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1、2022年高考物理二輪復習 專題能力訓練 專題五 功 功率 動能定理 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選項中,1~6題只有一個選項符合題目要求,7~8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.(xx·浙江溫州八校聯考)人用手托著質量為m的“小蘋果”,從靜止開始沿水平方向運動,前進距離l后,速度為v(物體與手始終相對靜止),物體與手掌之間的動摩擦因數為μ,則下列說法正確的是(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　 A.手對蘋果的作用力方向豎直向上 B.蘋果所受摩擦力大小為μmg C.手對蘋果做的功為mv2

2、 D.蘋果對手不做功 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接,有一質量為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相同。已知A距離地面的高度為4 m,當物體滑至水平地面的C點時速度恰好為零,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始勻加速啟動,最后做勻速運動的過程中,其速度隨時間以及加速度、牽引力和功率隨速度變化的圖象,(汽車運動過程中所受阻力恒定)其中不正確的是

3、(　　) 4. (xx·河北邯鄲摸底)如圖,跳水運動員最后踏板的過程可以簡化為下述模型:運動員從高處落到處于自然狀態(tài)的跳板(A位置)上,隨跳板一同向下運動到最低點(B位置)。對于運動員從開始與跳板接觸到運動至最低點的過程中,下列說法正確的是(　　) A.運動員到達最低點時,其所受外力的合力為零 B.在這個過程中,運動員的動能一直在減小 C.在這個過程中,跳板的彈性勢能一直在增加 D.在這個過程中,運動員所受重力對她做的功大于跳板的作用力對她做的功 5.(xx·河北邯鄲教學質量檢測)某同學參加學校運動會立定跳遠項目比賽,起跳直至著地過程如圖。測量得到比賽成績是2.5 m

4、,目測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高處將一質量為m的小球水平拋出,在空中運動的過程中所受空氣阻力大小恒為Ff,落地時小球距拋出點的水平距離為x,速率為v,那么,在小球運動的過程中(　　) A.重力做的功為mgh B.克服空氣阻力做的功為Ff· C.落地時,重力的瞬時功率為mgv D.重力勢能和機械能都逐漸減少 7. 質量為m=20 kg的物體,在大小恒定的水平外力F的作用下,沿水平面做直線運動。0~2 s內F與運動方向相反,2~4 s內F

5、與運動方向相同,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時具有的動能是40 J B.拉力F的大小為100 N C.物體與水平面間的動摩擦因數為0.2 D.物體克服摩擦力做的功為320 J 8.低碳、環(huán)保是未來汽車的發(fā)展方向。某汽車研發(fā)機構在汽車的車輪上安裝了小型發(fā)電機,將減速時的部分動能轉化為電能并儲存在蓄電池中,以達到節(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閉發(fā)動機,測出了汽車動能Ek與位移x的關系圖象如圖,其中①是關閉儲能裝置時的關系圖線,②是開啟儲能裝置時的關系圖線。已知汽車的質量為1 000 kg,設汽車運動過程中所受地面的

6、阻力恒定,空氣阻力不計。根據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.汽車的額定功率為80 kW C.汽車加速運動的時間為22.5 s D.汽車開啟儲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)(xx·江蘇鹽城統(tǒng)考)如圖所示,某物塊(可看成質點)從A點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點與水平傳送帶相切,物塊由B點滑上粗糙的傳送帶。若傳送帶靜止,物塊滑到傳送帶的末端C點后做平拋運動,落到水平地面上的D點,已知C點到地面的高度H=5 m,C

7、點到D點的水平距離為x1=1 m,g取10 m/s2。求: (1)物塊滑到B點時速度的大小; (2)物塊滑到C點時速度的大小; (3)若傳送帶順時針勻速轉動,則物塊最后的落地點可能不在D點。試討論物塊落地點到C點的水平距離x與傳送帶勻速運動的速度v的關系,并作出x-v的圖象。 10. (12分)如圖所示,A、B、C質量分別為mA=0.7 kg,mB=0.2 kg,mC=0.1 kg,B為套在細繩上的圓環(huán)。A與水平桌面的動摩擦因數μ=0.2,另一圓環(huán)D固定在桌邊,離地面高h2=0.3 m,當B、

8、C從靜止下降h1=0.3 m時,C穿環(huán)而過,B被D擋住,不計繩子質量和滑輪的摩擦,g取10 m/s2。若開始時A離桌面足夠遠,求: (1)請判斷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)滑草逐漸成為一項新興娛樂活動。某體驗者乘坐滑草車運動過程簡化為如圖所示,滑草車從A點靜止滑下,滑到B點時速度大小不變而方向變?yōu)樗?再滑過一段水平草坪后從C點水平拋出,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°,長為xAB=15 m,水平草坪BC長為xBC=10 m。從A點滑到了B點用時3

