【高中物理】2019届高考物理专题九功和功率、动能及动能定理精准培优专练

阻力。对于第①次和第②次提升过程（）A.阻力。对于第①次和第②次提升过程（）A.矿车上升所用的时间之比为4:5卜i° % 2%t高中物理培优点九功和功率、动能及动能定理一一、考点分析.近几年对本部分内容的考查，在选择题部分主要考查功和功率、动能定理的理解和计算，计算题侧重于动力学、电磁学等主干知识和典型模型相结合进行综合考查，难度较大。.注意要点：⑴分析机车启动问题时，抓住两个关键，一是汽车的运动状态，即根据牛顿第二定律找出牵引力与加速度的关系；二是抓住功率的定义式，即牵引力与速度的关系。⑵应用动能定理时，列动能定理方程要规范，注意各功的正负号问题。二二、考题再现典例1.（2018•全国II卷-14）如图，某同学用绳子拉动木箱，使它从静止开始沿粗糙TOC\o"1-5"\h\z水平路面运动至具有某一速度，木箱获得的动能一定（） QA.小于拉力所做的功 B.等于拉力所做的功 W―C.等于克服摩擦力所做的功 D.大于克服摩擦力所做的功【解析】木箱受力如图所示，木箱在移动的过程中有两个力做功，拉力做正『功，摩擦力做负功，根据动能定理可知：,-=2心-0，所以动能小于拉 口一，力做的功，故A正确；无法比较动能与摩擦力做功的大小，C、D错误。 ”【答案】A典例2.（2018•全国III卷-19）地下矿井中的矿石装在矿车中，用电机通过竖井运送至地面。某竖井中矿车提升的速度大小v随时间t的变化关系如图所示，其中图线①②分别描述两次不同的提升过程，它们变速阶段加速度的大小都相同；两次提升的高度相同，提升的质量相等。不考虑摩擦阻力和空气1

B.电机的最大牵引力之比为2:1C.电机输出的最大功率之比为2:1D.电机所做的功之比为4:5【解析】设第②次所用时间为t,根据速度图象的面积等于位移可得：t=5t°/2,所以第①次和第②次提升过程所用时间之比为2to:5to/2=4：5,选项A正确；由于两次提升变速阶段的加速度大小相同，在匀加速阶段，由牛顿第二定律，尸.作二.，可得提升的最大牵引力之比为1：1,选项B错误；由功率公式，P=Fv,电机输出的最大功率之比等于最大速度之比，为2：1,选项C正确；加速上升过程的加速度〃=二，加速上升过程1t0的牵引力F=ma+mg,减速上升过程的加速度a=-4，减速上升过程的牵引力11 2t0F2=ma+mg,匀速运动过程的牵引力F3=mg。第①次提升过程做功W「mgv°t。；第②次提升过程做功W2=mgvOt。；两次做功相同，选项D错误。【答案】AC三三、对点速练.物体在水平拉力F作用下，沿x轴由坐标原点开始运动，设拉力F随x的变化分别如图甲、乙、丙所示,其中图甲为一半圆图形,对应拉力做功分别为%、W乙、W丙,则以下说法正确的是（）A.用甲汹JW丙A.用甲汹JW丙B.亚甲＞亚尸丙C.亚甲二亚尸丙D.无法比较它们的大小【答案】B.（多选）如图所示，在离地面高为H处以水平速度V0抛出一质量为m的小球，经时间t,小球离水平地面的高度变为h,此时小球的动能为“重力势能为Ep（选水平地面为零势能参考面，不计空气阻力）。下列图象中大致能反映小球动能E「势能Ep变化规律的是（）高中物理【答案】AD【解析】由动能定理可知，mg【解析】由动能定理可知，mg(H-h)=Ek-Eko,即Ek=Eko+mgH—mgh,Ek-h图象为一次函数图象，B项错误；又上4+3'可知J图象为开口向上的抛物线，A项正确;由重力势能定义式有：E=pTOC\o"1-5"\h\zmgh,E-h为正比例函数，所以D项正确；由平抛运动规律有：H-h=1gt2,所以E=mg(Hp 2 P1gt2),所以E-t图象不是直线，C项错误。2 p3.(多选)质量为2kg的遥控玩具电动汽车在平直路面上由静止开始沿直线运动，汽车受到的阻力恒为重力的1,若牵引力做功W和汽车位移x之间的关系如图所示，已知重力加速度g=10m/s2,则( )A.汽车在0〜1m位移内，牵引力是恒力，1〜3m位移内，牵引力是变力B.汽车位移为0.5m时，加速度的大小a=5m/s2C.汽车位移在0〜3m的过程中，牵引力的最大功率为20%'WWD.汽车位移在0〜3m的过程中，牵引力的平均功率为10MmW【答案】BCD【解析】根据公式W=Fx可知，题中W-x图象的斜率表示汽车牵引力的大小，0〜1m位移内，牵引力F1=20N,1〜3m位移内，牵引力F2=10N,所以A错误；0〜1m位移内，a=5m/s2,B正确；0〜1m位移内，汽车做匀加速运动，1〜3m位移内，汽车受力平衡，做匀速运动，则速度刚达到最大时，牵引力功率最大，此时v1=4运=黄0m/s,Pmax=高中物理

