2020届物理高考二轮专题复习与测试：专题强化练(五)功和功率动能定理

1、 专题强化练（五） 考点 1 功和功率的计算 1. （20佃玉溪模拟）一物体所受的力F随位移x变化的图象如图所 示，在这一过程中，力 F 对物体做的功为（ ） B. 6 J 1 1 即 W1 = 2x (3 + 4) )x 2 J= 7 J, W2=- 2x (5 4)x 2 J= 1 J,所以力 F 对物体做的功为 W= 7 J 1 J= 6 J,故 B 正确，A、C、D 错误. 答案：B 2. （20 佃厦门模拟）用铁锤把小铁钉钉入木板，设木板对铁钉的阻 力与铁钉进入木板的深度成正比.已知铁锤第一次使铁钉进入木板的 深度为 d,接着敲第二锤， 如果铁锤第二次敲铁钉时对铁钉做的功与第 一次相

2、同， 那么，第二次使铁钉进入木板的深度为 （ ） A. ( 3 1)d 5 1 C2 d B. ( 2 1)d 2 DQd 解析：由题意可知， 阻力与深度 d 成正比，则有 Ff = kd,阻力做 解析：力 F 对物体做的功等于图线与横轴 x 围C. 7 J 3. （多选） （） （2019 南昌模拟）一质量为 m 的物体静止在光滑水平面上， 从 t= 0 时刻开始受到水平外力的作用.力的大小 F 与时间 t 的关系如 图所示，力的方向保持不变，则下列说法中正确的是 （ ） A. 物体在 oto和 to2to水平外力做功之比是 1 : io B. 物体在 oto和 to2to水平外力做功之比是

3、 1 : 8 C .外力在 to和 2to时刻的瞬时功率之比是 1 : 8 D .外力在 to和 2to时刻的瞬时功率之比是 1 : 6 解析：oto时间内的加速度 a1 =辛，to时刻的速度为v 1 = a1to = 竿，to2to时间内的加速度为 a2=罕，2to时的速度为v2 = v 1+ a2to =卑三 根据动能定理得，外力在 oto时间内做的功为 W1 = mv 1 = I，外力在 2to时间内做的功为 W2 = ；mv2- 力在 0to和鮎2to时间内做功之比是 1 : 8,故 A 错误，B 正确；外 力在to时刻的瞬时功率为 Pi = Fovi = Fm, 2to时刻瞬时功率为

4、 P2 = 2Fov2= 6Fm，所以外力在 to和 2to时刻的瞬时功率之比是 1 : 6,故 C 错误，D 正确. 答案：BD 4. （多选）（）（2o19 菏泽模拟）所以夕- 2 1 V m 质量为 m 的物体静止在粗糙的水平地面 上，从 t= o 时刻开始受到方向恒定的水平拉力 F 作用，F 与时间 t 的2 ， 关系如图甲所示.物体在 Ito时刻开始运动，其 v-1 图象如图乙所示, 若可认为滑动摩擦力等于最大静摩擦力，则（ ） C .物体所受合外力在 to时刻的功率为 2Fvo 解析：物体在殳时刻开始运动，说明此时阻力等于水平拉力，即 Ff= Fo,动摩擦因数 尸眾；眾；，故 A

5、正确；在 to时刻由牛顿第二定律可 2F 一 F F 知，2F。 Ff= ma, a= m f =祥，故 B 错误；物体在 t。时刻受到的 合外力为 F合=2Fo Ff= Fo,功率为 P= Fovo,故 C 错误；2t。时刻速 度为v 1 = vo + mto，在 to2to时间内的平均速度为 v =也+也= 故平均功率为 P= 2Fov = Fo2vo +严,故 D 正确. m j 答案：AD D .水平力 F 在 to到 2to这段时间内的平均功率为 F oto Fo 2vo+ = B.物体在 to时刻的加速度大小为 2v o + 2 ， 考点 2 机车启动问题 5. （2oi8 徐州模

6、拟）一辆汽车在平直的公路上以某一初速度运动,1 运动过程中保持恒定的牵引功率，其加速度 a 和速度的倒数1图象如图 v 所示.若已知汽车的质量，则根据图象所给的信息，不能求出的物理 量是（ ） A .汽车的功率 B.汽车行驶的最大速度 C .汽车所受到的阻力 D .汽车运动到最大速度所需的时间 p i F 解析：由 F Ff= ma, P= Fv 可得：a= ，对应题图图线 1 P 一 0 时 =0.05,可得：Vm = 20 m/s,再由 Vm= u，可求出汽车受到的阻 V m F f 力 Ff,但无法求出汽车运动到最大速度的时间. 答案：D 6. （多选）（）（2019 衡水模拟）节能混合

