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2019-2020年高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題能力訓(xùn)練 專題五 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,1~6題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求,7~8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.(xx浙江溫州八校聯(lián)考)人用手托著質(zhì)量為m的“小蘋(píng)果”,從靜止開(kāi)始沿水平方向運(yùn)動(dòng),前進(jìn)距離l后,速度為v(物體與手始終相對(duì)靜止),物體與手掌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,則下列說(shuō)法正確的是(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　 A.手對(duì)蘋(píng)果的作用力方向豎直向上 B.蘋(píng)果所受摩擦力大小為μmg C.手對(duì)蘋(píng)果做的功為mv2 D.蘋(píng)果對(duì)手不做功 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(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)速度恰好為零,且BC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(kāi)始勻加速啟動(dòng),最后做勻速運(yùn)動(dòng)的過(guò)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(guò)程中所受阻力恒定)其中不正確的是(　　) 4. (xx河北邯鄲摸底)如圖,跳水運(yùn)動(dòng)員最后踏板的過(guò)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(kāi)始與跳板接觸到運(yùn)動(dòng)至最低點(diǎn)的過(guò)程中,下列說(shuō)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零 B.在這個(gè)過(guò)程中,運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)能一直在減小 C.在這個(gè)過(guò)程中,跳板的彈性勢(shì)能一直在增加 D.在這個(gè)過(guò)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.(xx河北邯鄲教學(xué)質(zhì)量檢測(cè))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(guò)程如圖。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(guò)程該同學(xué)所做功約為(　　) A.65 J 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(guò)程中所受空氣阻力大小恒為Ff,落地時(shí)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(guò)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. 質(zhì)量為m=20 kg的物體,在大小恒定的水平外力F的作用下,沿水平面做直線運(yùn)動(dòng)。0~2 s內(nèi)F與運(yùn)動(dòng)方向相反,2~4 s內(nèi)F與運(yùn)動(dòng)方向相同,物體的v-t圖象如圖所示。已知g取10 m/s2,則(　　) A.物體在4 s時(shí)具有的動(dòng)能是40 J B.拉力F的大小為100 N C.物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2 D.物體克服摩擦力做的功為320 J 8.低碳、環(huán)保是未來(lái)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,其中①是關(guān)閉儲(chǔ)能裝置時(shí)的關(guān)系圖線,②是開(kāi)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(guò)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(guò)程中所受地面的阻力為1 000 N B.汽車的額定功率為80 kW C.汽車加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為22.5 s D.汽車開(kāi)啟儲(chǔ)能裝置后向蓄電池提供的電能為5105 J 二、非選擇題(本題共3小題,共36分) 9.(12分)(xx江蘇鹽城統(tǒng)考)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(kāi)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)如圖所示,A、B、C質(zhì)量分別為mA=0.7 kg,mB=0.2 kg,mC=0.1 kg,B為套在細(xì)繩上的圓環(huán)。A與水平桌面的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2,另一圓環(huán)D固定在桌邊,離地面高h(yuǎn)2=0.3 m,當(dāng)B、C從靜止下降h1=0.3 m時(shí),C穿環(huán)而過(guò),B被D擋住,不計(jì)繩子質(zhì)量和滑輪的摩擦,g取10 m/s2。若開(kāi)始時(shí)A離桌面足夠遠(yuǎn),求: (1)請(qǐng)判斷C能否落到地面。 (2)A在桌面上滑行的距離是多少? 11.(12分)(xx浙江麗水一模)滑草逐漸成為一項(xiàng)新興娛樂(lè)活動(dòng)。某體驗(yàn)者乘坐滑草車運(yùn)動(dòng)過(guò)程簡(jiǎn)化為如圖所示,滑草車從A點(diǎn)靜止滑下,滑到B點(diǎn)時(shí)速度大小不變而方向變?yōu)樗?再滑過(guò)一段水平草坪后從C點(diǎn)水平拋出,最后落在三角形狀的草堆上。已知斜坡AB與水平面的夾角θ=37,長(zhǎng)為xAB=15 m,水平草坪BC長(zhǎng)為xBC=10 m。從A點(diǎn)滑到了B點(diǎn)用時(shí)3 s。