2022年高考物理模拟试题汇编与解析专题五功功率与动能定理 .pdf

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1、学习必备欢迎下载20XX年全国各地百套模拟试题精选分类解析专题五功功率与动能定理1 【2012?江西检测】 如图所示，质量为m的物体在与水平方向成 的恒力 F 作用下以加速度 a 做匀加速度直线运动，已知物体和地面间的动摩擦因数为 ，物体在地面上运动距离为 x 的 过程中力F做功为（）AmgxBxgamtan1Cxgamtan1Dmgxtan1【答案】 B 【解析】以物体为研究对象，竖直方向有NsinFmgF，水平方向有maFFNcos，联立解得gamFsincos，在此过程中F 做功xgamFxWtan1cos，故正确选项为B。2 【2012?江苏调考】小明同学骑电动自行车沿平直公路行驶，因

2、电瓶“没电”，故改用脚蹬车匀速前行。设小明与车的总质量为100kg，骑行过程中所受阻力恒为车和人总重的 0.02倍， g 取 l0m/s2。通过估算可知，小明骑此电动车做功的平均功率最接近A10W B100W C300W D 500W 【答案】 B 【解析】 由 P=Fv可知， 要求骑车人 的功率， 一要知道骑车人的动力， 二要知道骑车人的速度，前者由于自行车匀速行驶，由二力平衡 的知道可和F=f=20N，后者对于骑车人的速度我们应该有一个定性估测，约为5m/s，所以205100PFvWW3 【2012?广东潮州期末】1物体在竖直向上的 拉力和重力 的 作用下竖直向上运动，运动的 vt 图像如

3、图所示则 A物体所受拉力是恒力 B物体所受拉力是变力 C第 1s 末和第 4s 末拉力 的功率相等 D第 5s 末物体离出发点最远【答案】 BD 【解析】 0-2秒内是恒力且大于重力，2-3秒内等于重力，3-5 秒内是恒力且小于重力，0-5秒内是变力，选项A 错误，选项B正确。第1s 末和第 4s 末速率相等，拉力的大小不等，所t/s O v1 2 3 4 5 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 13 页学习必备欢迎下载以它们 的功率不相等，选项C 错误。第5s 末物体离出发点最远且等于该梯形的 面积，选项D正确。4 【20

4、12?北京东城区联考】一只苹果从楼上某一高度自由下落，苹果在空中依次经过三个完全相同 的窗户 1、2、3。图 5 中直线为苹果在空中的运动轨迹若不计空气阻力的影响，以下说法正确的是A苹果通过第3 个窗户所用 的时间最长B苹果通过第1 个窗户 的平均速度最大C苹果通过第3 个窗户重力做 的功最大D苹果通过第1 个窗户重力 的平均功率最小【答案】 D【解析】因平均速度为221vvv，所以通过第 3个窗户 的平均速度最大，时间最少，故选项AB错；因重力通过窗户所做的功为hmgW做功相等，选项C错根据twp，因通过第3 个窗户 的时间最少，所以选项D正确 .5 【2012?河南调考】 如右图所示，物体

5、受到水平推力F 的作用在粗糙水平面上做直线运动。监 测 到 推 力F、 物 体 速 度v 随 时 间t变 化 的 规 律 如 图 所 示 。 取g=10m/s2， 则（）A第 1s 内推力做功为1J B第 2s 内物体克服摩擦力做的功 W=2.0J C第 1.5s 时推力 F的 功率为 2W D第 2s 内推力 F做功 的平均功率W51.P【答案】 B 【解析】第1s 内物体保持静止状态，在推力方向没有位移产生故做功为0，A 选项错误；由图象可知第3s 内物体做匀速运动，F=2N ，故F=f=2N，由vt图象知第2s 内物体 的位移x=2112m=1m ， 第 2s 内物体克服摩擦力做的功 W

