【备考2022】高考物理一轮复习学案专题6.1 功和功率、动能定理的应用【练】解析版.docx

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1、专题6.1 功和功率、动能定理的应用【练】目录一练经典题型1二、练创新情景4三练规范解答9一练经典题型1(2020·广西南宁模拟)关于功的概念，下列说法正确的是()A物体受力越大，位移越大，力对物体做功越多B合力的功等于各分力功的矢量和C摩擦力可以对物体做正功D功有正、负，但正、负不表示方向，而表示大小【答案】：C【解析】：因功的决定因素为力、位移及二者的夹角，若力大、位移大，但两者夹角为90°时，则做功为0，选项A错误；合力的功等于各分力功的代数和，选项B错误；摩擦力可以做正功，也可以做负功，这要看摩擦力与位移的方向关系，选项C正确；功是标量，有正、负之分，但功的正、负不

2、是表示方向，而是表示力对物体做功的效果，所以选项D错误2一物体所受的力F随位移x变化的图象如图所示，求在这一过程中，力F对物体做的功为()A3 JB6 JC7 J D8 J【答案】：B【解析】：力F对物体做的功等于图线与横轴x所包围面积的代数和，即W1×(34)×2 J7 JW2×(54)×2 J1 J所以力F对物体做的功为WW1W27 J1 J6 J.故选项B正确3.(2021·白银模拟)如图所示，小物块甲从竖直固定的光滑圆弧轨道顶端由静止滑下，轨道半径为R，圆弧底端切线水平。小物块乙从高为R的光滑斜面顶端由静止滑下。下列判断正确的是()A两

3、物块到达底端时速度相同B两物块运动到底端的过程中重力做功相同C两物块到达底端时动能相同D两物块到达底端时，重力对乙做功的瞬时功率大于重力对甲做功的瞬时功率【答案】D【解析】两物块下落的高度相同，根据动能定理，有mgRmv2，解得v，可知两物块到达底端时的速度大小相等，但方向不同，A错误；两物块的质量大小关系不确定，故无法判断两物块运动到底端时重力做的功及动能是否相同，B、C错误；在底端时，重力对甲做功的瞬时功率为零，重力对乙做功的瞬时功率大于零，D正确。4质量为2 kg的小铁球从某一高度由静止释放，经3 s到达地面，不计空气阻力，g取10 m/s2。则()A2 s末重力的瞬时功率为200 WB

4、2 s末重力的瞬时功率为400 WC前2 s内重力的平均功率为100 WD前2 s内重力的平均功率为400 W【答案】B【解析】物体只受重力，做自由落体运动，2 s末速度为v1gt120 m/s，下落2 s末重力做功的瞬时功率Pmgv1400 W，故选项A错误，B正确；前2 s内的位移为h2gt20 m，所以前2 s内重力的平均功率为2200 W，故选项C、D错误。5.(2020·天津模拟)一个质量为0.5 kg的物体，从静止开始做直线运动，物体所受合外力F随物体位移x变化的图象如图所示，则物体位移x8 m 时，物体的速度为()A2 m/sB8 m/sC4 m/sD4 m/s【答案】

5、C【解析】F­x图象中图线与横轴所围面积表示功，横轴上方为正功，下方为负功，x8 m时，可求得W8 J；由动能定理有mv28 J，解得v4 m/s，选项C正确。6水平路面上的汽车以恒定功率P做加速运动，所受阻力恒定，经过时间t，汽车的速度刚好达到最大，在t时间内()A汽车做匀加速直线运动B汽车加速度越来越大C汽车克服阻力做的功等于PtD汽车克服阻力做的功小于Pt【答案】D【解析】根据PFv知，随着速度增大牵引力减小，根据牛顿第二定律得a，加速度减小，故A、B错误；牵引力做功WPt，根据动能定理知，克服阻力做的功小于牵引力做的功，即小于Pt，故C错误，D正确。7(2021·遵

