高考物理二輪總復(fù)習(xí)專題能力訓(xùn)練5功功率動(dòng)能定理

專題能力訓(xùn)練5功功率動(dòng)能定理(時(shí)間:45分鐘滿分:100分)一、選擇題(本題共8小題,每小題8分,共64分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,1~5題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求,6~8題有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得8分,選對(duì)但不全的得4分,有選錯(cuò)的得0分)1.(2020·江蘇卷)質(zhì)量為1.5×103kg的汽車在水平路面上勻速行駛,速度為20m/s,受到的阻力大小為1.8×103N。此時(shí),汽車發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的實(shí)際功率是()A.90W B.30kWC.36kW D.300kW2.(2022·吉林實(shí)驗(yàn)中學(xué)期中)一物體在粗糙的水平面上受到水平拉力作用,在一段時(shí)間內(nèi)的速度隨時(shí)間變化情況如圖所示。關(guān)于拉力的功率隨時(shí)間變化的圖像,下圖可能正確的是()3.(2021·山東聊城二模)踢出的足球在空中的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示,足球可視為質(zhì)點(diǎn),空氣阻力不計(jì)。用vy、E、Ek、P分別表示足球的豎直分速度大小、機(jī)械能、動(dòng)能、重力的瞬時(shí)功率,用t表示足球在空中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間,下列圖像可能正確的是()4.(2021·安徽淮北模擬)某健身愛好者質(zhì)量為55kg,在做俯臥撐運(yùn)動(dòng)的過程中可將他的身體視為一根直棒。已知重心在C點(diǎn),A、B分別為雙腳、兩手與地面接觸點(diǎn)連線的中點(diǎn),OA、OB的長(zhǎng)分別為1.0m和0.5m。若他在1min內(nèi)做了36個(gè)俯臥撐,每次肩部上升的距離均為0.5m,則1min內(nèi)克服重力做的功和相應(yīng)的功率約為()A.660J,11W B.6600J,110WC.990J,16.5W D.9900J,165W5.如圖甲所示,為測(cè)定物體沖上粗糙斜面能達(dá)到的最大位移x與斜面傾角θ的關(guān)系,將某一物體每次以不變的初速率v0沿斜面向上推出,調(diào)節(jié)斜面與水平方向的夾角θ,實(shí)驗(yàn)測(cè)得x與斜面傾角θ的關(guān)系如圖乙所示。g取10m/s2,根據(jù)圖像可求出()A.物體的初速率v0=3m/sB.物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5C.取不同的傾角θ,物體在斜面上能達(dá)到的位移x的最小值xmin=1.44mD.當(dāng)某次θ=30°時(shí),物體達(dá)到最大位移后將沿斜面下滑6.我國(guó)003號(hào)航母預(yù)計(jì)用電磁彈射器發(fā)射艦載機(jī)。電磁彈射器的核心設(shè)備之一是“強(qiáng)迫儲(chǔ)能裝置”,它的作用就是把儲(chǔ)存的能量以極大的功率在短時(shí)間內(nèi)釋放出來。設(shè)計(jì)要求強(qiáng)迫儲(chǔ)能裝置在45s內(nèi)充滿200MJ的能量。彈射過程中能量利用率為60%,航母艦載機(jī)常規(guī)起飛質(zhì)量為18t,彈射時(shí)間約3s。假設(shè)航母處于靜止?fàn)顟B(tài),則以下說法正確的是()A.強(qiáng)迫儲(chǔ)能裝置的平均充電功率約為60MWB.艦載機(jī)能獲得的最大速度約為115m/sC.彈射器對(duì)艦載機(jī)做功的平均功率約為100MWD.