名师系列2016届高考物理二轮复习专题提能专训：6功、功率、动能定理

1、 - 1 - 提能专训提能专训(六六) 功、功率、动能定理功、功率、动能定理 时间：时间：90 分钟分钟 满分：满分：100 分分 一、选择题一、选择题(本题共本题共 11 小题，每小题小题，每小题 4 分，共分，共 44 分多选全部选分多选全部选对的得对的得 4 分，选对但不全的得分，选对但不全的得 2 分，有选错的得分，有选错的得 0 分分) 1质量为质量为 10 kg 的物体，在变力的物体，在变力 F 的作用下沿的作用下沿 x 轴做直线运动，轴做直线运动，力力 F 随坐标随坐标 x 的变化情况如图所示物体在的变化情况如图所示物体在 x0 处，速度为处，速度为 1 m/s，不计一切摩擦，则

2、物体运动到不计一切摩擦，则物体运动到 x16 m处时速度大小为处时速度大小为( ) A2 2 m/s B3 m/s C4 m/s D. 17 m/s 答案：答案：B 解析：解析：由题图可知由题图可知 F- x 图线与横轴围成的面积表示功，由动能定图线与横轴围成的面积表示功，由动能定理可知理可知 W12mv212mv20，经计算可得，经计算可得 v3 m/s，B 项正确项正确 2(2014 银川一中银川一中期中期中) 如图所示，质量为如图所示，质量为 m 的物体静止在水平的物体静止在水平光滑的平台上，系在物体上的绳子跨过光滑的定滑轮，由地面上的人光滑的平台上，系在物体上的绳子跨过光滑的定滑轮，由

3、地面上的人以速度以速度 v0水平向右匀速拉动，设人从地面上平台的边缘开始向右行至水平向右匀速拉动，设人从地面上平台的边缘开始向右行至绳与水平方向夹角为绳与水平方向夹角为 45 处，在此过程中人的拉力对物体所做的功为处，在此过程中人的拉力对物体所做的功为( ) - 2 - A.mv202 B.2mv202 C.mv204 Dmv20 答案：答案：C 解析：解析：人行至绳与水平方向夹角为人行至绳与水平方向夹角为 45 处时，物体处时，物体的速度为的速度为 vv0cos ，由动能定理，人对物体所做的功：，由动能定理，人对物体所做的功：WEk12mv214mv20，正确选项为正确选项为 C. 3. 物

4、体物体 m 从倾角为从倾角为 的固定的光滑斜面上由静止开始下滑， 斜面的固定的光滑斜面上由静止开始下滑， 斜面高为高为 h，当物体滑至斜面底端，重力做功的瞬时功率为，当物体滑至斜面底端，重力做功的瞬时功率为( ) Amg 2gh Bmg 2gh cos Cmg 2gh sin Dmg 2ghsin 答案：答案：C 解析：解析： 由于斜面光滑， 物体由于斜面光滑， 物体 m 下滑过程中由牛顿运动定律得：下滑过程中由牛顿运动定律得： mgsin ma，解得：，解得：agsin .物体下滑过程由物体下滑过程由 v22ahsin ，解得物体滑至，解得物体滑至底端时的瞬时速度底端时的瞬时速度 v2gsi

5、n hsin 2gh，由图可知，由图可知，mg 与与 v 的的 - 3 - 夹角夹角 90 ，根据瞬时功率，根据瞬时功率 PFvcos ，则有滑至底端时重力的，则有滑至底端时重力的瞬时功率为：瞬时功率为：Pmgsin 2gh，故，故 C 项正确项正确 4(2014 天津一中调研天津一中调研)用水平力用水平力 F 拉一物体，使物体在水平地面拉一物体，使物体在水平地面上由静止开始做匀加速直线运动，上由静止开始做匀加速直线运动，t1时刻撤去拉力时刻撤去拉力 F，物体做匀减速直，物体做匀减速直线运动，到线运动，到 t2时刻停止其速度时刻停止其速度时间图象如图所示，时间图象如图所示，且且 ，若拉，若拉力

