2021届高考物理二轮复习训练6专题三动能定理和能量守恒定律第6讲功功率动能定理

1、训练6功功率动能定理一、选择题本大题共8小题，每题8分，共64分第15题只有一项符合题目要 求，第68题有多项符合题目要求.1.如下图，一个纵截面是等腰三角形的斜面体M置于水平地面上，它的底面粗糙，两斜面光滑将质量不相等的A B两个小滑块m>m同时从斜面上同一高度处由静止释放，在两滑块滑至斜面底端的过程中，M始终保持静止，那么A. B滑块先滑至斜面底端B. 地面对斜面体的摩擦力方向水平向左C. 两滑块滑至斜面底端时重力的瞬时功率相同D. 地面对斜面体的支持力等于三个物体的总重力hii/ 2h解析：物块 A下滑的加速度 a= gsi n a,位移x ，根据x =-aV2得，t / .Sin

2、 a2'sin a g同理，B下滑的时间t= /弐，可知两滑块滑至底端的时间相同，故A错误；A对斜sin a 讨 g面体压力在水平方向的分力大小为mgsin a cos a , B对斜面体在水平方向上的分力为mgsin a cos a,因为m>m，那么地面对斜面体有向左的摩擦力，故B正确；物块 A滑到底端的速度v = at =眾亦，B滑到底端的速度也为 2亦，由于质量不同，两物体的速度大小相 同，那么重力的瞬时功率 P= mgsin a不同，故C错误；因为A、B的加速度均沿斜面向下， 对整体分析，整体处于失重状态，那么支持力小于三个物体的总重力，故D错误.答案：B2. 2021

3、海南高考假设摩托艇受到的阻力的大小正比于它的速率.如果摩托艇发动机的输出功率变为原来的2倍，那么摩托艇的最大速率变为原来的A. 4倍B. 2倍C.3倍D.寸2倍解析：设Ff = kv，当阻力等于牵引力时，速度最大，输出功率变化前，有P= Fv= FfV=kv v= kv2,变化后有 2P= F' v'= kv' v'= kv' 2,联立解得 v'=2v, D正确.答案：D3. 光滑斜面上有一个小球自高为 h的A处由静止开始滚下，抵达光滑水平面上的B点时速度大小为vo.光滑水平面上每隔相等的距离设置了一个与小球运动方向垂直的活动阻挡 条，如下图，小

4、球越过n条活动挡条后停下来.假设让小球从h高处以初速度V。滚下，那么小球能越过的活动阻挡条的条数是设小球每次越过活动阻挡条时损失的动能相等A. n B . 2n C . 3n D . 4nnWN= 2n,解析：设每条阻挡条对小球做的功为vy当小球在水平面上滚动时，由动能定理得=0 - fmv,对第二次有1 2 1 2 1 2N= 0 2>mv= 0 Qmv + mgh ,又因为？mv = mgh 联立解得 选项B正确.答案：B4. 如下图，水平木板上有质量 m= 1.0 kg的物块，受到随时间 t变化的水平拉力 F 作用，用力传感器测出相应时刻物块所受摩擦力Ff的大小.取重力加速度 g=

5、 10 m/s 2,下列判断正确的选项是A. 5 s内拉力对物块做功为零B. 4 s末物块所受合力大小为 4.0 NC. 物块与木板之间的动摩擦因数为0.4D. 69 s内物块的加速度大小为2.0 m/s 2解析：由Ff t图象知物块所受的最大静摩擦力为 4 N，滑动摩擦力为3 N,4 s末物块 所受的合力为零，那么 B项错误；因前4s内物块处于静止状态，5s内物块的位移即第 5s 内物块的位移，不为零，那么 5 s内拉力对物块所做的功不为零，故 A项错误；由口 mg= 3 N, 得物块与木板之间的动摩擦因数 口= 0.3，那么C项错误；69 s内物块所受的合力为 5 N 3 N = 2 N，

6、由F合=ma得物块的加速度大小 a= 2 m/s 2, 故 D项正确.答案：D5. 位于水平面上的物体在水平恒力Fi作用下，做速度为 vi的匀速运动；假设作用力变为斜向上的恒力F2,物体做速度为 V2的匀速运动，且 F1与F2功率相同那么可能有A. F2= F1, v>V2 B . F2 = F1, V1<V2C. F2>F1, V1>V2 D . F2<F1, V1 = V2解析：水平恒力F1作用下的功率 R= F1V1, F2作用下的功率 F2= F2V2COS B,现P = P2, 假设F2 = Fi，一定有Vi<V2，因此B正确，A错误；由于两次都做