6、f=fx=2.0J ，故 B选项正确；第1.5s 时物体的速度为 1m/s， 故推力 的功率为 3W ，C选项错误； 第 2s 内推力 F=3N ，推力 F 做功 WF=Fx=3.0J ，故第 2s 内推力 F做功 的平均功率P=WF/t=3W，故 D选项错误。6 【2012?率京朝阳期末】 一辆汽车在平直的 公路上以速度v0 开始加速行驶， 经过一段时间t ，前进了距离l ，此时恰好达到其最大速度vm，设此过程中汽车发动机始终以额定功率P工作，汽车所受 的阻力恒为f ，则在这段时间里，发动机所做的功为 ( ) 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - -

7、 - -第 2 页，共 13 页学习必备欢迎下载fvmt Pt 12mv2 m 12mv2 0f l ftv0vm2ABCD【答案】 D 【解析】 . 因为发动机以额定功率工作，所以发动机 的功 W Pt ， 故对 达到最大速度vm时，牵引力与阻力相等，所以W Pt Fvm t ，故对由动能定理W f l 12mv2m 12mv2 0，所以 W 12mv2 m 12mv2 0f l ，故对故选项D正确7 【2012?四川期中】 某运动员臂长L，将质量为m的铅球推出，铅球出手的速度大小为v0，方向与水平方向成30角，则该运动员对铅球所做的功是 ( ) A.v2 02 Bmgl12mv20C.12

8、mv2 0 Dmglmv2 0【答案】 A. 【解析】运动员对铅球的作用力为F，由动能定理知：WF mgLsin3012mv2 0，所以 WF 12mgL 12mv2 0. 8 【 2012?武汉调考】 质量为 1kg 的物体，放在动摩擦因数为0.2 的水平面上，在水平拉力的作用下由静止开始运动，水平拉力做的功W和物体发生 的位移s之间 的关系如图5 所示，重力加速度为10m/s2，则下列说法正确的是（） A s=3m时速度大小为2 2m/s B s=9m时速度大小为4 2m/s C OA段加速度大小为3m/s2 D AB段加速度大小为3m/s2 【答案】 C 【解析】由公式FsW得，从0 到

9、 3m时水平221mvmgsW，拉 力 的 大 小 为5N， 对 此 过 程 由 动 能 定 理 可 得代入数值得s=3m时速度大小为3 2m/s，所以选项A 错误；对0 到 9m全过程由动能定律得212191012 .027v，解得 s=9m时速度大小为3 2m/s ，所以选项B 错误；由牛精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 13 页学习必备欢迎下载顿第二定律得OA段加速度大小为3m/s2，所以选项C正确，同理得选项D错误 . 9 【2012?去南期中】 重机 的钢索将重物由地面吊到空中某个高度，其速度图象如图所示，则钢索

10、拉力 的 功率随时间变化的图象可能是 ( ) 【答案】 A. 【解析】由速度图象知重物先匀加速再匀速后匀减速运动，由牛顿第二定律知，在匀加速过程有F1 mg ma1，F1为恒力且大于mg ，拉力 的功率 P1F1vF1at ；在匀速过程有F2 mg ，拉力 的功率 P2F2v0为定值；在匀减速过程有mg F3ma3，F3为恒力且小于mg ，拉力 的功率P3F3vF3(v0at) ，功率逐渐减小到0；可知A 正确 10 【2012?上海期中】 把动力装置分散安装在每节车厢上，使其既具有牵引动力，又可以载客，这样的 客车车辆叫做动车。而动车组是几节自带动力的车辆（动车）加几节不带动力的车辆（也叫拖

11、车）编成一组，如右图所示，假设动车组运行过程中受到的 阻力与其所受重力成正比，每节动车与拖车的质量都相等，每节动车 的额定功率都相等。 若 1 节动车加 3 节拖车编成 的动车组 的最大速度为 120km/h， 则 9 节动车加 3 节拖车编成 的动车组 的最大速度为（）A120km/h B240km/h C360km/h D480km/h 【答案】 C 【解析】由kmvP4和vkmP129，解得km/h3603vv，故正确选项11 【 2012?重庆调研】 如图所示，斜面AB 、DB动摩擦因数相同可视为质点 的物体分别沿AB 、 DB从斜面顶端由静止下滑到底端，下列说法正确的是( ) A物体

