20版高考物理试题库 专题6.4 与功和功率相关的图象问题（基础篇）（解析版）.doc

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1、2020年高考物理100考点最新模拟题千题精练第六部分 机械能专题6.4与功和功率相关的图象问题（基础篇）一选择题1.（2019全国高考猜题卷6）如图甲所示，质量为m2 kg的物体(可视为质点)在平行于斜面向上的拉力F作用下从粗糙斜面上的A点沿斜面向上运动，t2 s时撤去拉力F，其在斜面上运动的部分vt图象如图乙所示已知斜面倾角37，斜面固定且足够长，取g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8，下列说法中正确的是()A拉力F的大小为50 NB小物体在斜面上从A点运动到最高点的过程中，克服摩擦力做的功为850 JCt8 s时，小物体在A点上方且距A点的距离为15 mD小物体返回时

2、经过A点的动能为300 J【参考答案】AD【名师解析】根据速度时间图线知，匀加速直线运动的加速度：a1 m/s215 m/s2，匀减速直线运动的加速度a2 m/s210 m/s2，根据牛顿第二定律得Fmgcos mgsin ma1，撤去F后，由牛顿第二定律得mgcos mgsin ma2，解得F50 N，0.5，A正确；由图象的“面积”求得小物块上升的最大位移x m75 m，摩擦力做的功Wfmgcos x0.5210cos 3775 J600 J，B错误；58 s内物体的位移大小为x3(06)m9 m，t8 s时，小物体在A点上方且距A点的距离为xx(759)m66 m，C错误；物体向下运动的

3、加速度a32 m/s2，运动返回到A点的速度v m/s10m/s，物体的动能Ekmv222 J300 J，D正确2. （2019河南示范性高中联考）如图甲所示静止在水平地面上的滑块在水平拉力F作用下从t=0时刻起，其加速度大小a随时间t的变化规律如图乙所示。已知滑块质量m=1kg，与地面间的动摩擦因数=0.2，g=10m/s2。则下列判断正确的是（ ）A. t=2s时，滑块的速度大小为3.2m/sB. t=5s时，水平拉力F为零C. 05s内，水平拉力F的冲量为15NsD. 05s内，水平拉力F所做的功为12.5J【参考答案】AC【名师解析】a-t图像与时间轴围成的面积等于滑块在某时刻的速度大

4、小，由此求解t=2s时滑块的速度；根据动量定理求解水平拉力F的冲量；根据动能定理判断水平拉力F所做的功；a-t图像与时间轴围成的面积等于滑块在某时刻的速度大小，由图像可知，当t=2s时，a=1.2m/s2，选项A正确；t=5s时，水平力F与摩擦力大小相等，摩擦力大小f=mg=2N，选项B错误；5s时滑块的速度大小为；0-5s内水平拉力F的冲量为 ，解得IF=15Ns，选项C正确；由动能定理可知合力做的功，所以水平拉力F的功大于12.5J，选项D错误；故选AC.【关键点拨】此题关键是要搞清a-t图像的物理意义，知道a-t图像的面积表示速度；能灵活运用动量定理和动能定理解题.3.（2018云南昭通

5、五校联考）质量为2103kg的汽车由静止开始沿平直公路行驶，行驶过程中牵引力F和车速倒数的关系图象如图所示已知行驶过程中最大车速为30 m/s，设阻力恒定，则()A 汽车所受阻力为6103NB 汽车在车速为5 m/s时，加速度为3 m/s2C 汽车在车速为15 m/s时，加速度为1 m/s2D 汽车在行驶过程中的最大功率为6104W【参考答案】CD【名师解析】当牵引力等于阻力时，速度最大，由图线可知阻力大小f2 000 N，故A错误；倾斜图线的斜率表示功率，可知Pfv2 00030 W60 000 W，车速为5 m/s时，汽车做匀加速直线运动，加速度am/s22 m/s2，故B错误；当车速为1

6、5 m/s时，牵引力FN4 000 N，则加速度am/s21 m/s2，故C正确；汽车的最大功率等于额定功率，等于60 000 W，故D正确4.（2018中原名校联盟质检）如图甲所示，水平面上一质量为m的物体在水平力F作用下开始加速运动，力F的功率P保持恒定，运动过程中物体所受的阻力f大小不变，物体速度最终达到稳定值vm，作用过程物体速度的倒数与加速度a的关系图像如图乙所示仅在已知功率P的情况下，根据图像所给信息可知以下说法中正确的是（ ） A可求出m、f和vm B不能求出m C不能求出f D可求出加速运动时间【题型分析】此题以物体速度的倒数与加速度a的关系图像给出解题信息，考查功率、牛顿运动

