2020屆高三物理一輪復習收尾二輪專題突破檢測 功 功率 動能定理

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1、功功率動能定理 (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出)1.如圖所示,三個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)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(不計滑輪的質(zhì)量和摩擦)。初始時刻,A、B處于同一高度并恰好處于靜止狀態(tài)。剪斷輕繩后,A下落、

2、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)自動電梯以恒定速度v0勻速上升,一個質(zhì)量為m的人沿電梯勻速往上走,在時間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)動的汽車。當太陽光照射到汽車上方的光電板上時,光電板中產(chǎn)生的電流經(jīng)電動機帶動汽車前進。設(shè)汽車在平直的公路上由靜止開始勻加速行駛,經(jīng)過時間t,速度

3、為v時功率達到額定功率,并保持不變。之后汽車又繼續(xù)前進了距離s,達到最大速度vmax。設(shè)汽車質(zhì)量為m,運動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.汽車勻加速運動過程中,克服阻力做功為fvtC.汽車從靜止開始到速度達到最大值的過程中,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)將一個蘋果斜向上拋出,蘋果在空中依次飛過三個完全相同的窗戶1、2、3。圖中曲線為蘋果在空中運動的軌跡。若不計空氣阻力的影響,以下說法正確的是()A.蘋果通過第1個窗戶所用的時間最短B.蘋果通過第3個窗戶的平均速度最大C

4、.蘋果通過第1個窗戶重力做的功最大D.蘋果通過第3個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點時速率為v,此時撤去F,物塊滑回斜面底端時速率也為v,斜面傾角為,A、B間距離為s,則()A.整個過程中重力做功為mgssinB.整個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)有一個半徑為R的半圓形軌道OQP,其中Q是半圓形軌道的中點,半圓形軌道與水平軌道OE在O點相切。質(zhì)量為m的

5、小球沿水平軌道運動,通過O點進入半圓形軌道,恰好能夠通過最高點P,然后落到水平軌道上,不計一切摩擦阻力。下列說法不正確的是()A.小球落地時的動能為2.5mgRB.小球落地點離O點的距離為2RC.小球運動到半圓形軌道最高點P時,向心力恰好為零D.小球到達Q點的速度大小為8.(多選)某汽車研發(fā)機構(gòu)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(zhuǎn)化并儲存在蓄電池中,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(guān)閉發(fā)動機,測出了汽車動能Ek與位移x的關(guān)系圖像如圖,其中是關(guān)閉儲能裝置時的關(guān)系圖線,是開啟儲能裝置時的關(guān)系圖線。已知汽車的質(zhì)量為1000kg,設(shè)汽車運動過程中所受地面阻力恒

6、定,空氣阻力不計。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.汽車加速運動的時間為22.5 sD.汽車開啟儲能裝置后向蓄電池提供的電能為5105J二、計算題(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、E點為連接點,E點與圓心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

7、.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)徑均遠小于上述高度或半徑,管壁厚度不計,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點出發(fā)的最小速度;(2)若小球以最小速度的2倍從A點出發(fā),求小球經(jīng)過C點的速度和經(jīng)過最低點D點時小球?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,求小球從A點出發(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”,航空母艦上艦載機的起飛問題一直備

8、受關(guān)注。某學習小組的同學通過查閱資料對艦載機的起飛進行了模擬設(shè)計。如圖,艦載機總質(zhì)量為m,發(fā)動機額定功率為P,在水平軌道運行階段所受阻力恒為f。艦載機在A處以額定功率啟動,同時開啟電磁彈射系統(tǒng),它能額外給艦載機提供水平向右、大小為F的恒定推力。經(jīng)歷時間t1,艦載機運行至B處,速度達到v1,電磁彈射系統(tǒng)關(guān)閉。艦載機繼續(xù)以額定功率加速運行至C處,經(jīng)歷的時間為t2,速度達到v2。此后,艦載機進入傾斜曲面軌道,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),艦載機在A處以額定功率啟動,經(jīng)歷時間t到達C處,

9、假設(shè)速度大小仍為v2,則艦載機的質(zhì)量應(yīng)比啟用電磁彈射系統(tǒng)時減少多少?(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】解答本題時應(yīng)明確以下三點:(1)矢量和標量的描述不同。(2)對平均功率的計算公式的理解。(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運動過程機械能守恒。機械能不變,物塊著地時速率相等,均為,因此速率變化量相等,A、B錯。由于初始時刻A、B處于同一高度并處于靜止狀態(tài),因此有mAg=mBgsin,重

10、力勢能變化量不相等,C錯。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,人的動能未變,但重力勢能增加了mglsin。在此時間t內(nèi)電梯只運動了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錯誤;重力的作用點在人身上,故C正確,D錯誤。4.【解析】選D。當汽車達到最大速度時牽引力與阻力平衡,功率為額定功率,額定功率為P額=fvmax,則可知選項A錯誤;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B錯誤;根據(jù)動能定理可得WF-Wf=m-0,Wf=fvt+fs,可知