12、沿斜面DB滑动到底端时动能较大B物体沿斜面AB滑动到底端时动能较大C物体沿斜面DB滑动过程中克服摩擦力做的功较多D物体沿斜面AB滑动过程中克服摩擦力做的功较多精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 13 页学习必备欢迎下载【答案】 B. 【解析】已知斜面AB 、 DB动摩擦因数相同，设斜面倾角为 ，底边为x，则斜面高度为hxtan ，斜面长度Lxcos ，物体分别沿AB 、DB从斜面顶端由静止下滑到底端，由动能定理有： mgh mgLcos 12mv2，可知物体沿斜面AB滑动到底端时动能较大，故A 错误， B正确；物体沿斜面滑动

13、过程中克服摩擦力做的功 Wf mgLcos mgx相同，故C、D 错误12 【 2012?河北摸底】 质量为m 的物体静止在粗糙的水平地面上。现用一水平拉力使物体从静止开始运动，其运动的v-t图象如图所示。下列关于物体运动过程，分析正确的 是（） A0t1内拉力逐惭减小 B0t1内拉力对物体做负功 C在 t1 t2时间内拉力 的功率为零D在 t1t2时间内合外力做功21mv2 【答案】 A 【解析】由运动的 v-t图象可知，物体运动的 加速度越来越小，水平拉力越来越小，所以 0t1内拉力逐惭减小，选项A 正确；由于拉力与运动方向相同，所以0t1内拉力对物体做正功，选项B 错误；由P=Fv 可知

14、，在t1 t2时间内拉力等于摩擦力，速度不为零，所以拉力的功率大于零，选项C 13 【 2012?新疆模拟】 ( 在新疆旅游时，最刺激的莫过于滑沙运动某人坐在滑沙板上从沙坡斜面 的顶端由静止沿直线下滑到斜面底端时，速度为2v0，设人下滑时所受阻力恒定不变，沙坡长度为L，斜面倾角为，人 的质量为m ，滑沙板质量不计，重力加速度为g. 则下列说法错误 的是( ) A若人在斜面顶端被其他人推了一把，沿斜面以v0 的初速度下滑，则人到达斜面底端时的速度大小为3v0 B若人在斜面顶端被其他人推了一把，沿斜面以v0 的初速度下滑，则人到达斜面底端时的速度大小为5v0 C人沿沙坡下滑时所受阻力f mg si

15、n 2mv2 0/L D人在下滑过程中重力功率的最大值为2mgv0sin 【答案】 A 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 13 页学习必备欢迎下载. 【解析】对人进行受力分析如图所示，根据匀变速直线运动的规律有： (2v0)2 02aL，v2 1v2 02aL，可解得： v15v0，所以 A错误， B正确；根据动能定理有：mgLsin fL 12m(2v0)2 ，可解得f mg sin 2mv2 0/L ，C 正确；重力功率的最大值为Pm 2mgv0sin ，D正确14 【 2012?湖北重点中学联考】如图 3 汽车通过轻

16、质光滑的定滑轮，将一个质量为m的物体从井中拉出， 绳与汽车连接点距滑轮顶点高h，开始绳绷紧滑轮两侧的绳都竖直， 汽车以0v向右匀速运动，运动到跟汽车连接的细绳与水平夹角为030，则（）A从开始到绳与水平夹角为030时，拉力做功mghB从开始到绳与水平夹角为030时，拉做功2038mghmvC在绳与水平夹角为030时，拉力功率为032mgvD在绳与水平夹角为030时，绳对滑轮 的作用力为3mg【答案】 B 【解析】对物体由动能定理可知，拉做功212Wmghmv，根据运动的 合成与分解0003cos302vvv，代入得 W=2038mghmv所以选项 B正确选项A错；汽车以0v向右匀速运动，物体加

