2021高考物理二轮复习专题限时集训5功功率动能定理含解析

1、专题限时集训(五)(建议用时：40分钟)1.如图所示，长为l的小车置于光滑的水平面上，小车右端放一小物块(可视为质点)，用大小为f的水平力将小车向右拉动一段距离s，此时物块刚好滑到小车的左端，物块与小车间的摩擦力为ff，在此过程中()a摩擦力对小物块做的功为ffsb摩擦力对系统做的总功为0c力f对小车做的功为fld小车克服摩擦力所做的功为ffsd小物块对地的位移方向向右，大小为sl，小物块受到的摩擦力方向水平向右，则摩擦力对小物块做的功为ff(sl)，故a错误；物块相对于小车的位移大小为l，则摩擦力对系统做的总功为ffl，故b错误；小车对地位移大小为s，则力f对小车做的功为fs，故c错误；小车

2、受到的摩擦力方向水平向左，位移方向向右，大小为s，则小车克服摩擦力所做的功为ffs，故d正确。2(易错题)(2020山东泰安期中考试)“双摇跳绳”是指每次在双脚跳起后，绳连续绕身体两周的跳绳方法。在比赛中，高三某同学1 min摇轻绳240圈，跳绳过程脚与地面接触的时间约为总时间的，则他在整个跳绳过程中克服重力做功的平均功率约为()a15 wb60 w c120 wd300 wc假设该同学的质量约为50 kg，每次跳跃的时间t1 s0.5 s，腾空时间t20.5 s0.3 s，腾空高度hg10 m0.112 5 m，上升过程中克服重力做功wmgh50100.112 5 j56.25 j，则跳绳过

3、程中克服重力做功的平均功率 w112.5 w，最接近120 w，故选项c正确。易错点评本题的易错点在于功率计算中时间的确定，“克服重力做功的平均功率”，时间应是克服重力做功的时间。3(多选)(2020天津高考t8)复兴号动车在世界上首次实现速度350 km/h自动驾驶功能，成为我国高铁自主创新的又一重大标志性成果。一列质量为m的动车，初速度为v0，以恒定功率p在平直轨道上运动，经时间t达到该功率下的最大速度vm，设动车行驶过程所受到的阻力f保持不变。动车在时间t内()a做匀加速直线运动b加速度逐渐减小c牵引力的功率pfvmd牵引力做功wmvmvbc动车的功率恒定，根据pf牵v可知动车的牵引力减

4、小，根据牛顿第二定律得f牵fma，可知动车的加速度减小，所以动车做加速度减小的加速运动，a错误，b正确；当加速度为0时，牵引力等于阻力，则额定功率为pfvm，c正确；动车功率恒定，在t时间内，牵引力做功为wpt，根据动能定理得ptfsmvmv，d错误。4.如图所示，固定木板ab倾角60，板bc水平，ab、bc长度均为2 m，小物块从a处由静止释放，恰好滑到c处停下来。若调整bc使其向上倾斜，倾角不超过90，小物块从a处由静止滑下再沿bc上滑，上滑的距离与bc倾角有关。不计小物块经过b处时的机械能损失，小物块与各接触面间的动摩擦因数均相同，则小物块沿bc上滑的最小距离为()a mb1 m c m

5、d mbbc段水平时，对小物块从释放到第一次速度为零的过程，由动能定理得mglsin mglcos mgl0，代入数据得，设bc与水平方向之间的夹角为时，物块沿bc上滑的距离为x，由动能定理得mglsin mglcos mgxcos mgxsin 0，即x，式中tan ，根据数学知识，知x的最小值为xmin1 m，故a、c、d错误，b正确。5(多选)质量为2 kg的物块放在粗糙水平面上，在水平拉力的作用下由静止开始运动，物块的动能ek与其位移x之间的关系如图所示。已知物块与水平面间的动摩擦因数0.2，g10 m/s2，则下列说法正确的是()ax1 m时物块的速度大小为2 m/sbx3 m时物块

6、的加速度大小为1.25 m/s2c在前2 m的运动过程中物块所经历的时间为2 sd在前4 m的运动过程中拉力对物块做的功为25 jbcd根据图象知，x1 m时，物块的动能为2 j，由mv22 j，解得v m/s，故a错误；对x2 m到x4 m的过程运用动能定理，有f合2xek，解得f合22.5 n，则物块的加速度a m/s21.25 m/s2，故b正确；对前2 m的运动过程运用动能定理得f合1xek，解得f合12 n，则物块的加速度a m/s21 m/s2，末速度v m/s2 m/s，根据vat得t2 s，故c正确；对全过程运用动能定理得wfmgxek，解得wf25 j，故d正确。6.(202