7、匀速直线运动，因此第一次的 摩擦力 Ffi = 口 mg= Fi,而第二次的摩擦力 Ff2 = 口 me F2sin 9 = Facos 9 ,显然 Ff2 <Ffi ,即: F2cos 9 <Fi,因此无论 F2>Fi，还是F2<Fi都会有Vi<V2,因此D错误，C错误.答案：B6. 2021 天津卷 我国高铁技术处于世界领先水平.和谐号动车组是由动车和拖车编组而成的，提供动力的车厢叫动车，不提供动力的车厢叫拖车.假设动车组各车厢质量均相等，动车的额定功率都相同，动车组在水平直轨道上运行过程中阻力与车重成正比.某列动车组由8节车厢组成，其中第 1、5节车厢为动车

8、，其余为拖车，那么该动车组A. 启动时乘客受到车厢作用力的方向与车运动的方向相反B. 做匀加速运动时，第 5、6节与第6、7节车厢间的作用力之比为 3 : 2C. 进站时从关闭发动机到停下来滑行的距离与关闭发动机时的速度成正比D. 与改为4节动车带4节拖车的动车组最大速度之比为1 : 2解析：此题考查隔离法和整体法受力分析、牛顿第二定律、功率、匀变速直线运动规律及其相关的知识点，意在考查学生灵活运用相关知识分析解决问题的能力.启动时，动车组做加速运动， 加速度方向向前，乘客受到竖直向下的重力和车厢对乘客 的作用力，由牛顿第二定律可知， 这两个力的合力方向向前，所以启动时乘客受到车厢作用力的方向

9、一定倾斜向前，选项 a错误.设每节车厢质量为 m动车组在水平直轨道上运行过 程中阻力与车重成正比， 那么有每节车厢所受阻力 f = kmg设动车组匀加速直线运动的加速度 为a,每节动车的牵引力为 F,对8节车厢组成的动车组整体，由牛顿第二定律，2F 8f =8ma设第5节车厢对第6节车厢的拉力为 F5,隔离第6、7、8节车厢，把第6、7、8节车 3F厢作为整体进行受力分析，由牛顿第二定律得，F5 3f = 3ma解得F5=4 ；设第6节车厢对第7节车厢的拉力为F6,隔离第7、8节车厢，把第7、8节车厢作为整体进行受力分析， 由牛顿第二定律得，F6- 2f = 2ma解得F6=：;第5、6节车厢

10、与第6、7节车厢间的作用力3F F之比为F5： F6= 4 : 2= 3 : 2，选项B正确关闭发动机后，动车组在阻力作用下滑行，由2匀变速直线运动规律，滑行距离x =:，与关闭发动机时速度的二次方成正比，选项C错误.设2a每节动车的额定功率为 P,当有2节动车带6节拖车时，2P= 8f Vim；当改为4节动车带4 节拖车时，4P= 8f V2m；联立解得Vim： V2m= 1 : 2，选项D正确.答案：BD7. 一辆汽车在平直的公路上以某一初速度运动，运动过程中保持恒定的牵引功率，其1加速度a和速度的倒数°图象如下图.假设汽车的质量，那么根据图象所给的信息，能求出的物理量是/poo

11、sm1)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 1 FfP解析：由F- Ff = ma P= Fv可得a = -一,对应图线可知，-=k= 40,因为汽车的 m v mm、1P质量，所以可求出汽车的功率P.由a= 0时，二=0.05可得Vm= 20 m/s，再由Vm=VmFf可求出汽车受到的阻力 Ff，但无法求出汽车运动到最大速度的时间，A B、C正确，D错误.答案：ABC0点，初始时刻小球静止于8.如下图，一质量为点，第一次小球在水平拉力 F作用下，从P点缓慢地移动到 Q点，此时轻绳与竖直方向夹角为e，张力大小为T1；第二次在水平恒