6、力 F 做的功为做的功为 W1， 平均功率为， 平均功率为 P1； 物体克服摩擦阻力； 物体克服摩擦阻力 Ff做的功为做的功为 W2，平均功率为平均功率为 P2，则下列选项正确的是，则下列选项正确的是( ) AW1W2，F2Ff BW1W2，F2Ff CW1W2，P1P2，F2Ff 答案：答案：B 解析：解析：F 在在 0t1过程做功过程做功 W1，Ff在在 0t2过程克服阻力做功过程克服阻力做功 W2，由动能定理有由动能定理有 W1W20 或或 Fx1Ffx20，故，故 W1W2；因为；因为 t1P2；由题知；由题知 ，故，故 2x12Ff，综上，综上，W1W2，F2Ff，P1P2，B 项项

7、正确正确 5一物体静止在水平地面上，某时刻受到大小为一物体静止在水平地面上，某时刻受到大小为 1 N、方向水平、方向水平向东的恒力向东的恒力 F1作用， 非常缓慢地向东运动 当物体向东运动了作用， 非常缓慢地向东运动 当物体向东运动了 1 m时，时，又给物体施加一大小为又给物体施加一大小为 3 N、方向水平向北的力、方向水平向北的力 F2.当物体的总位移当物体的总位移为为 3 m时，物体在上述过程中克服摩擦力所做的功为时，物体在上述过程中克服摩擦力所做的功为( ) A. 3 J B2 J C(1 3) J D3 J 答案：答案：B - 4 - 解析：解析： 合力做的功等于每段路程内力做的功的代

8、数和， 如图所示，合力做的功等于每段路程内力做的功的代数和， 如图所示，根据题意根据题意 AB1 m，AC 3 m，设，设 BC 的方向与的方向与 F1的夹角为的夹角为 ，tan F2F1 3，所以，所以 60 ，根据几何关系可得，根据几何关系可得 BC1 m；在；在 F1作用下作用下物体缓慢地运动，说明摩擦力大小等于物体缓慢地运动，说明摩擦力大小等于 F1的大小，摩擦力做的总功为的大小，摩擦力做的总功为F1 (ABBC)2 J，选项，选项 B 正确正确 6(多选多选) 如图所示，一物体如图所示，一物体 m 在沿斜面向上的恒力在沿斜面向上的恒力 F 作用下，作用下，由静止从底端沿光滑的斜面向上

9、做匀加速直线运动，经时间由静止从底端沿光滑的斜面向上做匀加速直线运动，经时间 t 力力 F 做做功为功为 60 J，此后撤掉力，此后撤掉力 F，物体又经过时间，物体又经过时间 t 回到出发点，若以地面为回到出发点，若以地面为零势能面，则下列说法正确的是零势能面，则下列说法正确的是( ) A物体回到出发点的动能为物体回到出发点的动能为 60 J B恒力恒力 F2mgsin C撤掉力撤掉力 F 时，物体的重力势能是时，物体的重力势能是 45 J D动能与势能相等的时刻一定出现在撤去力动能与势能相等的时刻一定出现在撤去力 F 之后之后 答案：答案：AC 解析：解析：根据功能原理可知，除重力根据功能原

10、理可知，除重力(或弹力或弹力)做功以外，其他力做的做功以外，其他力做的功等于物体机械能的增加功等于物体机械能的增加量，量，F 做功为做功为 60 J，机械能增加，机械能增加 60 J，物体，物体回到出发点时，重力势能没变，所以动能是回到出发点时，重力势能没变，所以动能是 60 J，A 正确；撤去正确；撤去 F 前前 - 5 - 有有 x12a1t2，Fmgsin ma1，撤去，撤去 F 后有后有x(a1t)t12a2t2，mgsin ma2；由此可得；由此可得a1a2Fmgsin mgsin 13，所以有，所以有 F43mgsin ，B 错误；错误；WFFx43mgxsin 60 J，由重力做

11、功与重力势能的关系有，撤去力，由重力做功与重力势能的关系有，撤去力F 时，物体的重力势能时，物体的重力势能 Epmgxsin 45 J，C 正确；由动能定理知，正确；由动能定理知，撤去力撤去力 F 时物体动能为时物体动能为 EkWFWG15 J，小于此时的重力势能，小于此时的重力势能 45 J，之后重力势能增大动能减小，所以动能与势能相同的位置在撤去力，之后重力势能增大动能减小，所以动能与势能相同的位置在撤去力F 之前，之前，D 错误错误 7(多选多选)一辆小汽车在水平路面上由静止启动，在前一辆小汽车在水平路面上由静止启动，在前 5 s 内做匀内做匀加速直线运动，加速直线运动，5 s 末达到额

