2018-2019高考物理二輪復習 專題限時訓練5 功、功率、動能定理.doc
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專題限時訓練5 功、功率、動能定理 時間:45分鐘 一、單項選擇題 1.(2018全國名校聯(lián)考)如圖所示,靜止在水平地面上的物體,受到一水平向右的拉力F作用,F(xiàn)是隨時間先逐漸增大后逐漸減小的變力,力F的大小隨時間的變化如表所示,表格中的Ffm為物體與地面間的最大靜摩擦力,設滑動摩擦力等于最大靜摩擦力,則( C ) t(時刻) 0 1 s 2 s 3 s 4 s F(數值) 0 Ffm 2Ffm Ffm 0 A.第2 s末物體的速度最大 B.第2 s末摩擦力的功率最大 C.第3 s末物體的動能最大 D.在0~3 s時間內,拉力F先做正功后做負功 解析:在0~1 s時間內,物體所受水平拉力小于最大靜摩擦力,物體靜止;在1~3 s時間內,物體受到的拉力大于最大靜摩擦力,物體一直做加速運動,3 s末物體的速度達到最大,動能最大,故A、B項錯誤,C項正確;拉力F始終與位移方向相同,一直做正功,故D項錯誤. 2.(2018濟寧模擬)如圖所示的豎直軌道,其圓形部分半徑分別是R和,質量為m的小球通過這段軌道時,在A點時剛好對軌道無壓力,在B點時對軌道的壓力為mg.則小球由A點運動到B點的過程中摩擦力對小球做的功為( A ) A.-mgR B.-mgR C.-mgR D.-mgR 解析:在A處對小球由牛頓第二定律得mg=m,vA=,在B處對小球由牛頓第二定律得mg+FN=m,又FN=mg,解得vB=,小球由A到B的過程由動能定理得mg(2R-2)+Wf=mv-mv,解得Wf=-mgR,故A正確. 3.(2018江西師大附中模擬)如圖所示,豎直放置的等螺距螺線管高為h,該螺線管是用長為l的硬質直管(內徑遠小于h)彎制而成.一光滑小球從上端管口由靜止釋放,關于小球的運動,下列說法正確的是( C ) A.小球到達下端管口時的速度大小與l有關 B.小球到達下端管口時重力的功率為mg C.小球到達下端的時間為 D.小球在運動過程中受管道的作用力大小不變 解析:在小球到達下端管口的過程中只有重力做功,故根據動能定理可知mgh=mv2,解得v=,小球到達下端管口時的速度大小與h有關,與l無關,故A錯誤;到達下端管口的速度為v=,速度沿管道的切線方向,故重力的瞬時功率為P=mgcosθ,θ為小球到達下端管口時速度方向與重力方向的夾角,故B錯誤;小球在管內下滑的加速度為a=,設下滑所需時間為t,則l=at2,t==,故C正確;小球運動速度越來越大,做的是螺旋圓周運動,根據Fn=可知,支持力越來越大,故D錯誤. 4.一物體靜止在粗糙水平地面上.現(xiàn)用一大小為F1的水平拉力拉動物體,經過一段時間后其速度變?yōu)関.若將水平拉力的大小改為F2,物體從靜止開始經過同樣的時間后速度變?yōu)?v.對于上述兩個過程,用WF1、WF2分別表示拉力F1、F2所做的功,Wf1、Wf2分別表示前后兩次克服摩擦力所做的功,則( C ) A.WF2>4WF1,Wf2>2Wf1 B.WF2>4WF1,Wf2=2Wf1 C.WF2<4WF1,Wf2=2Wf1 D.WF2<4WF1,Wf2<2Wf1 解析:根據x=t得,兩過程的位移關系x1=x2,根據加速度的定義a=得,兩過程的加速度關系為a1=.由于在相同的粗糙水平地面上運動,故兩過程的摩擦力大小相等,即f1=f2=f,根據牛頓第二定律得,F(xiàn)1-f1=ma1,F(xiàn)2-f2=ma2,所以F1=F2+f,即F1>.根據功的計算公式W=Fl,可知Wf1=Wf2,WF1>WF2,故選項C正確,選項A、B、D錯誤. 5.(2018保定模擬)一物體放在粗糙程度相同的水平面上,受到水平拉力的作用,由靜止開始沿直線運動,物體的加速度a和速度的倒數的關系如圖所示.物體的質量為m=1 kg,不計空氣阻力,重力加速度g取10 m/s2,下列說法正確的是( A ) A.物體與水平面之間的動摩擦因數為0.1 B.物體速度為1.5 m/s時,加速度大小為2 m/s2 C.拉力的最大功率為6 W D.