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1、2022高考物理大二輪復(fù)習(xí) 專題二 功和能 動(dòng)量 專題能力訓(xùn)練5 功 功率 動(dòng)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(gè)選項(xiàng)中,1~5題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求,6~8題有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得8分,選對(duì)但不全的得4分,有選錯(cuò)的得0分) 1.(2018·全國(guó)卷Ⅱ)如圖所示,某同學(xué)用繩子拉動(dòng)木箱,使它從靜止開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 2.如圖所示,一傾角為45°的

2、粗糙斜面與粗糙水平軌道平滑對(duì)接,有一質(zhì)量為m的物體由斜面的A點(diǎn)靜止滑下,物體與斜面和地面間的動(dòng)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(diǎn)時(shí)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) m B.(8-2) m C. m D.8 m 3.下列各圖是反映汽車從靜止開始勻加速啟動(dòng),最后做勻速運(yùn)動(dòng)的過程中,其速度隨時(shí)間以及加速度、牽引力和功率隨速度變化的圖象,(汽車運(yùn)動(dòng)過程中所受阻力恒定)其中不正確的是(　　) 4. 如圖所示,跳水運(yùn)動(dòng)員最后踏板的

3、過程可以簡(jiǎn)化為下述模型:運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)(B位置)。對(duì)于運(yùn)動(dòng)員從開始與跳板接觸到運(yùn)動(dòng)至最低點(diǎn)的過程中,下列說法正確的是(　　) A.運(yùn)動(dòng)員到達(dá)最低點(diǎn)時(shí),其所受外力的合力為0 B.在這個(gè)過程中,運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)能一直在減小 C.在這個(gè)過程中,跳板的彈性勢(shì)能一直在增加 D.在這個(gè)過程中,運(yùn)動(dòng)員所受重力對(duì)她做的功大于跳板的作用力對(duì)她做的功 5.某同學(xué)參加學(xué)校運(yùn)動(dòng)會(huì)立定跳遠(yuǎn)項(xiàng)目比賽,起跳直至著地過程如圖所示。測(cè)量得到比賽成績(jī)是2.5 m,目測(cè)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(xué)所做功約為(　　) A.65 J

4、 B.350 J C.700 J D.1 250 J 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(dòng)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(diǎn)的水平距離為x,速率為v,那么,在小球運(yùn)動(dòng)的過程中(　　) A.重力做的功為mgh B.克服空氣阻力做的功為Ff· C.落地時(shí),重力的瞬時(shí)功率為mgv D.重力勢(shì)能和機(jī)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 N B.汽車車速為15

5、 m/s,功率為3×104 W C.汽車勻加速的加速度為3 m/s2 D.汽車勻加速所需時(shí)間為5 s 8.低碳、環(huán)保是未來汽車的發(fā)展方向。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)化為電能并儲(chǔ)存在蓄電池中,以達(dá)到節(jié)能的目的。某次測(cè)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(cè)出了汽車動(dòng)能Ek與位移x的關(guān)系圖象如圖所示,其中①是關(guān)閉儲(chǔ)能裝置時(shí)的關(guān)系圖線,②是開啟儲(chǔ)能裝置時(shí)的關(guān)系圖線。已知汽車的質(zhì)量為1 000 kg,設(shè)汽車運(yùn)動(dòng)過程中所受地面的阻力恒定,空氣阻力不計(jì)。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 N B.汽

6、車的額定功率為80 kW C.汽車加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為22.5 s D.汽車開啟儲(chǔ)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(diǎn))從A點(diǎn)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(diǎn)與水平傳送帶相切,物塊由B點(diǎn)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(diǎn)后做平拋運(yùn)動(dòng),落到水平地面上的D點(diǎn),已知C點(diǎn)到地面的高度h=5 m,C點(diǎn)到D點(diǎn)的水平距離為x1=1 m,g取10 m/s2。求: (1)物塊滑到B點(diǎn)時(shí)速度的大小; (2)物塊滑到C點(diǎn)時(shí)速度的大小; (3)若傳送

7、帶順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng),則物塊最后的落地點(diǎn)可能不在D點(diǎn)。試討論物塊落地點(diǎn)到C點(diǎn)的水平距離x與傳送帶勻速運(yùn)動(dòng)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(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)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(shí)物塊和小球均靜止,將此時(shí)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(xì)繩的力,將小球緩慢拉起至細(xì)繩與豎直方向成60°角,如圖乙所示,此時(shí)傳感裝置的示數(shù)為初始值的1.25倍;再將小球由靜止釋

8、放,當(dāng)運(yùn)動(dòng)至最低位置時(shí),傳感裝置的示數(shù)為初始值的。不計(jì)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(yùn)動(dòng)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(guó)將于2022年舉辦冬奧會(huì),跳臺(tái)滑雪是其中最具觀賞性的項(xiàng)目之一。如圖所示,質(zhì)量m=60 kg的運(yùn)動(dòng)員從長(zhǎng)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(shí)速度vB=24 m/s,A與B的豎直高度差H=48 m。為了改變運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)方向,在助滑道與起跳臺(tái)之間用一段彎曲滑道銜接,其中最低點(diǎn)C處附近是

9、一段以O(shè)為圓心的圓弧。助滑道末端B與滑道最低點(diǎn)C的高度差 h=5 m,運(yùn)動(dòng)員在B、C間運(yùn)動(dòng)時(shí)阻力做功W=-1 530 J,g取10 m/s2。 (1)求運(yùn)動(dòng)員在AB段下滑時(shí)受到阻力Ff的大小。 (2)若運(yùn)動(dòng)員能夠承受的最大壓力為其所受重力的6倍,則C點(diǎn)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(dòng)能為Ek,根據(jù)動(dòng)能定理可知,WT-Wf=Ek,則Ek

