高考物理二轮复习 专题限时集训5 功、功率 动能定理（含解析）-人教版高三全册物理试题.doc

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1、专题限时集训(五)(建议用时：40分钟)1.如图所示，长为L的小车置于光滑的水平面上，小车右端放一小物块(可视为质点)，用大小为F的水平力将小车向右拉动一段距离s，此时物块刚好滑到小车的左端，物块与小车间的摩擦力为Ff，在此过程中()A摩擦力对小物块做的功为FfsB摩擦力对系统做的总功为0C力F对小车做的功为FLD小车克服摩擦力所做的功为FfsD小物块对地的位移方向向右，大小为sL，小物块受到的摩擦力方向水平向右，则摩擦力对小物块做的功为Ff(sL)，故A错误；物块相对于小车的位移大小为L，则摩擦力对系统做的总功为FfL，故B错误；小车对地位移大小为s，则力F对小车做的功为Fs，故C错误；小车

2、受到的摩擦力方向水平向左，位移方向向右，大小为s，则小车克服摩擦力所做的功为Ffs，故D正确。2(易错题)(2020山东泰安期中考试)“双摇跳绳”是指每次在双脚跳起后，绳连续绕身体两周的跳绳方法。在比赛中，高三某同学1 min摇轻绳240圈，跳绳过程脚与地面接触的时间约为总时间的，则他在整个跳绳过程中克服重力做功的平均功率约为()A15 WB60 W C120 WD300 WC假设该同学的质量约为50 kg，每次跳跃的时间t1 s0.5 s，腾空时间t20.5 s0.3 s，腾空高度hg10 m0.112 5 m，上升过程中克服重力做功Wmgh50100.112 5 J56.25 J，则跳绳过

3、程中克服重力做功的平均功率 W112.5 W，最接近120 W，故选项C正确。易错点评本题的易错点在于功率计算中时间的确定，“克服重力做功的平均功率”，时间应是克服重力做功的时间。3(多选)(2020天津高考T8)复兴号动车在世界上首次实现速度350 km/h自动驾驶功能，成为我国高铁自主创新的又一重大标志性成果。一列质量为m的动车，初速度为v0，以恒定功率P在平直轨道上运动，经时间t达到该功率下的最大速度vm，设动车行驶过程所受到的阻力F保持不变。动车在时间t内()A做匀加速直线运动B加速度逐渐减小C牵引力的功率PFvmD牵引力做功WmvmvBC动车的功率恒定，根据PF牵v可知动车的牵引力减

4、小，根据牛顿第二定律得F牵Fma，可知动车的加速度减小，所以动车做加速度减小的加速运动，A错误，B正确；当加速度为0时，牵引力等于阻力，则额定功率为PFvm，C正确；动车功率恒定，在t时间内，牵引力做功为WPt，根据动能定理得PtFsmvmv，D错误。4.如图所示，固定木板AB倾角60，板BC水平，AB、BC长度均为2 m，小物块从A处由静止释放，恰好滑到C处停下来。若调整BC使其向上倾斜，倾角不超过90，小物块从A处由静止滑下再沿BC上滑，上滑的距离与BC倾角有关。不计小物块经过B处时的机械能损失，小物块与各接触面间的动摩擦因数均相同，则小物块沿BC上滑的最小距离为()A mB1 m C m

5、D mBBC段水平时，对小物块从释放到第一次速度为零的过程，由动能定理得mgLsin mgLcos mgL0，代入数据得，设BC与水平方向之间的夹角为时，物块沿BC上滑的距离为x，由动能定理得mgLsin mgLcos mgxcos mgxsin 0，即x，式中tan ，根据数学知识，知x的最小值为xmin1 m，故A、C、D错误，B正确。5(多选)质量为2 kg的物块放在粗糙水平面上，在水平拉力的作用下由静止开始运动，物块的动能Ek与其位移x之间的关系如图所示。已知物块与水平面间的动摩擦因数0.2，g10 m/s2，则下列说法正确的是()Ax1 m时物块的速度大小为2 m/sBx3 m时物块

6、的加速度大小为1.25 m/s2C在前2 m的运动过程中物块所经历的时间为2 sD在前4 m的运动过程中拉力对物块做的功为25 JBCD根据图象知，x1 m时，物块的动能为2 J，由mv22 J，解得v m/s，故A错误；对x2 m到x4 m的过程运用动能定理，有F合2xEk，解得F合22.5 N，则物块的加速度a m/s21.25 m/s2，故B正确；对前2 m的运动过程运用动能定理得F合1xEk，解得F合12 N，则物块的加速度a m/s21 m/s2，末速度v m/s2 m/s，根据vat得t2 s，故C正确；对全过程运用动能定理得WFmgxEk，解得WF25 J，故D正确。6.(202

