专题物理复习测试专题二、功和能第1讲　功　功率　动能定理

2014 届高考二轮专题物理复习测试 专题二 功和能第 1 讲 功 功率 动能定理 一 选择题每题 6 分 图 2 1 10 1 2013 苏北调研 如图 2 1 10 所示 某同学斜向上抛出一石块 空气 阻力不计 下列关于石块在空中运动过程中的速率 v 加速度 a 水平方向的位 移 x 和重力的瞬时功率 P 随时间 t 变化的图象中 正确的是 A B C D 图 2 1 11 解析 本题考查斜抛运动的规律 意在考查学生对斜抛运动中各物理量变 化的理解 石块做斜上抛运动 可分解为竖直方向上的上抛运动和水平方向上 的匀速直线运动 水平位移 x v0 xt 与时间成正比 C 正确 由于整个过程中石 块只受重力 所以 a g 保持不变 B 错误 竖直方向上做上抛运动 所以重力 的瞬时功率 P mg v0y gt 功率与时间不成正比 D 错误 石块在运动过程 中的速率 v 石块的速率最小为 v0y 0 A 错误 v2 x v2 yv 2 0 x v0y gt 2 答案 C 2 如图 2 1 12 所示 曲面 PC 和斜面 PD 固定在水平面 MN 上 C D 处平滑连接 O 点位于斜面顶点 P 的正下方 某人从顶端 P 由静止开始分别沿 曲面和斜面滑下 经过 C D 两点后继续运动 最后停在水平面的 A B 两 处 各处材质相同 忽略空气阻力 则 图 2 1 12 A 此人在曲面 PC 和斜面 PD 上克服摩擦力做功一定相等 B 此人沿 PCA 和沿 PDB 运动克服摩擦力做功一定不相等 C 距离 OA 一定等于 OB D 距离 OA 一定小于 OB 解析 由动能定理得 mgh Wf 0 两种过程重力做功相同 所以沿 PCA 和沿 PDB 运动克服摩擦力做功一定相等 B 错误 由于不知道 CO 和 DO 间的 大小关系 无法判断在曲面 PC 和斜面 PD 上克服摩擦力做功的大小关系 A 错 误 连接 PC 若物块沿斜面从 P 到 C 由动能定理得 mgh mgcos mgCA 0 OA OA 此时与 OB 相等 但由于摩擦 OC cos h 力做功与路径有关 圆弧轨迹较长 克服摩擦力做功较多 所以 OA 一定小于 OB C 错误 D 正确 答案 D 图 2 1 13 3 2013 湖南联考 质量为 10 kg 的物体 在变力 F 的作用下沿 x 轴做直线 运动 力 F 随坐标 x 的变化情况如图 2 1 13 所示 物体在 x 0 处 速度为 1 m s 不计一切摩擦 则物体运动到 x 16 m 处时 速度大小为 A 2 m s B 3 m s 2 C 4 m s D m s 17 解析 本题考查动能定理 意在考查 F x 图象中图线与横轴围成的面积表 示功的知识 由题图可知 F x 图线与横轴围成的面积表示功 由动能定理可知 W mv2 mv 经计算可得 v 3 m s B 正确 1 2 1 22 0 答案 B 4 两辆发动机功率相同且恒定 质量不同的汽车 在平直路上行驶时 所 受的阻力与车重成正比 下列结论正确的是 A 两车达到的最大动能相同 B 车的最大速率与质量成反比 C 两车具有相同的最大速率 D 车达到最大速率时合外力为零 解析 当汽车所受阻力与牵引力相等时 汽车的速率最大 合外力为零 D 正确 根据题意可知 P kmgv Ek mv2 质量不同 两车达到的 1 2 P2 2mk2g2 最大动能不相同 A 错误 最大速率 v 车的最大速率与质量成反比 B P kmg 正确 C 错误 答案 BD 5 如图 2 1 14 所示为水平面上的物体在水平拉力 F 作用下的 v t 图象 和拉力 F 的 P t 图象 则物体跟水平面间的动摩擦因数为 g 10 m s2 图 2 1 14 A B 1 10 3 20 C D 5 27 5 18 解析 设物体与水平面间的动摩擦因数为 2 s 末 F1 mg ma v1 at1 P1 F1v1 由以上三式可得 5 mg 3m 2 6 s 内 P2 mg v1 代入数值得 mg N 可求出 故选项 B 正确 5 3 3 20 答案 B 6 图 2 1 15 如图 2 1 15 所示 质量为 m 的小车在水平恒力 F 推动下 从山坡 粗糙 底部 A 处由静止起运动至高为 h 的坡顶 B 获得速度为 v AB 之间的水平距离 