彈射過程飛行員的平均加速度約為4個(gè)重力加速度大小7.(2022·重慶考前熱身卷)如圖甲所示,輕彈簧直立在地面上,一端與地面固定相連,另一端與質(zhì)量為1kg的物塊固定相連,物塊處于靜止?fàn)顟B(tài)。在物塊上施加一個(gè)豎直向上的拉力F,使物塊向上做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),拉力F隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖乙所示,彈簧的形變始終在彈性限度內(nèi),重力加速度g取10m/s2,則()甲乙A.彈簧的勁度系數(shù)為1000N/mB.物塊運(yùn)動(dòng)的加速度大小為2m/s2C.從靜止開始至拉力的大小剛好等于物塊重力的過程中,物塊重力勢(shì)能增量為0.09JD.當(dāng)物塊的動(dòng)能增量剛好等于拉力和重力做功之和時(shí),物塊的動(dòng)能大小為0.2J8.(2021·湖北武漢模擬)懸崖速降是一種戶外運(yùn)動(dòng)。如圖所示,速降者選擇崖面平坦、高度適合的崖壁,用專業(yè)的登山繩做保護(hù),由崖壁主體沿繩下躍,通過下降器和一個(gè)八字環(huán)控制摩擦阻力從而控制下降速度,從崖頂下降到崖底。某次速降中,速降者先從靜止開始勻加速至2m/s,接著勻速運(yùn)動(dòng)40s,之后勻減速運(yùn)動(dòng),到達(dá)地面時(shí)速度恰好減為零,總共歷時(shí)60s。設(shè)速降者及裝備的總質(zhì)量為60kg,運(yùn)動(dòng)方向始終豎直向下,g取10m/s2,則下列說法正確的是()A.在加速下降階段,速降者及裝備的機(jī)械能逐漸增大B.在60s內(nèi),速降者下降高度為100mC.在60s內(nèi),速降者及裝備克服阻力做功4.8×104JD.在變速下降的20s內(nèi),速降者及裝備克服阻力做功1.2×104J二、非選擇題(本題共3小題,共36分)9.(10分)節(jié)能混合動(dòng)力汽車是一種可以利用汽油及所儲(chǔ)存的電能作為動(dòng)力來源的汽車。有一質(zhì)量m=1000kg的混合動(dòng)力汽車,在平直公路上以v=90km/h的速度勻速行駛,發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率為P=50kW。當(dāng)看到前方有大貨車慢速行駛時(shí),該汽車提速超過了大貨車。這個(gè)過程中發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率不變,蓄電池開始工作,輸出功率為P'=20kW。該混合動(dòng)力汽車提速后運(yùn)動(dòng)s=1000m時(shí),速度達(dá)到最大,并超過大貨車,然后蓄電池停止工作。全程阻力不變。求:(1)該混合動(dòng)力汽車以90km/h的速度在平直公路上勻速行駛時(shí),所受阻力F阻的大小;(2)該混合動(dòng)力汽車加速過程中達(dá)到的最大速度的大小;(3)整個(gè)超車過程中,該混合動(dòng)力汽車消耗的電能E(保留兩位有效數(shù)字)。10.(13分)某砂場(chǎng)為提高運(yùn)輸效率,研究砂粒下滑的高度與砂粒在傳送帶上運(yùn)動(dòng)的關(guān)系,建立如圖所示的物理模型。豎直平面內(nèi)有一傾角θ=37°的直軌道AB,其下方右側(cè)放置一水平傳送帶,直軌道末端B與傳送帶間距可近似為零,但允許砂粒通過。轉(zhuǎn)輪半徑R=0.4m、轉(zhuǎn)軸間距l(xiāng)=2m的傳送帶以恒定的線速度逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)輪最低點(diǎn)離地面的高度H=2.2m?，F(xiàn)將一小物塊放在距離傳送帶高h(yuǎn)處?kù)o止釋放,假設(shè)小物塊從直軌道B端運(yùn)動(dòng)到達(dá)傳送帶上C點(diǎn)時(shí),速度大小不變,方向變?yōu)樗较蛴摇Ｒ阎∥飰K與直軌道和傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ=0.5。