2020屆高三物理一輪復(fù)習(xí)收尾二輪專題突破檢測 功 功率 動(dòng)能定理

功功率動(dòng)能定理 (45分鐘100分)一、選擇題(本大題共8小題,每小題8分,共64分。多選題已在題號后標(biāo)出)1.如圖所示,三個(gè)固定的斜面底邊長度相等,斜面傾角分別為30°、45°、60°,斜面的表面情況都一樣。完全相同的三物體(可視為質(zhì)點(diǎn))A、B、C分別從三斜面的頂部滑到底部,在此過程中()A.物體A克服摩擦力做的功最多B.物體B克服摩擦力做的功最多C.物體C克服摩擦力做的功最多D.三物體克服摩擦力做的功一樣多2.(2020·福建高考)如圖,表面光滑的固定斜面頂端安裝一定滑輪,小物塊A、B用輕繩連接并跨過滑輪(不計(jì)滑輪的質(zhì)量和摩擦)。初始時(shí)刻,A、B處于同一高度并恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)。剪斷輕繩后,A下落、B沿斜面下滑,則從剪斷輕繩到物塊著地,兩物塊()A.速率的變化量不同B.機(jī)械能的變化量不同C.重力勢能的變化量相同D.重力做功的平均功率相同3.(多選)(2020·長寧一模)自動(dòng)電梯以恒定速度v0勻速上升,一個(gè)質(zhì)量為m的人沿電梯勻速往上走,在時(shí)間t內(nèi)走過此電梯。電梯長為l,電梯斜面傾角為,則()A.電梯對該人做功為mglsinB.電梯對該人做功為mgv0tsinC.重力的功率為D.重力的功率為mgv0sin4.(2020·德陽一模)太陽能汽車是靠太陽能來驅(qū)動(dòng)的汽車。當(dāng)太陽光照射到汽車上方的光電板上時(shí),光電板中產(chǎn)生的電流經(jīng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)汽車前進(jìn)。設(shè)汽車在平直的公路上由靜止開始勻加速行駛,經(jīng)過時(shí)間t,速度為v時(shí)功率達(dá)到額定功率,并保持不變。之后汽車又繼續(xù)前進(jìn)了距離s,達(dá)到最大速度vmax。設(shè)汽車質(zhì)量為m,運(yùn)動(dòng)過程中所受阻力恒為f,則下列說法正確的是()A.汽車的額定功率為fvB.汽車勻加速運(yùn)動(dòng)過程中,克服阻力做功為fvtC.汽車從靜止開始到速度達(dá)到最大值的過程中,牽引力所做的功為m-mv2D.汽車從靜止開始到速度達(dá)到最大值的過程中,合力所做的功為m5.(多選)(2020·寧波一模)將一個(gè)蘋果斜向上拋出,蘋果在空中依次飛過三個(gè)完全相同的窗戶1、2、3。圖中曲線為蘋果在空中運(yùn)動(dòng)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(gè)窗戶所用的時(shí)間最短B.蘋果通過第3個(gè)窗戶的平均速度最大C.蘋果通過第1個(gè)窗戶重力做的功最大D.蘋果通過第3個(gè)窗戶重力的平均功率最小6.(2020·安溪一模)質(zhì)量為m的物塊在平行于斜面的力F作用下,從固定斜面的底端A由靜止開始沿斜面上滑,經(jīng)B點(diǎn)時(shí)速率為v,此時(shí)撤去F,物塊滑回斜面底端時(shí)速率也為v,斜面傾角為,A、B間距離為s,則()A.整個(gè)過程中重力做功為mgssinB.整個(gè)過程中物塊克服摩擦力做功為FsC.上滑過程中克服重力做功為(Fs-mv2)D.從撤去F到物塊滑回斜面底端,摩擦力做功為-mgssin7.(2020·廣元三模)如圖所示,豎直平面內(nèi)有一個(gè)半徑為R的半圓形軌道OQP,其中Q是半圓形軌道的中點(diǎn),半圓形軌道與水平軌道OE在O點(diǎn)相切。質(zhì)量為m的小球沿水平軌道運(yùn)動(dòng),通過O點(diǎn)進(jìn)入半圓形軌道,恰好能夠通過最高點(diǎn)P,然后落到水平軌道上,不計(jì)一切摩擦阻力。下列說法不正確的是()A.小球落地時(shí)的動(dòng)能為2.5mgRB.小球落地點(diǎn)離O點(diǎn)的距離為2RC.小球運(yùn)動(dòng)到半圓形軌道最高點(diǎn)P時(shí),向心力恰好為零D.小球到達(dá)Q點(diǎn)的速度大小為8.