17、速向上，所以拉力大小不等于物体的重力，选项C错；同理选项D错15 【 2012?浙江模拟】 如下图所示，设AB段是距水平传送带装置高为H=1.5m 的粗糙斜面，水平段 BC使用水平传送带装置，BC长 L=5m ，与货物间 的摩擦因数为=0.4 ，皮带轮 的半径为 R=0.2m，转动 的角速度为=15rad/s 。设质量为m=1kg的小物块由静止开始从A点下滑，经过 B点的拐角处无机械能损失，从 B点运动到C点所用时间是1.5s ， 且知货物从B点开始做匀减速运动， 到达 C点前已相对传送带静止，试求货物在斜面上运动时克服摩擦力所做的功。 （g取 10m/s2）【答案】 2.5J 【解析】水平传

18、送带的速度为 v0=R=3m/s （1 分）由牛顿第二定律，得 mg=ma （1 分）h0v0vA图 3 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 13 页学习必备欢迎下载又 v0=vB-at1（ 1 分）10B12tvvL（1 分）L-L1=v0t2 （ 1 分）t1+t2=t （1 分）由动能定理，得0212BfmvWmgH（1 分）联立解得 Wf=2.5J （1 分）16. 【 2012?山东泰期末检测】质量为M=1kg 足够长 的木板放在水平地面上，木板左端放有一质量为 m=1kg大小不计 的物块，木板与地面间的动摩擦因数

19、1=0.1 ，物块与木板间的动摩擦因数 2=0.3 。开始时物块和木板都静止，现给物块施加一水平向右的 恒力 F=6N ，当物块在木板上滑过1m的距离时，撤去恒力F。 （设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，取g=10m/s2）（1）求力 F 做的功；（2）求整个过程中长木板在地面上滑过 的距离。【答案】（1） 9J （2）2.25m 【解析】（1）对mamgFm2:解得：2/3sma设拉力 F 的作用时间为t ，则 m的位移221atx对aMgMmmgM12)(:解得：2/1smaM的位移：221taxmxx1解得： t=1s, x=1.5m mx5 .0拉力 F做的功：W=F x=9J 精选

20、学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 13 页学习必备欢迎下载（2）撤去力F 时，物块m和长木板 的速度 v 和vtav1=3m/s tav=1m/s 此后，物块m减速， M加速，设经过时间为1t，共同速度为1v对12:mamgm21/3sma111tavv对112)(:MagmMmgM111tavv2111121tatvx解得：st5.01smv/5.11mx625. 01m和 M一起减速，直到静止。设位移为2x对 m和 M ：21)()(aMmgMm222120 xav解得：mx125.12木板 M的位移：21xxxx=2.2

21、5m 17 【 2012?安徽期末检测】如图所示是游乐园内某种过山车的示意图图中半径分别为R12.0 m 和 R2 8.0 m 的两个光滑圆形轨道固定在倾角37 的斜轨道面上 的 A、B两点，已知两圆形轨道的最高点C、D 均与 P 点平齐，圆形轨道与斜轨道之间圆滑连接现使小车( 可视为质点 ) 从 P点以一定 的初速度沿斜面向下运动已知斜轨道面与小车间的动摩擦因数为1/6 ，g10 m/s2 ，sin37 0.6 ，cos37 0.8. 问：(1) 若小车恰好能通过第一个圆形轨道的最高点 C，则它在P点的初速度应为多大？(2) 若小车在P点的 初速度为 15 m/s， 则小车能否安全通过两个圆

22、形轨道？试通过分析论证之【答案】 (1)6 m/s (2) 能见解析精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 13 页学习必备欢迎下载【解析】 (1) 设小车经过C点时 的临界速度为v1，则： mg mv2 1R1设 P、A两点间距离为L1，由几何关系可得：L1cos sin 小车从 P运动到 C，根据动能定理，有mgL1cos12mv2 112mv2 0解得： v06 m/s. (2) 设 P 、 B两点间距离为L2，由几何关系可得：L2cos sin 设小车能安全通过两个圆形轨道在D点的临界速度为v2，则mg mv22R2设