12、定功率，之后保持额定功率运动，其末达到额定功率，之后保持额定功率运动，其 v- t图象如图所示已知汽车的质量为图象如图所示已知汽车的质量为 m2103 kg，汽车受到地面的阻，汽车受到地面的阻力为车重的力为车重的 0.1 倍倍(取取 g10 m/s2)则则( ) A汽车在前汽车在前 5 s 内的牵引力为内的牵引力为 4103 N B汽车在前汽车在前 5 s 内的牵引力为内的牵引力为 6103 N C汽车的额定功率为汽车的额定功率为 60 kW D汽车的最大速度为汽车的最大速度为 30 m/s 答案：答案：BCD 解析：解析： fkmg2103 N， 前， 前 5 s 内内 avt2 m/s2，

13、 由， 由 Ffma，得得 Ffma6103 N， 故， 故 A 项错，项错， B 项对；项对； P额额Fv610310 W - 6 - 60 kW，C 项对；项对；vmaxP额额f30 m/s，D 项对项对 8(2014 潍坊模拟潍坊模拟)(多选多选)质量为质量为 1 kg 的物体静止于光滑水平面的物体静止于光滑水平面上上t0 时刻起，物体受到向右的水平拉力时刻起，物体受到向右的水平拉力 F 作用，第作用，第 1 s 内内 F2 N，第第 2 s 内内 F1 N下列判断正确的是下列判断正确的是( ) A2 s 末物体的速度是末物体的速度是 3 m/s B2 s 内物体的位移为内物体的位移为

14、3 m C第第 1 s 末拉力的瞬时功率最大末拉力的瞬时功率最大 D第第 2 s 末拉力的瞬时功率最大末拉力的瞬时功率最大 答案：答案：AC 解析：解析：第第 1 s 内加速度内加速度 a12 m/s2，第，第 2 s 内加速度内加速度 a21 m/s2，第，第1 s 末末速度为速度为 v1a1t2 m/s，第，第 1 s 内位移为内位移为 1 m；第；第 2 s 末物体的速末物体的速度度 v2v1a2t3 m/s，第，第 2 s 内位移内位移 x2v1t12a2t22.5 m；第；第 1 s 末末拉力的功率拉力的功率 P1F1v14 W，第，第 2 s 末拉力的功率末拉力的功率 P2F2v2

15、3 W，所，所以以 A、C 正确正确 9如图所示，用竖直向下的恒力如图所示，用竖直向下的恒力 F 通过跨过光滑定滑轮的细线拉通过跨过光滑定滑轮的细线拉动光滑水平面上的物体， 物体沿水平面移动过程中经过动光滑水平面上的物体， 物体沿水平面移动过程中经过 A、 B、 C 三点，三点，设设 ABBC，物体经过，物体经过 A、B、C 三点时的动能分别为三点时的动能分别为 EkA、EkB、EkC，则它们间的关系是则它们间的关系是( ) AEkBEkAEkCEkB BEkBEkAEkCEkB DEkCWBC，选项，选项 A、B错误，错误，C 正确；由于物体的初动能不确定，选项正确；由于物体的初动能不确定，

16、选项 D 错误错误 10 (2014 宁夏银川一中一模宁夏银川一中一模)(多选多选)如图所示为某中学科技小组制如图所示为某中学科技小组制作的利用太阳能驱动小车的装置当太阳光照射到小车上方的光电板作的利用太阳能驱动小车的装置当太阳光照射到小车上方的光电板时，光电板中产生的电流经电动机带动小车前进若质量为时，光电板中产生的电流经电动机带动小车前进若质量为 m 的小车的小车在平直的水泥路上从静止开始沿直线加速行驶，经过时间在平直的水泥路上从静止开始沿直线加速行驶，经过时间 t 前进的距前进的距离为离为 x，且速度达到最大值，且速度达到最大值 vm.设这一过程中电动机的功率恒为设这一过程中电动机的功率

