2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 課后限時(shí)集訓(xùn)14 功和功率 動(dòng)能定理（含解析）新人教版

課后限時(shí)集訓(xùn)(十四) 功和功率 動(dòng)能定理(建議用時(shí)：40分鐘)基礎(chǔ)對(duì)點(diǎn)練題組一：功的分析與計(jì)算1如圖所示，兩箱相同的貨物，現(xiàn)要用電梯將它們從一樓運(yùn)到二樓，其中圖甲是利用扶梯臺(tái)式電梯運(yùn)送貨物，圖乙是用履帶式自動(dòng)電梯運(yùn)送，假設(shè)兩種情況下電梯都是勻速地運(yùn)送貨物，下列關(guān)于兩電梯在運(yùn)送貨物時(shí)說法正確的是()甲乙A兩種情況下電梯對(duì)貨物的支持力都對(duì)貨物做正功B圖乙中電梯對(duì)貨物的支持力對(duì)貨物做正功C圖甲中電梯對(duì)貨物的支持力對(duì)貨物不做功D圖乙中電梯對(duì)貨物的支持力對(duì)貨物不做功D在圖甲中，貨物隨電梯勻速上升時(shí)，貨物受到的支持力豎直向上，與貨物位移方向的夾角小于90°，故此種情況下支持力對(duì)貨物做正功，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；圖乙中，貨物受到的支持力與履帶式自動(dòng)電梯接觸面垂直，此時(shí)貨物受到的支持力與貨物位移垂直，故此種情況下支持力對(duì)貨物不做功，故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤，D正確。2.如圖所示，質(zhì)量為m的小物體放在楔形物體傾角為的光滑斜面上，楔形物體在水平推力F作用下向左移動(dòng)了距離s，在此過程中小物體與楔形物體保持相對(duì)靜止，則楔形物體對(duì)小物體做的功等于()A0Bmgscos CFs Dmgstan D因?yàn)榻佑|面光滑，所以小物體只受重力和斜面的支持力，又小物體隨楔形物體一起向左移動(dòng)，故二力合力方向水平向左，即重力和支持力的豎直分力平衡，小物體所受的合外力就是楔形物體對(duì)小物體支持力的水平分力，該力大小為F合mgtan ，故楔形物體對(duì)小物體做的功為Wmgstan ，故選D。3如圖所示，長(zhǎng)度為l的木板位于水平地面上，由跨過定滑輪的輕繩與小物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))相連，已知木板與物塊之間以及木板與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)都是，木板與物塊的質(zhì)量都是m，滑輪的質(zhì)量、滑輪軸上的摩擦都不計(jì)?，F(xiàn)用一個(gè)水平向右的力拉木板使它做勻速運(yùn)動(dòng)，在物塊由木板的右端滑到左端的過程中，拉力F所做的功為()A.mgl BmglC2mgl D4mglC受力分析如圖所示。對(duì)物塊，繩的拉力Tmg。對(duì)木板，水平力F·2mgmgT4mg。物塊由木板的右端滑到左端的過程中，木板前進(jìn)的距離為，故WF·2mgl。題組二：功率的分析與計(jì)算4一個(gè)小孩站在船上，按如圖所示的兩種情況用同樣大小的力拉繩，經(jīng)過相同的時(shí)間t(船未相碰)，小孩所做的功分別為W1、W2，在時(shí)刻t，小孩拉繩的瞬時(shí)功率分別為P1、P2，則它們的大小關(guān)系正確的是()甲乙AW1W2，P1P2 BW1W2，P1P2CW1W2，P1P2 DW1W2，P1P2A在兩種情況下，拉力相等，甲圖中小孩(拉力的反作用力)做功W1Fs，乙圖中小孩的拉力和反作用力均做功，則小孩做功W2FsFsW1。又由21可以判斷，瞬時(shí)功率P2P1。5.(多選)質(zhì)量為m的物體靜止在光滑水平面上，從t0時(shí)刻開始受到水平力的作用。力的大小F與時(shí)間t的關(guān)系如圖所示，力的方向保持不變，則()A3t0時(shí)刻的瞬時(shí)功率為B3t0時(shí)刻的瞬時(shí)功率為C在t0到3t0這段時(shí)間內(nèi)，水平力的平均功率為D在t0到3t0這段時(shí)間內(nèi)，水平力的平均功率為BD3t0時(shí)刻物體的瞬時(shí)速度為v·2t0·t0，瞬時(shí)功率為P3F0·v3F0·，A錯(cuò)誤，B正確；在t0到3t0這段時(shí)間內(nèi)，水平力做的功WF0···(2t0)23F0，該過程的平均功率，C錯(cuò)誤，D正確。