23、P点的初速度为v0，小车从P运动到 D，根据动能定理，有mgL2cos 12mv2 212mv 2 0解得： v0 12 m/s 因为 v0 12 m/s15 m/s ，所以小车能安全通过两个圆形轨道18 【 2012?河北模拟】 如下图所示，让摆球从图中的 C 位置由静止开始摆下，摆到最低点D处，摆线刚好被拉断，小球在粗糙的 水平面上由D点向左做匀减速运动，到达小A 孔进入半径R=0.3m 的竖直放置 的光滑圆弧轨道，当摆球进入圆轨道立即关闭A 孔。已知摆线长L=2m ，60，小球质量为m=0.5kg，D点与小孔A的水平距离s=2m ， g 取 10m/s2。试求：（1）求摆线能承受的最大拉

24、力为多大？（2）要使摆球能进入圆轨道并且不脱离轨道，求粗糙水平面摩擦因数 的范围。【答案】（1） 10N （2）0.35 0.5 或者 0.125 【解析】（1）当摆球由C到 D运动机械能守恒：2D21cosmvLLmg（2 分）由牛顿第二定律可得：LvmmgF2Dm（1 分）可得： Fm=2mg=10N （1 分）1.小球不脱圆轨道分两种情况：要保证小球能达到A 孔，设小球到达A 孔的速度恰好为零，精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 13 页学习必备欢迎下载由动能定理可得：2D1210mvmgs（1 分）可得： 1=0.5

25、 （1 分）若进入 A孔的速度较小， 那么将会在圆心以下做等幅摆动，不脱离轨道。 其临界情况为到达圆心等高处速度为零，由机械能守恒可得：mgRmv2A21（1 分）由动能定理可得：2D2A22121mvmvmgs（2 分）可求得： 2=0.35（1 分）若小球能过圆轨道的最高点则不会脱离轨道，在圆周的 最高点由牛顿第二定律可得：Rvmmg2（1 分）由动能定理可得：2D2321212mvmvmgRmgs（2 分）解得： 3=0.125 （1 分）综上所以摩擦因数的范围为： 0.35 0.5 或者 0.125 （1 分）19. 【 2012?四川模拟】 如图所示，一粗糙水平轨道与一光滑的 1/4

26、 圆弧形轨道在A处相连接。圆弧轨道半径为R，以圆弧轨道 的 圆心 O点和两轨道相接处A点所在竖直平面为界，在其右侧空间存在着平行于水平轨道向左的匀强电场，在左侧空间没有电场。现有一质量为m 、带电量为+q 的小物块（可视为质点） ，从水平轨道 的B位置由静止释放，结果，物块第一次冲出圆形轨道末端C后还能上升 的最高位置为D，且RCD，已知物块与水平轨道间的动摩擦因素为 ，B离 A处 的距离为 x=2.5R（不计空气阻力），求：（1）物块第一次经过A点时 的速度；（2）匀强电场 的场强大小；（3）物块在水平轨道上运动的总路程。【答案】（1）gRvA2（2）qmgmgE8.0（3）Rs)25.2(

27、【解析】（1）对物体由A至 D运用动能定理得：22102AmvRmggRvA2（2）对物体由B至 A运用动能定理得：0215 .25 .22AmvRmgREq解得qmgmgE8 .0精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 13 页学习必备欢迎下载（3）对物体全过程运用动能定理得：05 .2smgREq解得Rs)25 .2(20. 【 2012?广西期末】 如图所示，一带电平行板电容器水平放置，金属板M 上开有一小孔。有 A、B、C 三个质量均为m 、电荷量均为q 的带电小球（可视为质点），其间用长为L 的绝缘轻杆相连，处于竖直

28、状态。已知M 、N 两板间距为3L，现使A小球恰好位于小孔中，由静止释放并让三个带电小球保持竖直下落，当 A球到达 N极板时速度刚好为零，求：（1）两极板间 的电压；（2）小球在运动过程中的最大速率。【答案】（1）qmgL29（ 2）gL【解析】（1）设两极板电压为U ，由动能定理 W重-W电Ek3mg 3LLqLU33LqLU23LqLU30 U =qmgL29(2) 当小球受到 的重力与电场力相等时，小球的速度最大vm 3mg=nqLU3 n=2 小球达到最大速度的位置是 B球进入电场时的位置由动能定理3mg L-LqLU3= 213mvm2所以 vm=gL 21.【2012?天津模拟】