物體勻加速運動的時間為1 s 解析:由圖象可知物體速度為0~1 m/s過程中做加速度為2 m/s2的勻加速直線運動,在速度為1~3 m/s過程中,拉力以恒定的功率拉動物體,由牛頓第二定律得-Ff=ma,從圖中代入數據得,P-Ff=0,P-Ff=2,解得P=3 W,F(xiàn)f=1 N,故C錯誤;又Ff=μmg,解得物體與水平面之間的動摩擦因數μ=0.1,故A正確;將P=3 W,F(xiàn)f=1 N,m=1 kg,v=1.5 m/s代入-Ff=ma,解得a=1 m/s2,即物體速度為1.5 m/s時,加速度大小為1 m/s2,故B錯誤;從圖象可知物體速度為0~1 m/s過程中做加速度為2 m/s2的勻加速直線運動,勻加速的時間為t==0.5 s,故D錯誤. 6.(2018山東臨沂市一模)如圖甲所示,質量m=2 kg的小物體放在長直的水平地面上,用水平細線繞在半徑R=0.5 m的薄圓筒上.t=0時刻,圓筒由靜止開始繞豎直的中心軸轉動,其角速度隨時間的變化規(guī)律如圖乙所示,小物體和地面間的動摩擦因數μ=0.1,重力加速度g取10 m/s2,則( D ) A.小物體的速度隨時間的變化關系滿足v=4t B.細線的拉力大小為2 N C.細線拉力的瞬時功率滿足P=4t D.在0~4 s內,細線拉力做的功為12 J 解析:根據題圖乙可知,圓筒勻加速轉動,角速度隨時間變化的關系式為:ω=t,圓周邊緣線速度與物體前進速度大小相同,根據v=ωR得:v=ωR=0.5t,故A錯誤;物體運動的加速度a===0.5 m/s2,根據牛頓第二定律得:F-μmg=ma,解得:F=20.5 N+0.1210 N=3 N,故B錯誤;細線拉力的瞬時功率P=Fv=30.5t=1.5t,故C錯誤;物體在4 s內運動的位移:x=at2=0.542 m=4 m,在0~4 s內,細線拉力做的功為:W=Fx=34 J=12 J,故D正確. 二、多項選擇題 7.(2018中山二模)在距水平地面10 m高處,以10 m/s的速度水平拋出一質量為1 kg的物體,已知物體落地時的速度為16 m/s,取g=10 m/s2,則下列說法正確的是( BC ) A.拋出時人對物體做功為150 J B.自拋出到落地,重力對物體做功為100 J C.飛行過程中物體克服阻力做功22 J D.物體自拋出到落地時間為 s 解析:根據動能定理,拋出時人對物體做的功W1=mv=50 J,選項A錯誤;自拋出到落地,重力對物體做功WG=mgh=100 J,選項B正確;根據動能定理有mgh-Wf=Ek2-Ek1,得物體克服阻力做的功Wf=mgh-mv+mv=22 J,選項C正確;由于空氣阻力的影響,物體不做平拋運動,豎直分運動不是自由落體運動,無法求解物體運動的時間,選項D錯誤. 8.如圖所示,AB為半徑R=0.50 m的四分之一圓弧軌道,B端距水平地面的高度h=0.45 m.一質量m=1.0 kg的小滑塊從圓弧道A端由靜止釋放,到達軌道B端的速度v=2.0 m/s.忽略空氣的阻力.取g=10 m/s2.則下列說法正確的是( BC ) A.小滑塊在圓弧軌道B端受到的支持力大小FN=16 N B.小滑塊由A端到B端的過程中,克服摩擦力所做的功W=3 J C.小滑塊的落地點與B點的水平距離x=0.6 m D.小滑塊的落地點與B點的水平距離x=0.3 m 解析:小滑塊在B端時,根據牛頓第二定律有FN-mg=m,解得FN=18 N,A錯誤;根據動能定理有mgR-W=mv2,解得W=mgR-mv2=3 J,B正確;小滑塊從B點做平拋運動,水平方向上x=vt,豎直方向上h=gt2,解得x=v=0.6 m,C正確,D錯誤. 9.如圖所示,豎直平面內有一個半徑為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,質量為m的小球沿水平軌道運動,通過O點后進入半圓形軌道,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,下列說法正確的是(g為重力加速度)( ABD ) A.小球落地時的動能為mgR B.小球落地點離O點的距離為2R C.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 解析:小球恰好能夠通過P點,由mg=m得v0=.