2022年高三物理二輪復(fù)習(xí) 第1部分 專題2 功和能 第1講 功 功率和動(dòng)能定理課時(shí)作業(yè)集訓(xùn)

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1、2022年高三物理二輪復(fù)習(xí) 第1部分 專題2 功和能 第1講 功 功率和動(dòng)能定理課時(shí)作業(yè)集訓(xùn) 一、選擇題(1～4題為單項(xiàng)選擇題，5～7題為多項(xiàng)選擇題) 1.某次滑板表演如圖所示，軌道ab為豎直平面內(nèi)的四分之一圓弧賽道，一滑板運(yùn)動(dòng)員以v1的初速度從圓弧賽道的a點(diǎn)下滑，運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)時(shí)速度仍為v1，若他以小于v1的初速度v2(v2＜v1)仍由a點(diǎn)下滑，則他運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)時(shí)的速度(　　) A．大于v2　　　　　　　　　　 B．等于v2 C．小于v2 D．可能為0 解析：　滑板運(yùn)動(dòng)員從圓弧賽道的a點(diǎn)下滑到b點(diǎn)的過程中，重力和摩擦力做功，當(dāng)初速度為v1時(shí)，由功能關(guān)系，運(yùn)動(dòng)員克服摩擦力做功等于減少的重力

2、勢(shì)能．而當(dāng)初速度變?yōu)関2時(shí)，運(yùn)動(dòng)員下滑的速度減小，在同一點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力減小，摩擦力減小，則運(yùn)動(dòng)員下滑過程中克服摩擦力做功減小，而重力勢(shì)能變化量不變，故運(yùn)動(dòng)員在b點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能大于他在a點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能，到b點(diǎn)時(shí)的速度大于v2. 答案：　A 2.如圖所示，在絕緣水平面上方存在著足夠大的水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)，帶正電的小金屬塊以一定的初速度從A點(diǎn)開始沿水平面向左做直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)L長(zhǎng)度到達(dá)B點(diǎn)，速度變?yōu)榱悖诖诉^程中，金屬塊損失的動(dòng)能有轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能．金屬塊繼續(xù)運(yùn)動(dòng)到某點(diǎn)C(圖中未標(biāo)出)時(shí)的動(dòng)能和A點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能相同，則金屬塊從A開始運(yùn)動(dòng)到C的整個(gè)過程中經(jīng)過的總路程為(　　) A．1.5L B．2L C．3

3、L D．4L 解析：　根據(jù)題述，小金屬塊從A運(yùn)動(dòng)到B，克服摩擦力做功Wf＝Ek＝FfL，克服電場(chǎng)力做功WE＝Ek＝qEL.設(shè)小金屬塊從B運(yùn)動(dòng)到C經(jīng)過的路程為x，由動(dòng)能定理qEx－Ffx＝Ek，解得x＝3L.金屬塊從A開始運(yùn)動(dòng)到C的整個(gè)過程中經(jīng)過的總路程為L(zhǎng)＋x＝4L，選項(xiàng)D正確． 答案：　D 3．(xx·邯鄲一模)以速度v飛行的子彈先后穿透兩塊由同種材料制成的平行放置的固定金屬板，若子彈穿透兩塊金屬板后的速度分別變?yōu)?.8v和0.6v，則兩塊金屬板的厚度之比為(　　) A．1∶1 B．9∶7 C．8∶6 D．16∶9 解析：　設(shè)金屬板厚度分別為d1、d2，子彈所受摩擦阻力為Ff，根

4、據(jù)動(dòng)能定理得－Ffd1＝m(0.8v)2－mv2、－Ffd2＝m(0.6v)2－m(0.8v)2，解得d1∶d2＝9∶7，故B正確． 答案：　B 4．(xx·合肥模擬)一滑塊在水平地面上沿直線滑行，t＝0時(shí)速率為1 m/s.從此刻開始在與速度平行的方向上對(duì)其施加一水平作用力F，力F和滑塊的速度v隨時(shí)間的變化規(guī)律分別如圖甲和圖乙所示，則(兩圖取同一正方向，取重力加速度g＝10 m/s2)(　　) A．滑塊的質(zhì)量為0.5 kg B．滑塊與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5 C．第1 s內(nèi)摩擦力對(duì)滑塊做功為－1 J D．第2 s內(nèi)力F的平均功率為1.5 W 解析：　由圖甲得F1＝1 N

