专题09 功、功率、动能定理-2017年高考物理冲刺专题卷

专题09 功、功率、动能定理-2017年高考物理冲刺专题卷

www.ks5u.com 第I卷 一、选择题（本题共8小题，在每小题给出的四个选项中，至少有一项符合题目要求）‎ ‎1．光滑水平面上质量为m＝1 kg的物体在水平拉力F的作用下从静止开始运动，如图甲所示，若力F随时间的变化情况如图乙所示，则下列说法正确的是(　　)‎ A．拉力在前2 s内和后4 s内做的功之比为1∶1‎ B．拉力在前2 s内和后4 s内做的功之比为1∶3‎ C．拉力在4 s末和6 s末做功的功率之比为2∶3‎ D．拉力在前2 s内和后4 s内做功的功率之比为1∶1‎ ‎【答案】B ‎【题型】选择题 ‎【难度】较易 ‎2．将三个光滑的平板倾斜固定，三个平板顶端到底端的高度相等，三个平板与水平面间的夹角分别为θ1、θ2、θ3，如图所示。现将三个完全相同的小球由最高点A沿三个平板同时无初速度地释放，经一段时间到达平板的底端。则下列说法正确的是(　　)‎ A．重力对三个小球所做的功相同 B．沿倾角为θ3的平板下滑的小球的重力的平均功率最大 C．三个小球到达底端时的瞬时速度相同 D．沿倾角为θ3的平板下滑的小球到达平板底端时重力的瞬时功率最小 ‎【答案】AD　‎ ‎【题型】多选题 ‎【难度】一般 ‎3．一质量为2 kg的物体，在水平恒定拉力的作用下以一定的初速度在粗糙的水平面上做匀速运动，当运动一段时间后，拉力逐渐减小，且当拉力减小到零时，物体刚好停止运动，图中给出了拉力随位移变化的关系图象。已知重力加速度g＝10 m/s2，由此可知(　　)‎ A.物体与水平面间的动摩擦因数约为0.35‎ B.减速过程中拉力对物体所做的功约为13 J C.匀速运动时的速度约为6 m/s D.减速运动的时间约为1.7 s ‎【答案】ABC ‎【题型】多选题 ‎【难度】较易 ‎4. 如图所示，质量为m的小球(可视为质点)用长为L的细线悬挂于O点，自由静止在A位置。现用水平力F缓慢地将小球从A位置拉到B位置后静止，此时细线与竖直方向夹角为θ＝60°，细线的拉力为F1，然后放手让小球从静止返回，到A点时细线的拉力为F2，则(　　)‎ A．F1＝F2＝2mg B．从A到B，拉力F做的功为F1L C．从B到A的过程中，小球受到的合力大小不变 D．从B到A的过程中，小球重力的瞬时功率一直增大 ‎【答案】A ‎【解析】在B位置，根据平衡条件有F1sin 30°＝mg，解得F1＝2mg.从B到A，根据动能定理得mgL(1－cos 60°)＝mv2，根据牛顿第二定律得F2－mg＝m，联立两式解得F2＝2mg，故A项正确；从A到B，小球缓慢移动，根据动能定理得WF－mgL(1－cos 60°)＝0，解得WF＝mgL，故B项错误；从B到A的过程中，小球的速度大小在变化，沿径向的合力在变化，故C项错误；在B位置，重力的功率为零，在最低点，重力的方向与速度方向垂直，重力的功率为零，可知从B到A的过程中，重力的功率先增大后减小，故D项错误．‎ ‎【题型】选择题 ‎【难度】较难 ‎5．一物体静止在粗糙斜面上，现用一大小为F1、方向与斜面平行的拉力向上拉动物体，经过时间t后其速度变为v；若将平行斜面方向的拉力大小改为F2，则物体从静止开始经过时间t后速度变为2v。对于上述两个过程，用WF1、WF2分别表示拉力F1、F2所做的功，WG1、WG2分别表示前后两次克服重力所做的功，Wf1、Wf2分别表示前后两次克服摩擦力所做的功，则(　　)‎ A．WF2＞4WF1、Wf2＞2Wf1、WG2＞2WG1‎ B．WF2＞4WF1、Wf2＝2Wf1、WG2＝2WG1‎ C．