題組三：機(jī)車啟動(dòng)問題6(2019·遵義模擬)提高物體(例如汽車)運(yùn)動(dòng)速率的有效途徑是增大發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和減小阻力因數(shù)(設(shè)阻力與物體運(yùn)動(dòng)速率的平方成正比，即Ffkv2，k是阻力因數(shù))。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率為P0時(shí)，物體運(yùn)動(dòng)的最大速率為vm，如果要使物體運(yùn)動(dòng)的速率增大到2vm，則下列辦法可行的是()A阻力因數(shù)不變，使發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率增大到2P0B發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率不變，使阻力因數(shù)減小到C阻力因數(shù)不變，使發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率增大到8P0D發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率不變，使阻力因數(shù)減小到C物體勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，牽引力與阻力相等，由PFvmFfvmkv，要使物體運(yùn)動(dòng)的速率增大到2vm，阻力因數(shù)不變時(shí)，需使發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率增大到8P0，故A錯(cuò)誤，C正確；發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率不變時(shí)，需使阻力因數(shù)減小到，故B、D錯(cuò)誤。7(多選)(2019·靈寶模擬)總質(zhì)量為m的汽車在平直公路上以速度v0勻速行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率為P，司機(jī)為合理進(jìn)入限速區(qū)，減小了油門，使汽車功率立即減小到P并保持該功率繼續(xù)行駛，設(shè)汽車行駛過程中所受阻力大小不變，從司機(jī)減小油門開始，汽車的v ­t圖象如圖所示，t1時(shí)刻后，汽車做勻速運(yùn)動(dòng)，汽車因油耗而改變的質(zhì)量可忽略。則在0t1時(shí)間內(nèi)，下列說法正確的是()At0時(shí)，汽車的加速度大小為B汽車的牽引力不斷增大C阻力所做的功為mvPt1D汽車行駛的位移為BD開始汽車做勻速直線運(yùn)動(dòng)，阻力f，t0時(shí)刻，汽車的牽引力F，根據(jù)牛頓第二定律得，汽車的加速度大小a，故A錯(cuò)誤。在0t1時(shí)間內(nèi)，汽車做減速運(yùn)動(dòng)，速度減小，功率不變，根據(jù)PFv知，牽引力不斷增大，故B正確。根據(jù)動(dòng)能定理知，Pt1Wfm2mv，解得克服阻力做功WfmvPt1，故C錯(cuò)誤。汽車行駛的位移x，故D正確。題組四：動(dòng)能定理的應(yīng)用8用水平力F拉一物體，使物體在水平地面上由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，t1時(shí)刻撤去拉力F，物體做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，到t2時(shí)刻停止，其速度時(shí)間圖象如圖所示，且>，若拉力F做的功為W1，平均功率為P1；物體克服摩擦阻力Ff做的功為W2，平均功率為P2，則下列選項(xiàng)正確的是()AW1W2，F(xiàn)2Ff BW1W2，F(xiàn)2FfCP1P2，F(xiàn)2Ff DP1P2，F(xiàn)2FfB對(duì)整個(gè)過程由動(dòng)能定理可得W1W20，解得W1W2。