7、0南昌摸底考试)如图所示，竖直平面内有一半径为r的固定四分之一圆弧轨道与水平轨道相切于最低点b。一质量为m的小物块p(可视为质点)从a处由静止滑下，经过最低点b后沿水平轨道运动，到c处停下，b、c两点间的距离为r，物块p与圆弧轨道、水平轨道之间的动摩擦因数均为。若物块p从a处正上方高度为r处由静止释放后，从a处进入轨道，最终停在水平轨道上d点，b、d两点间的距离为s，下列关系正确的是()asrbsrcswf1，由动能定理有2mgrwf2mgs0，解得wf22mgrmgs(2rs)mg；结合wf2wf1可解得sr，选项c正确。7(易错题)(多选)如图甲所示，在水平地面上放置一个质量为m4 kg的

8、物体，让它在随位移均匀减小的水平推力f作用下运动，水平推力f随位移x变化的图象如图乙所示(x4.0 m后无推力存在)。已知物体与地面之间的动摩擦因数0.5，g10 m/s2。则下列说法正确的是()甲乙a运动过程中物体的最大加速度为20 m/s2b在距出发点3.0 m位置时物体的速度达到最大c推力对物体做的功为180 jd物体在水平地面上运动的最大位移是10 mad由牛顿第二定律得fmgma，则推力f100 n时，物体所受合力最大，加速度最大，代入解得a20 m/s2，选项a正确；由图象可得推力f随位移x变化的数学关系式为f10025x(0x4.0 m)，物体的速度最大时，加速度为零，即此时fm

9、g，代入解得x3.2 m，即在距出发点3.2 m位置时物体的速度达到最大，选项b错误；由fx图象可知推力对物体做的总功等于fx图象与坐标轴围成的面积，即wffx0，其中f100 n，x04.0 m，解得wf200 j，选项c错误；由动能定理得wfmgxmax0，代入数据得xmax10 m，即物体在水平地面上运动的最大位移是10 m，选项d正确。易错点评本题易错点有两处：(1)不能将图象信息转化为数学函数关系。(2)不能灵活应用fx图象的面积获取力f的功。8(2020湖北名校联盟第二次月考)目前，我国在人工智能和无人驾驶技术方面已取得较大突破。某公司对汽车性能进行了一项测试，让质量为m的汽车在山

10、坡上沿直线行驶。测试中发现，下坡时若关掉油门，则汽车的速度保持不变；若汽车以恒定的功率p上坡，则从静止启动做加速运动，到发生位移s时速度刚好达到最大值vm。设汽车在上坡和下坡过程中所受阻力的大小分别保持不变，下列说法正确的是()a关掉油门后的下坡过程，汽车的机械能守恒b关掉油门后的下坡过程，坡面对汽车的支持力的冲量为零c上坡过程中，汽车速度由增至，所用的时间可能等于d上坡过程中，汽车从静止启动到刚好达到最大速度vm，所用时间一定小于d关掉油门后的下坡过程，汽车的速度不变，动能不变，重力势能减小，则汽车的机械能减小，a项错误；关掉油门后的下坡过程，坡面对汽车的支持力大小不为零，时间不为零，则冲量

11、不为零，b项错误；上坡过程中，设汽车速度由增至所用的时间为t，发生的位移为s，根据动能定理可得ptfsmm，解得t，c项错误；上坡过程中，汽车从静止启动到刚好达到最大速度vm，功率不变，则速度增大，加速度减小，设所用时间为t1，则t1s，解得t1，d项正确。9.(2020江苏高考t4)如图所示，一小物块由静止开始沿斜面向下滑动，最后停在水平地面上。斜面和地面平滑连接，且物块与斜面、物块与地面间的动摩擦因数均为常数。该过程中，物块的动能ek与水平位移x关系的图象是()abcda由题意可知设斜面倾角为，动摩擦因数为，则物块在斜面上下滑水平距离x时根据动能定理有mgxtan mgcos ek，整理可