17、恒为 P，小，小车所受阻力恒为车所受阻力恒为 F，那么这段时间内，那么这段时间内( ) A小车做匀加速运动小车做匀加速运动 B小车受到的牵引力逐渐增大小车受到的牵引力逐渐增大 C小车受到的合外力所做的功为小车受到的合外力所做的功为 Pt D小车受到的牵引力做的功为小车受到的牵引力做的功为 Fx12mv2m 答案：答案：D 解析：解析：小车在运动方向上受向前的牵引力小车在运动方向上受向前的牵引力 F1和向后的阻力和向后的阻力 F，因，因为为 v 增大，增大，P 不变，由不变，由 PF1v，F1Fma，得出，得出 F1逐渐减小，逐渐减小，a 也也 - 8 - 逐渐减小，当逐渐减小，当 vvm时，时

18、，a0，故，故 A、B 项均错；合外力做的功项均错；合外力做的功 W外外PtFx，由动能定理得，由动能定理得 W牵牵Fx12mv2m，故，故 C 项错，项错，D 项对项对 11. 如图所示，水平木板上有质量如图所示，水平木板上有质量 m1.0 kg 的物块，受到随时间的物块，受到随时间t 变化的水平拉力变化的水平拉力 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的大小取重力加速度 g10 m/s2，下列判断正确的是，下列判断正确的是( ) A5 s 内拉力对物块做功为零内拉力对物块做功为零 B4 s 末物块所受合力大小为末物块所

19、受合力大小为 4.0 N C物块与木板之间的动摩擦因数为物块与木板之间的动摩擦因数为 0.4 D69 s 内物块的加速度大小为内物块的加速度大小为 2.0 m/s2 答案：答案：D 解析：解析：从两图象可以看出，物块在从两图象可以看出，物块在 45 s 内所受合外力不为零，内所受合外力不为零，通过一段位移，故通过一段位移，故 5 s 内拉力做功不为零，选项内拉力做功不为零，选项 A 错误；错误；4 s 末物块所末物块所受拉力与静摩擦力恰好平衡，所受合力为零，选项受拉力与静摩擦力恰好平衡，所受合力为零，选项 B 错误；物体运动错误；物体运动过程中摩擦力保持不变，根据过程中摩擦力保持不变，根据 F

20、fmg 可得可得 Ffmg3 N110 N0.3，选项选项 C 错误；错误；69 s 内物块所受拉力和摩擦力均不变，根据牛顿第二内物块所受拉力和摩擦力均不变，根据牛顿第二定律，可得定律，可得 aFFfm531 m/s22.0 m/s2，选项，选项 D 正确正确 二、计算题二、计算题(本题包括本题包括 4 小题，共小题，共 56 分解答应写出必要的文字分解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分) - 9 - 12(2014 天津河西区质检天津河西区质检)(12 分分)如图所示，在水平面上有一质如图所示，在水平面上有一

21、质量为量为 m 的物体，在水平拉力作用下由静止开始运动一段距离后到达一的物体，在水平拉力作用下由静止开始运动一段距离后到达一斜面底端，这时撤去外力，物体冲上斜面，上滑的最大距离和在平面斜面底端，这时撤去外力，物体冲上斜面，上滑的最大距离和在平面上移动的上移动的距离相等，然后物体又沿斜面下滑，恰好停在平面上的出发距离相等，然后物体又沿斜面下滑，恰好停在平面上的出发点已知斜面倾角点已知斜面倾角 30 ，斜面与平面上的动摩擦因数相同，求物体，斜面与平面上的动摩擦因数相同，求物体开始受到的水平拉力开始受到的水平拉力 F. 答案：答案：mg 解析：解析：设动摩擦因数为设动摩擦因数为 ，在平面上移动的距离

22、为，在平面上移动的距离为 s，据动能定理，据动能定理有物体由静止开始到冲到斜面最高点有物体由静止开始到冲到斜面最高点 Fsmgsmgssin 30 mgscos 30 0 物体沿斜面下滑到停在平面上的出发点物体沿斜面下滑到停在平面上的出发点 mgssin 30 mgscos 30 mgs0 由由得得 Fmg. 13(14 分分)如图所示，轨道如图所示，轨道 ABC 被竖直地固定在水平桌面上，被竖直地固定在水平桌面上，A距离水平地面高距离水平地面高 H0.75 m，C 距离水平地面高距离水平地面高 h0.45 m一质量一质量 m0.10 kg 的小物块自的小物块自 A 点从静止开始下滑， 从点从