12、力 F'作用下，从 P点开始运动并恰好能到达 Q点, 至Q点时轻绳中的张力大小为 T2.关于这两个过程，以下说法中正确的选项是不计空气阻力，重 力加速度为g A. 第一个过程中，拉力 F在逐渐变大，且最大值一定大于F'B. 两个过程中，轻绳的张力均变大_mgC. T1=, T2= mgcos eaD. 第二个过程中，重力和水平恒力F'的合力的功率先增加后减小解析：由平衡条件得F= mgan e ,随着e增大，F逐渐增大，第二次从 P点开始运动 并恰好能到达 Q点，那么到达Q点时速度为零，在此过程中，由动能定理得 F' I sin e = mgl1eecos e

13、)，解得 F'= mg- tan ?，因为 e <90°,所以 tan ? <tan e，那么 F>F',故 A正确;第一次运动过程中，根据几何关系可知，绳子的拉力Tmg，所以轻绳的张力变大，第cos 9二次由于重力和拉力都是恒力，可以把这两个力合成为新的“重力，那么第二次小球的运动可以等效于单摆运动，当绳子方向与重力和F'的合力方向在同一直线上时，小球处于“最低点，最低点的速度最大，此时绳子张力最大，所以第二次绳子张力先增大，后减小，故B错误；第一次运动到 Q点时,点时，速度为零，那么向心力mg 1 cos 9 sin 9 = mg sin

14、 9受力平衡，根据几何关系可知，“ col"9， 为零，那么绳子 拉力 T2 = mgpos 9 + F' sin故C正确；第二个过程中，重力和水平恒力第二次运动到9 = mgcos 9 +F'的合力是个恒力，在等效最低点时，合力方向与速度方向垂直，此时功率最小为零，那么第二个过程中, 重力和水平恒力 F'的合力的功率先减小，后增大，故D错误.答案：AC二、计算题(本大题共2小题，共36分需写出标准的解题步骤 )9. 2021 重庆高考同学们参照伽利略时期演示平抛运动的方法制作了如下图的1实验装置，图中水平放置的底板上竖直地固定有M板和N板.M板上部有一半径为

15、 R的，圆4弧形的粗糙轨道，P为最高点，Q为最低点，Q点处的切线水平，距底板高为 H N板上固定 有三个圆环.将质量为m的小球从P处由静止释放，小球运动至 Q点飞出后无阻碍地通过各 圆环中心，落到底板上距 Q点水平距离为L处.不考虑空气阻力，重力加速度为g.求：(1) 距q点水平距离为2的圆环中心到底板的高度；(2) 小球运动到Q点时速度的大小以及对轨道压力的大小和方向；(3) 摩擦力对小球做的功.解析:(1)设小球在Q点的速度为vo,由平抛运动规律有 H= £gt2丄=Vot1，得vo=料f2g 从Q点到距Q点水平距离为2的圆环中心的竖直高度为h那么2= V0t 2,得1 2 1

16、h= 2gt2=4h该位置距底板的高度3Ah = H h= H4一v2L2(2) 设小球在Q点受的支持力为 F,由牛顿第二定律 F mg= mR，得F= mg1 + 2HR,由牛顿第三定律可知，小球对轨道的压力F'= F,方向竖直向下.(3) 设摩擦力对小球做功为 W那么由动能定理得1 2mgR W= ?mv沖L2得 w= mg4H- R)答案：(1) ：H (2) L ：2h mg1 + 2；R，竖直向下(3)R10. 如下图，水平传送带的右端与用内壁光滑钢管弯成的“ 9字形的固定轨道相接， 轨道处于竖直面内，钢管内径很小.传送带顺时针运行的速度vo= 6 m/s，将质量 m= 1

17、kg的小滑块(视为质点)无初速度地放到传送带 A端，传送带AB长度L= 12 m轨道全高H= 0.83m轨道上半局部的4圆弧半径R= 0.2 m,滑块与传送带间的动摩擦因数口= 0.3，取重力加速度 g= 10 m/s 2.(1) 求滑块从传送带 A端运动到B端所需要的时间；(2) 求滑块滑到轨道最高点C时受到轨道的弹力；(3) 假设滑块从轨道出口D点水平抛出后，恰好垂直撞在倾角e = 45°的斜面上P点，求P、D两点间的竖直高度 h(结果保存两位有效数字).解析：(1)滑块在传送带上加速运动时，设加速度大小为a,由牛顿第二定律有口 mg=ma得 a=(ig = 3 m/s 2加速到与传送带的速度相同所需要的时间11 =巴=2sa1前2 s内的位移X1 = 2at1= 6 m<L之后滑块做匀速运动