29、如图所示，有位于竖直平面上的半径为R 的圆形光滑绝缘轨道，其上半部分处于竖直向下、场强为E 的匀强电场中，下半部分处于水平向里的匀强磁场中；质量为m ，带正电为q 的小球，从轨道 的水平直径 的 M端由静止释放，若小球在某一次通过最低点时对轨道的压力为零，求：（1）磁感强度B的大小。（2）小球对轨道最低点的最大压力。（3）若要小球在圆形轨道内作完整的圆周运动，小球从轨道的 水平直径 的 M端下滑 的最小速度。E B M N 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 13 页学习必备欢迎下载【答案】（1）32mgBqR（2）N2=

30、6mg （3）033EqRvgRm【解析】（1）小球在轨道上来回运动时受重力、支持力、洛伦兹力，但只有重力做功，因此小球 的机械能守恒。从M 到最低点有212mgRmv在最低点有2vFmr向即2vqvBmgmR联解（ 1） （2）得32mgBqR（2）小球从 M到 N以及在轨道上来回运动时受重力、支持力、 洛伦兹力， 但总只有重力做功，因此小球 的机械能始终守恒。从N到最低点时对轨道最低点的有最大压力。在最低点有22vNqvBmgmR联解（ 1） （ 3）得 N2=6mg （3）要小球在圆形轨道内作完整的圆周运动，此时对圆形轨道的最高点压力为零，设小球从轨道的水平直径 的 M端下滑 的最小速度

31、为v0，在最高点速度为v1。从 M 轨道 的最高点，据动能定理：22101122mgREqRmvmv在圆形轨道 的最高点：21vmgEqmR联解 （4）得033EqRvgRm22. 【2012?湖南模拟】 图所示，两根平行金属导轨MN 、PQ相距为 d=1.0m，导轨平面与水平面夹角为30，导轨上端跨接一定值电阻R=1.6，导轨电阻不计，整个装置处于与导轨平面垂直且向上 的匀强磁场中，磁感应强度大小为B=1.0T 。一根与导轨等宽的金属棒 ef 垂直于 MN 、PQ静止放置，且与导轨保持良好接触。金属棒质量m=0.1kg、电阻 r=0.4 ，距导轨底端S1=3.75m。另一根与金属棒ef 平行

32、放置 的绝缘棒 gh 长度也为 d， 质量为2m， 从导轨最低点以速度v0=10m/s沿轨道上滑并与金属棒发生正碰（碰撞时间极短），碰后金属棒沿导轨上滑S2=0.2m 后再次静止，此过程中电阻R上产生 的电热为 Q=0.2J。已知精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 13 页学习必备欢迎下载两棒与导轨间的动摩擦因数均为=33，g 取 10m/s2，求：（1）绝缘棒gh 与金属棒ef 碰前瞬间绝缘棒的速率；（2）两棒碰后，安培力对金属棒做的功以及碰后瞬间金属棒的加速度；【答案】（ 1）v1=5m/s （2） a = 25m/s

33、2【解析】 (1) 设绝缘棒与金属棒碰前的速率为v1，绝缘棒在导轨由最低点向上滑动的过程中, 由动能定理202111221221sin2cos2vmvmgSmgSmv1=5m/s （2）设碰后安培力对金属棒做功为W安，由功能关系，安培力做的功等于回路中产生的总电热QRrRW安,W安= 0.25J 设碰后金属棒速率为v、切割磁感线产生的 感应电动势为E ，回路中感应电流为I ，安培力为 F安E=Bdv rREIF安=BId 由动能定理W安mgS2sin mgS2cos=021mv22 v=3m/s 设两棒碰后瞬时金属棒的加速度为a，由牛顿第二定律mgcosmgsinF安= ma a = 25m/s2精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 13 页