]=20标W,C正确；牵引力做的总功W=40J,时间t=t1+t2=云FW，一一$,平均功率为P=7=10v10W,D正确。4.（多选）如图甲所示，质量为1kg的物体静止在粗糙的水平地面上，在一水平外力F的作用下运动，外力F和物体克服摩擦力f所做的功与物体位移的关系如图乙所示，重力加速度g取10m/s2。下列分析正确的是（）A.物体与地面之间的动摩擦因数为0.2B.物体运动的位移为13mC.物体在前3m运动过程中的加速度为3m/s2D.x=9m时，物体的速度为3j2m/s【答案】ACD【解析】由摩擦力做功的图象可知，W=umg・x=20J,解得：U=0.2,A正确；由f=umg=2N,f-x=Wf=27J可得：x=13.5m,B错误；又Wf=F•x,可解得：前3m.一15 1内，F=—N=5N,由F—f=ma可得：a=3m/s2,C正确；由动能定理可得：W—fx=-3 f2mv2,解得：x=9m时物体的速度v=3v12m/s,D正确。5.（多选）物体受到水平推力F的作用在粗糙水平面上做直线运动。通过力和速度传感器监测到推力F、物体速度v随时间t变化的规律分别如图甲、乙所示。取g=10m/s2,则下列说法正确的是（）A.物体的质量m=0.5kgB.物体与水平面间的动摩擦因数U=0.4C.第2s内物体克服摩擦力做的功W=2J高中物理

