2020高考物理 考前冲刺Ⅲ专题05 功、功率与动能定理

2020高考物理 考前冲刺Ⅲ专题05 功、功率与动能定理

‎2020考前冲刺物理Ⅲ专题05 功、功率与动能定理 ‎ ‎1．【2020•江西检测】如图所示，质量为m的物体在与水平方向成θ的恒力F作用下以加速得，在此过程中F做功，故正确选项为B。‎ ‎2．【2020•江苏调考】小明同学骑电动自行车沿平直公路行驶，因电瓶“没电”，故改用脚蹬车匀速前行。设小明与车的总质量为‎100kg，骑行过程中所受阻力恒为车和人总重的0.02倍， g取l‎0m/s2。通过估算可知，小明骑此电动车做功的平均功率最接近 A．10W B．100W C．300W D．500W ‎【答案】B ‎【解析】由P=Fv可知，要求骑车人的功率，一要知道骑车人的动力，二要知道骑车人的速度，前者由于自行车匀速行驶，由二力平衡的知道可和F=f=20N，后者对于骑车人的速度我们应该有一个定性估测，约为‎5m/s，所以．‎ 以它们的功率不相等，选项C错误。第5s末物体离出发点最远且等于该梯形的面积，选项D正确。‎ ‎4．【2020•北京东城区联考】一只苹果从楼上某一高度自由下落，苹果在空中依次经过三个完全相同的窗户1、2、3。图5中直线为苹果在空中的运动轨迹．若不计空气阻力的影响，以下说法正确的是 A．苹果通过第3个窗户所用的时间最长 B．苹果通过第1个窗户的平均速度最大 C．苹果通过第3个窗户重力做的功最大 D．苹果通过第1个窗户重力的平均功率最小 ‎【答案】D ‎【解析】因平均速度为，所以通过第3个窗户的平均速度最大，时间最少，故选项AB错；因重力通过窗户所做的功为做功相等，选项C错 根据，因通过第3个窗户的时间最少，所以选项D正确.‎ x=×1×‎2m=‎1m，第2s内物体克服摩擦力做的功Wf=fx=2.0J，故B选项正确；第1.5s时物体的速度为‎1m/s，故推力的功率为3W，C选项错误；第2s内推力F=3N，推力F做功WF=Fx=3.0J，故第2s内推力F做功的平均功率=WF/t=3W，故D选项错误。‎ ‎6．【2020•率京朝阳期末】一辆汽车在平直的公路上以速度v0开始加速行驶，经过一段时间t，前进了距离l，此时恰好达到其最大速度vm，设此过程中汽车发动机始终以额定功率P工作，汽车所受的阻力恒为f，则在这段时间里，发动机所做的功为(　　)‎ ‎①fvmt ②Pt ‎③mv－mv＋f·l ④ft A．①② B．②③‎ C．①③④ D．①②③‎ ‎【答案】D ‎【解析】.因为发动机以额定功率工作，所以发动机的功W＝Pt，故②对．达到最大速度vm时，牵引力与阻力相等，所以W＝P·t＝F·vm·t，故①对．由动能定理W－f·l＝mv－mv，所以W＝mv－mv＋f·l，故③对．故选项D正确．‎ ‎7．【2020•四川期中】某运动员臂长L，将质量为m的铅球推出，铅球出手的速度大小为v0，方向与水平方向成30°角，则该运动员对铅球所做的功是(　　)‎ A.　　　　　　　 B．mgl＋mv C.mv D．mgl＋mv ‎【答案】A.‎ ‎9m全过程由动能定律得，解得s=‎9m时速度大小为m/s ，所以选项B错误；由牛顿第二定律得OA段加速度大小为‎3m/s2，所以选项C正确，同理得选项D错误.‎ ‎9．【2020•去南期中】重机的钢索将重物由地面吊到空中某个高度，其速度图象如图所 力装置分散安装在每节车厢上，使其既具有牵引动力，又可以载客，这样的客车车辆叫做动车。而动车组是几节自带动力的车辆（动车）加几节不带动力的车辆（也叫拖车）编成一组，如右图所示，假设动车组运行过程中受到的阻力与其所受重力成正比，每节动车与拖车的质量都相等，每节动车的额定功率都相等。若1节动车加3节拖车编成的动车组的最大速度为‎120km/h，则9节动车加3节拖车编成的动车组的最大速度为 （ ）‎ A．‎‎120km/h B．‎‎240km/h C．‎‎360km/h D．‎‎480km/h ‎【答案】C ‎【解析】由和，解得，故正确选项 ‎11．【2020•重庆调研】如图所示，斜面AB、DB动摩擦因数相同．可视为质点的物体分别沿AB、DB从斜面顶端由静止下滑到底端，下列说法正确的是(　　)‎ A．