10、定理可得mg(h-h')-μmgcos 45°×h-μmgcos 30°×2h'=0,解得h'=(8-4) m。 3.B　解析 汽車勻加速啟動(dòng)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(dāng)功率達(dá)到額定功率時(shí),此時(shí)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(yùn)動(dòng),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(yùn)動(dòng),當(dāng)F=Ff時(shí),加速度減為零,速度達(dá)到最大值,vm=,故可得B項(xiàng)錯(cuò)誤,A、C、D項(xiàng)正確。 4.C　解析 運(yùn)動(dòng)員到達(dá)最低點(diǎn)時(shí),其所受外力的合力向上,合力一定不

11、為零,選項(xiàng)A錯(cuò)誤。對(duì)于運(yùn)動(dòng)員從開始與跳板接觸到運(yùn)動(dòng)至最低點(diǎn)的過程中,運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)能先增大后減小,跳板的彈性勢(shì)能一直在增加,選項(xiàng)B錯(cuò)誤,C正確。由動(dòng)能定理,WG-W板=0-,可知在這個(gè)過程中,運(yùn)動(dòng)員所受重力對(duì)她做的功小于跳板的作用力對(duì)她做的功,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 5.C　解析 運(yùn)動(dòng)員做拋體運(yùn)動(dòng),從起跳至達(dá)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(yùn)動(dòng),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(yùn)動(dòng),則vx= m/s=3.125 m/s 則起跳時(shí)的速度v0==5.1 m/s 設(shè)中學(xué)生的質(zhì)量為60 kg,根據(jù)動(dòng)能定理得W=mv2=780 J 最接近的

12、是C選項(xiàng)。 6.AD　解析 本題考查功能關(guān)系和功率的計(jì)算,意在考查學(xué)生對(duì)重力做功和重力功率的計(jì)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,故克服空氣阻力做的功大于Ff·,B錯(cuò)誤。落地時(shí),重力的瞬時(shí)功率為重力與沿重力方向的分速度的乘積,故落地時(shí)重力的瞬時(shí)功率小于mgv,C錯(cuò)誤。重力做正功,重力勢(shì)能減少,空氣阻力做負(fù)功,機(jī)械能減少,D正確。 7.AD　解析 當(dāng)速度最大時(shí),牽引力大小等于阻力,從題圖中可得當(dāng)速度為30 m/s時(shí),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(shí)間內(nèi)

13、汽車以恒定功率運(yùn)動(dòng),功率為P=Fv=6×104 W,B錯(cuò)誤;當(dāng)牽引力達(dá)到6×103 N之后,牽引力恒定,故汽車做勻加速直線運(yùn)動(dòng),加速度為a==2 m/s2,C錯(cuò)誤;做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)的末速度為v==10 m/s,所以加速時(shí)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(duì)應(yīng)圖線①的斜率大小,故阻力為Ff= N=2 000 N,A錯(cuò)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(cuò)誤;開啟儲(chǔ)能裝置后,汽車減速的位移減小(11-8.5)×

14、102 m=2.5×102 m,對(duì)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(dòng)能定理得mgR=,解得v1= m/s。 (2)從C到D做平拋運(yùn)動(dòng),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(diǎn)時(shí)速度為v3,由運(yùn)動(dòng)學(xué)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(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng): x=x1=1 m b.若傳送帶順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng): Ⅰ.當(dāng)0

15、 Ⅱ.當(dāng)1 m/s3 m/s時(shí),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(shí)細(xì)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(duì)小球,FT1=mg ① 對(duì)物塊,F1+FT1=m0g ② 當(dāng)細(xì)繩與豎直方向的夾角為60°時(shí),設(shè)細(xì)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(duì)小球,FT2=mgcos 60°③ 對(duì)物塊,F2+FT2=m0g ④ 聯(lián)立①②③④式,代入數(shù)據(jù)得 m0=

16、3m。 ⑤ (2)設(shè)小球運(yùn)動(dòng)至最低位置時(shí)速度的大小為v,從釋放到運(yùn)動(dòng)至最低位置的過程中,小球克服阻力所做的功為Wf,由動(dòng)能定理得 mgl(1-cos 60°)-Wf=mv2 ⑥ 在最低位置,設(shè)細(xì)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(duì)小球,由牛頓第二定律得 FT3-mg=m ⑦ 對(duì)物塊,由平衡條件得 F3+FT3=m0g ⑧ 聯(lián)立①②⑤⑥⑦⑧式,代入數(shù)據(jù)得 Wf=0.1mgl。 ⑨ 11.答案 (1)144 N　(2)12.5 m 解析 (1)運(yùn)動(dòng)員在AB上做初速度為0的勻加速運(yùn)動(dòng),設(shè)AB的長(zhǎng)度為x,則有 =2ax ① 由牛頓第二定律有 mg-Ff=ma ② 聯(lián)立①②式,代入數(shù)據(jù)解得 Ff=144 N。 ③ (2)設(shè)運(yùn)動(dòng)員到達(dá)C點(diǎn)時(shí)的速度為vC,在由B到達(dá)C的過程中,由動(dòng)能定理有 mgh+W= ④ 設(shè)運(yùn)動(dòng)員在C點(diǎn)所受的支持力為FN,由牛頓第二定律有FN-mg=m⑤ 由運(yùn)動(dòng)員能夠承受的最大壓力為其所受重力的6倍,聯(lián)立④⑤式,代入數(shù)據(jù)解得 R=12.5 m。 ⑥