5、，F(xiàn)2＝3 N，由圖乙知2 s內(nèi)滑塊的加速度不變，即為a＝ m/s2＝1 m/s2，根據(jù)牛頓第二定律有F1＋Ff＝ma，F(xiàn)2－Ff＝ma，而Ff＝μmg，解得Ff＝1 N，μ＝0.05，m＝2 kg，選項(xiàng)A、B均錯(cuò)誤；由v－t圖象面積法得第1 s內(nèi)滑塊的位移x1＝×(－1)×1 m＝－0.5 m，第1 s內(nèi)摩擦力對(duì)滑塊做功為W1＝－Ff·|x1|＝－0.5 J，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；第2 s內(nèi)力F的平均功率為F2·＝3× W＝1.5 W，選項(xiàng)D正確． 答案：　D 5.(xx·河北石家莊二模)如圖所示是質(zhì)量為1 kg的滑塊在水平面上做直線運(yùn)動(dòng)的v－t圖象．下列判斷正確的是(　　) A．在t＝1

6、s時(shí)，合力的瞬時(shí)功率為零 B．在4～6 s時(shí)間內(nèi)，滑塊的平均速度為2.5 m/s C．在3～7 s時(shí)間內(nèi)，合力做功的平均功率為2 W D．在5～6 s時(shí)間內(nèi)，滑塊受到的合力為2 N 解析：　0～3 s，滑塊做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度a＝ m/s2＝2 m/s2，合力F＝ma＝1×2 N＝2 N,1 s時(shí)速度為零，合力的瞬時(shí)功率為零，所以選項(xiàng)A正確；4～6 s時(shí)間內(nèi)，滑塊的平均速度＝＝ m/s＝3 m/s，所以選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由動(dòng)能定理，3～7 s時(shí)間內(nèi)，合力做的功W＝mv2＝×1×42 J＝8 J，所以平均功率P＝＝ W＝2 W，選項(xiàng)C正確；5～6 s時(shí)間內(nèi)，加速度大小a′＝ m/s2＝4

7、m/s2，滑塊受到的合力F′＝ma′＝1×4 N＝4 N，所以選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 答案：　AC 6．(xx·湖北天門四月調(diào)研)如圖所示，光滑的水平軌道AB與半徑為R的光滑的半圓形軌道BCD相切于B點(diǎn)，水平軌道AB部分存在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)E，半圓形軌道處于豎直平面內(nèi)，B為最低點(diǎn)，D為最高點(diǎn)．一質(zhì)量為m、帶正電的小球從距B點(diǎn)x的位置在電場(chǎng)力的作用下由靜止開始沿AB向右運(yùn)動(dòng)，并能恰好通過最高點(diǎn)D，則下列物理量的變化對(duì)應(yīng)關(guān)系正確的是(　　) A．其他條件不變，R越大，x越大 B．其他條件不變，m越大，x越大 C．其他條件不變，E越大，x越大 D．其他條件不變，R越大，小球經(jīng)過B點(diǎn)瞬間對(duì)軌道

8、的壓力越大 解析：　小球在BCD部分做圓周運(yùn)動(dòng)，在D點(diǎn)，由牛頓第二定律有：mg＝m，小球由B到D的過程中機(jī)械能守恒：mv＝mg×2R＋mv，聯(lián)立解得：vB＝，R越大，小球經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)的速度越大，則x越大，選項(xiàng)A正確；小球由A到B，由動(dòng)能定理得：qEx＝mv，將vB＝代入得：qEx＝mgR，知m越大，x越大，B正確；E越大，x越小，C錯(cuò)誤；在B點(diǎn)有：FN－mg＝m，將vB＝代入得：FN＝6mg，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 答案：　AB 7．(xx·衡水一模)質(zhì)量為2×103 kg、發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率為80 kW的汽車在平直公路上行駛；若汽車所受阻力大小恒為4×103 N，則下列判斷中正確的有(　　) A．汽