(多選)某汽車研發(fā)機(jī)構(gòu)在汽車的車輪上安裝了小型發(fā)電機(jī),將減速時(shí)的部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化并儲存在蓄電池中,以達(dá)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(dòng)機(jī),測出了汽車動(dòng)能Ek與位移x的關(guān)系圖像如圖,其中是關(guān)閉儲能裝置時(shí)的關(guān)系圖線,是開啟儲能裝置時(shí)的關(guān)系圖線。已知汽車的質(zhì)量為1000kg,設(shè)汽車運(yùn)動(dòng)過程中所受地面阻力恒定,空氣阻力不計(jì)。根據(jù)圖像所給的信息可求出()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(yùn)動(dòng)的時(shí)間為22.5 sD.汽車開啟儲能裝置后向蓄電池提供的電能為5×105J二、計(jì)算題(本大題共2小題,共36分。需寫出規(guī)范的解題步驟)9.(18分)(2020·寧波二模)有一質(zhì)量為m=0.2kg的小球,從水平軌道上的A點(diǎn)出發(fā),經(jīng)過一段橫截面是圓形、內(nèi)部光滑的固定管道后離開管道(小球半徑略小于管道半徑),管道由呈拋物線狀的BC段、呈圓弧形的CDE和呈圓形的EF段組成,C點(diǎn)、E點(diǎn)為連接點(diǎn),E點(diǎn)與圓心O在同一水平線上,CO與水平方向夾角為30°,BC段的高度為h1=0.2m,CDE和EF段的半徑均為R=0.3m,如圖所示。小球與水平軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.2,AB段長度為l=0.5m,小球半徑和管道的內(nèi)徑均遠(yuǎn)小于上述高度或半徑,管壁厚度不計(jì),所有管道與水平軌道在同一豎直面內(nèi),重力加速度g=10m/s2。(1)若要使小球恰能從管道的F端離開,求小球從A點(diǎn)出發(fā)的最小速度;(2)若小球以最小速度的2倍從A點(diǎn)出發(fā),求小球經(jīng)過C點(diǎn)的速度和經(jīng)過最低點(diǎn)D點(diǎn)時(shí)小球?qū)艿赖膲毫?(3)若要使小球落到離F端水平距離為0.5m的M點(diǎn),求小球從A點(diǎn)出發(fā)的速度為多大。10.(18分)(2020·嘉興一模)2020年我們中國有了自己的航空母艦“遼寧號”,航空母艦上艦載機(jī)的起飛問題一直備受關(guān)注。某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)通過查閱資料對艦載機(jī)的起飛進(jìn)行了模擬設(shè)計(jì)。如圖,艦載機(jī)總質(zhì)量為m,發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率為P,在水平軌道運(yùn)行階段所受阻力恒為f。艦載機(jī)在A處以額定功率啟動(dòng),同時(shí)開啟電磁彈射系統(tǒng),它能額外給艦載機(jī)提供水平向右、大小為F的恒定推力。經(jīng)歷時(shí)間t1,艦載機(jī)運(yùn)行至B處,速度達(dá)到v1,電磁彈射系統(tǒng)關(guān)閉。艦載機(jī)繼續(xù)以額定功率加速運(yùn)行至C處,經(jīng)歷的時(shí)間為t2,速度達(dá)到v2。此后,艦載機(jī)進(jìn)入傾斜曲面軌道,在D處離開航母起飛。請根據(jù)以上信息求解下列問題。(1)電磁彈射系統(tǒng)關(guān)閉的瞬間艦載機(jī)的加速度。(2)水平軌道AC的長度。(3)若不啟用電磁彈射系統(tǒng),艦載機(jī)在A處以額定功率啟動(dòng),經(jīng)歷時(shí)間t到達(dá)C處,假設(shè)速度大小仍為v2,則艦載機(jī)的質(zhì)量應(yīng)比啟用電磁彈射系統(tǒng)時(shí)減少多少?(該問AC間距離用x表示)答案解析1.【解析】選D。設(shè)斜面傾角為,斜面底邊長為x0,則物體下滑過程中克服阻力做功W=mgcos=mgx0,可見W與斜面傾角無關(guān),D正確。2.【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)明確以下三點(diǎn):(1)矢量和標(biāo)量的描述不同。(2)對平均功率的計(jì)算公式的理解。