7、动力车是一种可以利用汽油及 所储存电能作为动力来源的汽车.有一质量 m = 1 000 kg 的混合动力 轿车，在平直公路上以 v 1 = 90 km/h 匀速行驶，发动机的输出功率为 P =50 kW当驾驶员看到前方有 80 km/h 的限速标志时，保持发动机功 率不变，立即启动利用电磁阻尼带动的发电机工作给电池充电，使轿 车做减速运动，运动 L = 72 m 后，速度变为v2= 72 km/h.此过程中发 动机功率的五分之一用于轿车的牵引， 五分之四用于供给发电机工作， 发动机输送给发电机的能量最后有 50%转化为电池的电能.假设轿车 在上述运动过程中所受阻力保持不变.下列说法正确的是 （

8、 ） 1 f m v m P 可知，m = |k|= 40,已知汽车的质量，故可求出汽车的功率 P,由 a= A.轿车以 90 km/h 在平直公路上匀速行驶时，所受阻力 F阻的大 小为 2X 103 N B. 驾驶员启动电磁阻尼轿车做匀减速运动，速度变为 v2= 72 km/h 过程的时间为 3.2 s C. 轿车从 90 km/h 减速到 72 km/h 过程中， 获得的电能 E电= 6.3 x 104 J D .轿车仅用其在上述减速过程中获得的电能 E电维持 72 km/h 匀 速运动的距离为 31.5 m 解析：轿车以 90 km/h 在平直公路上匀速行驶时，由 P= Fe 1, F

9、阻 = F1可得：F阻=2x 103 N，故 A 项正确；驾驶员启动电磁阻尼后， 1P 5 F 阻一 F 轿车减速运动，牵引力 F =，且逐渐增大，加速度 a=厂逐渐减 小，做加速度减小的减速运动，故 B 项错误；轿车从 90 km/h 减速到 4 1 获得的电能 E电=5Pt1，联立解得：E电二 6.3X 104 J故 C 项正确；据 E电=F阻x 可得，轿车仅用其在上述减速过程中获得的电 能 E电匀速运动的距离 x= 31.5 m,故 D 项正确. 答案：ACD 7. （多选）一辆质量为 m 的汽车在平直公路上以功率 P、速度vo 匀速行驶时，牵引力为 Fo现汽车以恒定的功率 P 驶上倾角

10、为 30的斜 坡，已知汽车在斜坡上行驶时所受的摩擦阻力是在平直路面上的 *重 力加速度为 g,则下列说法中正确的是（ ） 3 A .汽车在斜坡上达到最大速度时牵引力为”尸尸。 1 1 2 72 km/h 过程中，运动 L= 72 m,由动能定理可得5Pt + （ F阻L）= 2mv2 3 1 B.汽车在斜坡上达到最大速度时牵引力为 4F0 + qmg C .汽车能达到的最大速度为 v o 4P D .汽车能达到的最大速度为 + 2 3Fo + 2mg 解析：汽车在平直公路上匀速行驶时，牵引力等于阻力，则 Ff= 3 Fo,当汽车在斜坡上匀速运动时速度最大，则 F mgsin 30 -4F0 3

11、 1 =0,解得 F = 4Fo+ 2mg,故 A 错误，B 正确；由 P= Fv 得汽车的 P 4P 最大速度为vm = F = 3F + 2mg，故 C 错误，D 正确. 答案：BD 考点 3 动能定理的应用 8. （2019 济南模拟）静止在地面上的物体在不同合外力 F 的作用下 通过了相同的位移 Xo，下列情况中物体在 Xo位置时速度最大的是（ ） 解析：由于 F-x 图象所包围的面积表示力做功的大小，已知物体 在不同合外力 F 的作用下通过的位移相同，C 选项中图象包围的面积 1 最大，因此合外力做功最多，根据动能定理 W合=?mv2 0，可得 C 选项物体在 X0位置时速度最大，故

12、 A、B、D 错误，C 正确. 2 1 V m 4 2 答案：C 9. （2019 吉林模拟）如图为某同学建立的一个测量动摩擦因数的模 型.物块自左侧斜面上 A 点由静止滑下，滑过下面一段平面后，最高 冲至右侧斜面上的 B 点.实验中测量出了三个角度，左右斜面的倾角 a和B及 AB 连线与水平面的夹角为 Q物块与各接触面间动摩擦因数相 同且为卩，忽略物块在拐角处的能量损失，以下结论正确的是 （ ） 摩擦因数大小.设 AB 的水平长度为 x,竖直高度差为 h,对 A 到 B 的 过程运用动能定理得 mgh a mgos aAC a mgCE a mgos 3EB = 0 因为 AC cos a+