9、車的最大動(dòng)能是4×105 J B．汽車以加速度2 m/s2勻加速啟動(dòng)，啟動(dòng)后第2 s末時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際功率是32 kW C．汽車以加速度2 m/s2做初速度為0的勻加速運(yùn)動(dòng)中，達(dá)到最大速度時(shí)摩擦力做功為4×105 J D．若汽車保持額定功率啟動(dòng)，則當(dāng)汽車速度為5 m/s時(shí)，其加速度為6 m/s2 解析：　汽車的最大速度為vm＝＝20 m/s，最大動(dòng)能為Ekm＝mv＝4×105 J，A正確；汽車以加速度2 m/s2勻加速啟動(dòng)，啟動(dòng)后第2 s末時(shí)的速度是4 m/s，此時(shí)的牽引力F＝Ff＋ma＝8×103 N，功率為P＝Fv＝32 kW，B正確；勻加速運(yùn)動(dòng)的末速度為v1＝＝10 m/s，位移x＝

10、＝25 m，所以摩擦力做功W＝Ffx＝1×105 J，C錯(cuò)誤；若汽車保持額定功率啟動(dòng)，當(dāng)汽車速度為5 m/s時(shí)，其牽引力大小是F′＝＝1.6×104 N，加速度a＝＝6 m/s2，D正確． 答案：　ABD 二、非選擇題 8．(xx·四川理綜·9)嚴(yán)重的霧霾天氣，對(duì)國(guó)計(jì)民生已造成了嚴(yán)重的影響．汽車尾氣是形成霧霾的重要污染源．“鐵腕治污”已成為國(guó)家的工作重點(diǎn)．地鐵列車可實(shí)現(xiàn)零排放，大力發(fā)展地鐵，可以大大減少燃油公交車的使用，減少汽車尾氣排放． 若一地鐵列車從甲站由靜止啟動(dòng)后做直線運(yùn)動(dòng)，先勻加速運(yùn)動(dòng)20 s達(dá)最高速度72 km/h.再勻速運(yùn)動(dòng)80 s，接著勻減速運(yùn)動(dòng)15 s到達(dá)乙站停?。O(shè)列

11、車在勻加速運(yùn)動(dòng)階段牽引力為1×106 N，勻速運(yùn)動(dòng)階段牽引力的功率為6×103 kW，忽略勻減速運(yùn)動(dòng)階段牽引力所做的功． (1)求甲站到乙站的距離； (2)如果燃油公交車運(yùn)行中做的功與該列車從甲站到乙站牽引力做的功相同，求公交車排放氣態(tài)污染物的質(zhì)量．(燃油公交車每做1焦耳功排放氣態(tài)污染物3×10－6克) 解析：　(1)設(shè)列車勻加速直線運(yùn)動(dòng)階段所用的時(shí)間為t1；距離為x1；在勻速直線運(yùn)動(dòng)階段所用的時(shí)間為t2，距離為x2，速度為v：在勻減速直線運(yùn)動(dòng)階段所用的時(shí)間為t3，距離為x3；甲站到乙站的距離為x.則x1＝vt1① x2＝vt2② x3＝vt3③ x＝x1＋x2＋x3④ 聯(lián)立

12、①②③④式并代入數(shù)據(jù)得x＝1 950 m⑤ (2)設(shè)列車在勻加速直線運(yùn)動(dòng)階段的牽引力為F，所做的功為W1；在勻速直線運(yùn)動(dòng)階段的牽引力的功率為P，所做的功為W2.設(shè)燃油公交車做與該列車從甲站到乙站相同的功W，將排放氣態(tài)污染物質(zhì)量為M.則W1＝Fx1⑥ W2＝Pt2⑦ W＝W1＋W2⑧ M＝(3×10－9 kg·J－1)·W⑨ 聯(lián)立①⑥⑦⑧⑨式并代入數(shù)據(jù)得M＝2.04 kg 答案：　(1)1 950 m　(2)2.04 kg 9.(xx·四川省攀枝花市二統(tǒng))如圖所示，在一傾角為37°的絕緣斜面下端O，固定有垂直于斜面的絕緣擋板．斜面ON段粗糙，長(zhǎng)度s＝0.02 m，NM段光滑，長(zhǎng)度L