(3)據(jù)平衡狀態(tài)得兩物塊的質(zhì)量關(guān)系?！窘馕觥窟xD。設(shè)A、B離地高度為h,由于斜面表面光滑,A、B運(yùn)動(dòng)過程機(jī)械能守恒。機(jī)械能不變,物塊著地時(shí)速率相等,均為,因此速率變化量相等,A、B錯(cuò)。由于初始時(shí)刻A、B處于同一高度并處于靜止?fàn)顟B(tài),因此有mAg=mBgsin,重力勢能變化量不相等,C錯(cuò)。從剪斷輕繩到兩物塊著地過程的平均速度大小為=,則=mAg,=mBgsin,=,故選D。3.【解析】選B、C。在人走過此電梯的過程中,人的動(dòng)能未變,但重力勢能增加了mglsin。在此時(shí)間t內(nèi)電梯只運(yùn)動(dòng)了v0t的位移,也就是說電梯只能把人送到v0tsin的高度,所以B正確,A錯(cuò)誤;重力的作用點(diǎn)在人身上,故C正確,D錯(cuò)誤。4.【解析】選D。當(dāng)汽車達(dá)到最大速度時(shí)牽引力與阻力平衡,功率為額定功率,額定功率為P額=fvmax,則可知選項(xiàng)A錯(cuò)誤;汽車勻加速行駛過程中通過的位移x=vt,克服阻力做功為W=fvt,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;根據(jù)動(dòng)能定理可得WF-Wf=m-0,Wf=fvt+fs,可知選項(xiàng)C錯(cuò)誤、D正確。5.【解析】選A、D。由WG=mgh可知,蘋果通過3個(gè)窗戶重力做的功相等,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;斜拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向上是勻減速運(yùn)動(dòng),設(shè)蘋果在豎直方向上的平均速度為vy,則>>,選項(xiàng)A正確,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;由=mg得,選項(xiàng)D正確。6.【解析】選D。因?yàn)槲飰K又回到了A點(diǎn),故在整個(gè)過程中其總位移為零,重力做功為零,A錯(cuò);對整個(gè)過程利用動(dòng)能定理得Fs-Wf=mv2-0,故Wf=Fs-mv2,B錯(cuò);在上滑過程中,由動(dòng)能定理知Fs-Wf-WG=0得WG=Fs-Wf=(Fs+mv2),C錯(cuò);從撤去F到物塊滑回斜面底端,由動(dòng)能定理得mgssin+Wf=0,故Wf=-mgssin,D對。7.【解析】選C。小球恰好通過P點(diǎn),則有mg=m,得v0=。根據(jù)動(dòng)能定理有mg·2R=mv2-m,得mv2=2.5mgR,A正確。由平拋運(yùn)動(dòng)知識得t=,落地點(diǎn)與O點(diǎn)距離x=v0t=2R,B正確。P處小球重力提供向心力,C錯(cuò)誤。從Q到P由動(dòng)能定理得-mgR=m()2-m,解得vQ=,D正確。8.【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)把握以下關(guān)鍵點(diǎn):(1)明確Ek-x圖像的意義,知道直線斜率的意義。(2)明確最大動(dòng)能時(shí)對應(yīng)汽車的勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。(3)靈活運(yùn)用動(dòng)能定理列方程求解?！窘馕觥窟xB、C、D。由題圖可知,汽車的最大動(dòng)能是Ek=8×105J=m,因此,汽車運(yùn)動(dòng)過程中的最大速度為vm=40m/s,在關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)過程中,關(guān)閉儲能裝置時(shí),汽車動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,則f阻·s=m,根據(jù)圖像知s=4×102m,那么f阻=2×103N,當(dāng)汽車速度達(dá)到最大時(shí),牽引力等于阻力,即F=f阻=2×103N,汽車的額定功率為P額=F·vm=f阻·vm=2×103×40W=80kW,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,選項(xiàng)B正確;在汽車加速運(yùn)動(dòng)過程中,根據(jù)動(dòng)能定理得,P額·t-f阻·s1=m,其中s1=500m,加速時(shí)間t=22.5s,選項(xiàng)C正確;根據(jù)開啟儲能裝置時(shí)的關(guān)系圖線知,E=Ek-f阻·s=8×105J-2×103×1.5×102J=5×105J,選項(xiàng)D正確?！