D.前2s内推力F做功的平均功率P=3W【答案】ABC【解析】由题图甲、乙可知，在1〜2s,推力F2=3N,物体做匀加速直线运动，其加速度a=2m/s2,由牛顿运动定律可得，F2—umg=ma；在2〜3s,推力,=2N,物体做匀速直线运动，由平衡条件可知，umg=F3；联立解得物体的质量m=0.5kg,物体与水平面间的动摩擦因数口=0.4,选项A、B正确；由速度一时间图象所围的面积表示位移可得，第2s内物体位移x=11^克服摩擦力做的功Wf=umgx=2J,选项C正确；第1s内，由于物体静止，推力不做功；第2s内，推力做功W=F2x=3J,即前2s内推力F做功W’ 3 .一…为W，=3J,前2s内推力F做功的平均功率P=—=-W=1.5W,选项D错误。t26.如图所示，竖直平面内放一直角杆MON,OM水平、ON竖直且光滑，。 q―用不可伸长的轻绳相连的两小球A和B分别套在OM和ON杆上，B球的厂质量为m=2kg,在作用于A球的水平力F的作用下，A、B均处于静止状态，此时OA=0.3m,OB=0.4m,改变水平力F的大小，使A球向右n加速运动，已知A球向右运动0.1m时速度大小为3m/s,则在此过程中绳对B球的拉力所做的功为(取g=10m/s2)()A.11JB.16J C.18JD.9J【答案】C【解析】A球向右运动0.1m时，由几何关系得，B上升距离：h=0.4m—%.,',0,52-0.42m3 .4 .3=0.1m,此时细绳与水平方向夹角。的正切值tan。=不则得cos9=-,sin0=-,4 5 5由运动的合成与分解知识可知：4sin0=VAcos0,可得VB=4m/s。以B球为研究对象，由动能定理得：W-mgh=；mv2,代入数据解得：W=18J,即绳对B球的拉力所做的功为2B18J,故选C。7.(多选)如图所示，在倾角为0的斜面上，轻质弹簧一端与斜面底端固定，另一端与质量为M的平板A连接，一个质量为m的物体B靠在平板的右侧，A、B高中物理与斜面之间的动摩擦因数均为口。开始时用手按住物体B使弹簧处于压缩状态，现放手，使A和B一起沿斜面向上运动距离L时，A和B达到最大速度v。则以下说法正确的是()A.A和B达到最大速度v时，弹簧是自然长度B.若运动过程中A和B能够分离，则A和B恰好分离时，二者加速度大小均为g(sin0+Ucos0)C.从释放到A和B达到最大速度v的过程中，弹簧对A所做的功等于1Mv2+MgLsin0+口MgLcos0D.从释放到A和B达到最大速度v的过程中，B受到的合力对它做的功等于1mv2【答案】BD【解析】A和B达到最大速度v时，A和B的加速度为零。对AB整体：由平衡条件知kx=(m+M)gsin0+u(m+M)gcos0,所以此时弹簧处于压缩状态，故A错误；A和B恰好分离时，A、B间的弹力为0,A、B的加速度相同，对B受力分析，由牛顿第二定律知，mgsin0+umgcos0=ma,得a=gsin0+ugcos0,故B正确；从释放到A和B达到最大速度v的过程中，对AB整体，根据动能定理得W弹一(m+M)gLsin0—口(m+M)gcos0-L=1(m+M)v2,所以弹簧对A所做的功W=1(m+M)vz+(m+M)gLsin0+u(m+2 弹2M)gcos0-L,故C错误；从释放到A和B达到最大速度v的过程中，对于B,根据动能定理得B受到的合力对它做的功W=AE=1mv2,故D正确。合 k28.如图甲所示，一滑块从平台上A点以初速度v0向右滑动，从平台上滑离后落到地面上的落地点离平台的水平距离为s,多次改变初速度的大小，重复前面的过程，根据测得的多组v。和s,作出s2-v02图象如图乙所示，滑块与平台间的动摩擦因数为0.3,重力加速度g=10m/s2。高中物理

⑴求平台离地的高度h及滑块在平台上滑行的距离d；⑵若将滑块的质量增大为原来的2倍，滑块从A点以4m/s的初速度向右滑动，求滑块滑离平台后落地时的速度大小V及落地点离平台的水平距离s的大小。【解析】（1）设滑块滑到平台边缘时的速度为V,根据动能定理得:—umgd=]mv2—，2①2 20滑块离开平台后做平抛运动，则有:I1上h=ggt2②s=vt③2h2h 2——= =02g22—12联立以上三式得：2h 2——= =02g22—12由图象得:2h由图象得:图象的斜率等于高，即:O解得：h=1m且当s=0时，丫02=12,代入④式解得：d=2m。⑵由①得：v=2m/s滑块离开平台后做平抛运动，则有：h=jgt2 ⑥得：t=得：t=s⑦滑块滑离平台后落地时的速度为：v'=”,'V2+gt2=2-..16m/s高中物理m。落地点离平台的水平距离s的大小为：s=vt=9.如图所示，水平面上某点固定一轻质弹簧，A点左侧的水平面光滑，右侧水平面粗糙，在A点右侧5m远处（B点）竖直放置一半圆形管状光滑轨道，轨道半径R=0.4m,连接处相切。现将一质量m=0.1kg的小滑块放在弹簧的右端（在A点左侧且不与弹簧拴接），用力向左推滑块而压缩弹簧，使弹簧具有的弹性势能为2J,放手后滑块被向右弹出，它与A点右侧水平面间的动摩擦因数口=0.2,取g=10m/s2m。⑴求滑块运动到半圆形轨道最低点B时对轨道的压力；TOC\o"1-5"\h\z⑵改变半圆形轨道的位置（左右平移），使得被弹出的滑块到达半圆形轨道最高点C时对轨道的压力大小等于滑块的重力，问A、B之间的距离应调整为多少？ （【解析】（1）小滑块被弹出至到达B点的过程，据动能定理有： 八"；k/vwwwvo一m 1 」 "W-umgx=-mv2弹 2Bv2滑块在B处有：Fn—mg=mq而W弹=