物体沿斜面DB滑动到底端时动能较大 B．物体沿斜面AB滑动到底端时动能较大 C．物体沿斜面DB滑动过程中克服摩擦力做的功较多 D．物体沿斜面AB滑动过程中克服摩擦力做的功较多 ‎【答案】B.‎ ‎【解析】已知斜面AB、DB动摩擦因数相同，设斜面倾角为θ，底边为x，则斜面高度为h＝xtan θ，斜面长度L＝，物体分别沿AB、DB从斜面顶端由静止下滑到底端，由动能定理有：mgh－μmgLcos θ＝mv2，可知物体沿斜面AB滑动到底端时动能较大，故A错误，B正确；物体沿斜面滑动过程中克服摩擦力做的功Wf＝μmgLcos θ＝μmgx相同，故C、D错误．‎ ‎12．【2020•河北摸底】质量为m的物体静止在粗糙的水平地面上。现用一水平拉力使物体从做正功，选项B错误；由P=Fv可知，在t1 ~t2时间内拉力等于摩擦力，速度不为零，所以拉力的功率大于零，选项C ‎13．【2020•新疆模拟】(在新疆旅游时，最刺激的莫过于滑沙运动．某人坐在滑沙板上从沙坡斜面的顶端由静止沿直线下滑到斜面底端时，速度为2v0，设人下滑时所受阻力恒定不变，沙坡长度为L，斜面倾角为α，人的质量为m，滑沙板质量不计，重力加速度为g.则下列说法错误的是(　　)‎ A．若人在斜面顶端被其他人推了一把，沿斜面以v0的初速度下滑，则人到达斜面底端时的速度大小为3v0‎ B．若人在斜面顶端被其他人推了一把，沿斜面以v0的初速度下滑，则人到达斜面底端时的速度大小为v0‎ C．人沿沙坡下滑时所受阻力f＝mg sin α－2mv/L D．人在下滑过程中重力功率的最大值为2mgv0sinα ‎【答案】A ‎.【解析】对人进行受力分析如图所示，根据匀变速直线运动的规律有：(2v0)2－0＝2aL，v－v＝2aL，可解得：v1＝v0，所以A错误，B正确；根据动能定理有：mgLsin α－fL＝m(2v0)2，可解得f＝mg sin α－2mv/L，C正确；重力功率的最大值为Pm＝2mgv0sinα，D正确．‎ ‎14．【2020•湖北重点中学联考】如图3汽车通过轻质光滑的定滑轮，将一个质量为的物，代入得W=所以选项B正确．选项A错；汽车以向右匀速运动，物体加速向上，所以拉力大小不等于物体的重力，选项C错；同理选项D错．‎ 由牛顿第二定律，得μmg=ma （1分）‎ 又 v0=vB-at1 （1分）‎ ‎ （1分）‎ L-L1=v0t2 （1分）‎ t1+t2=t （1分）‎ 由动能定理，得 （1分）‎ 联立解得 Wf=2.5J （1分）‎ ‎16.【2020•山东泰期末检测】质量为M=‎1kg足够长的木板放在水平地面上，木板左端放有一质量为m=‎1kg大小不计的物块，木板与地面间的动摩擦因数μ1=0.1，物块与木板间的动摩擦因数μ2=0.3。开始时物块和木板都静止，现给物块施加一水平向右的恒力F=6N，当物块 对 解得：‎ M的位移：‎ 解得：t=1s,‎ x=‎‎1.5m 拉力F做的功：‎ W=F·x=9J ‎（2）撤去力F时，物块m和长木板的速度v和 ‎=‎3m/s =‎1m/s 此后，物块m减速，M加速，设经过时间为，共同速度为 对 ‎ 对 ‎ ‎ ‎17．【2020•安徽期末检测】如图所示是游乐园内某种过山车的示意图．图中半径分别为R1＝‎2.0 m和R2＝‎8.0 m的两个光滑圆形轨道固定在倾角θ＝37°的斜轨道面上的A、B两点，已知两圆形轨道的最高点C、D均与P点平齐，圆形轨道与斜轨道之间圆滑连接．现使小车(可视为质点)从P点以一定的初速度沿斜面向下运动．已知斜轨道面与小车间的动摩擦因数为μ＝1/6，g＝‎10 m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.问：‎ ‎(1)若小车恰好能通过第一个圆形轨道的最高点C，则它在P点的初速度应为多大？‎ ‎(2)若小车在P点的初速度为‎15 m/s，则小车能否安全通过两个圆形轨道？试通过分析论证之．‎ ‎【答案】(1)‎6 m/s　(2)能　见解析 设小车能安全通过两个圆形轨道在D点的临界速度为v2，则 mg＝ 设P点的初速度为v′0，小车从P运动到D，根据动能定理，有 ‎－μmgL2cos θ＝mv－mv′ 解得：v′0＝‎12 m/s 因为v′0＝‎12 m/s<‎15 m/s，所以小车能安全通过两个圆形轨道．