2019届高考物理二轮复习第一部分专题整合专题二功能与动量第1讲功和功率动能定理专项训练201902203254.doc
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1、1第 1 讲 功和功率 动能定理真题再现 1.(2018全国卷)如图 211 所示,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图 211A小于拉力所做的功B等于拉力所做的功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 由动能定理 WF Wf Ek0,可知木箱获得的动能一定小于拉力所做的功,A 正确。答案 A2(2018全国卷)如图 212 所示, abc 是竖直面内的光滑固定轨道, ab 水平,长度为 2R; bc 是半径为 R 的四分之一圆弧,与 ab 相切于 b 点。一质量为 m 的小球,始终受到与重力大小相等的水平外力的作用,自 a
2、点处从静止开始向右运动。重力加速度大小为 g。小球从 a 点开始运动到其轨迹最高点,机械能的增量为图 212A2 mgR B4 mgRC5 mgR D6 mgR解析 设小球运动到 c 点的速度大小为 vc,则对小球由 a 到 c 的过程,由动能定理有F3R mgR mv ,又 F mg,解得 vc2 ,小球离开 c 点后,在水平方向做初速度为12 2c gR零的匀加速直线运动,竖直方向在重力作用下做匀减速直线运动,由牛顿第二定律可知,小球离开 c 点后水平方向和竖直方向的加速度大小均为 g,则由竖直方向的运动可知,小球从离开 c 点到其轨迹最高点所需的时间为 t 2 ,在水平方向的位移大小为v
3、cg Rgx gt22 R。由以上分析可知,小球从 a 点开始运动到其轨迹最高点的过程中,水平方向122的位移大小为 5R,则小球机械能的增加量为 E F5R5 mgR,C 正确,ABD 错误。答案 C3.(2015全国卷)一汽车在平直公路上行驶。从某时刻开始计时,发动机的功率 P随时间 t 的变化如图 213 所示。假定汽车所受阻力的大小 f 恒定不变。下列描述该汽车的速度 v 随时间 t 变化的图线中。可能正确的是图 213解析 本题属于机车的恒定功率启动问题。当牵引力大于阻力时,机车加速运动,但速度的增加会导致牵引力变小,机车所受的合力变小,机车的加速度变小,故机车的运动为加速度不断变小
4、的加速运动,直到加速度等于零变为匀速直线运动,故 0 t1时间内,是一个恒定功率加速过程,直到变为匀速直线运动, t1 t2时间内,是另一个恒定功率加速过程,直到变为匀速直线运动,故 A 项正确。答案 A4.(2017全国卷)为提高冰球运动员的加速能力,教练员在冰面上与起跑线距离 s0和 s1(s1 s0)处分别放置一个挡板和一面小旗,如图 214 所示。训练时,让运动员和冰球都位于起跑线上,教练员将冰球以初速度 v0击出,使冰球在冰面上沿垂直于起跑线的方向滑向挡板;冰球被击出的同时,运动员垂直于起跑线从静止出发滑向小旗。训练要求当冰球到达挡板时,运动员至少到达小旗处。假定运动员在滑行过程中做
5、匀加速运动,冰球到达挡板时的速度为 v1,重力加速度大小为 g,求图 214(1)冰球与冰面之间的动摩擦因数;(2)满足训练要求的运动员的最小加速度。解析 (1)设冰球的质量为 m,冰球与冰面之间的动摩擦因数为 ,由动能定理得3 mgs 0 mv mv 12 21 12 20解得 。v20 v212gs0(2)冰球到达挡板时,满足训练需求的运动员中,刚好到达小旗处的运动员的加速度最小。设这种情况下,冰球和运动员的加速度大小分别为 a1和 a2,所用的时间为 t。由运动学公式得v v 2 a1s020 21v0 v1 a1ts1 a2t212联立式得a2 。s1(v1 v0)22s20答案 见解
