2013年全国高考物理试题分类解释：专题六、功和功率

2013年全国高考物理试题分类解释：专题六、功和功率

专题六、功和功率 ‎1. （2013全国新课标理综1第21题）2012年11曰，“歼15”舰载机在“辽宁号”航空母舰上着舰成功。图（a）为利用阻拦系统让舰载机在飞行甲板上快速停止的原理示意图。飞机着舰并成功钩住阻拦索后，飞机的动力系统立即关闭，阻拦系统通过阻拦索对飞机施加——作用力，使飞机在甲板上短距离滑行后停止，某次降落，以飞机着舰为计时零点，飞机在t=0.4s时恰好钩住阻拦索中间位置，其着舰到停止的速度一时间图线如图(b)所示。假如无阻拦索，飞机从着舰到停止需要的滑行距离约为I000m。已知航母始终静止，重力加速度的大小为g。则 A. 从着舰到停止，飞机在甲板上滑行的距离约为无阻拦索时的1/10‎ B. 在0.4s-2.5s时间内，阻拦索的张力几乎不随时间变化 C. 在滑行过程中，飞行员所承受的加速度大小会超过2.5 g D. 在0.4s-2.5s时间内，阻拦系统对飞机做功的功率几乎不变 ‎【命题意图】本题考查力的合成、速度图像、牛顿第二定律、功率等基础知识点，意在考查考生应用相关知识定量分析物理问题，解决问题的能力。‎ 答案：AC 解析：根据速度图象与横轴所夹面积表示位移可知，飞机着舰到停止的位移约为100m，所以从着舰到停止，飞机在甲板上滑行的距离约为无阻拦索时的1/10，选项A错误。由速度图象可知，在0.4s-2.5s时间内，飞机加速度不变，大约为30m/s2，阻拦索对飞机阻力的合力不变，由于阻拦索的夹角变小，阻拦索的张力变小，选项B错误C正确。在0.4s-2.5s时间内，由P=Fv可知，阻拦系统对飞机做功的功率减小，选项D错误。‎ ‎2．（2013高考浙江理综第17题）如图所示，水平板上有质量m=1.0kg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g=10m/s2。下列判断正确的是 A．5s内拉力对物块做功为零 B．4s末物块所受合力大小为4.0N C．物块与木板之间的动摩擦因数为0.4‎ D．6s-9s内物块的加速度的大小为2.0m/s2‎ 答案：D 解析：前4s物块所受静摩擦力逐渐增大，4s内拉力对物块做功为零，选项A错误。4s末物块所受拉力为5N，摩擦力为3N，所受合力大小为2.0N，选项B错误。物块所受滑动摩擦力为3N，与地面的压力为10N，由摩擦定律可得物块与木板之间的动摩擦因数为0.3，选项C错误。6s-9s内物块所受拉力为5N，摩擦力为3N，所受合力大小为2.0N，由牛顿第二定律F=ma可得物块的加速度的大小为2.0m/s2，选项D正确。‎ ‎3.（2013高考安徽理综第22题）一物体放在水平地面上，如图Ⅰ所示，已知物体所受水平拉力F随时间的变化情况如图2所示，物体相应的速度随时间的变化关系如图3所示。求：‎ ‎（1）0~8s时间内拉力的冲量；‎ ‎（2）0~6s时间内物体的位移；‎ ‎（3）0~10s时间内，物体克服摩擦力所做的功。‎ ‎【解析】（1）由图2可知：I=F1△t1+ F2△t2+ F3△t3=1×2N·s+3×4N·s+2×2N·s=18N·s。‎ ‎（2）由图3可知0~6s时间内物体位移为：x=×3m=6m。‎ ‎（3）由图3可知，在6~8s时间内，物体做匀速运动，于是有摩擦力f=2N。‎ 由图3可知0~10s时间内物体的总位移为：x’=×3m=15m。‎ 物体克服摩擦力所做的功：W=fx’=2×15J=30J。‎ ‎4．（2013高考上海物理第16题）汽车以恒定功率沿公路做直线运动，途中通过一块沙地。汽车在公路及沙地上所受阻力均为恒力，且在沙地上受到的阻力大于在公路上受到的阻力。汽车在驶入沙地前己做匀速直线运动，它在驶入沙地到驶出沙地后的一段时间内，位移s随时间t的变化关系可能是 答案：B 解析：在驶入沙地后，由于阻力增大，速度减小，驶出沙地后阻力减小，速度增大，在驶入沙地到驶出沙地后的一段时间内，位移s随时间t的变化关系可能是B。