【高中物理】2019届高考物理专题九功和功率、动能及动能定理精准培优专练.doc

1、培优点九功和功率、动能及动能定理 一、考点分析1 .近几年对本部分内容的考查，在选择题部分主要考查功和功率、动能定理的理解和计 算，计算题侧重于动力学、电磁学等主干知识和典型模型相结合进行综合考查， 难度较大2 .注意要点：（1）分析机车启动问题时，抓住两个关键，一是汽车的运动状态，即根据牛顿第二定律找 出牵引力与加速度的关系；二是抓住功率的定义式，即牵引力与速度的关系。（2）应用动能定理时，列动能定理方程要规范，注意各功的正负号问题'二、考题再现典例1.（2018 ?全国II卷？ 14）如图，某同学用绳子拉动木箱，使它从静止开始沿粗糙水平路面运动至具有某一速度，木箱获得的动能一定（）

2、久A.小于拉力所做的功B.等于拉力所做的功工' C.等于克服摩擦力所做的功D.大于克服摩擦力所做的功【解析】木箱受力如图所示，木箱在移动的过程中有两个力做功，拉力做正12功，摩擦力做负功，根据动能定理可知：WF-Wf =-mV? -0,所以动能小于拉力做的功，故A正确；无法比较动能与摩擦力做功的大小，G D错误。典例2. （2018?全国III卷？ 19）地下矿井中的矿石装在矿车中，用电机通过竖井运送至 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

3、和空气 阻力。对于第次和第次提升过程（）A.矿车上升所用白时间之比为4 : 5B.电机的最大牵引力之比为2 : 1C.电机输出的最大功率之比为2 : 1D.电机所做的功之比为4 : 5【解析】设第次所用时间为t,根据速度图象的面积等于位移可得：t = 5t。/2,所以第 次和第次提升过程所用时间之比为 2t °： 5to/2 = 4 : 5,选项A正确；由于两次提升 变速阶段的加速度大小相同，在匀加速阶段，由牛顿第二定律，F_mg=ma,可得提升的最大牵引力之比为1 ： 1,选项B错误；由功率公式，P = Fv,电机输出的最大功率之比 等于最大速度之比，为2 ： 1,选项C正确；加速

4、上升过程的加速度&=过，加速上升过程 to的牵引力弓=ma+mg,减速上升过程的加速度a2 =-v0 ,减速上升过程的牵引力 toF2=ma mgi,匀速运动过程的牵引力 F3 = mg第次提升过程做功 W= mg v°to；第次 提升过程做功W= mg voto；两次做功相同，选项D错误。【答案】AC卜三、对点速练1 .物体在水平拉力F作用下，沿x轴由坐标原点开始运动，设拉力 F随x的变化分别如图甲、乙、丙所示，其中图甲为一半圆图形，对应拉力做功分别为W甲、WL、,则以下说法正确的是（高中物4A.川 怔 小C . W-WL = W D .无法比较它们的大小2 .（多选）如图

5、所示，在离地面高为H处以水平速度vo抛出一质量为m的小球，经时间t , 小球离水平地面的高度变为 h,此时小球的动能为 E,重力势能为Ep（选水平地面为零势 能参考面，不计空气阻力）。下列图象中大致能反映小球动能 E、势能Ep变化规律的是【答案】AD【解析】由动能定理可知,mgH h)=E &,即 E=Eo+mgH-mgh Eh 图象为一次. 1函数图象，B项错误；又E=&+2mg；t2,可知Et图象为开口向上的抛物线，A项正确;由重力势能定义式有：&= 一一.一 1C 一一 .mgh日一h为正比例函数，所以D项正确；由平抛运动规律有：H h=-gt2,所以G= mg

6、H 2gt2）,所以&t图象不是直线，C项错误3.（多选）质量为2 kg的遥控玩具电动汽车在平直路面上由静止开始沿直线运动，汽车受1到的阻力包为重力的万，若牵引力做功 wffi汽车位移x之间的关系如图所小，已知重力加速度 g= 10 m/s2,则（）A.汽车在01 m位移内，牵引力是恒力，13 m位移内，牵引力是变力B.汽车位移为0.5 m时，加速度的大小a=5 m/s2C.汽车位移在03 m的过程中，牵引力的最大功率为 20匹 WD.汽车位移在03 m的过程中，牵引力的平均功率为 10710 W【答案】BCD【解析】根据公式 W Fx可知，题中 W x图象的斜率表示汽车牵引力的大小，