7、定律及其相关知识点，意在考查灵活运用相关知识分析问题的能力。【名师解析】当加速度为零时，物体做匀速运动，加速度为零，此时的牵引力等于阻力，速度为最大值，最大速度vm=1/0.1m/s=10m/s；由功率的计算公式可得 PFv，而 Ffma，联立可得 a f/ P，物体速度的倒数与加速度a的关系图像斜率为k=m/P，纵轴截距为 f/P=0.1，因此可求出 m、f 和 vm，选项 A 正确，B、C 错误物体做变加速运动，无法求解物体加速运动的时间，选项 D 错误【参考答案】A5（2018江 西 赣 中 南 五 校 联 考）质量为 m 的汽车在平直路面上启动，启动过程的速度时间图象如图所示.从 t1

8、 时刻 起汽车的功率保持不变，整个运动过程中汽车所受阻力恒为Ff，则A.0t1 时间内，汽车的牵引力做功的大小等于汽车动能的增加量（ ）B.t1t2 时间内，汽车的功率等于(m+Ff)v1C.汽车运动的最大速度v2=(+1)v1D.t1t2 时间内，汽车的平均速度等于【参考答案】.BC【命题意图】本题考查汽车的启动、动能定理、速度图象、功率及其相关的知识点，意在考查运用相关知识解决实际问题的能力。【解题思路】0t1 时间内，汽车加速度a=，由牛顿第二定律F-Ff=ma，解得：F= m+Ff。t1t2 时间内，汽车的功率P=Fv1=(m+Ff)v1，选项B正确；由P=Ffv2可得汽车运动的最大速

9、度v2=P/Ff=(+1)v1，选项C正确；根据动能定理，0t1 时间内，汽车的牵引力做功的大小减去克服阻力做功等于汽车动能的增加量，选项A错误；t1t2 时间内，汽车的平均速度大于，选项D错误。6、一物体在粗糙的水平面上受到水平拉力作用，在一段时间内的速度随时间变化情况如图3所示。则拉力的功率随时间变化的图象可能是(g取10 m/s2)() 【参考答案】D【名师解析】由图知在0t0时间内，物体做初速度为零的匀加速运动，vat；由牛顿第二定律得FFfma，则拉力的功率PFv(Ffma)v(Ffma)at；在t0时刻以后，物体做匀速运动，v不变，则FFf，PFvFfv，P不变，故选项D正确。7.

10、(2018宜昌期中联考)一辆汽车在平直的公路上运动，运动过程中先保持某一恒定加速度，后保持恒定的功率，其牵引力与速度的关系图像如图所示。若已知汽车的质量m、牵引力F1和速度v1及该车所能达到的最大速度v3，则根据图像所给的信息，下列说法正确的是()A汽车运动过程中的最大功率为F1v1 B速度为v2时的加速度大小为C汽车行驶中所受的阻力为 D加速度恒定时，其大小为【参考答案】A【名师解析】由题图Fv图像可知，汽车运动中的最大功率为F1v1，选项A正确；当汽车达到最大速度v3时牵引力等于阻力f，由fv3F1v1可得，汽车行驶中所受的阻力为f，选项C错误；由题意可得F2v2F1v1，则速度为v2时汽

11、车的牵引力F2，加速度的大小为a，选项B错误；加速度恒定时，加速度大小为a，选项D错误。8(2016辽宁大连高三月考)一滑块在水平地面上沿直线滑行，t0时速率为1 m/s。从此刻开始在与速度平行的方向上施加一水平作用力F。力F和滑块的速度v随时间的变化规律分别如图甲、乙所示，则(两图取同一正方向，取g10 m/s2)()A滑块的质量为0.5 kgB滑块与水平地面间的动摩擦因数为0.05C第1 s内摩擦力对滑块做功为1 JD第2 s内力F的平均功率为1.5 W【参考答案】BD【名师解析】由vt图象的斜率表示加速度可得，滑块的加速度a1 m/s2，由两图知，第1 s内有，FfFma，第2 s内有，

