（廣西專用）2020高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題能力訓(xùn)練5 功 功率 動能定理（含解析）

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1、專題能力訓(xùn)練5功功率動能定理(時間:45分鐘滿分:100分)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(xué)用繩子拉動木箱,使它從靜止開始沿粗糙水平路面運(yùn)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答案: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EkWT,選項A

2、正確。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(dāng)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.(8-43) mB.(8-23) mC.43 mD.8 m答案:A解析:由A點到C點,利用動能定理可得mgh-(mgcos452h+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)-mgcos452h-mgcos302h=0

3、,解得h=(8-43)m。3.(2019河北五校聯(lián)考)如圖所示,離地H高處有一個質(zhì)量為m、電荷量為+q的物體,處于電場強(qiáng)度隨時間變化規(guī)律為E=E0-kt(E0、k均為大于零的常數(shù),電場方向以水平向左為正)的電場中,物體與豎直絕緣墻壁間的動摩擦因數(shù)為,已知qE0mgsin30,小球達(dá)到最高點后,不會下滑,故D錯誤。6.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(yùn)動的過程中()A.重力做的功為mghB.克服空氣阻力做的功為Ffh2+x2C.落地時,重力的瞬時功率為mgvD.重力勢能和機(jī)械能都

4、逐漸減少答案:AD解析:本題考查功能關(guān)系和功率的計算,意在考查學(xué)生對重力做功和重力功率的計算以及機(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h2+x2,故克服空氣阻力做的功大于Ffh2+x2,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.右圖為牽引力F和車速倒數(shù)1v的關(guān)系圖像。若汽車質(zhì)量為2103 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

5、阻力為2103 NB.汽車車速為15 m/s,功率為3104 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 s答案:AD解析:當(dāng)速度最大時,牽引力大小等于阻力,從題圖中可得當(dāng)速度為30m/s時,牽引力為2103N,故阻力為2103N,A正確;根據(jù)P=Fv可得F=P1v,故在開始一段時間內(nèi)汽車以恒定功率運(yùn)動,功率為P=Fv=6104W,B錯誤;當(dāng)牽引力達(dá)到6103N之后,牽引力恒定,故汽車做勻加速直線運(yùn)動,加速度為a=F-Ffm=2m/s2,C錯誤;做勻加速直線運(yùn)動時的末速度為v=PF=10m/s,所以加速時間為t=5s,故D正確。8.(2019河南鄭州質(zhì)量預(yù)測)質(zhì)量為m的小

6、球被系在輕繩一端,在豎直平面內(nèi)做半徑為R的圓周運(yùn)動,如圖所示。在圓心處連接有力傳感器,用來測量繩子上的拉力,運(yùn)動過程中小球受到空氣阻力的作用,空氣阻力隨速度的減小而減小。某一時刻小球通過軌道的最低點,力傳感器的示數(shù)為7mg,重力加速度為g,此后小球繼續(xù)做圓周運(yùn)動,經(jīng)過半個圓周恰能通過最高點,下列說法正確的是()A.到最高點過程中小球克服空氣阻力做的功為12mgRB.到最高點過程中小球克服空氣阻力做的功為mgRC.再次經(jīng)過最低點時力傳感器的示數(shù)為5mgD.再次經(jīng)過最低點時力傳感器的示數(shù)大于5mg答案:AD解析:小球在最低點時有F1=FT-mg=mv12R,解得v1=6gR;而在最高點時,由于小球

7、恰好能通過最高點,所以有mg=mv22R,可得v2=gR;小球從最低點到最高點的過程,由動能定理可得-mg2R-Wf=12mv22-12mv12,解得小球克服空氣阻力做的功Wf=12mgR,A正確,B錯誤。小球從最高點到最低點的過程,由于小球受到的空氣阻力隨速度的減小而減小,分析可知在同一水平面上上升過程中的阻力大于下落過程中的阻力,由動能定理可得mg2R-Wf=12mv12-12mv22,且此過程中空氣阻力做的功Wf4gR,再次經(jīng)過最低點時有F2=FT-mg=mv12R,解得FT5mg,C錯誤,D正確。二、非選擇題(本題共3小題,共36分)9.(10分)節(jié)能混合動力汽車是一種可以利用汽油及所

