（福建专用）高考物理三轮 典型专题检测卷 功 功率 动能定理(1).doc

功功率动能定理一、选择题（本题共8小题，每小题8分，共64分。每小题只有一个选项正确）1.如图所示，三个固定的斜面底边长度相等，斜面倾角分别为30、45、60，斜面的表面情况都一样。完全相同的三物体（可视为质点）a、b、c分别从三斜面的顶部滑到底部，在此过程中（）a.物体a克服摩擦力做的功最多b.物体b克服摩擦力做的功最多c.物体c克服摩擦力做的功最多d.三物体克服摩擦力做的功一样多2.（2013宁德一模）如图所示，d、e、f、g为水平地面上距离相等的四点，三个质量相同的小球a、b、c分别在e、f、g的正上方不同高度处，以相同的水平初速度向左抛出，最后均落到d点。若不计空气阻力，则可判断a、b、c三个小球（）a.在空中运动时间之比为135b.初始离地面的高度之比为135c.在空中运动过程中重力的平均功率之比为123d.从抛出到落地过程中，动能变化量之比为1233.（2013南昌一模）某汽车在平直公路上以功率p、速度v0匀速行驶时，牵引力为f0。在t1时刻，司机减小油门，使汽车的功率减为p2，此后保持该功率继续行驶，t2时刻，汽车又恢复到匀速运动状态。下面是有关汽车牵引力f、速度v的几种说法，其中正确的是（）a.t2后的牵引力仍为f0b.t2后的牵引力小于f0c.t2后的速度仍为v0d.t2后的速度大于v04.（2013江南十校摸底）下列关于机车以恒定加速度启动后各物理量随时间变化关系的图像中错误的是（）5.（2013莆田二模）如图所示，光滑水平平台上有一个质量为m的物块，地面上的人用跨过定滑轮的绳子向右拉动物块，不计绳和滑轮的质量、滑轮的大小及滑轮的摩擦，人手离滑轮的竖直高度始终为h，所分析的运动过程中，人的初位置在a点，当人以速度v从a匀速运动到b时，人离滑轮的水平距离为x，下列说法正确的是（）a.在该运动过程中，物块向右做匀加速运动b.人运动到b位置时，物块的运动速率为vxh2+x2c.在该运动过程中，人对物块做的功为12mv2d.在该运动过程中，人对物块做的功为mv2x22(h2+x2)6.（2013东城区一模）如图所示，在外力作用下某质点运动的v -t图像为正弦曲线，从图中可判断（）a.在0t1时间内，外力做负功b.在0t1时间内，外力的功率逐渐增大c.在t2时刻，外力的功率最大d.在t1t3时间内，外力做的总功为零7.（2013安溪一模）质量为m的物块在平行于斜面的力f作用下，从固定斜面的底端a由静止开始沿斜面上滑，经b点时速率为v，此时撤去f，物块滑回斜面底端时速率也为v，斜面倾角为，a、b间距离为s，则（）a.整个过程中重力做功为mgssinb.整个过程中物块克服摩擦力做功为fsc.上滑过程中克服重力做功为12（fs-12mv2）d.从撤去f到物块滑回斜面底端，摩擦力做功为-mgssin8.某汽车研发机构在汽车的车轮上安装了小型发电机，将减速时的部分动能转化并储存在蓄电池中，以达到节能的目的。某次测试中，汽车以额定功率行驶一段距离后关闭发动机，测出了汽车动能ek与位移x的关系图像如图，其中是关闭储能装置时的关系图线，是开启储能装置时的关系图线。已知汽车的质量为1000kg，设汽车运动过程中所受地面阻力恒定，空气阻力不计。根据图像所给的信息不可求出（）a.汽车行驶过程中所受地面的阻力为1 000 nb.汽车的额定功率为80 kwc.汽车加速运动的时间为22.5 sd.汽车开启储能装置后向蓄电池提供的电能为5105j二、计算题（本题共2小题，共36分。需写出规范的解题步骤）9.（18分）（2013厦门二模）一般来说，正常人从距地面1.5m高处跳下，落地时速度较小，经过腿部的缓冲，这个速度对人是安全的，称为安全着地速度。如果人从高空跳下，必须使用降落伞才能安全着陆，其原因是张开的降落伞受到空气对伞向上的阻力作用。经过大量实验和理论研究表明，空气对降落伞的阻力f与空气密度、降落伞的迎风面积s、降落伞相对空气速度v、阻力系数c有关（由伞的形状、结构、材料等决定），其表达式是f=12csv2。