23、静止开始下滑， 从 C 点以水平速度飞出后点以水平速度飞出后落在水平地面上的落在水平地面上的 D 点 现测得点 现测得 C、 D 两点的水平距离为两点的水平距离为 l0.60 m 不 不计空气阻力，取计空气阻力，取 g10 m/s2.求：求： - 10 - (1)小物块从小物块从 C 点运动到点运动到 D 点经历的时间；点经历的时间； (2)小物块从小物块从 C 点飞出时速度的大小；点飞出时速度的大小； (3)小物块从小物块从 A 点运动到点运动到 C 点的过程中克服摩擦力做的功点的过程中克服摩擦力做的功 答案：答案：(1)0.30 s (2)2.0 m/s (3)0.10 J 解析：解析：(

24、1)小物块从小物块从 C 水平飞出后做平抛运动，由水平飞出后做平抛运动，由 h12gt2得小物得小物块从块从 C 到到 D 运动的时间运动的时间 t2hg0.30 s. (2)从从 C 点飞出时速度的大小点飞出时速度的大小 vlt2.0 m/s. (3)小物块从小物块从 A 运动到运动到 C 的过程中，根据动能定理得的过程中，根据动能定理得 mg(Hh)Wf12mv20 摩擦力做功摩擦力做功 Wf12mv2mg(Hh)0.10 J 此过程中克服摩擦力做的功此过程中克服摩擦力做的功 WfWf0.10 J. 14(14 分分)如图所示，在直角坐标系如图所示，在直角坐标系 xOy 中，中，x 轴沿水

25、平方向，轴沿水平方向，y轴沿竖直方向，轴沿竖直方向，O 点上方有一曲面，其方程为点上方有一曲面，其方程为 yx2(数值关系数值关系)一根一根长为长为 l1 m的轻绳一端固定在的轻绳一端固定在 A 点，另一端系一质量点，另一端系一质量 m1.2 kg 的小的小球球(可视为质点可视为质点)将小球拉至水平位置将小球拉至水平位置 B 由静止释放，小球沿圆周运由静止释放，小球沿圆周运动到最低点动到最低点 C 时恰好被切断，之后落到曲面上的时恰好被切断，之后落到曲面上的 D 点已知点已知 A、O 两两点的点的高度差为高度差为 h2 m，忽略空气阻力，取，忽略空气阻力，取 g10 m/s2，求：，求： -

26、11 - (1)小球从小球从 C 点运动到曲面上点运动到曲面上 D 点的时间点的时间 t； (2)若保持若保持 A 点位置不变，改变绳长点位置不变，改变绳长 l(0lh)，同样将小球拉至水，同样将小球拉至水平位置由静止释放，假设小球通过平位置由静止释放，假设小球通过 y 轴时轻绳恰好被切断，分析绳长轴时轻绳恰好被切断，分析绳长 l多大时，小球落到曲面时动能多大时，小球落到曲面时动能 Ek最小，动能的最小值是多少？最小，动能的最小值是多少？ 答案：答案：见解析见解析 解析：解析：(1)设落到曲面上设落到曲面上 D 点的坐标为点的坐标为(xD，yD)，由，由 C 到到 D 的时间的时间为为 t m

27、gl12mv2C hlyD12gt2 xDvCt yDx2D 联立得联立得 t0.2 s (2)设落到曲面时的动能为设落到曲面时的动能为 Ek，根据机械能守恒有，根据机械能守恒有 Ekmg(hy) Ekmg4l2h4l1 - 12 - Ekmg14(4l1)h144l112 mg214 4l1 h144l112 当当14(4l1)h144l1时，即时，即 l0.5 m时，动能时，动能 Ek最小最小 动能的最小值为动能的最小值为 Ekmg4h11212 J 说明：说明：hyl12gt2lg2x2v2ly4l y 114lhl 所以所以 y4l hl 4l1. 15(16 分分) 如图所示，竖直面内有一粗糙斜面如图所示，竖直面内有一粗糙斜面 AB，BCD 部分是部分是一个光滑的圆弧面，一个光滑的圆弧面， C 为圆弧的最低点，为圆弧的最低点， AB 正好是圆弧在正好是圆弧在 B 点的切线，点的切线，圆心圆心 O 与与 A、 D 点在同一高度，点在同一高度， OAB37 ， 圆弧面的半径， 圆弧面的半