12、得(mgtan mg)xek，即在斜面上运动时动能与x成线性关系；当小物块在水平面运动时有mgxek，即在水平面运动时动能与x也成线性关系；综上分析可知a正确。10(2020河北衡水第八次调研)“跳台滑雪”是冬奥会中一项极为精彩的运动项目，其运动过程包括助滑、起跳、空中飞行和着陆四个阶段。其中的助滑过程可简化为如图所示的模型，已知助滑道由长为l、倾角为的斜坡ab和弧形坡bcd构成，ab和bcd在b处相切，a与d的高度差为h，运动员(可视为质点)穿着滑雪板从a端无初速度下滑，沿助滑道滑至d端起跳。假设滑雪板与ab间的动摩擦因数为，运动员在bcd上克服摩擦力做的功是在ab上克服摩擦力做的功的k(k

13、1)倍，不计空气阻力，重力加速度为g。求：(1)运动员在斜坡ab上滑行的时间；(2)运动员在d端起跳时的速度大小。解析(1)运动员在斜坡ab上做匀加速运动所受摩擦力为fn垂直斜坡方向，由平衡条件有nmgcos 平行斜坡方向，由牛顿第二定律有mgsin fma由运动学规律有lat2联立解得t。(2)运动员在斜坡ab上克服摩擦力做的功为w1flmglcos 在弧形坡bcd上克服摩擦力做的功为w2kw1kmglcos 从a端到d端的过程由动能定理有mghw1w2mv2联立解得v。答案(1)(2) 11(2020河南开封高三联考)如图甲所示，质量为2 kg的滑块(可视为质点)从倾角为30的斜面上的a点

14、由静止滑下，然后经斜面底端c上的一小段圆弧(未画)进入水平轨道cd，水平轨道cd右侧与竖直光滑半圆轨道de相连，d、o、e三点在同一竖直线上。已知斜面ab段光滑，长度为(2.61.3) m，bc段粗糙，长度为1.0 m，当滑块从b点运动到c点的过程中，滑块与斜面间的动摩擦因数和滑块距b点的距离l之间的关系如图乙所示，滑块与水平轨道cd间的动摩擦因数为00.1。重力加速度取g10 m/s2。(1)求滑块在斜面上运动过程中摩擦力做的功。(2)当水平轨道cd的长度为5.5 m时，滑块恰好能通过右侧半圆轨道的最高点e，则半圆轨道的半径r是多少？(3)若水平轨道cd的长度xcd是可以改变的，半圆轨道的半

15、径r0.5 m，要使滑块能通过半圆轨道的最高点e，则滑块在半圆轨道最高点e所受的压力大小f与水平轨道cd的长度xcd应满足什么关系？甲乙解析(1)滑块在斜面ab段运动的过程中不受摩擦力，在斜面bc段运动的过程中所受的摩擦力为变力，即fmgcos 30由图乙知，滑块在斜面上运动过程中摩擦力做的功wffbcxbcxbc13 j。(2)滑块由a点运动到c点的过程中，由动能定理可知mg(xabxbc)sin 30wfmv解得vc6 m/s滑块恰好能通过右侧半圆轨道的最高点e，则mgm滑块由c点运动到e点的过程中，由动能定理可知0mg5.5 m2mgrmvmv解得r0.5 m。(3)滑块能通过半圆轨道最

16、高点e，则mgfm滑块从c点运动到e点的过程，由动能定理得0mgxcd2mgrmvmv解得f8xcd44(n)(0xcd5.5 m)。答案(1)13 j(2)0.5 m(3)f8xcd44(n)(0xcd5.5 m)12(2019全国卷t17)从地面竖直向上抛出一物体，物体在运动过程中除受到重力外，还受到一大小不变、方向始终与运动方向相反的外力作用。距地面高度h在3 m以内时，物体上升、下落过程中动能ek随h的变化如图所示。重力加速度取10 m/s2。该物体的质量为()a2 kgb1.5 kg c1 kgd0.5 kgc设物体的质量为m，则物体在上升过程中，受到竖直向下的重力mg和竖直向下的恒

17、定外力f，由动能定理结合题图可得(mgf)3 m(3672)j；物体在下落过程中，受到竖直向下的重力mg和竖直向上的恒定外力f，再由动能定理结合题图可得(mgf)3 m(4824)j，联立解得m1 kg、f2 n，选项c正确，a、b、d均错误。13.(多选)(2018全国卷t19)地下矿井中的矿石装在矿车中，用电机通过竖井运送到地面。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阻力。对于第次和第次提升过程，()a矿车上升所用的时间之比为45b电机的最大牵引力之比为21