該體驗(yàn)者和滑草車的質(zhì)量m=60 kg,運(yùn)動(dòng)過(guò)程中看成質(zhì)點(diǎn),在斜坡上運(yùn)動(dòng)時(shí)空氣阻力不計(jì)。(sin 37=0.6,cos 37=0.8,重力加速度g取10 m/s2) (1)求滑草車和草坪之間的動(dòng)摩擦因數(shù); (2)體驗(yàn)者滑到水平草坪時(shí),恰好受到與速度方向相反的水平恒定風(fēng)力的作用,風(fēng)速大小為5 m/s,已知風(fēng)的阻力大小F與風(fēng)速v滿足經(jīng)驗(yàn)公式F=1.2v2。求體驗(yàn)者滑到C點(diǎn)時(shí)的速度大小; (3)已知三角形的草堆的最高點(diǎn)D與C點(diǎn)等高,且距離C點(diǎn)6 m,其左頂點(diǎn)E位于C點(diǎn)正下方3 m處。在某次滑草過(guò)程中,體驗(yàn)者和滑草車離開(kāi)C點(diǎn)時(shí)速度大小為7 m/s,無(wú)風(fēng)力作用,空氣阻力忽略不計(jì),求體驗(yàn)者和滑草車落到草堆時(shí)的動(dòng)能。 參考答案 1.C　解析:手對(duì)蘋(píng)果的作用力和蘋(píng)果重力的合力使蘋(píng)果在水平方向做勻加速運(yùn)動(dòng),手對(duì)蘋(píng)果的作用力方向斜向上,選項(xiàng)A錯(cuò)誤。由v2=2al可得蘋(píng)果加速度a=,對(duì)蘋(píng)果,由牛頓第二定律,蘋(píng)果所受摩擦力大小為Ff=ma=m,選項(xiàng)B錯(cuò)誤。由功能關(guān)系,手對(duì)蘋(píng)果做的功為W=mv2,選項(xiàng)C正確。蘋(píng)果對(duì)手的作用力斜向下,蘋(píng)果對(duì)手做功,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 2.A　解析:由A點(diǎn)到C點(diǎn),利用動(dòng)能定理可得mgh-(μmgcos 45h+μmgl)=0,解得μ=0.5,設(shè)沿BD斜面上升的最大高度為h,則由動(dòng)能定理可得mg(h-h)-μmgcos 45h-μmgcos 302h=0,解得h=(8-4) m。 3.B　解析:汽車勻加速啟動(dòng)過(guò)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,合力一定不為零,選項(xiàng)A錯(cuò)誤。對(duì)于運(yùn)動(dòng)員從開(kāi)始與跳板接觸到運(yùn)動(dòng)至最低點(diǎn)的過(guò)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(guò)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),從起跳到達(dá)到最大高度的過(guò)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(guò)的路程有關(guān),而小球經(jīng)過(guò)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.AC　解析:根據(jù)v-t圖象可知,物體在4 s時(shí)的速度是-2 m/s,動(dòng)能是標(biāo)量,所以物體在4 s時(shí)對(duì)應(yīng)的動(dòng)能為40 J,A正確;0~2 s內(nèi)物體做勻減速直線運(yùn)動(dòng),加速度大小為a1=5 m/s2,a1=,2~4 s內(nèi)物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng),加速度大小為a2=1 m/s2,a2=,又Ff=μmg,解得F=60 N,μ=0.2,B錯(cuò)誤,C正確;由于摩擦力始終對(duì)物體做負(fù)功,根據(jù)圖象可求得物體通過(guò)的路程為12 m,由Wf=μmgs可得物體克服摩擦力做的功為480 J,D錯(cuò)誤。 8.BD　解析:汽車行駛過(guò)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=8105 J求得vm=40 m/s,故P額=Fv=Ffvm=80 kW,B正確;由P額t-Ffx=,x=500 m可求得t=16.25 s,C錯(cuò)誤;開(kāi)啟儲(chǔ)能裝置后,汽車減速的位移減小(11-8.5)102 m=2.5102 m,對(duì)應(yīng)的能量為2.51022 000 J=5105 J,故D正確。 9.答案:(1) m/s　(2)1 m/s (3)見(jiàn)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:(1)若傳送帶逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng): x=x1=1 m (2)若傳送帶順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng): Ⅰ.當(dāng)03 m/s時(shí),x=v2t=3 m 圖象如圖所示 10.答案:(1)C能落至地面　(2)0.765 m 解析:(1)設(shè)B、C一起下降h1時(shí),A、B、C的共同速度為v,B被擋住后,C再下落h后,A、C兩者均靜止,分別對(duì)A、B、C一起運(yùn)動(dòng)h1和A、C一起再下降h過(guò)程由動(dòng)能定理得 (mB+mC)gh1-μmAgh1=(mA+mB+mC)v2 mCgh-μmAgh=0-(mA+mC)v2 代入數(shù)據(jù)解得h=0.96 m 因?yàn)閔>h2,故C能落至地面。 (2)C落至地面過(guò)程對(duì)A、C由動(dòng)能定理得 mCgh2-μmAgh2=(mA+mC)(v2-v2) C落至地面后,A運(yùn)動(dòng)的過(guò)程由動(dòng)能定理得-μmAgx=0-mAv2 代入數(shù)據(jù)解得x=0.165 m 故A滑行的距離為xA=h1+h2+x=(0.3+0.3+0.165) m=0.765 m。 11.答案:(1)　(2) m/s(或4.8 m/s)　(3)2 220 J 解析:(1)根據(jù)xAB=a1t2 代入數(shù)據(jù)解得a1= m/s2 mgsin θ-μmgcos θ=ma1 代入數(shù)據(jù)解得μ=。 (2)在BC階段運(yùn)動(dòng)時(shí)F+μmg=ma2 代入數(shù)據(jù)解得a2= m/s2 又=2a2xBC vB=a1t1=10 m/s 代入數(shù)據(jù)解得vC= m/s≈4.8 m/s。 (3)根據(jù)題意 tan α= tan α= x=vCt y=gt2 代入數(shù)據(jù)解得t=0.5 s 又由動(dòng)能定理+mgh=Ek 代入數(shù)據(jù)解得Ek=2 220 J。