6、义模拟)提高物体(例如汽车)运动速率的有效途径是增大发动机的功率和减小阻力因数(设阻力与物体运动速率的平方成正比，即Ffkv2，k是阻力因数)。当发动机的额定功率为P0时，物体运动的最大速率为vm，如果要使物体运动的速率增大到2vm，则下列办法可行的是 ()A阻力因数不变，使发动机额定功率增大到2P0B发动机额定功率不变，使阻力因数减小到C阻力因数不变，使发动机额定功率增大到8P0D发动机额定功率不变，使阻力因数减小到【答案】C【解析】物体匀速运动时，牵引力与阻力相等，由PFvmFfvmkv，要使物体运动的速率增大到2vm，阻力因数不变时，需使发动机额定功率增大到8P0，故A错误，C正确；发动

7、机额定功率不变时，需使阻力因数减小到，故B、D错误。8(2021·泰安一模)做平抛运动的小球在下落两个连续相同高度的过程中，相同的是()A运动的位移B速度的变化C重力做的功 D重力的功率【答案】：C【解析】：做平抛运动的小球在下落两个连续相同高度的过程中，时间不同，则水平位移不同，则小球的位移的大小和方向都不同，选项A错误；根据vgt可知，速度的变化不同，选项B错误；重力做功为WGh，则重力做功相同，选项C正确；根据P可知，重力的功率不同，选项D错误9(2021·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作用下开始做加速运动，力F的功率P保持恒定，运动

8、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的关系图象如图乙所示仅在已知功率P的情况下，根据图象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mC不能求出f D可求出加速运动时间【答案】：A【解析】：当加速度为零时，物体做匀速运动，此时的牵引力等于阻力，速度为最大值，最大速度vm m/s10 m/s；由功率的计算公式可得PFv，而Ffma，联立可得 a，物体速度的倒数与加速度a的关系图象斜率为k，纵轴截距为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，无法求出物体加速运动的时间，选项D错误10(202

9、0·新乡模拟)如图所示，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的情况可能是()A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【答案】：ACD【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正确若物体速度大则受向后的摩擦力，做负功；直至速度一致为止，摩擦力消失，不做功，不会出现再做正功的情况，所以B错误若物体速度小，则受向前的摩擦力，做正功；到速度一致时，摩擦力又变为零，不做功，所以C正确若物体

10、速度大，则受向后的摩擦力，做负功；直到速度一致为止，摩擦力消失，不做功，所以D正确11如图所示，小物块与水平轨道、倾斜轨道之间的动摩擦因数均相同，小物块从倾角为1的轨道上高度为h的A点由静止释放，运动至B点时速度为v1.现将倾斜轨道的倾角调至为2，仍将物块从轨道上高度为h的A点静止释放，运动至B点时速度为v2.已知2<1，不计物块在轨道接触处的机械能损失则()Av1<v2Bv1>v2Cv1v2D由于不知道1、2的具体数值，v1、v2关系无法判定【答案】：C【解析】：物体运动过程中摩擦力做负功，重力做正功，由动能定理可得mghmgcos ·mgxBDmv2，即mghm

11、g·mgxBDmv2，因为xCD，所以mghmgxBCmv2，故到达B点的速度与倾斜轨道的倾角无关，所以v1v2，故选项C正确12(2021·西北狼联盟一诊联考)质量为m的物体从高为h的斜面顶端静止下滑，最后停在平面上，若该物体以v0的初速度从顶端下滑，最后仍停在平面上，如图甲所示。图乙为物体两次在平面上运动的vt图象，则物体在斜面上运动过程中克服摩擦力的功为()A.mv3mgh B.3mghmvC.mvmgh D.mghmv【答案】D【解析】若物体静止开始下滑，由动能定理得mghWfmv，若该物体以v0的初速度从顶端下滑， 由动能定理得mghWfmvmv，由乙图可知，物体