(sin37°=0.6)(1)若h=2.4m,求小物塊到達(dá)B端時(shí)速度的大小。(2)若小物塊落到傳送帶左側(cè)地面,求h需要滿足的條件。(3)改變小物塊釋放的高度h,小物塊從傳送帶的D點(diǎn)水平向右拋出,求小物塊落地點(diǎn)到D點(diǎn)的水平距離x與h的關(guān)系式及h需要滿足的條件。11.(13分)(2021·浙江臨海二模)圖甲為兒童玩具小火車軌道,由豎直圓軌道BMC(B、C是圓弧軌道最低點(diǎn)且可認(rèn)為是緊靠的)、豎直圓弧軌道DE和HF、傾斜半圓軌道EGF、四分之一水平圓軌道AK和IJ與水平軌道AB、CD、HI、KJ平滑相切連接而成,圖乙為軌道側(cè)視示意圖。已知豎直圓軌道、圓弧DE、HF和EGF的半徑均為R=0.4m,lCD=0.4m,圓弧DE、HF對(duì)應(yīng)的圓心角∠HO3F=37°,小火車質(zhì)量m=0.2kg且可視為質(zhì)點(diǎn)。水平軌道上小火車受到軌道的阻力恒為其重力的15,其他軌道的阻力忽略不計(jì)。小火車在H點(diǎn)處以恒定功率P=2W由靜止開始啟動(dòng),沿著HIJKAB軌道運(yùn)動(dòng),經(jīng)過t=2s到達(dá)B點(diǎn)時(shí)關(guān)閉電動(dòng)機(jī),小火車恰好能沿著豎直圓軌道運(yùn)動(dòng)。sin37°=0.6,cos37°=0.甲乙(1)小火車到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度大小;(2)小火車從H點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)過程中阻力做的功;(3)小火車運(yùn)動(dòng)到傾斜半圓軌道EGF最高點(diǎn)G時(shí)對(duì)軌道作用力的大小。

專題能力訓(xùn)練5功功率動(dòng)能定理1.C解析:汽車在水平路面上勻速行駛,故牽引力與阻力的大小相等,為1.8×103N,功率P=Fv=1.8×103×20W=36kW,故A、B、D錯(cuò)誤,C正確。2.D解析:由題圖知,在0~t0時(shí)間內(nèi),物體做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng),則有v=at,由牛頓第二定律得FFf=ma,則拉力的功率為P=Fv=(Ff+ma)v=(Ff+ma)at,在t0時(shí)刻以后,物體做勻速運(yùn)動(dòng),速度不變,則F'=Ff,P'=F'v'=Ffv'<P,P'不變,選項(xiàng)A、B、C錯(cuò)誤,D正確。3.C解析:足球做斜上拋運(yùn)動(dòng),豎直方向上,速度先減小后增大,vyt圖像的斜率表示重力加速度,故斜率應(yīng)恒定不變,故A錯(cuò)誤;空氣阻力不計(jì),足球的機(jī)械能守恒,即不隨時(shí)間變化,故B錯(cuò)誤;足球機(jī)械能守恒,重力勢(shì)能先增大后減小,故動(dòng)能先減小后增大,但足球做斜上拋運(yùn)動(dòng),到最高點(diǎn)的速度不為零,即動(dòng)能最小值不為零,故C正確;速度的水平分量不變,豎直分量先減小到零,后反向增加,故根據(jù)P=mgvy=mg2t,重力的功率隨時(shí)間先均勻減小后均勻增加,故D錯(cuò)誤。