2021届高考物理二轮复习专题提能专训：6功、功率、动能定理.docx

提能专训(六)功、功率、动能定理时间：90分钟满分：100分一、选择题(本题共11小题，每小题4分，共44分多选全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)1质量为10 kg的物体，在变力F的作用下沿x轴做直线运动，力F随坐标x的变化状况如图所示物体在x0处，速度为1 m/s，不计一切摩擦，则物体运动到x16 m处时速度大小为()A2 m/s B3 m/sC4 m/s D. m/s答案：B解析：由题图可知Fx图线与横轴围成的面积表示功，由动能定理可知Wmv2mv，经计算可得v3 m/s，B项正确2(2022银川一中期中) 如图所示，质量为m的物体静止在水平光滑的平台上，系在物体上的绳子跨过光滑的定滑轮，由地面上的人以速度v0水平向右匀速拉动，设人从地面上平台的边缘开头向右行至绳与水平方向夹角为45处，在此过程中人的拉力对物体所做的功为()A. B. C. Dmv答案：C解析：人行至绳与水平方向夹角为45处时，物体的速度为vv0cos ，由动能定理，人对物体所做的功：WEkmv2mv，正确选项为C.3. 物体m从倾角为的固定的光滑斜面上由静止开头下滑，斜面高为h，当物体滑至斜面底端，重力做功的瞬时功率为()Amg Bmgcos Cmgsin Dmg答案：C解析：由于斜面光滑，物体m下滑过程中由牛顿运动定律得：mgsin ma，解得：agsin .物体下滑过程由v22a，解得物体滑至底端时的瞬时速度v，由图可知，mg与v的夹角90，依据瞬时功率PFvcos ，则有滑至底端时重力的瞬时功率为：Pmgsin ，故C项正确4(2022天津一中调研)用水平力F拉一物体，使物体在水平地面上由静止开头做匀加速直线运动，t1时刻撤去拉力F，物体做匀减速直线运动，到t2时刻停止其速度时间图象如图所示，且，若拉力F做的功为W1，平均功率为P1；物体克服摩擦阻力Ff做的功为W2，平均功率为P2，则下列选项正确的是()AW1W2，F2Ff BW1W2，F2FfCW1W2，P1P2，F2Ff答案：B解析：F在0t1过程做功W1，Ff在0t2过程克服阻力做功W2，由动能定理有W1W20或Fx1Ffx20，故W1W2；由于t1P2；由题知，故2x12Ff，综上，W1W2，F2Ff，P1P2，B项正确5一物体静止在水平地面上，某时刻受到大小为1 N、方向水平向东的恒力F1作用，格外缓慢地向东运动当物体向东运动了1 m时，又给物体施加一大小为 N、方向水平向北的力F2.当物体的总位移为 m时，物体在上述过程中克服摩擦力所做的功为()A. J B2 J C(1) J D3 J答案：B解析： 合力做的功等于每段路程内力做的功的代数和，如图所示，依据题意AB1 m，AC m，设BC的方向与F1的夹角为，tan ，所以60，依据几何关系可得BC1 m；在F1作用下物体缓慢地运动，说明摩擦力大小等于F1的大小，摩擦力做的总功为F1(ABBC)2 J，选项B正确6(多选) 如图所示，一物体m在沿斜面对上的恒力F作用下，由静止从底端沿光滑的斜面对上做匀加速直线运动，经时间t力F做功为60 J，此后撤掉力F，物体又经过时间t回到动身点，若以地面为零势能面，则下列说法正确的是()A物体回到动身点的动能为60 JB恒力F2mgsin C撤掉力F时，物体的重力势能是45 JD动能与势能相等的时刻肯定消灭在撤去力F之后答案：AC解析：依据功能原理可知，除重力(或弹力)做功以外，其他力做的功等于物体机械能的增加量，F做功为60 J，机械能增加60 J，物体回到动身点时，重力势能没变，所以动能是60 J，A正确；撤去F前有xa1t2，Fmgsin ma1，撤去F后有x(a1t)ta2t2，mgsin ma2；由此可得，所以有Fmgsin ，B错误；WFFxmgxsin 60 J，由重力做功与重力势能的关系有，撤去力F时，物体的重力势能Epmgxsin 