6、析考情分析分值 614 分题型 以选择题为主,计算题涉及其中一部分命题热点(1)功和功率的理解与计算(2)机车启动问题(3)应用动能定理解决综合问题考点一 功和功率的计算1功的计算(1)恒力做功 W Flcos 。(2)变力做功 W l( 为力对位移的平均值)。F F W Pt。( P 恒定,或 W t)P利用功能关系 W E 或动能定理 W Ek。图像法: F x 图线所围的面积; Pt 图线所围的面积。 W p V(计算气体做功)。2功率的计算(1)瞬时功率 P Fvcos ,其中 为 F 与 v 的夹角。4(2)平均功率 P 。Wt【题组突破】1(2018中山七校联考)汽车在平直公路上行
7、驶,在它的速度从零增加到 v 的过程中,汽车发动机做的功为 W1;它的速度从 v 增加到 2v 的过程中,汽车发动机做的功为 W2,设汽车在行驶过程中发动机的牵引力和所受阻力都不变,则有A W22 W1 B W23 W1C W24 W1 D仅能判定 W2 W1解析 速度从零增加到 v 的过程中的位移 x1 ,速度从 v 增加到 2v 的过程中的位v22a移 x2 ,则位移之比为 13,根据 W Fx 知,汽车发动机做功之比为4v2 v22a 3v22a13,即 W23 W1,故 B 正确,A、C、D 错误。答案 B2(2018哈尔滨师范大学附属中学高三测试)测定运动员体能的一种装置如图215
8、所示,运动员质量为 m1,绳拴在腰间沿水平方向跨过定滑轮(不计滑轮摩擦、质量),下悬一个质量为 m2的重物,人用力蹬传送带而人的重心不动,使传送带以速率 v 匀速向右运动,下面是人对传送带做功的四种说法,其中正确的是图 215A人对传送带不做功B人对传送带做负功C人对传送带做功的功率为 m2gvD人对传送带做功的功率为( m1 m2)gv解析 人对传送带的摩擦力方向向右,传送带在力的方向上有位移,所以人对传送带做功,摩擦力和位移的方向相同,故做正功,故 A、B 错误;人的重心不动,绳对人的拉力和人与传送带间的摩擦力平衡,而拉力又等于 m2g,所以人对传送带做功的功率为 m2gv,故 C 正确,
9、D 错误。答案 C3(多选)如图 216 所示,物体沿弧形轨道滑下后进入足够长的水平传送带,传送带以图示方向匀速运转,则传送带对物体做功情况可能是5图 216A始终不做功B先做负功后做正功C先做正功后不做功D先做负功后不做功解析 当物体到达传送带上时,如果物体的速度恰好和传送带的速度相等,那么物体和传送带将一起在水平面上匀速运动,它们之间没有摩擦力的作用,所以传送带对物体始终不做功,所以 A 正确。若物体速度大于传送带速度,则受向后的摩擦力,传送带对物体做负功,当速度与传送带速度相等时,摩擦力为零,不再对物体做功,不会出现再做正功的情况,所以 B 错误,D 正确。若物体速度小于传送带速度,则受
10、向前的摩擦力,传送带对物体做正功,当速度与传送带速度相等,摩擦力又变为零,不再对物体做功,所以 C 正确。答案 ACD考点二 机车启动问题1恒定功率启动机车先做加速度逐渐减小的加速运动,后做匀速直线运动。速度图像如图 217 所示,当 F F 阻 时, vm 。PF PF阻图 2172恒定加速度启动速度图像如图 218 所示。机车先做匀加速直线运动,当功率达到额定功率后获得匀加速运动的最大速度 v1。若再加速,应保持功率不变做变加速运动,直至达到最大速度vm后做匀速运动。图 218(1)求 v1由 F F 阻 ma; P P 额 Fv1得 v1 。P额F阻 ma6(2)求 vm:由 P 额 F
11、 阻 vm得 vm 。P额F阻(3)求匀加速时间 t1: t1 。v1a(多选)(2018 资阳二诊)如图 219 所示为牵引力 F 和车速倒数 的关系图1v像。若汽车质量为 2103 kg,它由静止开始沿平直公路行驶,且行驶中阻力恒定,设其最大车速为 30 m/s,则正确的是图 219A汽车所受阻力为 2103 NB汽车车速为 15 m/s 时功率为 3104 WC汽车匀加速的加速度为 3 m/s2D汽车匀加速所需时间为 5 s解析 由图像可知车速为 30 m/s 时的牵引力为 F210 3 N,此时汽车做匀速运动,f F210 3 N,故 A 正确。此时汽车的功率为 P Fvm210 3
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