为 s 重力加速度为 g 下列说法正确的是 A 小车克服重力所做的功是 mgh B 合外力对小车做的功是 mv2 1 2 C 推力对小车做的功是 mv2 mgh 1 2 D 阻力对小车做的功是 mv2 mgh Fs 1 2 解析 小车克服重力做功 W Gh mgh A 选项正确 由动能定理 小车 受到的合力做的功等于小车动能的增加 W合 Ek mv2 B 选项正确 由动 1 2 能定理 W合 W推 W重 W阻 mv2 所以推力做的功 W推 mv2 W阻 1 2 1 2 W重 mv2 mgh W阻 C 选项错误 阻力对小车做的功 W阻 mv2 W推 1 2 1 2 W重 mv2 mgh Fs D 选项正确 1 2 答案 ABD 7 2013 西城期末 如图 2 1 16 所示 物体以一定的初速度从倾角 37 的斜面底端沿斜面向上运动 上升的最大高度为 3 0 m 图 2 1 16 图 2 1 17 选择地面为参考平面 上升过程中 物体的机械能 E 随高度 h 的变化如图 2 1 17 所示 g 10 m s2 sin37 0 60 cos37 0 80 则 A 物体的质量 m 0 67 kg B 物体与斜面之间的动摩擦因数 0 40 C 物体上升过程中的加速度大小 a 10 m s2 D 物体回到斜面底端时的动能 Ek 10 J 解析 本题考查摩擦生热 动能定理等知识 意在考查学生对摩擦生热 动能定理的理解 上升过程 由动能定理得 mgsin mgcos hm sin 0 Ek1 摩擦生热 mgcos hm sin E1 E2 解 得 m 1 kg 0 50 故 A B 错误 物体上升过程中的加速度大小 a gsin gcos 10 m s2 故 C 正确 上升过程中的摩擦生热为 E1 E2 20 J 下降过程摩擦生热也应为 20 J 故物体回到斜面底端时的动能 Ek 50 J 40 J 10 J D 正确 答案 CD 8 某跳伞员在无风的天气做跳伞训练时 从离地面高为 H 的空中悬停的 直升飞机上跳下 然后立即打开降落伞 由于空气阻力 阻力大小与速度成正比 的 作用 跳伞员降落 的距离后其速度达到最大值 此后开始匀速运动最后到达 H 3 地面 若加速运动过程中 降落伞克服阻力做的功为 W1 运动的时间为 t1 匀 速运动过程中 降落伞克服阻力做的功为 W2 运动的时间为 t2 则 A W2 2W1 B W2t2 D t1 t2 图 2 1 18 解析 将跳伞员及降落伞作为整体 加速运动的过程由动能定理有 mg W1 mv 所以 W1 mg mv 匀速运动过程由动能定理有 mg H 3 1 22 m H 3 1 22 m W2 0 所以 2W1 W2 A 正确 B 错误 跳伞员加速运动过程是匀速运动 2H 3 过程位移的一半 对跳伞员下落过程作 v t 图象可得 t1 t2 C 错误 D 正确 答案 AD 9 如图 2 1 19 所示 弹簧一端固定 另一端拴接一物块 A 物块 B 与 A 接触但不粘连 A B 放在水平地面上 水平面的右端与固定的斜面平滑连接 于 O 点 设物块经过 O 点时无动能损失 两物块与水平面及斜面之间的动摩擦 因数处处相等 用力向左推 B 压缩弹簧 释放后 B 滑上斜面的最高点为 P 如 果其他条件不变 减小斜面的倾角 B 滑到斜面的最高点为 Q 下列判断正确 的是 图 2 1 19 A A 与 B 在水平面上分离时弹簧处于压缩状态 B A 与 B 在水平面上分离时弹簧处于原长状态 C P Q 两点距 O 点的水平距离相等 D P Q 两点距 O 点的竖直高度相等 解析 弹簧在恢复原长的过程中 弹簧始终对物块 A 有弹力作用 则 A 对 B 有弹力的作用 这一过程 AB 不能分离 当弹簧恢复原长时 弹簧对物块 A 弹力消失 则 A 对 B 的弹力也消失 此后 A 受到弹簧向左的拉力作用 AB 分 离 A 项错误 B 项正确 从 O 点上升到最高点的过程 设水平位移为 d 由 动能定理得 0 Ek mgcos mgdtan 不同 则 d 不同 C 错误 设 d cos 上升高度为 h 0 Ek mgcos mgh 不同 则 h 不同 D 错误 h sin 答案 B 二 非选择题每题 10 分 10 2013 长沙测试 随着中国首艘航母 辽宁号 的下水 同学们对舰载 机 图 2 1 20 甲 