12、两次滑到平面的速度关系为v22v1，由以上三式解Wfmghmv。二、练创新情景1(2020·天津南开区模拟)一个高中生骑电动车以20 km/h的速度匀速行驶，电动车所受的阻力是人和车总重力的.已知人和车的总质量约为80 kg，重力加速度大小g取10 m/s2，则此时电动车电机的输出功率约为()A50 W B100 WC450 W D800 W【答案】：C【解析】：车在匀速行驶时，人和车受力平衡，人和车受到的阻力大小为Ffmg×800 N80 N，此时的功率PFvFfv80× W444 W，所以选项C正确2(2021·南京三校联考)身高约1.7 m的高中男

13、生在学校体育课完成“引体向上”的测试，该同学在1 min内完成了15次“引体向上”，每次“引体向上”都使自己的整个身体升高一个手臂的高度，且每次“引体向上”都需要2 s才能完成，则该同学在整个测试过程中克服重力的平均功率约为()A10 W B20 WC90 W D300 W【答案】：C 【解析】：男生的体重为60 kg，每次引体向上上升高度约为0.6 m，克服重力做功为Wmgh60×10×0.6 J360 J，全过程克服重力做功的平均功率为P W 90 W，故C正确3水平路面上行驶的汽车所受到的阻力大小Ff与汽车行驶的速率成正比若汽车从静止出发，先做匀加速直线运动，达到额定

14、功率后保持额定功率行驶，则在整个行驶过程中，汽车受到的牵引力大小F与阻力大小Ff关系图象是()【答案】：A【解析】：汽车先做匀加速直线运动，速度增大，Ffkv增大，根据牛顿第二定律得：FFfma可知，牵引力随着Ff的增大而均匀增大，图象是一条倾斜的直线，功率达到额定功率后，F，Ffkv，则F，则牵引力与阻力成反比，故A正确4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，这样的客车车厢叫作动车而动车组是几节自带动力的车厢(动车)加几节不带动力的车厢(也叫拖车)编成一组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2节动车

15、加6节拖车编成的动车组的最大速度为120 km/h，则9节动车加3节拖车编成的动车组的最大速度为()A120 km/h B240 km/h C360 km/h D480 km/h【答案】：C【解析】：若开动2节动车带6节拖车，最大速度可达到120 km/h.设每节动车的功率为P，每节车厢所受的阻力为Ff，则有2P8Ffv，当开动9节动车带3节拖车时，有9P12Ffv，联立两式解得v360 km/h，故选项C正确5.(2021·师大附中检测)如图是某中学科技小组制作的利用太阳能驱动小车的装置。当太阳光照射到小车上方的光电板，光电板中产生的电流经电动机带动小车前进。若小车在平直的水泥路上

16、从静止开始加速行驶，经过时间t前进距离s，速度达到最大值vm，设这一过程中电动机的功率恒为P，小车所受阻力恒为F，那么()A小车先匀加速运动，达到最大速度后开始匀速运动B这段时间内电动机所做的功为PtC这段时间内电动机所做的功为mvD这段时间内电动机所做的功为mvFs【答案】B【解析】小车电动机的功率恒定，速度不断变大，根据牛顿第二定律，有Fma，故小车的运动是加速度不断减小的加速运动，选项A错误；这一过程中电动机的功率恒为P，所以W电Pt，选项B正确；对小车启动过程，根据动能定理，有W电Fsmv，这段时间内电动机所做的功为W电Fsmv，选项C、D错误。6.(2021·四川四市联考)