WF2＜4WF1、Wf2＝2Wf1、WG2＝2WG1‎ D．WF2＜4WF1、Wf2＞2Wf1、WG2＝2WG1‎ ‎【答案】C ‎【题型】选择题 ‎【难度】较易 ‎6．一汽车在平直公路上行驶。从某时刻开始计时，发动机的功率P随时间t的变化如图所示。假定汽车所受阻力的大小f恒定不变。下列描述该汽车的速度v随时间t变化的图线中，可能正确的是(　　)‎ ‎【答案】A ‎【解析】当汽车的功率为P1时，汽车在运动过程中满足P1＝F1v，因为P1不变，v逐渐增大，所以牵引力F1逐渐减小，由牛顿第二定律得F1－f＝ma1，f不变，所以汽车做加速度减小的加速运动，当F1＝f时速度最大，且vm＝＝。当汽车的功率突变为P2‎ 时，汽车的牵引力突增为F2，汽车继续加速，由P2＝F2v可知F2减小，又因F2－f＝ma2，所以加速度逐渐减小，直到F2＝f时，速度最大vm′＝，以后匀速运动。综合以上分析可知选项A正确。‎ ‎【题型】选择题 ‎【难度】一般 ‎7. 如图所示，绝缘斜面处在一个竖直向上的匀强电场中，一带电金属块由静止开始沿斜面滑到底端。已知在金属块下滑的过程中动能增加0.3 J，重力做功1.5 J，电势能增加0.5 J，则以下判断正确的是(　　)‎ A．金属块带负电荷 B．电场力做功0.5 J C．金属块克服摩擦力做功0.8 J D．金属块的机械能减少1.2 J ‎【答案】D ‎【题型】选择题 ‎【难度】较易 ‎8. 如图所示为一滑草场。某条滑道由上下两段高均为h，与水平面倾角分别为45°和37°的滑道组 成，滑草车与草地之间的动摩擦因数为μ。质量为m的载人滑草车从坡顶由静止开始自由下滑，经过上、‎ 下两段滑道后，最后恰好静止于滑道的底端(不计滑草车在两段滑道交接处的能量损失，sin37°＝0.6，cos 37°‎ ‎＝0.8)。则(　　)‎ A．动摩擦因数μ＝‎ B．载人滑草车最大速度为 C．载人滑草车克服摩擦力做功为mgh D．载人滑草车在下段滑道上的加速度大小为g ‎【答案】AB ‎【题型】多选题 ‎【难度】较难 第Ⅱ卷 二、非选择题（本题共4个小题。写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）‎ ‎9．严重的雾霾天气，对国计民生已造成了严重的影响,汽车尾气是形成雾霾的重要污染源，“铁腕治污”已成为国家的工作重点．地铁列车可实现零排放，大力发展地铁，可以大大减少燃油公交车的使用，减少汽车尾气排放．如图所示，若一地铁列车从甲站由静止启动后做直线运动，先匀加速运动20 s达最高速度72 km/h,再匀速运动80 s，接着匀减速运动15 s到达乙站停住．设列车在匀加速运动阶段牵引力为1×106 N,匀速运动阶段牵引力的功率为6×103 kW，忽略匀减速运动阶段牵引力所做的功．‎ ‎(1)求甲站到乙站的距离；‎ ‎(2)如果燃油公交车运行中做的功与该列车从甲站到乙站牵引力做的功相同，求公交车排放气态污染物的质量．(燃油公交车每做1焦耳功排放气态污染物3×10－6克)‎ ‎【答案】(1)1 950 m　(2)2.04 kg ‎【解析】(1)设列车匀加速直线运动阶段所用的时间为t1；距离为s1；在匀速直线运动阶段所用的时间为t2,距离为s2，速度为v；在匀减速直线运动阶段所用的时间为t3，距离为s3；甲站到乙站的距离为s.则s1＝vt1 ①‎ s2＝vt2 ②‎ s3＝vt3 ③‎ s＝s1＋s2＋s3 ④‎ 联立①②③④式并代入数据得s＝1 950 m ⑤‎ ‎【题型】计算题 ‎【难度】较易 ‎10．如图所示，竖直平面内固定着一个滑槽轨道，其左半部是倾角为θ＝37°，长为l＝1 m的斜槽PQ，右部是光滑半圆槽QSR，RQ是其竖直直径。