根据以上信息，解答下列问题。（取g=10m/s2）（1）在忽略空气阻力的情况下，计算人从1.5m高处跳下着地时的速度大小（计算时人可视为质点）；（2）在某次高塔跳伞训练中，运动员使用的是有排气孔的降落伞，其阻力系数c=0.90，空气密度取=1.25kg/m3。降落伞、运动员总质量m=80kg，张开降落伞后达到匀速下降时，要求人能安全着地，降落伞的迎风面积s至少是多大？（3）跳伞运动员和降落伞的总质量m=80kg，从跳伞塔上跳下，在下落过程中，经历了张开降落伞前自由下落、张开降落伞后减速下落和匀速下落直至落地三个阶段。如图是通过固定在跳伞运动员身上的速度传感器绘制出的从张开降落伞开始做减速运动至达到匀速运动时的v-t图像。根据图像估算运动员做减速运动的过程中，空气阻力对降落伞做的功。10.（18分）（2013嘉兴一模）2012年我们中国有了自己的航空母舰“辽宁号”，航空母舰上舰载机的起飞问题一直备受关注。某学习小组的同学通过查阅资料对舰载机的起飞进行了模拟设计。如图，舰载机总质量为m，发动机额定功率为p，在水平轨道运行阶段所受阻力恒为f。舰载机在a处以额定功率启动，同时开启电磁弹射系统，它能额外给舰载机提供水平向右、大小为f的恒定推力。经历时间t1，舰载机运行至b处，速度达到v1，电磁弹射系统关闭。舰载机继续以额定功率加速运行至c处，经历的时间为t2，速度达到v2。此后，舰载机进入倾斜曲面轨道，在d处离开航母起飞。请根据以上信息求解下列问题。（1）电磁弹射系统关闭的瞬间舰载机的加速度。（2）水平轨道ac的长度。（3）若不启用电磁弹射系统，舰载机在a处以额定功率启动，经历时间t到达c处，假设速度大小仍为v2，则舰载机的质量应比启用电磁弹射系统时减少多少？（该问ac间距离用x表示）答案解析1.【解析】选d。设斜面倾角为，斜面底边长为x0，则物体下滑过程中克服阻力做功w=mgcosx0cos=mgx0，可见w与斜面倾角无关，d正确。2.【解析】选c。根据平抛运动规律，a、b、c三个小球在空中运动时间之比为123，初始离地面的高度之比为149，选项a、b错误；在空中运动过程中重力做功之比为149，平均功率之比为123，选项c正确；由动能定理，从抛出到落地过程中，动能变化量之比等于重力做功之比，为149，选项d错误。3.【解析】选a。由p=fv可知，当汽车的功率突然减小为p2时，瞬时速度还没来得及变化，则牵引力突然变为f02，汽车将做减速运动，随着速度的减小，牵引力逐渐增大，汽车做加速度逐渐减小的减速运动，当速度减小到使牵引力又等于阻力时，汽车再匀速运动，可见只有a正确。4.【解析】选d。机车以恒定加速度启动后，在达到额定功率前做匀加速直线运动。根据p=fv，功率将随速度的增大而增大。当达到额定功率后，由于速度仍在增大，其牵引力不断减小，加速度不断减小，机车做变加速运动。当牵引力减小到等于阻力时，加速度为零，机车以最大速度做匀速直线运动，所以图像a、b、c正确，d错误。5.【解析】选b。对速度v分解，如图所示，物块的速度等于vx，物块向右做变加速运动，选项a错误，人运动到b位置时，据图可得vxv=xx2+h2，选项b正确，由于人运动到a位置时，速度大于零，因此据动能定理可知在该运动过程中，人对物块做的功小于mv2x22(h2+x2)，选项c、d错误。6.【解析】选d。图像斜率表示加速度，加速度对应合外力；由图像可知0时刻速度为零，t1时刻速度最大但拉力为零，由p=fv可知外力的功率在0时刻为零，t1时刻也为零，可知功率先增大后减小，故b错误；在0t1时间内，由图像可知，质点的速度沿正方向，加速度为正值且减小，故力与速度方向相同，故外力做正功，故a错误；在t1t3时间内质点的动能变化为零，由动能定理可知外力做的总功为零，故d正确。t2时刻质点的速度为零，由p=fv可知外力的功率为零，故c错误。【变式备选】（2013浙江十校联考）用水平力f拉一物体，使物体在水平地面上由静止开始做匀加速直线运动，t1时刻撤去拉力f，物体做匀减速直线运动，到t2时刻停止。