的起降产生了浓厚的兴趣 下面是小聪编制的一道舰载机降 落的题目 请你阅读后求解 1 假设质量为 m 的舰载机关闭发动机后在水平地面跑道上降落 触地瞬间 的速度为 v0 在跑道上滑行的 v t 图象见图 2 1 20 乙 求舰载机滑行的最 大距离和滑行时受到的阻力大小 2 航母可以通过设置拦阻索来增大对舰载机的阻力 现让该舰载机关闭发 动机后在静止于海面上的航母水平甲板上降落 若它接触甲板瞬间的速度仍为 v0 在甲板上的运动可以看做匀变速运动 在甲板上滑行的最大距离是在水平 地面跑道上滑行的最大距离的 求该舰载机在航母上滑行时受到的平均阻力大 1 4 小 结果用 m v0 t0表示 甲 乙 图 2 1 20 解析 1 由题图乙信息 根据匀变速运动规律可得 最大距离为 x v0t0 1 2 由动能定理有 fx mv 1 22 0 解得阻力 f mv0 t0 2 最大距离 x x v0t0 1 4 1 8 由动能定理有 f x mv 1 22 0 联立解得 f 4mv0 t0 答案 1 v0t0 2 1 2 mv0 t0 4mv0 t0 11 过山车是游乐场中常见的设施 如图 2 1 21 是一种过山车的简易模 型 它由水平轨道和在竖直平面内的两个圆形轨道组成 B C 分别是两个圆形 轨道的最低点 半径 R1 2 0 m R2 1 4 m 一个质量为 m 1 0 kg 的小球 视 为质点 从轨道的左侧 A 点以 v0 12 0 m s 的初速度沿轨道向右运动 A B 间 距 L1 6 0 m 小球与水平轨道间的动摩擦因数 0 2 圆形轨道是光滑的 圆 形轨道间不相互重叠 重力加速度取 g 10 m s2 试求 图 2 1 21 1 小球在经过第一个圆形轨道的最高点时 求小球的运动速度及轨道对小 球作用力的大小 2 如果小球恰能通过第二个圆形轨道 B C 间距 L 应是多少 解析 1 设小球经过第一个圆轨道的最高点时的速度为 v1 根据动能定理 mgL1 2mgR1 mv mv 1 22 1 1 22 0 代入已知量 得小球在最高点的运动速度 v2 2 m s 10 小球在最高点受到重力 mg 和轨道对它的作用力 F 根据牛顿第二定律 F mg m v2 1 R1 由 得 F 10 0 N 2 如果小球恰能通过第二个圆形轨道的最高点 设小球在第二个圆轨道最 高点的速度为 v2 由题意得 mg m v2 2 R2 mg L1 L 2mgR2 mv mv 1 22 2 1 22 0 由 得 L 12 5 m 答案 1 2 m s 10 0 N 2 12 5 m 10 12 环保混合动力车是指使用汽油机驱动和利用蓄电池所储存的电能驱动 的汽车 它可按平均需要使用的功率来确定汽油机的最大功率 此时处于油耗 低 污染少的最优情况下工作 汽车需要大功率而汽油功率不足时由电动机来 补充 电动机的电源为蓄电池 汽车负荷少时 电动机可作为发电机使用 汽 油机的一部分功率用来驱动汽车 另一部分功率驱动发电机 可发电给蓄电池 充电 有一质量 m 1200 kg 的混合动力轿车 在平直公路上以 v1 90 km h 匀速 行驶 汽油发动机的输出功率为 P 60 kW 当驾驶员看到前方有 80 km h 的限 速标志时 保持汽油发动机功率不变 立即启动发电机工作给蓄电池充电 此 时轿车的动力减小 做减速运动 运动距离 s 80 m 后 速度变为 v2 72 km h 此过程中汽油发动机功率的 25 用于轿车的牵引 75 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 转化为蓄电池的电能 假设轿车在上述 运动过程中所受阻力保持不变 试求 1 轿车以 90 km h 在平直公路上匀速行驶时 所受阻力 Ff的大小 2 轿车从 90 km h 减速到 72 km h 的这一过程中 蓄电池获得的电能 E电 3 若电动机的输出功率也为 60 kW 此时汽油发动机和电动机共同工作的 最大功率可以达到 Pm 108 kW 汽车驶上与水平地面成 30 角斜坡 汽车爬坡 过程中所受阻力为重力的 0 1 倍 设斜坡足够长 求汽车在斜坡上做匀速运动 的最大速度 vm g 取 10 m s2 解析 1 轿车以 v1 90 km h 25 m s 匀速行驶时 汽车受到的阻力等于牵 引力 有 P Ffv1 解得阻力 Ff