9、 s。該體驗者和滑草車的質量m=60 kg,運動過程中看成質點,在斜坡上運動時空氣阻力不計。(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摩擦因數; (2)體驗者滑到水平草坪時,恰好受到與速度方向相反的水平恒定風力的作用,風速大小為5 m/s,已知風的阻力大小F與風速v滿足經驗公式F=1.2v2。求體驗者滑到C點時的速度大小; (3)已知三角形的草堆的最高點D與C點等高,且距離C點6 m,其左頂點E位于C點正下方3 m處。在某次滑草過程中,體驗者和滑草車離開C點時速度大小為7 m/s,無風力作用,空氣阻力忽略不計,求體驗

10、者和滑草車落到草堆時的動能。 參考答案 1.C　解析:手對蘋果的作用力和蘋果重力的合力使蘋果在水平方向做勻加速運動,手對蘋果的作用力方向斜向上,選項A錯誤。由v2=2al可得蘋果加速度a=,對蘋果,由牛頓第二定律,蘋果所受摩擦力大小為Ff=ma=m,選項B錯誤。由功能關系,手對蘋果做的功為W=mv2,選項C正確。蘋果對手的作用力斜向下,蘋果對手做功,選項D錯誤。 2.A　解析:由A點到C點,利用動能定理可得mgh-(μmgcos 45°×h+μmgl)=0,解得μ=0.5,設沿BD斜面上升的最大高度為h',則由動能定理可得m

11、g(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,當功率達到額定功率時,此時物體的速度為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動,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動,當F=Ff時,加速度減為零,速度達到最大值,vm=,故可得B項錯誤,A、C、D項正確。 4.C　解析:運動員到達最低點時,其所受外力的合力向上,合力一定不為零,選項

12、A錯誤。對于運動員從開始與跳板接觸到運動至最低點的過程中,運動員的動能先增大后減小,跳板的彈性勢能一直在增加,選項B錯誤C正確。由動能定理,WG-W板=0-,可知在這個過程中,運動員所受重力對她做的功小于跳板的作用力對她做的功,選項D錯誤。 5.C　解析:運動員做拋體運動,從起跳到達到最大高度的過程中,豎直方向做加速度為g的勻減速直線運動,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動,則vx= m/s=3.125 m/s 則起跳時的速度v0==5.1 m/s 設中學生的質量為60 kg,根據動能定理得W=mv2=780 J 最接近的是C選項。

13、 6.AD　解析:本題考查功能關系和功率的計算,意在考查學生對重力做功和重力功率的計算以及機械能變化的理解和應用。重力做的功為WG=mgh,A正確。空氣阻力做功與經過的路程有關,而小球經過的路程大于,故克服空氣阻力做的功大于Ff·,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,空氣阻力做負功,機械能減少,D正確。 7.AC　解析:根據v-t圖象可知,物體在4 s時的速度是-2 m/s,動能是標量,所以物體在4 s時對應的動能為40 J,A正確;0~2 s內物體做勻減速直線運動,加速度大小為a1=5 m/s2

14、,a1=,2~4 s內物體做勻加速直線運動,加速度大小為a2=1 m/s2,a2=,又Ff=μmg,解得F=60 N,μ=0.2,B錯誤,C正確;由于摩擦力始終對物體做負功,根據圖象可求得物體通過的路程為12 m,由Wf=μmgs可得物體克服摩擦力做的功為480 J,D錯誤。 8.BD　解析:汽車行駛過程中,所受地面的阻力對應圖線①的斜率大小,故阻力為Ff= N=2 000 N,A錯誤;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錯誤;開啟儲能裝置后,汽車減速

15、的位移減小(11-8.5)×102 m=2.5×102 m,對應的能量為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,由動能定理得mgR=,解得v1= m/s。 (2)從C到D做平拋運動,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點時速度為v3,由運動學規(guī)律有=-2as,=2as,代入數據解得v3=3 m/s, 討論:(1)若傳送帶逆時針轉動: x=x1=1 m (2)若傳送帶順時針轉動: Ⅰ.當0

16、≤1 m/s時,x=x1=1 m Ⅱ.當1 m/s3 m/s時,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B、C一起下降h1時,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A、B、C一起運動h1和A、C一起再下降h過程由動能定理得 (mB+mC)gh1-μmAgh1=(mA+mB+mC)v2 mCgh-μmAgh=0-(mA+mC)v2 代入數據解得h=0.96 m 因為h>h2,故C能落至地面。 (2)C落至地面過程對A、C由動能定理

17、得 mCgh2-μmAgh2=(mA+mC)(v'2-v2) C落至地面后,A運動的過程由動能定理得-μmAgx=0-mAv'2 代入數據解得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xAB=a1t2 代入數據解得a1= m/s2 mgsin θ-μmgcos θ=ma1 代入數據解得μ=。 (2)在BC階段運動時F+μmg=ma2 代入數據解得a2= m/s2 又=2a2xBC vB=a1t1=10 m/s 代入數據解得vC= m/s≈4.8 m/s。 (3)根據題意 tan α= tan α= x=vCt y=gt2 代入數據解得t=0.5 s 又由動能定理+mgh=Ek 代入數據解得Ek=2 220 J。