痉椒记伞績煞N功率表達(dá)式的比較1.功率的定義式:P=,所求出的功率是時(shí)間t內(nèi)的平均功率。2.功率的計(jì)算式:P=Fvcos,其中是力與速度間的夾角,該公式有兩種用法:(1)求某一時(shí)刻的瞬時(shí)功率。這時(shí)F是該時(shí)刻的作用力大小,v取瞬時(shí)值,對應(yīng)的P為F在該時(shí)刻的瞬時(shí)功率。(2)當(dāng)v為某段位移(時(shí)間)內(nèi)的平均速度時(shí),則要求這段位移(時(shí)間)內(nèi)F必須為恒力,對應(yīng)的P為F在該段時(shí)間內(nèi)的平均功率。9.【解析】(1)由于要求小球恰能從管道的F端離開,只要小球在管口F端時(shí)的速度為零即可,設(shè)小球從A點(diǎn)出發(fā)的最小速度為v1。 (2分)對小球從A到F過程中,由動(dòng)能定理得:-mgl-mg(R+Rsin30°-h1)=0-m (2分)解得:v1=m/s (1分)(2)當(dāng)小球以最小速度的2倍(2m/s)從A點(diǎn)出發(fā)時(shí),設(shè)小球經(jīng)過C點(diǎn)和D點(diǎn)的速度分別為v2、v3。對小球從A到C過程中,由動(dòng)能定理得:-mgl+mgh1=m-m(2v1)2 (2分)解得:v2=m/s (1分)對小球從A到D過程中,由動(dòng)能定理得:-mgl+mg(h1+R-Rsin30°)=m-m(2v1)2 (2分)又小球在D點(diǎn)受到重力(mg)和軌道的彈力(FN)作用,這兩個(gè)力提供小球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力。由向心力公式得:FN-mg=m (2分)由上述兩式解得:FN=24N所以小球?qū)壍赖膲毫Υ笮?4N,方向豎直向下。 (1分)(3)要使小球落到M點(diǎn),設(shè)小球從A點(diǎn)出發(fā)的速度為v4,當(dāng)其到達(dá)F點(diǎn)時(shí)的速度為v5。由平拋運(yùn)動(dòng)可知:x=v5t (1分)2R=gt2 (1分)又小球從A到F過程中,由動(dòng)能定理得:-mgl-mg(R+Rsin30°-h1)=m-m (2分)由上述三式解得:v4=m/s (1分)答案:(1)m/s(2)m/s24 N(3)m/s10.【解析】(1)根據(jù)功率表達(dá)式可得F1= (2分)由牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律F1-f=ma (2分)得a=- (1分)(2)艦載機(jī)在A處以額定功率啟動(dòng),同時(shí)開啟電磁彈射系統(tǒng),它能額外給艦載機(jī)提供水平向右、大小為F的恒定推力。經(jīng)歷時(shí)間t1,艦載機(jī)運(yùn)行至B處,速度達(dá)到v1,AB長度設(shè)為x1,由動(dòng)能定理Pt1+Fx1-fx1=m (3分)電磁彈射系統(tǒng)關(guān)閉。艦載機(jī)繼續(xù)以額定功率加速運(yùn)行至C處,經(jīng)歷的時(shí)間為t2,速度達(dá)到v2,BC長度設(shè)為x2。同理得Pt2-fx2=m-m (2分)艦載機(jī)總位移AC=x1+x2 (1分)聯(lián)式解得AC=+ (2分)(3)全過程,根據(jù)動(dòng)能定理有Pt-fx=m1 (2分)應(yīng)減少的質(zhì)量m=m-m1 (1分)得m=m- (2分)答案:(1)-(2)見解析(3)m-【方法技巧】應(yīng)用動(dòng)能定理解題的一般步驟(1)選取研究對象,明確它的運(yùn)動(dòng)過程。(2)分析研究對象的受力情況和各力的做功情況:(3)明確物體在過程始末狀態(tài)的動(dòng)能Ek1和Ek2。(4)列出動(dòng)能定理的方程W合=Ek2-Ek1及其他必要的解題方程進(jìn)行求解。