其速度时间图像如图所示，且，若拉力f做的功为w1，平均功率为p1；物体克服摩擦阻力f做的功为w2，平均功率为p2，则下列选项正确的是（）a.w1w2，f=2fb.w1= w2，f2fc.p12fd.p1=p2，f=2f【解析】选b。由动能定理可得w1- w2=0，解得w1=w2。由图像可知，撤去拉力f后运动时间大于水平力f作用时间，所以f2f，选项a、d错误，b正确；由于摩擦阻力的作用时间一定大于水平力f的作用时间，所以p1p2，选项c错误。7.【解析】选d。因为物块又回到了a点，故在整个过程中其总位移为零，重力做功为零，a错；对整个过程利用动能定理得fs-wf=12mv2-0，故wf=fs-12mv2，b错；在上滑过程中，由动能定理知fs-12wf-wg=0得wg=fs-12wf=12（fs+12mv2），c错；从撤去f到物块滑回斜面底端，由动能定理得mgssin+wf=0，故wf=-mgssin，d对。8.【解题指南】解答本题时应把握以下关键点：（1）明确ek-x图像的意义，知道直线斜率的意义。（2）明确最大动能时对应汽车的匀速运动状态。（3）灵活运用动能定理列方程求解。【解析】选a。由题图可知，汽车的最大动能是ek=8105j=12mvm2，因此，汽车运动过程中的最大速度为vm=40m/s，在关闭发动机过程中，关闭储能装置时，汽车动能全部转化为内能，则f阻s=12mvm2，根据图像知s=4102m，那么f阻=2103n，当汽车速度达到最大时，牵引力等于阻力，即f=f阻=2103n，汽车的额定功率为p额=fvm=f阻vm=210340w=80kw，选项a错误，选项b正确；在汽车加速运动过程中，根据动能定理得，p额t-f阻s1=12mvm2，其中s1=500m，加速时间t=22.5s，选项c正确；根据开启储能装置时的关系图线知，e=ek-f阻s=8105j-21031.5102j=5105j，选项d正确。【方法技巧】两种功率表达式的比较1.功率的定义式：p=wt，所求出的功率是时间t内的平均功率。2.功率的计算式：p=fvcos，其中是力与速度间的夹角，该公式有两种用法：（1）求某一时刻的瞬时功率。这时f是该时刻的作用力大小，v取瞬时值，对应的p为f在该时刻的瞬时功率。（2）当v为某段位移（时间）内的平均速度时，则要求这段位移（时间）内f必须为恒力，对应的p为f在该段时间内的平均功率。9.【解析】（1）设人从1.5m高处跳下着地时的安全速度大小为v0，则v02=2gh（3分）v0=2gh=30m/s5.5 m/s（2分）（2）由（1）可知人安全着陆的速度大小为30m/s，跳伞运动员在空中匀速下降时空气阻力大小等于运动员的重力，则mg=12csv2（3分）s=2mgcv2=280100.901.2530m247.4 m2（2分）（3）设空气阻力对降落伞做功为wf，由v -t图线可知，降落伞张开时运动员的速度大小v1=20m/s，运动员收尾速度即匀速直线运动的速度v2=5.0m/s，设在这段时间内运动员下落的高度为h，根据动能定理mgh+wf=12mv22-12mv12即wf=-mgh+12mv22-12mv12（3分）由v -t图线和时间轴所围面积可知，在03s时间内运动员下落高度h=25m，（3分）代入数据解得：wf=-3.5104j（2分）答案：（1）5.5m/s （2）47.4 m2 （3）3.5104j10.【解析】（1）根据功率表达式可得f1=pv1（2分）由牛顿第二运动定律f1-f=ma（2分）得a=pv1m-fm（1分）（2）舰载机在a处以额定功率启动，同时开启电磁弹射系统，它能额外给舰载机提供水平向右、大小为f的恒定推力。经历时间t1，舰载机运行至b处，速度达到v1，ab长度设为x1，由动能定理pt1+fx1-fx1=12mv12（3分）电磁弹射系统关闭。舰载机继续以额定功率加速运行至c处，经历的时间为t2，速度达到v2，bc长度设为x2。同理得pt2-fx2=12mv22-12mv12（2分）舰载机总位移ac=x1+x2（1分）联式解得ac=12mv12-pt1f-f+pt2+12mv12-12m