12、FFfma，代入数据得，Ff1 N，m2 kg，又由Ffmg可得，动摩擦因数0.05，A错误，B正确；由vt图象与时间轴所围的面积表示位移可得，滑块在第1 s内的位移为x11 m0.5 m，则第1 s内摩擦力对滑块做功为0.5 J，故C错误；根据vt图象可知，第2 s内的平均速度 m/s0.5 m/s，所以第2 s的平均功率PF30.5 W1.5 W，故D正确。9.(2016河北沧州高三月考)某物体在竖直方向上的力F和重力作用下，由静止向上运动，物体动能随位移变化图象如图所示，已知0h1段F不为零，h1h2段F0，则关于功率下列说法正确的是()A0h2段，重力的功率一直增大B0h1段，F的功率

13、可能先增大后减小C0h2段，合力的功率可能先增大后减小Dh1h2段，合力的功率可能先增大后减小【参考答案】BC【名师解析】根据物体动能随位移变化图象可知，动能先增大后减小，物体的速度先增大后减小，0h2段，重力的功率（负功率）先增大后减小，选项A错误。力F大于重力，合力方向竖直向上，0h1段，F的功率可能先增大后减小，选项B正确。0h2段，合力的功率可能先增大后减小，选项C正确。h1h2段，物体速度减小，合力的功率减小，选项D错误。10(2016山东师大附中高三月考)质量为m的物体放在水平面上，它与水平面间的动摩擦因数为，重力加速度为g。用水平力拉物体，运动一段时间后撤去此力，最终物体停止运动

14、。物体运动的vt图象如图所示。下列说法正确的是()A水平拉力大小为FmB物体在3t0时间内位移大小为v0t0C在03t0时间内水平拉力做的功为mvD在03t0时间内物体克服摩擦力做功的平均功率为mgv0【参考答案】BD【名师解析】根据vt图象的斜率表示加速度，则匀加速运动的加速度大小a1，匀减速运动的加速度大小a2，根据牛顿第二定律得，FFfma1，Ffma2，解得，F，A错误；根据图象与坐标轴围成的面积表示位移，则物体在3t0时间内位移大小为xv0t0，B正确；0t0时间内的位移xv0t0，则03t0时间内水平拉力做的功WFxmv，故C错误；03t0时间内物体克服摩擦力做功WFfxv0t0m

15、g，则在03t0时间内物体克服摩擦力做功的平均功率为mgv0，故D正确。11.(2015江苏南通高三期末)2012年10月15日著名极限运动员鲍姆加特纳从3.9万米的高空跳下，并成功着陆。假设他沿竖直方向下落，其vt图象如图所示，则下列说法中正确的是()A0t1时间内运动员及其装备机械能守恒Bt1t2时间内运动员处于超重状态Ct1t2时间内运动员的平均速度Dt2t4时间内重力对运动员所做的功等于他克服阻力所做的功【参考答案】BC【名师解析】0t1内速度图线的斜率在减小，说明运动员做加速度逐渐减小的加速运动，加速度方向向下，所以运动员及其装备一定受到阻力作用，机械能不守恒，故A错误；t1t2时间

16、内由于图象的斜率在减小，斜率为负值，说明加速度方向向上，根据牛顿运动定律得知运动员处于超重状态，B正确；t1t2时间内，若运动员做匀减速运动，平均速度等于，而根据“面积”表示位移得知，此过程的位移小于匀减速运动的位移，所以此过程的平均速度，C正确；t2t4时间内重力做正功，阻力做负功，由于动能减小，根据动能定理得知，外力对运动员做的总功为负值，说明重力对运动员所做的功小于他克服阻力所做的功，D错误。12(2016河北仙桃高三开学检测)某蹦床运动员在一次蹦床运动中仅在竖直方向运动，如图为蹦床对该运动员的作用力F随时间t的变化图象。不考虑空气阻力的影响，下列说法正确的是()At1至t2过程内运动员

17、和蹦床构成的系统机械能守恒Bt1到t2过程内运动员和蹦床构成的系统机械能增加Ct3至t4过程内运动员和蹦床的势能之和增加Dt3至t4过程内运动员和蹦床的势能之和先减小后增加【参考答案】BD【名师解析】由图可知，t1至t2过程内弹簧的弹力的最大值逐渐变大，运动员和蹦床构成的系统机械能增加，故A错误，B正确；t2以后，蹦床的弹力最大值不变，整个过程重力势能、弹性势能和动能总量保持不变，t3时刻弹力为零，重力大于弹力，接下来运动员做加速度减小的加速运动，运动员的动能增加，当重力等于弹力时，加速度为零速度最大，再向后，弹力大于重力，运动员做加速度增大的减速运动，运动员的动能减小，t4时速度最小，动能先