7、01 m位 移内，牵引力Fi = 20 N, 13 m位移内，牵引力F2=10 N,所以A错误；01 m位移内， a= 5 m/s2, B正确；01 m位移内，汽车做匀加速运动，13 m位移内，汽车受力平衡， 做匀速运动，则速度刚达到最大时，牵引力功率最大，止匕时V1=M2ax1=V10 m/s , Pmax=FiVi = 20即 W, C正确；牵引力做的总功 W 40 J,时间t=ti + t2=4 s +盘 s=410 io ios,平均功率为P=*=105 W D正确。 t4.（多选）如图甲所示，质量为1 kg的物体静止在粗糙的水平地面上，在一水平外力F的作用下运动，外力F和物体克服摩擦

8、力f所做的功与物体位移的关系如图乙所示， 重力加速度g取10 m/s2。下列分析正确的是（）A.物体与地面之间的动摩擦因数为 0.2B.物体运动的位移为13 mC.物体在前3 m运动过程中的加速度为3 m/s2D. x=9 m时，物体的速度为32 m/s【答案】ACD【解析】由摩擦力做功的图象可知， W= pmg x=20 J ,解得：卜=0.2 , A正确；由f=ji mg= 2 N , f , x = W= 27 J 可得：x= 13.5 m , B 错误；又 W= F x,可解得：前 3 m内，F=? N = 5 N,由Ff=ma可得：a = 3 m/s2, C正确；由动能定理可得： W

9、 fx 32mV,解彳4： x=9 m时物体的速度v = 342 m/s , D正确。5.（多选）物体受到水平推力F的作用在粗糙水平面上做直线运动。通过力和速度传感器 监测到推力F、物体速度v随时间t变化的规律分别如图甲、乙所示。取 g=10 m/s2,则 下列说法正确的是（）A.物体白质量0.5 kgB.物体与水平面间的动摩擦因数以=0.4甲乙C.第2 s内物体克服摩擦力做的功 W2 JD.前2 s内推力F做功的平均功率P=3 W【答案】ABC【解析】由题图甲、乙可知，在12 s ,推力F2=3 N,物体做匀加速直线运动，具加速 度a = 2 m/s2,由牛顿运动定律可得，F2仙mg= mq

10、在23 s,推力F3 = 2 N,物体做匀 速直线运动，由平衡条件可知，pm户F3；联立解得物体的质量0.5 kg ,物体与水平面间的动摩擦因数11 =0.4 ,选项A B正确；由速度一时间图象所围的面积表本位移可得， 第2 s内物体位移x=1 m,克服摩擦力做的功 W= pmg。2 J ,选项C正确；第1 s内, 由于物体静止，推力不做功；第 2 s内，推力做功 W F2x = 3 J ,即前2 s内推力F做功W 3为W = 3 J,前2 s内推力F做功的平均功率P=一厂=2 W= 1.5 W,选项D错误。6.如图所示，竖直平面内放一直角杆MONOMK平、ON竖直且光滑，口 尸 尸用不可伸长

11、的轻绳相连的两小球 A和B分别套在OMffi ON杆上,B球的 / 质量为m= 2 kg,在作用于A球的水平力F的作用下，A B均处于静止 见 状态，止匕时OA= 0.3 m,。氏0.4 m 改变水平力 F的大小，使 A球向右 ' '加速运动，已知A球向右运动0.1 m时速度大小为3 m/s,则在此过程中绝对B球的拉力所做的功为（取g=10 m/s2）（）A. 11 J B . 16 J C .18 J D .9 J【答案】C【解析】A球向右运动0.1 m时，由几何关系得，B上升距离：h=0.4 m0.520.42 m= 0.1 m,此时细绳与水平方向夹角0的正切值tan 0

12、=,则得cos 0 =, sin 0 =., 455由运动的合成与分解知识可知：VBsin 0 =vacos 0 ,可得vb=4 m/s。以B球为研究对象，12由动能止理得： W mgh= 2mv3 ,代入数据解得： W 18 J ,即纯对B球的拉力所做的功为 18 J ,故选C7 .（多选）如图所示，在倾角为8的斜面上，轻质弹簧一端与斜面底端固定，另一端与质量为M的平板A连接，一个质量为m的物体B靠在平板的右侧,与斜面之间的动摩擦因数均为 小。开始时用手按住物体B使弹簧处于压缩状态，现放手,使A和B 一起沿斜面向上运动距离L时，A和B达到最大速度v。则以下说法正确的是()A. A和B达到最大