45 J，C正确；由动能定理知，撤去力F时物体动能为EkWFWG15 J，小于此时的重力势能45 J，之后重力势能增大动能减小，所以动能与势能相同的位置在撤去力F之前，D错误7(多选)一辆小汽车在水平路面上由静止启动，在前5 s内做匀加速直线运动，5 s末达到额定功率，之后保持额定功率运动，其vt图象如图所示已知汽车的质量为m2103 kg，汽车受到地面的阻力为车重的0.1倍(取g10 m/s2)则()A汽车在前5 s内的牵引力为4103 NB汽车在前5 s内的牵引力为6103 NC汽车的额定功率为60 kWD汽车的最大速度为30 m/s答案：BCD解析：fkmg2103 N，前5 s内a2 m/s2，由Ffma，得Ffma6103 N，故A项错，B项对；P额Fv610310 W60 kW，C项对；vmax30 m/s，D项对8(2022潍坊模拟)(多选)质量为1 kg的物体静止于光滑水平面上t0时刻起，物体受到向右的水平拉力F作用，第1 s内F2 N，第2 s内F1 N下列推断正确的是()A2 s末物体的速度是3 m/sB2 s内物体的位移为3 mC第1 s末拉力的瞬时功率最大D第2 s末拉力的瞬时功率最大答案：AC解析：第1 s内加速度a12 m/s2，第2 s内加速度a21 m/s2，第1 s末速度为v1a1t2 m/s，第1 s内位移为 1 m；第2 s末物体的速度v2v1a2t3 m/s，第2 s内位移x2v1ta2t22.5 m；第1 s末拉力的功率P1F1v14 W，第2 s末拉力的功率P2F2v23 W，所以A、C正确9如图所示，用竖直向下的恒力F通过跨过光滑定滑轮的细线拉动光滑水平面上的物体，物体沿水平面移动过程中经过A、B、C三点，设ABBC，物体经过A、B、C三点时的动能分别为EkA、EkB、EkC，则它们间的关系是()AEkBEkAEkCEkB BEkBEkAEkCEkB DEkCWBC，选项A、B错误，C正确；由于物体的初动能不确定，选项D错误10(2022宁夏银川一中一模)(多选)如图所示为某中学科技小组制作的利用太阳能驱动小车的装置当太阳光照射到小车上方的光电板时，光电板中产生的电流经电动机带动小车前进若质量为m的小车在平直的水泥路上从静止开头沿直线加速行驶，经过时间t前进的距离为x，且速度达到最大值vm.设这一过程中电动机的功率恒为P，小车所受阻力恒为F，那么这段时间内()A小车做匀加速运动B小车受到的牵引力渐渐增大C小车受到的合外力所做的功为PtD小车受到的牵引力做的功为Fxmv答案：D解析：小车在运动方向上受向前的牵引力F1和向后的阻力F，由于v增大，P不变，由PF1v，F1Fma，得出F1渐渐减小，a也渐渐减小，当vvm时，a0，故A、B项均错；合外力做的功W外PtFx，由动能定理得W牵Fxmv，故C项错，D项对11. 如图所示，水平木板上有质量m1.0 kg的物块，受到随时间t变化的水平拉力F作用，用力传感器测出相应时刻物块所受摩擦力Ff的大小取重力加速度g10 m/s2，下列推断正确的是()A5 s内拉力对物块做功为零B4 s末物块所受合力大小为4.0 NC物块与木板之间的动摩擦因数为0.4D69 s内物块的加速度大小为2.0 m/s2答案：D解析：从两图象可以看出，物块在45 s内所受合外力不为零，通过一段位移，故5 s内拉力做功不为零，选项A错误；4 s末物块所受拉力与静摩擦力恰好平衡，所受合力为零，选项B错误；物体运动过程中摩擦力保持不变，依据Ffmg可得0.3，选项C错误；69 s内物块所受拉力和摩擦力均不变，依据牛顿其次定律，可得a m/s22.0 m/s2，选项D正确二、计算题(本题包括4小题，共56分解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最终答案不能得分)12(2022天津河西区质检)(12分)如图所示，在水平面上有一质量为m的物体，在水平拉力作用下由静止开头运动一段距离后到达一斜面底端，这时撤去外力，物体冲上斜面，上滑的最大距离和在平面上移动的距离相等，然后物体又沿斜面下滑，恰好停在平面上的动身点已知斜面倾角30，斜面与平面上的动摩擦因数相同，求物体开头受到的水平拉力F.