‎ ‎5.（18分） .(2013高考北京理综第23题) 蹦床比赛分成预备运动和比赛动作。最初，运动员静止站在蹦床上.。在预备运动阶段，他经过若干次蹦跳，逐渐增加上升高度，最终达到完成比赛动作所需的高度；此后，进入比赛动作阶段。把蹦床简化为一个竖直放置的轻弹簧，弹力大小F=kx (x为床面下沉的距离，k为常量)。质量m=50kg的运动员静止站在蹦床上，床面下沉x0=0.10m；在预备运动中，假设运动员所做的总功W全部用于其机械能；在比赛动作中，把该运动员视作质点，其每次离开床面做竖直上抛运动的腾空时间均为△t=2.0s，设运动员每次落下使床面压缩的最大深度均为xl。取重力加速度g=I0m/s2，忽略空气阻力的影响。‎ （1） 求常量k，并在图中画出弹力F随x变化的示意图；‎ （2） 求在比赛动作中，运动员离开床面后上升的最大高度hm;‎ （3） 借助F-x 图像可以确定弹力做功的规律，在此基础上，求 x1 和W的值 解析：（1）床面下沉x0=0.10m时，运动员受力平衡，‎ mg=kx0，‎ 解得：k=mg/ x0=5.0×103N/m。‎ 弹力F随x变化的示意图如图所示。‎ ‎（2）运动员从x=0处离开床面，开始腾空，其上升、下落时间相等，‎ hm=g()2.=5.0m。‎ ‎（3）参考由速度——时间图象求位移的方法，F——x图象下的面积等于弹力做功，从x处到x=0，弹力做功WT，WT=x·kx=kx2。‎ 运动员从x1处上升到最大高度hm的过程，根据动能定理，有：‎ kx12-mg(hm+x1)=0.‎ 解得：x1= x0+=1.1m。‎ 对整个预备过程，由题述条件以及功能关系，有：W+kx02=mg(hm+x0)，‎ 解得：W=2525J=2.5×103J。‎ ‎6．（17分）（2013高考四川理综第10题）在如图所示的竖直平面内，物体A和带正电的物体B用跨过定滑轮的绝缘轻绳连接，分别静止于倾角θ＝37°的光滑斜面上的M点和粗糙绝缘水平面上，轻绳与对应平面平行。劲度系数k=5N/m的轻弹簧一端固定在O点，一端用另一轻绳穿过固定的光滑小环D与A相连，弹簧处于原长，轻绳恰好拉直，DM垂直于斜面。水平面处于场强E＝5×104N/C、方向水平向右的匀强电场中。已知A、B的质量分别为mA=0.1kg,mB=0.2kg,B所带电荷量q=+4×10-6C。设两物体均视为质点，不计滑轮质量和摩擦，绳不可伸长，弹簧始终在弹性限度内，B电量不变。取g＝10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.‎ (1) 求B所受摩擦力的大小；‎ ‎·‎ B A E O D N θ M (2) 现对A施加沿斜面向下的拉力F使A以加速度a=0.6m/s2开始作匀加速直线运动。A从M到N的过程中，B的电势能增加了△EP=0.06J。已知DN沿竖直方向，B与水平面间的动摩擦因数为μ=0.4.求A到达N点时拉力F的瞬时功率？‎ (3) ‎6．解：(1)拉力F作用之前，AB处于静止状态，设绳子张力为FT，B所受摩擦力的大小为f0，‎ 由 平衡条件 得：‎ 对A有: mAgsinθ=FT， ①‎ 对B有: qE+f0= FT， ②‎ 代入数据得f0=0.4 N ③‎ ‎(2) 物体A由M点到N点的过程中，A、B两物体的位移均为s，A、B间绳子张力为T，有：qEs=△Ep，④‎ T-μmBg-qE=mBa，⑤‎ 设A在N点时速度为v，受弹簧拉力为F弹，弹簧伸长量为△x，有 v2=2ax，⑥‎ F弹= k△x ⑦ ‎ F+mA mAgsinθ- F弹sinθ-T=mAa，⑧‎ 由几何关系可知：△x =(1-cosθ) ⑨ ‎ 设拉力F在N点的瞬时功率为P，有 P=Fv ⑩ ‎ 由以上各式 代入数据 P=0.528 W ⑪‎