2019届高考物理二轮复习专项突破训练：功、功率和功能关系.docx

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1、1功、功率和功能关系1一辆 CRH2型动车组的总质量 M210 5 kg，额定输出功率为 4 800 kW.假设该动车组在水平轨道上运动时的最大速度为 270 km/h，受到的阻力 Ff与速度 v满足 Ff kv.当匀速行驶的速度为最大速度一半时，动车组的输出功率为( )A600 kW B1 200 kWC2 400 kW D4 800 kW2(2018天津卷2)滑雪运动深受人民群众喜爱如图 1所示，某滑雪运动员 (可视为质点)由坡道进入竖直面内的圆弧形滑道 AB，从滑道的 A点滑行到最低点 B的过程中，由于摩擦力的存在，运动员的速率不变，则运动员沿 AB下滑过程中( )图 1A所受合外力始终

2、为零B所受摩擦力大小不变C合外力做功一定为零D机械能始终保持不变3一质量为 m的汽车原来在平直路 面上以速度 v匀速行驶，发动机的输出功率为 P.从某时刻开始，司机突然加大油门将汽车发动机的输出功率提升至某个值并保持不变，结果汽车在速度到达 2v之后又开始匀速行驶若汽车行驶过程所受路面阻力保持不变，不计空气阻力下列说法正确的是( )A汽车加速过程的最大加速度为PmvB汽车加速过程的平均速度为 v32C汽车速度从 v增大到 2v过程中做匀加速运动D汽车速度增大时发动机产生的牵引力不断增大4两轮平衡车(如图 2所示) 广受年轻人的喜爱，它的动力系统由电池驱动，能够输出的最大功率为 P0，小明驾驶平

3、衡车在水平路面上沿直线运动，受到的阻力恒为 Ff.已知小明和平衡车的总质量为 m，从启动到达到最大速度的整个过程中，小明和平衡车可视为质点，不计小明对平衡车做的功设平衡车启动后的一段时间内是由静止开始做加速度为a的匀加速直线运动，则( )2图 2A平衡车做匀加速直线运动过程中能达到的最大速度为 vP0Ff maB平衡车运动过程中所需的最小牵引力为 F maC平衡车达到最大速度所用的时间 tP0 Ff ma aD平衡车能达到的最大行驶速度 v0P0Ff ma5(多选)如图 3所示，轻质弹簧一端固定，另一端连接一小物块， O点为弹簧在原长时物块的位置物块由 A点静止释放，沿粗糙程度相同的水平面向右

4、运动，最远到达 B点在从 A到 B的过程中，物块( )图 3A加速度先减小后增大B经过 O点时的速度最大C所受弹簧弹力始终做正功D所受弹簧弹力做的功等于克服摩擦力做的功6(多选)如图 4所示，竖直平面内有一半径为 R的固定 圆轨道与水平轨道相切于最14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与圆轨道、 水平轨道之间的动摩擦因数均为 .现用力 F将该小物块沿下滑的路径从 C处缓慢拉回圆弧轨道的顶端 A，拉力 F的方向始终与小物块的运动方向一致，小物块从 B处经圆弧轨道到达 A处过程中，

5、克服摩擦力做的功为 mgR ，下列说法正确的是( )图 4A物块在下滑过程中，运动到 B处时速度最大B物块从 A滑到 C的过程中克服摩擦力做的功等于 2mgRC拉力 F做的功小于 2mgRD拉力 F做的功为 mgR(12 )7(多选)某段滑雪道倾角为 30，滑雪运动员(包括雪具在内)总质量为 m，从距底端3高为 h处由静止开始匀加速下滑，下滑加速度为 (重力加速度为 g)在运动员下滑的整个g3过程中( )A运动员减少的重力势能全部转化为动能B运动员克服摩擦力做功为2mgh3C运动员最后 获得的动能为2mgh3D系统减少的机械能为mgh38(多选)如图 5所示，轻质 弹簧一端固定在水平面上的光滑

6、转轴 O上，另一端与套在粗糙固定直杆 A处的质量为 m的小球(可视为质点)相连 A点距水平面的高度为 h，直杆与水平面的夹角为 30， OA OC， B为 AC的中点， OB等于弹簧原长小球从 A处由静止开始下滑，经过 B处的速度为 v，并恰好能停在 C处已知重力加速度为 g，则下列说法正确的是( )图 5A小球通过 B点时的加速度为g2B小球通过 AB段与 BC段摩擦力做功相等C弹簧具有的最大弹性势能为 mv212D A到 C过程中，产生的内能为 mgh9.(多选)如图 6所示，一个质量为 2m的甲球和一个质量为 m的乙球，用长度为 2R的轻杆连接，两个球都被限制在半径为 R的光滑圆形竖直轨

7、道上，轨道固定于水平地面初始时刻，轻杆竖直，且质量为 2m的甲球在上方，此时，受扰动两球开始运动，重力加速度为 g，则下列说法正确的是( )图 6A甲球下滑过程中减少的机械能总等于乙球增加的机械能B甲球下滑过程中减少的重力势能总等于乙球增加的重力势能4C整个运动过程中甲球的最大速度为233gRD甲球运动到最低点前，轻杆对乙球一直做正功10如图 7所示，竖直放置的半圆形光滑绝缘轨道半径为 R0.2 m，圆心为 O，下端与绝缘水平轨道在 B点相切并平滑连接一带正电 q5.010 3 C、质量为 m3.0 kg的物块(可视为质点)，置于水平轨道上的 A点已知 A、 B两点间的距离为 L1.0 m，物