13、速度v时，弹簧是自然长度8 .若运动过程中A和B能够分离，则A和B恰好分离时，二者加速度大小均为 g(sin 9+ II cos 0)12C.从释放到A和B达到最大速度v的过程中，弹簧对A所做的功等于/MV+Mglsin 9 + ii Mglcos 812D.从释放到A和B达到最大速度v的过程中，B受到的合力对它做的功等于/mV【答案】BD【解析】A和B达到最大速度v时，A和B的加速度为零。对AB整体：由平衡条件知kx = (m Mgsin 9 + N(m M gcos 9 ,所以此时弹簧处于压缩状态，故 A错误；A和B恰 好分离时，A、B间的弹力为0, A、B的加速度相同，对B受力分析，由牛

14、顿第二定律知， mgsin 0 +(1 mgpos 0 =ma彳3a = gsin 9 +仙gcos 9 ,故B正确；从释放到 A和B达 到最大速度v的过程中，对A眼体，根据动能定理得Wfc-(m MgLsin 9 仙(m+ M) gcos11o0 L=2(m Mv ,所以弹簧对 A 所做白功 W 弹= 2(m+ M)v +(m+ M) gLsin 8 +(i(m+Mgcos 9 - L,故C错误；从释放到A和B达到最大速度v的过程中，对于B,根据动能1 2 一 一一.止理得B受到的合力对匕做的功 Wr= A E< = /mv,故D正确。8.如图甲所示，一滑块从平台上 A点以初速度vo向

15、右滑动，从平台上滑离后落到地面上 的落地点离平台的水平距离为s,多次改变初速度的大小，重复前面的过程，根据测得的 多组v。和s,作出s2 vo2图象如图乙所示，滑块与平台间的动摩擦因数为 0.3 ,重力加速 度 g = 10 m/s 2。/ | tints_2) 012 22*乙求平台离地的高度h及滑块在平台上滑行的距离d； (2)若将滑块的质量增大为原来的2倍，滑块从A点以4 m/s的初速度向右滑动，求滑块 滑离平台后落地时的速度大小V及落地点离平台的水平距离s的大小。【解析】(1)设滑块滑到平台边缘时的速度为 v,根据动能定理得:J 2 12mgd= mv 2mv 滑块离开平台后做平抛运动

16、，则有:,12h=gt s= vt 联立以上三式得：s2= 2hv02 4祖hd g，1，- 2h r 2h 2_由图象得：图象的斜率等于即：1=亍=0.2g g 22 12解得：h= 1 m且当s=0时，vo2=12,代入式解得：d=2 m。(2)由得：v = 2 m/s12滑块离开平台后做平抛运动，则有：h=2gt2滑块滑离平台后落地时的速度为：v'=业2+ gt2 = 2y6 m/s高中物8落地点离平台的水平距离 s的大小为：s = vt = T m。 59.如图所示，水平面上某点固定一轻质弹簧，A点左侧的水平面光滑，右侧水平面粗糙，在A点右侧5 m远处（B点）竖直放置一半圆形管

17、状光滑轨道，轨道半径 R= 0.4 m,连接处 相切。现将一质量m= 0.1 kg的小滑块放在弹簧的右端（在A点左侧且不与弹簧拴接），用 力向左推滑块而压缩弹簧，使弹簧具有的弹性势能为2 J,放手后滑块被向右弹出，它与A点右侧水平面间的动摩擦因数 以=0.2 ,取g=10 m/s2。（1）求滑块运动到半圆形轨道最低点 B时对轨道的压力；（2）改变半圆形轨道的位置（左右平移），使得被弹出的滑块到达半圆形轨道最高点 C时对 轨道的压力大小等于滑块的重力，问 A、B之间的距离应调整为多少？灯、【解析】（1）小滑块被弹出至到达B点的过程，据动能定理有：飞客混曝F .12''W单一n mgx 2mwvB滑块在B处有：Fn mg= mR而W单=A日=2 J解得：Fn= 6 N由牛顿第三