11、選項C錯誤、D正確。5.【解析】選A、D。由WG=mgh可知,蘋果通過3個窗戶重力做的功相等,選項C錯誤;斜拋運動在豎直方向上是勻減速運動,設(shè)蘋果在豎直方向上的平均速度為vy,則,選項A正確,選項B錯誤;由=mg得,選項D正確。6.【解析】選D。因為物塊又回到了A點,故在整個過程中其總位移為零,重力做功為零,A錯;對整個過程利用動能定理得Fs-Wf=mv2-0,故Wf=Fs-mv2,B錯;在上滑過程中,由動能定理知Fs-Wf-WG=0得WG=Fs-Wf=(Fs+mv2),C錯;從撤去F到物塊滑回斜面底端,由動能定理得mgssin+Wf=0,故Wf=-mgssin,D對。7.【解析】選C。小球恰

12、好通過P點,則有mg=m,得v0=。根據(jù)動能定理有mg2R=mv2-m,得mv2=2.5mgR,A正確。由平拋運動知識得t=,落地點與O點距離x=v0t=2R,B正確。P處小球重力提供向心力,C錯誤。從Q到P由動能定理得-mgR=m()2-m,解得vQ=,D正確。8.【解題指南】解答本題時應(yīng)把握以下關(guān)鍵點:(1)明確Ek-x圖像的意義,知道直線斜率的意義。(2)明確最大動能時對應(yīng)汽車的勻速運動狀態(tài)。(3)靈活運用動能定理列方程求解。【解析】選B、C、D。由題圖可知,汽車的最大動能是Ek=8105J=m,因此,汽車運動過程中的最大速度為vm=40m/s,在關(guān)閉發(fā)動機過程中,關(guān)閉儲能裝置時,汽車動

13、能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,則f阻s=m,根據(jù)圖像知s=4102m,那么f阻=2103N,當汽車速度達到最大時,牽引力等于阻力,即F=f阻=2103N,汽車的額定功率為P額=Fvm=f阻vm=210340W=80kW,選項A錯誤,選項B正確;在汽車加速運動過程中,根據(jù)動能定理得,P額t-f阻s1=m,其中s1=500m,加速時間t=22.5s,選項C正確;根據(jù)開啟儲能裝置時的關(guān)系圖線知,E=Ek-f阻s=8105J-21031.5102J=5105J,選項D正確?！痉椒记伞績煞N功率表達式的比較1.功率的定義式:P=,所求出的功率是時間t內(nèi)的平均功率。2.功率的計算式:P=Fvcos,其中是力與速度間的

14、夾角,該公式有兩種用法:(1)求某一時刻的瞬時功率。這時F是該時刻的作用力大小,v取瞬時值,對應(yīng)的P為F在該時刻的瞬時功率。(2)當v為某段位移(時間)內(nèi)的平均速度時,則要求這段位移(時間)內(nèi)F必須為恒力,對應(yīng)的P為F在該段時間內(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端時的速度為零即可,設(shè)小球從A點出發(fā)的最小速度為v1。 (2分)對小球從A到F過程中,由動能定理得:-mgl-mg(R+Rsin30-h1)=0-m (2分)解得:v1=m/s (1分)(2)當小球以最小速度的2倍(2m/s)從A點出發(fā)時,設(shè)小球經(jīng)過C點和D點的速度分別為v2、v3。對小球

15、從A到C過程中,由動能定理得:-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,由動能定理得:-mgl+mg(h1+R-Rsin30)=m-m(2v1)2 (2分)又小球在D點受到重力(mg)和軌道的彈力(FN)作用,這兩個力提供小球做圓周運動的向心力。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,設(shè)小球從A點出發(fā)的速度為v4,當其到達F點時的速度為v5。由平拋運動可知:x=v5t (1分)2R=gt2 (1分)又小球從A到F過程中,由動能定理

16、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)功率表達式可得F1= (2分)由牛頓第二運動定律F1-f=ma (2分)得a=- (1分)(2)艦載機在A處以額定功率啟動,同時開啟電磁彈射系統(tǒng),它能額外給艦載機提供水平向右、大小為F的恒定推力。經(jīng)歷時間t1,艦載機運行至B處,速度達到v1,AB長度設(shè)為x1,由動能定理Pt1+Fx1-fx1=m (3分)電磁彈射系統(tǒng)關(guān)閉。艦載機繼續(xù)以額定功率加速運行至C處,經(jīng)歷的時間為t2,速度達到v2,BC長度設(shè)為x2。同理得Pt2-fx2=m-m (2分)艦載機總位移AC=x1+x2 (1分)聯(lián)式解得AC=+ (2分)(3)全過程,根據(jù)動能定理有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)用動能定理解題的一般步驟(1)選取研究對象,明確它的運動過程。(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)的動能Ek1和Ek2。(4)列出動能定理的方程W合=Ek2-Ek1及其他必要的解題方程進行求解。