小球從P點至落地過程,根據動能定理得mg2R=mv2-mv,解得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;小球在P處時重力提供向心力,C錯誤;小球從Q到P,由動能定理得-mgR=m()2-mv,解得vQ=,D正確. 10.如圖甲所示,小物塊靜止在傾角θ=37的粗糙斜面上.現(xiàn)對物塊施加一個沿斜面向下的推力F,力F的大小隨時間t的變化情況如圖乙所示,物塊的速率v隨時間t的變化規(guī)律如圖丙所示,sin37=0.6,cos37=0.8,重力加速度g取10 m/s2.下列說法正確的是( AD ) A.物塊的質量為1 kg B.物塊與斜面間的動摩擦因數為0.7 C.0~3 s時間內力F做功的平均功率為0.32 W D.0~3 s時間內物塊克服摩擦力做的功為5.12 J 解析:由速度圖象知在1~3 s時間內,物塊做勻加速直線運動,則0.8 N+mgsinθ-μmgcosθ=ma,a= m/s2=0.4 m/s2.在3~4 s時間內,物塊勻速運動,受力平衡,則μmgcosθ-mgsinθ=0.4 N,解得m=1 kg,μ=0.8,選項A正確,B錯誤;0~1 s時間內,物塊靜止,力F不做功,1~3 s時間內,力F=0.8 N,物塊的位移x=0.422 m=0.8 m,0~3 s內力F做功的平均功率為= W=0.213 W,選項C錯誤;0~3 s時間內物塊克服摩擦力做的功為μmgcosθx=5.12 J,選項D正確. 三、計算題 11.下表是一輛電動車的部分技術指標,其中的額定車速是指電動車滿載的情況下,在平直道路上以額定功率勻速行駛時的速度. 額定車速 18 km/h 電源輸出電壓 ≥36 V 整車質量 40 kg 充電時間 6~8 h 載重 80 kg 電動機的額 定輸出功率 180 W 電源 136 V/12 Ah 電動機的額定 工作電壓/電流 36 V/6 A 請根據表中的數據,完成下列問題(g取10 m/s2). (1)在行駛的過程中,電動車受到的阻力是車重(包括載重)的k倍,假定k是定值,試推算k的大小; (2)若電動車以額定功率行駛,求速度為3 m/s時的加速度是多少? 解析:(1)由表可得到P出=180 W,車速v=18 km/h=5 m/s,由P出=Fv,勻速直線運動時有F=f,其中f=k(M+m)g,解得k=0.03. (2)當車速v′=3 m/s時,牽引力F′=,由牛頓第二定律知F′-k(M+m)g=(m+M)a,解得a=0.2 m/s2. 答案:(1)0.03 (2)0.2 m/s2 12.(2018常州模擬)高速連續(xù)曝光照相機可在底片上重疊形成多個圖像.現(xiàn)利用這架照相機對某款家用汽車的加速性能進行研究,如圖為汽車做勻加速直線運動時三次曝光的照片,圖中汽車的實際長度為4 m,照相機每兩次曝光的時間間隔為2.0 s.已知該汽車的質量為1 000 kg,額定功率為90 kW,汽車運動過程中所受的阻力始終為1 500 N. (1)求該汽車的加速度. (2)若汽車由靜止開始以此加速度做勻加速運動,則勻加速運動狀態(tài)能保持多長時間? (3)汽車所能達到的最大速度是多少? (4)若該汽車從靜止開始運動,牽引力不超過3 000 N,求汽車運動2 400 m所用的最短時間(汽車已經達到最大速度). 解析:(1)由圖可得汽車在第1個2 s時間內的位移x1=9 m,第2個2 s時間內的位移x2=15 m 汽車的加速度a==1.5 m/s2. (2)由F-Ff=ma得,汽車牽引力 F=Ff+ma=(1 500+1 0001.5) N=3 000 N 汽車做勻加速運動的末速度 v== m/s=30 m/s 勻加速運動保持的時間t1== s=20 s. (3)汽車所能達到的最大速度 vm== m/s=60 m/s. (4)由(1)、(2)知勻加速運動的時間t1=20 s, 運動的距離x1′==20 m=300 m 所以,以額定功率運動的距離 x2′=(2 400-300) m=2 100 m 對以額定功率運動的過程,有 P額t2-Ffx2′=m(v-v2) 解得t2=50 s 所以所求時間為t總=t1+t2=(20+50) s=70 s. 答案:(1)1.5 m/s2 (2)20 s (3)60 m/s (4)70 s- 配套講稿:
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