18、增大后减小，故运动员和蹦床的势能之和先减小后增加，C错误，D正确。13(2015新课标全国，17)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() 【参考答案】A【名师解析】当汽车的功率为P1时，汽车在运动过程中满足P1F1v，因为P1不变，v逐渐增大，所以牵引力F1逐渐减小，由牛顿第二定律得F1fma1，f不变，所以汽车做加速度减小的加速运动，当F1f时速度最大，且vm。当汽车的功率突变为P2时，汽车的牵引力突增为F2，汽车继续加速，由P2F2v可知F2减小，又因F2

19、fma2，所以加速度逐渐减小，直到F2f时，速度最大vm，以后匀速运动。综合以上分析可知选项A正确。14.（2016年山东省烟台市诊断）如图所示，滑块以初速度v0滑上表面粗糙的固定斜面，到达最高点后又返回到出发点则能大致反映滑块整个运动过程中速度v、加速度a、动能Ek、重力对滑块所做的功W与时间t或位移x关系的是（取初速度方向为正方向）【参照答案】AD【名师解析】滑块以初速度v0滑上表面粗糙的固定斜面，到达最高点后又返回到出发点其速度图象A正确；上滑和下滑滑块的加速度方向都向下，加速度图象B错误。动能为标量且一定为正值，图象C错误。由做功的定义式，上滑时重力对滑块所做的功W为负值，下滑时重力对

20、滑块所做的功W也为负值，且，返回出发点，位移为零，全过程重力对滑块所做的功W=0，选项D正确。15（2016河南名校质检）如图甲所示，物体受到水平推力F的作用在粗糙水平面上做直线运动通过力传感器和速度传感器监测到推力F、物体速度v随时间t变化的规律如图乙所示取g10 m/s2.则()A物体的质量m1.0 kgB物体与水平面间的动摩擦因数0.20C第2 s内物体克服摩擦力做的功W2.0 JD前2 s内推力F做功的平均功率1.5 W【参照答案】CD【名师解析】本题考查了受力分析、牛顿第二定律、功、图象等相关方面的知识第2 s内，根据速度时间图象可知，物体的加速度为2 m/s2，第3 s内，物体做匀

21、速直线运动，Ff2 N，所以根据牛顿第二定律有3mg2m,2mg，解得m0.5 kg，0.40，A、B选项错误；第2 s内物体运动的位移为1 m，摩擦力为2 N，克服摩擦力做的功W2.0 J，C选项正确；前2 s内推力F做功为3 J，平均功率1.5W，D选项正确二计算题1（15分）（2019南京六校联考）一个物体放在足够大的水平地面上，如图甲，若用水平变力拉动，其加速度随力变化图像为图乙所示现从静止开始计时，改用图丙中周期性变化的水平力F作用(g取10m/s2)求：（1）物体的质量及物体与地面间的动摩擦因数（2）求周期力作用下物体在一个周期内的位移大小（3）21s内水平力F对物体所做的功甲 乙

22、4Oa/ms-2-1F/N4012F/N2481012t/s6丙【名师解析】(1)由牛顿第二定律得：Fmg=ma （2分）变形得：（1分）结合图象得：m=4kg；=0.1 （2分）(2)02s：（2分）2s4s：（1分）由以上式可知：一个周期内的位移为x1=2s1=8m（2分）(3)20s即5个周期通过的位移x10=5840m（1分）第21秒通过的位移（2分）前21秒物体运动时拉力F做的功W5(F1s1+ F 2s1)+ F 1x=172J （2分）2(2016江苏南通高三期末)(20分)一物体在一个水平拉力作用下在粗糙水平面上沿水平方向运动的vt图象如图甲所示，水平拉力的Pt图象如图乙所示，

23、g10 m/s2，图中各量的单位均为国际单位制单位。(1)若此水平拉力在6 s内对物体所做的功相当于一个恒定力F沿物体位移方向所做的功，则F多大？(2)求物体的质量及物体与水平面间的动摩擦因数。【名师解析】(1)由题图甲知物体在6 s内发生的位移为x26 m26 m(26)2 m26 m由题图乙知水平拉力所做的功为W29 J26 J(36)2 J30 J而WFx，代入数值得F N(2)由题图甲知物体匀加速运动时的加速度大小为a3 m/s2，由PFv及题图知匀加速过程中水平拉力为F N1.5 N，匀速运动时摩擦阻力为Ff N1 N，由牛顿第二定律知FFfma，代入数值得m kg，而Ffmg，所以0.6。答案(1) N(2) kg0.6