4.B解析:設(shè)重心上升高度為h,根據(jù)幾何知識(shí)可得h0.5m=1.0m1.0m+0.5m,解得h=13m,故做一次俯臥撐克服重力做的功為mgh=5505.C解析:由題圖可知,當(dāng)θ=90°時(shí)物體做豎直上拋運(yùn)動(dòng),位移為x=1.80m,由豎直上拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律可知v02=2gh,代入數(shù)據(jù)解得v0=6m/s,故A錯(cuò)誤;當(dāng)θ=0°時(shí),位移為x=2.40m,由動(dòng)能定理可得μmgx=012mv02,代入數(shù)據(jù)解得μ=0.75,故B錯(cuò)誤;由動(dòng)能定理得mgxsinθμmgcosθ·x=012mv02,解得x=1.8sinθ+34cosθm=1.854sin(θ+α)m,當(dāng)θ+α=90°時(shí),sin(θ+α)=6.BD解析:強(qiáng)迫儲(chǔ)能裝置在45s內(nèi)充滿200MJ的能量,強(qiáng)迫儲(chǔ)能裝置的平均充電功率約為P=Wt=ΔEt=200×10645W=4.4×106W,故A錯(cuò)誤;由動(dòng)能定理得12mvmax2=60%×200×7.AC解析:開始時(shí)物塊處于靜止?fàn)顟B(tài),彈簧處于壓縮狀態(tài),設(shè)彈簧壓縮量為x,根據(jù)平衡條件可得kx=mg①,當(dāng)t=0時(shí),對(duì)物塊受力分析,根據(jù)牛頓第二定律得F0+kxmg=ma②,聯(lián)立解得a=1m/s2,選項(xiàng)B錯(cuò)誤。當(dāng)t=0.1s時(shí),對(duì)物塊受力分析,由于F1<mg,則根據(jù)牛頓第二定律可得F1+k(xΔx)mg=ma③,因?yàn)槲飰K向上做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),在t=0.1s內(nèi),Δx=12at2=0.005m,聯(lián)立①③得k=1000N/m,x=0.01m,選項(xiàng)A正確。當(dāng)拉力的大小剛好等于物塊重力時(shí),彈簧彈力提供外力,則有k(xΔx')=ma,解得Δx'=0.009m,所以ΔEp增=mg·Δx',解得ΔEp增=0.09J,選項(xiàng)C正確。物塊的動(dòng)能增量剛好等于拉力和重力做功之和時(shí),說明彈簧彈力做功為0,開始時(shí)彈簧壓縮x,彈簧彈力做功為0,則彈簧需伸長(zhǎng)x,即位移為2x,根據(jù)速度—位移關(guān)系可得v=2a·2x,物塊的動(dòng)能大小為Ek=12mv2,聯(lián)立解得8.BD解析:在加速下降階段,阻力對(duì)速降者及裝備整體做負(fù)功,則速降者及裝備的機(jī)械能逐漸減小,故A錯(cuò)誤;速降者勻速運(yùn)動(dòng)的速度為v=2m/s,設(shè)加速、勻速和減速的時(shí)間分別為t1、t2、t3,則t1+t3=60s40s=20s,在60s內(nèi),速降者下降高度為x=v2(t1+t3)+vt2=22×20m+2×40m=100m,故B正確;設(shè)在60s內(nèi),速降者及裝備克服阻力做功為Wf,根據(jù)動(dòng)能定理得mgxWf=0,解得Wf=6×104J,故C錯(cuò)誤;在變速下降的20s內(nèi),速降者及裝備克服阻力做功等于克服阻力總功減去勻速階段克服阻力做的功,為Wf'=Wfmgvt2,解得Wf'=1.2×109.答案:(1)2×103N(2)35m/s(3)6.6×105J解析:(1)汽車牽引力與功率的關(guān)系為P=Fv當(dāng)汽車勻速行駛時(shí)有F=F阻所以F阻=Pv=2×103(2)汽車達(dá)到的最大速度vmax=P+P(3)在加速過程中,由動(dòng)能定理有(P+P')tF阻s=12m消耗的電能E=P't解得E=6.6×105J。10.答案:(1)4m/s(2)h<3.0m(3)x=2h-3h≥3解析:(1)物塊由靜止釋放到B的過程中,mgsinθμmgcosθ=mavB2=2vB=4m/s。(2)設(shè)小物塊從傳送帶左側(cè)離開,到達(dá)D點(diǎn)速度為0時(shí)高為h10=mgh1μmgcosθh1sin得h<h1=3.0m。(3)設(shè)小物塊從傳送帶右側(cè)拋出,到達(dá)D點(diǎn)的速度為v12mv2=mghμmgcosθhsinH+2R=12gt2,得x=2h為使小物塊能在D點(diǎn)水平拋出mg≤m得h≥3.6m。11.答案:(1)25m/s(2)2J(3)810解析:(1)小火車恰能通過豎直圓周軌道