由圖象可知，撤去拉力F后運(yùn)動(dòng)的時(shí)間大于水平力F作用的時(shí)間，所以a1|a2|，即，F(xiàn)2Ff，選項(xiàng)A、D錯(cuò)誤，B正確；由于摩擦阻力作用時(shí)間一定大于水平力F作用時(shí)間，所以P1>P2，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。9如圖所示，一半徑為R的半圓形軌道豎直固定放置，軌道兩端等高。質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)自軌道端點(diǎn)P由靜止開始滑下，滑到最低點(diǎn)Q時(shí)，對(duì)軌道的正壓力為2mg，重力加速度大小為g，質(zhì)點(diǎn)自P滑到Q的過程中，克服摩擦力所做的功為()A.mgR B.mgR C.mgR D.mgRC在Q點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)受到豎直向下的重力和豎直向上的支持力，兩力的合力充當(dāng)向心力，所以有Nmgm，N2mg，聯(lián)立解得v，下滑過程中重力做正功，摩擦力做負(fù)功，根據(jù)動(dòng)能定理可得mgRWfmv2，解得WfmgR，所以克服摩擦力做功mgR，C項(xiàng)正確。10.(多選)如圖所示為一滑草場(chǎng)。某條滑道由上下兩段高均為h，與水平面傾角分別為45°和37°的滑道組成，滑草車與草地之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為。質(zhì)量為m的載人滑草車從坡頂由靜止開始自由下滑，經(jīng)過上、下兩段滑道后，最后恰好靜止于滑道的底端(不計(jì)滑草車在兩段滑道交接處的能量損失，sin 37°0.6，cos 37°0.8)。則()A動(dòng)摩擦因數(shù)B載人滑草車最大速度為C載人滑草車克服摩擦力做功為mghD載人滑草車在下段滑道上的加速度大小為gAB由題意知，上、下兩段斜坡的長(zhǎng)分別為s1、s2由動(dòng)能定理(或功能關(guān)系)知：2mghmgs1cos 45°mgs2cos 37°解得動(dòng)摩擦因數(shù)，選項(xiàng)A正確。下滑h時(shí)的速度最大，由動(dòng)能定理知：mghmgs1cos 45°mv2解得v，選項(xiàng)B正確。載人滑草車克服摩擦力做的功與重力做的功相等，即W2mgh，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。滑草車在下段滑道上的加速度大小為agcos 37°gsin 37°g，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。考點(diǎn)綜合練11如圖甲所示，一質(zhì)量為4 kg的物體靜止在水平地面上，讓物體在隨位移均勻減小的水平推力F作用下開始運(yùn)動(dòng)，推力F隨位移x變化的關(guān)系如圖乙所示，已知物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.5，(取g10 m/s2)，則下列說法正確的是()甲乙A物體先做加速運(yùn)動(dòng)，推力撤去時(shí)開始做減速運(yùn)動(dòng)B物體在水平地面上運(yùn)動(dòng)的最大位移是10 mC物體運(yùn)動(dòng)的最大速度為2 m/sD物體在運(yùn)動(dòng)中的加速度先變小后不變B當(dāng)推力小于摩擦力時(shí)物體就開始做減速運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由題圖乙中圖線與x軸所圍面積表示推力對(duì)物體做的功得，推力做的功W×4×100 J200 J，根據(jù)動(dòng)能定理有Wmgxm0，得xm10 m，選項(xiàng)B正確；當(dāng)推力與摩擦力平衡時(shí)，加速度為零，速度最大，由題圖乙得F10025x(N)，當(dāng)Fmg20 N時(shí)x3.2 m，由動(dòng)能定理得(10020)·xmgxmv，解得物體運(yùn)動(dòng)的最大速度vm8 m/s，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；物體運(yùn)動(dòng)中在推力由100 N減小到20 N的過程中，加速度逐漸減小，在推力由20 N減小到0的過程中，加速度又反向增大，此后加速度不變，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。