17、如图甲所示，用起重机将地面上静止的货物竖直向上吊起，货物由地面运动至最高点的过程中，其v ­t图象如图乙所示下列说法正确的是() 甲乙A在0t1时间内，货物处于超重状态B在t1t2时间内，起重机拉力对货物不做功C在t2t3时间内，起重机拉力对货物做负功D匀速阶段拉力的功率可能比加速阶段某一时刻拉力的瞬时功率小【答案】：AD【解析】：由v ­t图象可知在0t1时间内，货物具有向上的加速度，故处于超重状态，选项A正确；在t1t3时间内，起重机的拉力始终竖直向上，一直做正功，选项B、C错误；匀速阶段拉力小于加速阶段的拉力，而匀速阶段的速度大于加速阶段的速度，由PFv可知匀速阶段拉

18、力的功率可能比加速阶段某一时刻拉力的瞬时功率小，选项D正确7(2021·湖南怀化期中联考)一起重机的钢绳由静止开始匀加速提起质量为m的重物，当重物的速度为v1时，起重机的有用功率达到最大值P，此后，起重机保持该功率不变，继续提升重物，直到以最大速度v2匀速上升为止，则整个过程中，下列说法正确的是()A重物的最大速度 v2B重物匀加速运动的加速度为C钢绳的最大拉力为D钢绳的最大拉力为【答案】：AD【解析】：匀速上升时Fmg，由PFv可得重物的最大速度v2，选项A正确；当重物的速度为v1时，起重机的钢绳的拉力F，由Fmgma解得重物匀加速运动的加速度为ag，选项B错误；起重机匀加速拉起重

19、物时钢绳的拉力最大，最大拉力为，选项C错误，D正确8.(2021·吉林市第二次调研)冬季奥运会中有自由式滑雪U型池比赛项目，其赛道横截面如图3所示，为一半径为R、粗糙程度处处相同的半圆形赛道竖直固定放置，直径POQ水平。一质量为m的运动员(按质点处理)自P点上方高度R处由静止开始下落，恰好从P点进入赛道。运动员滑到赛道最低点N时，对赛道的压力为4mg，g为重力加速度的大小。用W表示运动员从P点运动到N点的过程中克服赛道摩擦力所做的功(不计空气阻力)，则()A.WmgR，运动员没能到达Q点B.WmgR，运动员能到达Q点并做斜抛运动C.WmgR，运动员恰好能到达Q点D.WmgR，运动员能

20、到达Q点并继续竖直上升一段距离【答案】D【解析】在N点，根据牛顿第二定律有FNmgm，解得vN，对质点从下落到N点的过程运用动能定理得mg·2RWmv0，解得WmgR，由于PN段速度大于NQ段速度，所以NQ段的支持力小于PN段的支持力，则在NQ段克服摩擦力做功小于在PN段克服摩擦力做功，对NQ段运用动能定理得mgRWmvmv，因为WmgR，可知vQ0，所以质点到达Q点后，继续上升一段距离，A、B、C错误，D正确。9(2021·1月河北学业水平选择性考试模拟演练，10)随着航天技术的发展，人类已经有能力到太空去探索未知天体。假设某宇宙飞船绕一行星在其表面附近做匀速圆周运动，已

21、知运行周期为T，航天员在离该行星表面附近h处自由释放一小球，测得其落到行星表如图4甲所示，置于水平地面上质量为m的物体，在竖直拉力F作用下，由静止开始向上运动，其动能Ek与距地面高度h的关系图象如图乙所示，已知重力加速度为g，空气阻力不计。下列说法正确的是()A.在0h0过程中，F大小始终为mgB.在0h0和h02h0过程中，F做功之比为21C.在02h0过程中，物体的机械能不断增加D.在2h03.5h0过程中，物体的机械能不断减少【答案】C【解析】在0h0过程中，Ekh图象为一段直线，由动能定理得(Fmg)h0mgh00，故F2mg，A错误；由A可知，在0h0过程中，F做功为2mgh0，在h