7、0南昌摸底考试)如图所示，竖直平面内有一半径为R的固定四分之一圆弧轨道与水平轨道相切于最低点B。一质量为m的小物块P(可视为质点)从A处由静止滑下，经过最低点B后沿水平轨道运动，到C处停下，B、C两点间的距离为R，物块P与圆弧轨道、水平轨道之间的动摩擦因数均为。若物块P从A处正上方高度为R处由静止释放后，从A处进入轨道，最终停在水平轨道上D点，B、D两点间的距离为s，下列关系正确的是()AsRBsRCsWf1，由动能定理有2mgRWf2mgs0，解得Wf22mgRmgs(2Rs)mg；结合Wf2Wf1可解得sR，选项C正确。7(易错题)(多选)如图甲所示，在水平地面上放置一个质量为m4 kg的

8、物体，让它在随位移均匀减小的水平推力F作用下运动，水平推力F随位移x变化的图象如图乙所示(x4.0 m后无推力存在)。已知物体与地面之间的动摩擦因数0.5，g10 m/s2。则下列说法正确的是()甲乙A运动过程中物体的最大加速度为20 m/s2B在距出发点3.0 m位置时物体的速度达到最大C推力对物体做的功为180 JD物体在水平地面上运动的最大位移是10 mAD由牛顿第二定律得Fmgma，则推力F100 N时，物体所受合力最大，加速度最大，代入解得a20 m/s2，选项A正确；由图象可得推力F随位移x变化的数学关系式为F10025x(0x4.0 m)，物体的速度最大时，加速度为零，即此时Fm

9、g，代入解得x3.2 m，即在距出发点3.2 m位置时物体的速度达到最大，选项B错误；由Fx图象可知推力对物体做的总功等于Fx图象与坐标轴围成的面积，即WFFx0，其中F100 N，x04.0 m，解得WF200 J，选项C错误；由动能定理得WFmgxmax0，代入数据得xmax10 m，即物体在水平地面上运动的最大位移是10 m，选项D正确。易错点评本题易错点有两处：(1)不能将图象信息转化为数学函数关系。(2)不能灵活应用Fx图象的面积获取力F的功。8(2020湖北名校联盟第二次月考)目前，我国在人工智能和无人驾驶技术方面已取得较大突破。某公司对汽车性能进行了一项测试，让质量为m的汽车在山

10、坡上沿直线行驶。测试中发现，下坡时若关掉油门，则汽车的速度保持不变；若汽车以恒定的功率P上坡，则从静止启动做加速运动，到发生位移s时速度刚好达到最大值vm。设汽车在上坡和下坡过程中所受阻力的大小分别保持不变，下列说法正确的是()A关掉油门后的下坡过程，汽车的机械能守恒B关掉油门后的下坡过程，坡面对汽车的支持力的冲量为零C上坡过程中，汽车速度由增至，所用的时间可能等于D上坡过程中，汽车从静止启动到刚好达到最大速度vm，所用时间一定小于D关掉油门后的下坡过程，汽车的速度不变，动能不变，重力势能减小，则汽车的机械能减小，A项错误；关掉油门后的下坡过程，坡面对汽车的支持力大小不为零，时间不为零，则冲量

11、不为零，B项错误；上坡过程中，设汽车速度由增至所用的时间为t，发生的位移为s，根据动能定理可得Ptfsmm，解得t，C项错误；上坡过程中，汽车从静止启动到刚好达到最大速度vm，功率不变，则速度增大，加速度减小，设所用时间为t1，则t1s，解得t1，D项正确。9.(2020江苏高考T4)如图所示，一小物块由静止开始沿斜面向下滑动，最后停在水平地面上。斜面和地面平滑连接，且物块与斜面、物块与地面间的动摩擦因数均为常数。该过程中，物块的动能Ek与水平位移x关系的图象是()ABCDA由题意可知设斜面倾角为，动摩擦因数为，则物块在斜面上下滑水平距离x时根据动能定理有mgxtan mgcos Ek，整理可

12、得(mgtan mg)xEk，即在斜面上运动时动能与x成线性关系；当小物块在水平面运动时有mgxEk，即在水平面运动时动能与x也成线性关系；综上分析可知A正确。10(2020河北衡水第八次调研)“跳台滑雪”是冬奥会中一项极为精彩的运动项目，其运动过程包括助滑、起跳、空中飞行和着陆四个阶段。其中的助滑过程可简化为如图所示的模型，已知助滑道由长为L、倾角为的斜坡AB和弧形坡BCD构成，AB和BCD在B处相切，A与D的高度差为h，运动员(可视为质点)穿着滑雪板从A端无初速度下滑，沿助滑道滑至D端起跳。假设滑雪板与AB间的动摩擦因数为，运动员在BCD上克服摩擦力做的功是在AB上克服摩擦力做的功的k(k