13、 CE + EB cos 3= x,则有 mgh a mg=0,解得 a tan 0,故 C 正确. 答案：C 10. （2019 成都月考）如图所示，斜面的倾角为 0,质量为 m 的滑 块距挡板 P 的距离为冷，滑块以初速度v0沿斜面上滑，滑块与斜面间 的动摩擦因数为 a,滑块所受摩擦力小于重力沿斜面向下的分力.若 滑块每次与挡板相碰均无机械能损失，则滑块经过的总路程是 （ ） A. a= tan a B. a= tan C. a= tan 0 , a 3 a= tan 2 解析：对全过程运用动能定理, 结合摩擦力做功的大小，求出动 2 得x= 盘贏盘贏+ Man 勺，选项 A 正确. 答案

14、：A 11. 如图，在竖直平面内由*圆弧 AB 和舟舟圆弧 BC 组成的光滑固定 R 轨道，两者在最低点 B 平滑连接.AB 弧的半径为 R, BC 弧的半径为R. R 一小球在 A 点正上方与 A 相距才才处由静止开始自由下落，经 A 点沿圆 弧轨道运动. 求小球在 B、A 两点的动能之比； (2)通过计算判断小球能否沿轨道运动到 C 点. 解析：( (1)小球下落过程由动能定理得： 小球下落至 A 点的过程： R mg 4 = EkA - 0 小球下落到 B 点的过程： R mg 4 + R = EkB- 0, 由以上两式联立解得：E*B=5； EkA 1 1 v o 1 A. 1+ xo

15、tan 0 B. 述 gcos 0 丿 山 2 v o 1 1 C.C.2gcos2gcos 0+ xotan 0 D.- aPgcos 0 丿 a ， v o 莖 亦赢亦赢+ XoCOt 0. ,设滑块经过的总路程为 块运动的全程应用动能疋理得： mgxosin 0 a mgxos 0= x,对滑 1 22gsin + X0tan 2 O (2)小球恰好经过 C 点时，由牛顿第二定律得 2 V0 力 mg= mR， 2 解得 V 0 = gR 小球由开始下落至 C 点的过程，由动能定理得 R 1 2 c mg 4 = ?mvc 0, 解得：v C=寸粤 由于 vc = v0，故小球恰好可以沿

16、轨道运动到 C 点. 答案：（1）5 : 1 （2）见解析 12. （20佃南昌模拟）冬奥会上自由式滑雪是一项极具观赏性的运 动.其场地由助滑坡 AB（高度差为 10 m）、过渡区 BDE（两段半径不同 的圆弧平滑连接而成， 其中 DE 半径为 3 m、对应的圆心角为 60和跳 台 EF （高度可调，取为 h = 4 m）等组成，如图所示，质量 60 kg 的运动 员由 A 点静止出发，沿轨道运动到 F 处飞出.运动员飞出的速度需在 54 km/h 到 68 km/h 之间能在空中完成规定动作，设运动员借助滑雪杆 仅在 AB 段做功，不计摩擦和空气阻力，g 取 10 m/s2，贝卩： （1）为

17、能完成空中动作，则该运动员在 AB 过程中至少做多少功？ 为能完成空中动作，在过渡区最低点 D 处，求该运动员受到的 最小支持力； （3）若将该运动员在 AB 段和 EF 段视为匀变速运动，且两段运动 时间之比为 tAB : tEF = 3 : 1,已知 AB= 2EF，则运动员在这两段运动 的加速度之比为多少？ 解析：（1）该运动员在 AF 过程中，由动能定理得 1 2 mg（hAB h） + W 人=?mv F 0, 运动员通过 F 的最小速度 v F = 54 km/h= 15 m/s, 解得 W人=3 150 J; 从 D 点到 F 点，由动能定理得 s 1 2 1 2 mgh + R(1 cos 60 = qmv F qmvD, 其中 vF取最小速度，在 D 点由牛顿第二定律得 2 V D FN mg= mR , 解得 FN = 7 300 N; (3)在 AB 段和 EF 段运动的平均速度之比: 设滑到 B 点的速度为v 1,则滑到 E 点的速度也为v 1,设滑到 F