13、＝0.5 m．在斜面的所在區(qū)域有豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)為2×105 N/C.有一小滑塊質(zhì)量為2×10－3 kg，帶正電，電荷量為1×10－7 C，小滑塊與ON段表面的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.75.將小滑塊從M點(diǎn)由靜止釋放，在運(yùn)動(dòng)過程中沒有電荷量損失，與擋板相碰后原速返回．已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g取10 m/s2.求： (1)小滑塊第一次過N點(diǎn)的速度大??； (2)小滑塊最后停在距離擋板多遠(yuǎn)的位置． 解析：　(1)小滑塊第一次過N點(diǎn)的速度為v， 則由動(dòng)能定理有mv2＝mgLsin 37°＋qELsin 37° 代入數(shù)據(jù)得：v＝2 m/s. (2)滑塊在ON段

14、運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的摩擦力 Ff＝μ(mgcos 37°＋qEcos 37°)＝2.4×10－2 N 滑塊所受重力、電場(chǎng)力沿斜面的分力 F1＝mgsin 37°＋qEsin 37°＝2.4×10－2 N 因此滑塊沿ON下滑時(shí)做勻速運(yùn)動(dòng)，上滑時(shí)做勻減速運(yùn)動(dòng)，速度為零時(shí)可停下． 設(shè)小滑塊與擋板碰撞n次后停在距擋板距離為x處， 則由動(dòng)能定理得： (mg＋qE)(L＋s－x)sin 37°－μ(mg＋qE)[(2n－1)s＋x]cos 37°＝0 由0≤x≤0.02 m， 得：12.5≤n≤13.5 取n＝13得：x＝0.01 m 答案：　(1)2 m/s　(2)0.01 m 10.(

15、xx·河南省四市聯(lián)考)如圖所示，在豎直平面內(nèi)固定有兩個(gè)很靠近的同心圓形軌道，外圓ABCD光滑，內(nèi)圓A′B′C′D′的上半部分B′C′D′粗糙，下半部分B′A′D′光滑．一質(zhì)量m＝0.1 kg的小球從軌道的最低點(diǎn)A，以初速度v0向右運(yùn)動(dòng)，球的尺寸略小于兩圓間距，球運(yùn)動(dòng)的半徑R＝0.2 m，取g＝10 m/s2. (1)若v0＝3 m/s，經(jīng)過一段時(shí)間小球到達(dá)最高點(diǎn)，內(nèi)軌道對(duì)小球的支持力FN＝1 N，則小球在這段時(shí)間內(nèi)克服摩擦力做的功是多少？ (2)若v0＝3 m/s，經(jīng)過足夠長(zhǎng)的時(shí)間后，小球經(jīng)過最低點(diǎn)A時(shí)受到的支持力為多少？小球在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中減少的機(jī)械能是多少？ 解析：　(1)設(shè)小球到達(dá)最高點(diǎn)的速度為vC′，克服摩擦力做的功為W，則mg－FN＝ －2mgR－W＝mv－mv 解得W＝0.05 J. (2)經(jīng)足夠長(zhǎng)時(shí)間后，小球在下半圓軌道內(nèi)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，設(shè)小球經(jīng)過最低點(diǎn)的速度為vA，受到的支持力為FNA，則有 mgR＝mv，F(xiàn)NA－mg＝ 解得FNA＝3 N 設(shè)小球在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中減少的機(jī)械能為ΔE，由功能關(guān)系有 ΔE＝mv－mgR 解得ΔE＝0.25 J. 答案：　(1)0.05 J　(2)3 N　0.25 J