8、儲存的電能作為動力來源的汽車。有一質(zhì)量m=1 000 kg的混合動力汽車,在平直公路上以v=90 km/h的速度勻速行駛,發(fā)動機(jī)的輸出功率為P=50 kW。當(dāng)看到前方有大貨車慢速行駛時,該汽車提速超過了大貨車。這個過程中發(fā)動機(jī)輸出功率不變,蓄電池開始工作,輸出功率為P=20 kW。該混合動力汽車提速后運(yùn)動s=1 000 m時,速度達(dá)到最大,并超過大貨車,然后蓄電池停止工作。全程阻力不變。求:(1)該混合動力汽車以90 km/h的速度在平直公路上勻速行駛時,所受阻力F阻的大小;(2)該混合動力汽車加速過程中達(dá)到的最大速度的大小;(3)整個超車過程中,該混合動力汽車消耗的電能E(保留兩位有效數(shù)字)

9、。答案:(1)2103 N(2)35 m/s(3)6.6105 J解析:(1)汽車牽引力與功率的關(guān)系為P=Fv當(dāng)汽車勻速行駛時有F=F阻所以F阻=Pv=2103N。(2)汽車達(dá)到的最大速度vmax=P+PF阻=35m/s。(3)在加速過程中,由動能定理有(P+P)t-F阻s=12mvmax2-12mv2消耗的電能E=Pt解得E6.6105J。10.(13分)(2019浙江4月)某砂場為提高運(yùn)輸效率,研究砂粒下滑的高度與砂粒在傳送帶上運(yùn)動的關(guān)系,建立如圖所示的物理模型。豎直平面內(nèi)有一傾角=37的直軌道AB,其下方右側(cè)放置一水平傳送帶,直軌道末端B與傳送帶間距可近似為零,但允許砂粒通過。轉(zhuǎn)輪半徑R

10、=0.4 m、轉(zhuǎn)軸間距l(xiāng)=2 m的傳送帶以恒定的線速度逆時針轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)輪最低點離地面的高度H=2.2 m?，F(xiàn)將一小物塊放在距離傳送帶高h(yuǎn)處靜止釋放,假設(shè)小物塊從直軌道B端運(yùn)動到達(dá)傳送帶上C點時,速度大小不變,方向變?yōu)樗较蛴?。已知小物塊與直軌道和傳送帶間的動摩擦因數(shù)均為=0.5。(sin 37=0.6)(1)若h=2.4 m,求小物塊到達(dá)B端時速度的大小。(2)若小物塊落到傳送帶左側(cè)地面,求h需要滿足的條件。(3)改變小物塊釋放的高度h,小物塊從傳送帶的D點水平向右拋出,求小物塊落地點到D點的水平距離x與h的關(guān)系式及h需要滿足的條件。答案:(1)4 m/s(2)h3.0 m(3)x=2h-3h3

11、.6 m解析:(1)物塊由靜止釋放到B的過程中,mgsin-mgcos=mavB2=2ahsinvB=4m/s。(2)左側(cè)離開,D點速度為零時高為h10=mgh1-mgcosh1sin-mgl得hh1=3.0m。(3)右側(cè)拋出,D點的速度為v12mv2=mgh-mgcoshsin-mglH+2R=12gt2,x=vt得x=2h-3為使能在D點水平拋出mgmv2R得h3.6m。11.(13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(yùn)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(dá)助滑道末端B時速度vB=2

12、4 m/s,A與B的豎直高度差H=48 m。為了改變運(yùn)動員的運(yùn)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(yùn)動員在B、C間運(yùn)動時阻力做功W=-1 530 J,g取10 m/s2。(1)求運(yùn)動員在AB段下滑時受到阻力Ff的大小。(2)若運(yùn)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)144 N(2)12.5 m解析:(1)運(yùn)動員在AB上做初速度為0的勻加速運(yùn)動,設(shè)AB的長度為x,則有vB2=2ax由牛頓第二定律有mgHx-Ff=ma聯(lián)立式,代入數(shù)據(jù)解得Ff=144N。(2)設(shè)運(yùn)動員到達(dá)C點時的速度為vC,在由B到達(dá)C的過程中,由動能定理有mgh+W=12mvC2-12mvB2設(shè)運(yùn)動員在C點所受的支持力為FN,由牛頓第二定律有FN-mg=mvC2R由運(yùn)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=12.5m。9