两部分滑槽在Q处平滑连接，R、P两点等高。质量为m＝0.2 kg的小滑块(可看做质点)与斜槽间的动摩擦因数为μ＝0.375。将小滑块从斜槽轨道的最高点P释放，使其开始沿斜槽下滑，滑块通过Q点时没有机械能损失。求：‎ ‎(1)小滑块从P到Q克服摩擦力做的功Wf；‎ ‎(2)为了使小滑块滑上光滑半圆槽后恰好能到达最高点R，从P点释放时小滑块沿斜面向下的初速度v0的大小；‎ ‎(3)现将半圆槽上半部圆心角为α＝60°的RS部分去掉，用上一问得到的初速度v0将小滑块从P点释放，它从S点脱离半圆槽后继续上升的最大高度h。(取g＝10 m/s2，sin37°＝0.60，cos37°＝0.80)‎ ‎【答案】(1)0.6 J　(2)3 m/s　(3)0.225 m ‎【解析】(1)克服摩擦力做功：Wf＝μmgcosθ·l＝0.6 J ‎(2)从P到R全过程对滑块用动能定理得：‎ ‎－Wf＝－‎ 在R点重力充当向心力mg＝，‎ 半径r＝lsinθ＝0.3 m，‎ 解得v0＝3 m/s ‎【题型】计算题 ‎【难度】一般 ‎11. 如图所示，一滑块(可视为质点)从斜面轨道AB的A点由静止滑下后，进入与斜面轨道在B点相切的、半径R＝0.5 m的光滑圆弧轨道，且O为圆弧轨道的圆心，C点为圆弧轨道的最低点．最后滑块从D点飞出后到达E点时速度方向刚好水平，E距离水平面的高度h＝0.8 m．已知OD、OB与 OC的夹角分别为53°和37°，滑块质量m＝0.5 kg，与轨道AB间的动摩擦因数μ＝0.5，重力加速度g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.求：‎ ‎(1)滑块经过C点时，对圆弧轨道的压力大小FN；‎ ‎(2)轨道AB的长度．‎ ‎【答案】(1)34 N　(2)6.75 m ‎ (2)从A点下滑至C点的过程，由动能定理有 mgR(1－cos 37°)＋mgsin 37°x－μmgcos 37°x＝－0‎ 代入数据可解得x＝6.75 m 所以轨道AB的长度为6.75 m.‎ ‎【题型】计算题 ‎【难度】一般 ‎12. 如图所示，在竖直边界线 O1 O2 左侧空间存在一竖直向下的匀强电场．电场强度E=100N/C，电场区域内有一固定的粗糙绝缘斜面AB，其倾角为30°，A点距水平地面的高度为h=4m．BC段为一粗糙绝缘平面，其长度为L=m．斜面AB与水平面BC由一段极端的光滑小圆弧连接（图中未标出），竖直边界线O1O2右侧区域固定一半径为R=0.5m的半圆形光滑绝缘轨道，CD为半圆形光滑绝缘轨道的直径，C、D两点紧贴竖直边界线O1O2‎ ‎，位于电场区域的外部（忽略电场对O1O2右侧空间的影响）．现将一个质量为m=1kg，带电荷量为q=0.1C的带正电的小球（可视为质点）在A点由静止释放，且该小球与斜面AB和水平面BC间的动摩擦因数均为μ= （g取10m/s2）．求： ‎ ‎（1）小球到达C点时的速度大小；  （2）小球到达D点时所受轨道的压力大小；  （3）小球落地点距离C点的水平距离． ‎ ‎【答案】（1） m/s（２）30N （３） m ‎【解析】（1）以小球为研究对象，由A点至C点的运动过程中，根据动能定理可得：  （mg+Eq）h－μ（mg+Eq）cos30°•－μ（mg+Eq）L=－0  则得 vC== m/s=m/s ‎（3）小球做类平抛运动的加速大小为a，根据牛顿第二定律可得：mg+qE=ma  则得：a=g+=10 m/s2+ m/s2=20m/s2‎ 应用类平抛运动的规律列式可得：  x=vDt，2R=at2  联立得：x=vD=× m = m ‎ ‎【题型】计算题 ‎【难度】较难 ‎ ‎