答案：mg解析：设动摩擦因数为，在平面上移动的距离为s，据动能定理有物体由静止开头到冲到斜面最高点Fsmgsmgssin 30mgscos 300物体沿斜面下滑到停在平面上的动身点mgssin 30mgscos 30mgs0由得Fmg.13(14分)如图所示，轨道ABC被竖直地固定在水平桌面上，A距离水平地面高H0.75 m，C距离水平地面高h0.45 m一质量m0.10 kg的小物块自A点从静止开头下滑，从C点以水平速度飞出后落在水平地面上的D点现测得C、D两点的水平距离为l0.60 m不计空气阻力，取g10 m/s2.求： (1)小物块从C点运动到D点经受的时间；(2)小物块从C点飞出时速度的大小；(3)小物块从A点运动到C点的过程中克服摩擦力做的功答案：(1)0.30 s(2)2.0 m/s(3)0.10 J解析：(1)小物块从C水平飞出后做平抛运动，由hgt2得小物块从C到D运动的时间t0.30 s.(2)从C点飞出时速度的大小v2.0 m/s.(3)小物块从A运动到C的过程中，依据动能定理得mg(Hh)Wfmv20摩擦力做功Wfmv2mg(Hh)0.10 J此过程中克服摩擦力做的功WfWf0.10 J.14(14分)如图所示，在直角坐标系xOy中，x轴沿水平方向，y轴沿竖直方向，O点上方有一曲面，其方程为yx2(数值关系)一根长为l1 m的轻绳一端固定在A点，另一端系一质量m1.2 kg的小球(可视为质点)将小球拉至水平位置B由静止释放，小球沿圆周运动到最低点C时恰好被切断，之后落到曲面上的D点已知A、O两点的高度差为h2 m，忽视空气阻力，取g10 m/s2，求：(1)小球从C点运动到曲面上D点的时间t；(2)若保持A点位置不变，转变绳长l(0lh)，同样将小球拉至水平位置由静止释放，假设小球通过y轴时轻绳恰好被切断，分析绳长l多大时，小球落到曲面时动能Ek最小，动能的最小值是多少？答案：见解析解析：(1)设落到曲面上D点的坐标为(xD，yD)，由C到D的时间为tmglmvhlyDgt2xDvCtyDx联立得t0.2 s(2)设落到曲面时的动能为Ek，依据机械能守恒有Ekmg(hy)EkmgEkmg(4l1)mg2当(4l1)时，即l0.5 m时，动能Ek最小动能的最小值为Ekmg12 J说明：hylgt2llyhl所以y.15(16分) 如图所示，竖直面内有一粗糙斜面AB，BCD部分是一个光滑的圆弧面，C为圆弧的最低点，AB正好是圆弧在B点的切线，圆心O与A、D点在同一高度，OAB37，圆弧面的半径R3.6 m，一滑块质量m5 kg，与AB斜面间的动摩擦因数为0.45，将滑块由A点静止释放求在以后的运动中：(sin 370.6, cos 370.8，g取10 m/s2)(1)滑块在AB段上运动的总路程；(2)在滑块运动过程中，C点受到的压力的最大值和最小值答案：(1)8 m(2)102 N70 N解析：设滑块在AB段上运动的总路程为x，滑块在AB段上受到的摩擦力FfFNmgcos 从A点动身到最终以B点为最高点做往复运动，依据动能定理有：mgRcos Ffx0解得x8 m.(2)滑块第一次过C点时，速度最大，设为v1，分析受力知此时滑块所受轨道支持力最大，设为Fmax，从A到C，依据动能定理有mgRFflABmv斜面AB的长度lABRcot 依据受力分析以及向心力公式知Fmaxmg代入数据可得Fmax102 N.当滑块以B为最高点做往复运动的过程中过C点时速度最小，设为v2，此时滑块受轨道支持力也最小，设为Fmin从B到C，依据动能定理有：mgR(1cos )mv依据受力分析及向心力公式有：Fminmg代入数据可得：Fmin70 N.依据牛顿第三定律可知C点受到的压力的最大值为102 N，最小值为70 N.