12(2018·天津高考)我國(guó)自行研制、具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新一代大型噴氣式客機(jī)C919首飛成功后，拉開了全面試驗(yàn)試飛的新征程。假設(shè)飛機(jī)在水平跑道上的滑跑是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)位移x1.6×103 m時(shí)才能達(dá)到起飛所要求的速度v80 m/s。已知飛機(jī)質(zhì)量m7.0×104 kg，滑跑時(shí)受到的阻力為自身重力的0.1倍，重力加速度取g10 m/s2。求飛機(jī)滑跑過程中(1)加速度a的大?。?2)牽引力的平均功率P。解析：(1)飛機(jī)滑跑過程中做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，有v22ax代入數(shù)據(jù)解得a2 m/s2。(2)設(shè)飛機(jī)滑跑受到的阻力為F阻，依題意有F阻0.1mg設(shè)發(fā)動(dòng)機(jī)的牽引力為F，根據(jù)牛頓第二定律有FF阻ma設(shè)飛機(jī)滑跑過程中的平均速度為，有在滑跑階段，牽引力的平均功率PF聯(lián)立式解得P8.4×106 W。答案：(1)2 m/s2(2)8.4×106 W13(2017·上海高考)如圖所示，與水平面夾角37°的斜面和半徑R0.4 m的光滑圓軌道相切于B點(diǎn)，且固定于豎直平面內(nèi)?；瑝K從斜面上的A點(diǎn)由靜止釋放，經(jīng)B點(diǎn)后沿圓軌道運(yùn)動(dòng)，通過最高點(diǎn)C時(shí)軌道對(duì)滑塊的彈力為零。已知滑塊與斜面間動(dòng)摩擦因數(shù)0.25。(g取10 m/s2，sin 37°0.6，cos 37°0.8)求：(1)滑塊在C點(diǎn)的速度大小vC；(2)滑塊在B點(diǎn)的速度大小vB；(3)A、B兩點(diǎn)間的高度差h。解析：(1)對(duì)C點(diǎn)：滑塊豎直方向所受合力提供向心力mgvC2 m/s。(2)對(duì)BC過程由動(dòng)能定理得：mgR(1cos 37°)mvmvvB4.29 m/s。(3)滑塊在AB的過程，由動(dòng)能定理：mghmgcos 37°·mv0代入數(shù)據(jù)解得h1.38 m。答案：(1)2 m/s(2)4.29 m/s(3)1.38 m高考真題集中練(教師用書獨(dú)具)1(2018·全國(guó)卷)高鐵列車在啟動(dòng)階段的運(yùn)動(dòng)可看作初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。在啟動(dòng)階段，列車的動(dòng)能()A與它所經(jīng)歷的時(shí)間成正比B與它的位移成正比C與它的速度成正比D與它的動(dòng)量成正比B列車啟動(dòng)的過程中加速度恒定，由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度與時(shí)間關(guān)系可知vat，且列車的動(dòng)能為Ekmv2，由以上整理得Ekma2t2，動(dòng)能與時(shí)間的平方成正比，動(dòng)能與速度的平方成正比，A、C錯(cuò)誤；將xat2代入上式得Ekmax，則列車的動(dòng)能與位移成正比，B正確；由動(dòng)能與動(dòng)量的關(guān)系式Ek可知，列車的動(dòng)能與動(dòng)量的平方成正比，D錯(cuò)誤。2(2017·全國(guó)卷)如圖所示，一光滑大圓環(huán)固定在桌面上，環(huán)面位于豎直平面內(nèi)，在大圓環(huán)上套著一個(gè)小環(huán)。小環(huán)由大圓環(huán)的最高點(diǎn)從靜止開始下滑，在小環(huán)下滑的過程中，大圓環(huán)對(duì)它的作用力()A一直不做功B一直做正功C始終指向大圓環(huán)圓心D始終背離大圓環(huán)圓心A光滑大圓環(huán)對(duì)小環(huán)只有彈力作用。彈力方向沿大圓環(huán)的半徑方向(下滑過程先背離圓心，后指向圓心)，與小環(huán)的速度方向始終垂直，不做功。故選A。- 9 -