‎ 由牛顿第二定律可得： （1分）‎ 可得：Fm=2mg=10N （1分）‎ 1. 小球不脱圆轨道分两种情况：①要保证小球能达到A孔，设小球到达A孔的速度恰好为零，‎ 由动能定理可得： （1分）‎ 可得：μ1=0.5 （1分）‎ 若进入A孔的速度较小，那么将会在圆心以下做等幅摆动，不脱离轨道。其临界情况为到达圆心等高处速度为零，由机械能守恒可得：（1分）‎ 由动能定理可得：（2分）‎ 可求得：μ2=0.35（1分）‎ ‎②若小球能过圆轨道的最高点则不会脱离轨道，在圆周的最高点由牛顿第二定律可得： （1分）‎ 由动能定理可得： （2分）‎ 解得：μ3=0.125 （1分）‎ 综上所以摩擦因数μ的范围为：0.35≤μ≤0.5或者μ≤0.125 （1分）‎ ‎【解析】（1）对物体由A至D运用动能定理得：‎ ‎（2）对物体由B至A运用动能定理得：‎ 解得 ‎（3）对物体全过程运用动能定理得：‎ 解得 ‎20.【2020•广西期末】如图所示，一带电平行板电容器水平放置，金属板M上开有一小孔。‎ ‎(2)当小球受到的重力与电场力相等时，小球的速度最大vm ‎3mg= n=2‎ 小球达到最大速度的位置是B球进入电场时的位置 由动能定理3mg·L-= ×3mvm2 所以vm=‎ E B M N ‎21.【2020•天津模拟】如图所示，有位于竖直平面上的半径为R的圆形光滑绝缘轨道，其上半部分处于竖直向下、场强为E的匀强电场中，下半部分处于水平向里的匀强磁场中；质量为m，带正电为q的小球，从轨道的水平直径的M端由静止释放，若小球在某一次通过最低点时对轨道的压力为零，求：‎ ‎（1）磁感强度B的大小。‎ ‎（2）小球对轨道最低点的最大压力。‎ ‎（3）若要小球在圆形轨道内作完整的圆周运动，小球从轨道的水平直径的M端下滑的最小速度。‎ ‎【答案】（1） （2）N2=6mg （3）‎ ‎【解析】（1）小球在轨道上来回运动时受重力、支持力、洛伦兹力，但只有重力做功，因此小球的机械能守恒。从M到最低点有 在最低点有 即 联解（1）（2）得 ‎（2）小球从M到N以及在轨道上来回运动时受重力、支持力、洛伦兹力，但总只有重力做功，因此小球的机械能始终守恒。从N到最低点时对轨道最低点的有最大压力。‎ 在最低点有 联解（1）（3）得N2=6mg ‎（3）要小球在圆形轨道内作完整的圆周运动，此时对圆形轨道的最高点压力为零，‎ 设小球从轨道的水平直径的M端下滑的最小速度为v0，在最高点速度为v1。‎ 从M→轨道的最高点，据动能定理：‎ ‎ 在圆形轨道的最高点： 联解（4）得 ‎22. 【2020•湖南模拟】图所示，两根平行金属导轨MN、PQ相距为d=‎1.0m，导轨平面与水平面夹角为α＝30°，导轨上端跨接一定值电阻R=1.6Ω，导轨电阻不计，整个装置处于与导轨平面垂直且向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为B=1.0T。一根与导轨等宽的金属棒ef垂直于MN、PQ静止 放置，且与导轨保持良好接触。金属棒质量m=‎0.1kg、电阻r=0.4Ω ‎，距导轨底端S1=‎3.75m。‎ 另一根与金属棒ef平行放置的绝缘棒gh长度也为d，质量为，从导轨最低点以速度v0=‎10m/s沿轨道上滑并与金属棒发生正碰（碰撞时间极短），碰后金属棒沿导轨上滑S2=‎0.2m后再次静止，此过程中电阻R上产生的电热为Q=0.2J。已知 两棒与导轨间的动摩擦因数均为μ=，g取‎10m/s2，求：‎ ‎（1）绝缘棒gh与金属棒ef碰前瞬间绝缘棒的速率；‎ ‎（2）两棒碰后，安培力对金属棒做的功以及碰后瞬间金属棒的加速度；‎ ‎【答案】（1）v1=‎5m/s 　（2） a = ‎25m/s2　‎ 力为F安 E=Bdv F安=BId 由动能定理 　　‎ ‎－W安－mgS2sinα－μmgS2cosα=0－mv22 v=‎3m/s　‎ ‎　　设两棒碰后瞬时金属棒的加速度为a，由牛顿第二定律 ‎　 μmgcosα＋mgsinα＋F安= ma　　‎ ‎　　 a = ‎25m/s2　 ‎