13、1)倍，不计空气阻力，重力加速度为g。求：(1)运动员在斜坡AB上滑行的时间；(2)运动员在D端起跳时的速度大小。解析(1)运动员在斜坡AB上做匀加速运动所受摩擦力为fN垂直斜坡方向，由平衡条件有Nmgcos 平行斜坡方向，由牛顿第二定律有mgsin fma由运动学规律有Lat2联立解得t。(2)运动员在斜坡AB上克服摩擦力做的功为W1fLmgLcos 在弧形坡BCD上克服摩擦力做的功为W2kW1kmgLcos 从A端到D端的过程由动能定理有mghW1W2mv2联立解得v。答案(1)(2) 11(2020河南开封高三联考)如图甲所示，质量为2 kg的滑块(可视为质点)从倾角为30的斜面上的A点

14、由静止滑下，然后经斜面底端C上的一小段圆弧(未画)进入水平轨道CD，水平轨道CD右侧与竖直光滑半圆轨道DE相连，D、O、E三点在同一竖直线上。已知斜面AB段光滑，长度为(2.61.3) m，BC段粗糙，长度为1.0 m，当滑块从B点运动到C点的过程中，滑块与斜面间的动摩擦因数和滑块距B点的距离l之间的关系如图乙所示，滑块与水平轨道CD间的动摩擦因数为00.1。重力加速度取g10 m/s2。(1)求滑块在斜面上运动过程中摩擦力做的功。(2)当水平轨道CD的长度为5.5 m时，滑块恰好能通过右侧半圆轨道的最高点E，则半圆轨道的半径R是多少？(3)若水平轨道CD的长度xCD是可以改变的，半圆轨道的半

15、径R0.5 m，要使滑块能通过半圆轨道的最高点E，则滑块在半圆轨道最高点E所受的压力大小F与水平轨道CD的长度xCD应满足什么关系？甲乙解析(1)滑块在斜面AB段运动的过程中不受摩擦力，在斜面BC段运动的过程中所受的摩擦力为变力，即fmgcos 30由图乙知，滑块在斜面上运动过程中摩擦力做的功WffBCxBCxBC13 J。(2)滑块由A点运动到C点的过程中，由动能定理可知mg(xABxBC)sin 30Wfmv解得vC6 m/s滑块恰好能通过右侧半圆轨道的最高点E，则mgm滑块由C点运动到E点的过程中，由动能定理可知0mg5.5 m2mgRmvmv解得R0.5 m。(3)滑块能通过半圆轨道最

16、高点E，则mgFm滑块从C点运动到E点的过程，由动能定理得0mgxCD2mgRmvmv解得F8xCD44(N)(0xCD5.5 m)。答案(1)13 J(2)0.5 m(3)F8xCD44(N)(0xCD5.5 m)12(2019全国卷T17)从地面竖直向上抛出一物体，物体在运动过程中除受到重力外，还受到一大小不变、方向始终与运动方向相反的外力作用。距地面高度h在3 m以内时，物体上升、下落过程中动能Ek随h的变化如图所示。重力加速度取10 m/s2。该物体的质量为()A2 kgB1.5 kg C1 kgD0.5 kgC设物体的质量为m，则物体在上升过程中，受到竖直向下的重力mg和竖直向下的恒

17、定外力F，由动能定理结合题图可得(mgF)3 m(3672)J；物体在下落过程中，受到竖直向下的重力mg和竖直向上的恒定外力F，再由动能定理结合题图可得(mgF)3 m(4824)J，联立解得m1 kg、F2 N，选项C正确，A、B、D均错误。13.(多选)(2018全国卷T19)地下矿井中的矿石装在矿车中，用电机通过竖井运送到地面。某竖井中矿车提升的速度大小v随时间t的变化关系如图所示，其中图线分别描述两次不同的提升过程，它们变速阶段加速度的大小都相同；两次提升的高度相同，提升的质量相等。不考虑摩擦阻力和空气阻力。对于第次和第次提升过程，()A矿车上升所用的时间之比为45B电机的最大牵引力之比为21C电机输出的最大功率之比为21D电机所做的功之比为45AC根据位移相同可得两图线与时间轴围成的面积相等，v02t0v02t0t(t0t)，解得tt0，则对于第次和第次提升过程中，矿车上升所用的时间之比为2t045，A正确；加速过程中的牵引力最大，且已知两次加速时的加速度大小相等，故两次中最大牵引力相等，B错误；由题知两次提升的过程中矿车的最大速度之比为21，由功率PFv，得最大功率之比为21，C正确；两次提升过程中矿车的初、末速度都为零，则电机所做的功等于克服重力做的功，重力做的功相等，故电机所做的功之比为11，D错误。