8、块与水平轨道间的动摩擦因数为 0.2，重力加速度为 g10 m/s 2.图 7(1)若物块在 A点以初速度 v0向左运动，恰好能到达圆周的最高点 D，则物块的初速度v0应为多大？(2)若整个装置处于方向水平向左、场强大小为 E2.010 3 N/C的匀强电场中(图中未画出)，现将物块从 A点由静止释放，试确定物块在以后运动过程中速度最大时的位置(结果可用三角函数表示)；(3)在(2)问的情景中，试求物块在水平面上运动的总路程11如图 8所示，在水平地面上固定一倾角 30的粗糙斜面，一质量为 m的小物块自斜面底端以一定的初速度沿斜面匀减速上滑高度 H后停止，在上滑的过程中，其加速度和重力加速度

9、g大小相等求：图 8(1)小物块与斜面间的动摩擦因数 ；(2)该过程中系统由于摩擦产生的热量 Q.12如图 9，半径为 R的光滑圆轨道固定在竖直平面内， O为其圆心一质量为 m的小滑块，在外力 F(未画出)的作用下静止在圆轨道上的 B点， OB与竖直方向的夹角为 ( Ff，合力向右，小物块向右加速运动，弹簧压缩量逐渐减小， F 弹 减小，由 F 弹 Ff ma知， a减小；当运动到 F 弹 Ff时， a减小为零，此时弹簧仍处于压缩状态，由于惯性，小物块继续向右运动，此时 F 弹 mgR ，由此可得：mgRmgR mgR ，由以上可得： WF2mgR，故 C正确7.答案 CD解析 由于运动员下滑

10、的加速度 a g gsin 30 g，所以运动员在下滑过程中受13 12到了摩擦力的作用，摩擦力做负功，因此运动员减少的重力势能转化为动能和 内能，故 A错误；由牛顿第二定律可知，运动员受到的合力 F 合 ma mg，下落的距离为 s2 h, 故13合力做的功 W F 合 s mgh.由动能定理可知，运动员最后获得的动能为 Ek W mgh，故23 23C正确；运动员所受合外力 F 合 mgsin 30 Ff mg，故摩擦力 Ff mg，摩擦力所做的13 16功 Wf Ffs mgh，故克服摩擦力做功为 mgh，故 B错误；根据功能关系知，克服摩13 13擦力做的功等于机械能的减小量，故机械能

11、减小了 mgh，故 D正确138.答案 BCD解析 因在 B点时弹簧处于原长，则小球到达 B点时的加速度为 a gsin 30 g cos 30 g，选项 A错误；因 AB段与 BC段关于 B点对称，则在两段上弹力的平均12值相等，则摩擦力的平均值相等，摩擦力做功相等，选项 B正确；设小球从 A运动到 B的过程中克服摩擦力做功 为 Wf，弹簧具有的最大弹性势能为 Ep，根据能量守恒定律得，对于小球从 A到 B的过程有： mg h Ep mv2 Wf，从 A到 C的过程有： mgh2 Wf，解得：12 12Wf mgh，则 Ep mv2.即弹簧具有的最大弹性势能为 mv2，故 C正确； A到 C

12、过程中，产12 12 12生的内能为 2Wf mgh，选项 D正确9.答案 ACD解析 在运动的 过程中，重力对系统做正功，甲和乙的动能都增加由于只有动能和重力势能之间的相互转化，所以甲球下滑过程中减少的机械能总等于乙球增加的机械能，8故 A正确；在运动的过程中，重力对系统做正功，甲和乙的动能都增加，所以甲球下滑过程中减少的重力势能总大于乙球增加的重力势能，故 B错误；当甲到达最低点时，乙也到达了最高点，该过程中系统减小的重力势能等于系统增加的动能，由于两球的线速度相等，设该速度为 v，则：2 mg2R mg2R mv2 2mv2，得： v ，故 C正确；甲球运12 12 233gR动到最低点

13、前，乙的重力势能一直增大，同时乙的动能也一直增大，可知轻杆对乙球一直做正功，故 D正确10.答案 见解析解析 (1)物块恰好能到达圆周的最高点 D，故有： mg mvD2R对 A到 D过程，根据动能定理有： mg2R mgL mvD2 mv0212 12联立解得： v0 m/s14(2)假设物块能滑到 C点，从 A至 C过程，由动能定理得：qE(L R) mgR mgL mvC2012可得 vC0，故物块始终没有脱离轨道当物块在圆弧轨道上切向受力平衡时，其速度最大对物块受力分析，可知 tan Eqmg 13故物块在以后运动过程中速度最大时位于 B点左侧圆周上，其与圆心的连线与 OB的夹角为 ，

14、且 arctan 13(3)对物块，由释放至停在 B点速度为 0的过程中，由动能定理得： qEL mgs 0解得总路程为： s m.5311.答案 见解析解析 (1)在小物块沿斜面匀减速上滑的过程中，由牛顿第二定律有：mgsin mg cos maa g解得： .33(2)该过程中， 小物块克服摩擦力所做的功为：W mg cos Hsin 由功能关系有： Q W解得： Q mgH.912.答案 (1) mgsin (2) v0 3 2cos gR解析 (1)为使小滑块静止在 B点，外力 F最小时其方向垂直于 OB向上，大小为：Fmin mgsin .(2)设小滑块沿圆轨道运动到 C点时的速度大小为 vC，由牛顿运动定律有 mgmvC2R小滑块从 B点运动到 C点，由机械能守恒定律有 mv02 mvC2 mgR(1cos )12 12联立解得 v0 . 3 2cos gR