損失,滑塊可視為質(zhì)點(diǎn).g取10 m/s2,cos 37=0.8,sin 37=0.6.求: (1)滑塊與CD段之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ; (2)滑塊在CD段上運(yùn)動(dòng)的總路程; (3)滑塊與絕緣擋板碰撞時(shí)的最大動(dòng)能和最小動(dòng)能. 解析:(1)滑塊由C處釋放,經(jīng)擋板碰撞后第一次滑回P點(diǎn)的過(guò)程中,由動(dòng)能定理得 qE-μmg(L+)=0,解得μ==0.25 (2)滑塊在CD段上受到的滑動(dòng)摩擦力μmg=0.01 N、電場(chǎng)力qE=0.03 N,滑動(dòng)摩擦力小于電場(chǎng)力,故不可能停在CD段,滑塊最終會(huì)在DGH間來(lái)回往復(fù)運(yùn)動(dòng),且在D點(diǎn)的速度為0 全過(guò)程由動(dòng)能定理得 qEL+(-μmgx)=0 解得x=L=3L=2.4 m (3)GH段的傾角θ=37,滑塊受到的重力mg=0.04 N,電場(chǎng)力qE=0.03 N,qEcos θ=mgsin θ=0.024 N, 則滑塊加速度a=0, 所以滑塊與絕緣擋板碰撞的最大動(dòng)能為滑塊第一次運(yùn)動(dòng)到G點(diǎn)的動(dòng)能 對(duì)C到G過(guò)程由動(dòng)能定理得 Ek最大=Eq(L+rsin θ)-μmgL-mg(r-rcos θ)=0.018 J 滑塊最終在DGH間來(lái)回往復(fù)運(yùn)動(dòng),碰撞絕緣擋板時(shí)有最小動(dòng)能 對(duì)D到G過(guò)程由動(dòng)能定理得 Ek最?。紼qrsin θ-mg(r-rcos θ)=0.002 J 答案:(1)0.25 (2)2.4 m (3)0.018 J 0.002 J- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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