22、02h0过程中，由动能定理可知，WFmgh01.5mgh0mgh0，解得WF1.5mgh0，因此在0h0和h02h0过程中，F做功之比为43，故B错误；在02h0过程中，F一直做正功，故物体的机械能不断增加，C正确；在2h03.5h0过程中，由动能定理得WF1.5mgh001.5mgh0，则WF0，故F做功为0，物体的机械能保持不变，故D错误。10. (2021·1月湖北学业水平选择性考试模拟演练，7)如图所示，两倾角均为的光滑斜面对接后固定水平地面上，O点为斜面的最低点。一个小物块从右侧斜面上高为H处由静止滑下，在两个斜面上做往复运动。小物块每次通过O点时都会有动能损失，损失的动能

23、为小物块当次到达O点时动能的5%。小物块从开始下滑到停止的过程中运动的总路程为()A. B. C. D.【答案】B【解析】由题意知，小物块第一次到达O点由动能定理可得mgHEk，此时小物块所走路程s1，第一次通过O点后动能Ek195%Ek95%mgH，此时利用动能定理知小物块上升高度H195%H，第二次到达O点滑下的路程s295%，同理第二次离开O点到第三次到达O点所走路程s3(95%)2，故小物块下滑的总路程s总s1s2sn95%(95%)2(95%)n1，n无穷大时，可得s总(等比数列求和)，故B正确。三练规范解答1(2021·湖北襄阳联考)质量m1 kg的物体，在水平拉力F(拉

24、力方向与物体初速度方向相同)的作用下，沿粗糙水平面运动，经过位移为4 m时，拉力F停止作用，运动到位移为8 m时物体停止运动，运动过程中Ek­x的图线如图所示。取g10 m/s2，求：(1)物体的初速度大小；(2)物体和水平面间的动摩擦因数；(3)拉力F的大小。【答案】(1)2 m/s(2)0.25(3)4.5 N【解析】(1)从图线可知物体初动能为2 J，则Ek0mv22 J得v2 m/s。(2)在位移为4 m处物体的动能为Ek10 J，在位移为8 m处物体的动能为零，这段过程中物体克服摩擦力做功。设摩擦力为Ff，则Ffx20Ek010 J10 J，x24 m得Ff2.5 N因Ff

25、mg故0.25。(3)物体从开始运动到位移为4 m这段过程中，受拉力F和摩擦力Ff的作用，合力为FFf，根据动能定理有(FFf)x1EkEk0故得F4.5 N。2.(2020·衡水模拟)如图甲所示，在水平路段AB上有一质量为2×103 kg的汽车(可视为质点)，正以10 m/s的速度向右匀速运动，汽车前方的水平路段BC较粗糙，汽车通过整个ABC路段的v­t图象如图乙所示(在t15 s 处水平虚线与曲线相切)，运动过程中汽车发动机的输出功率保持20 kW不变，假设汽车在两个路段上受到的阻力(含地面摩擦力和空气阻力等)各自有恒定的大小。求：甲乙(1)汽车在AB路段上运

26、动时所受阻力f1的大小；(2)汽车刚好开过B点时加速度a的大小；(3)BC路段的长度。【答案】(1)2 000 N(2)1 m/s2(3)68.75 m【解析】(1)汽车在AB路段做匀速直线运动，根据平衡条件，有：F1f1PF1v1解得：f1 N2 000 N。(2)t15 s时汽车处于平衡状态，有：F2f2PF2v2解得：f2 N4 000 N刚好开过B点时汽车的牵引力仍为F1，根据牛顿第二定律，有：f2F1ma解得：a1 m/s2。(3)对于汽车在BC路段运动，由动能定理得：Ptf2smvmv解得：s68.75 m。3.在检测某种汽车性能的实验中，质量为3×103 kg的汽车由静

27、止开始沿平直公路行驶，达到的最大速度为40 m/s，利用传感器测得此过程中不同时刻该汽车的牵引力F与对应的速度v，并描绘出如图所示的F­图象(图线ABC为汽车由静止到达到最大速度的全过程，AB、BO均为直线)。假设该汽车行驶过程中所受的阻力恒定，根据图线ABC，求：(1)该汽车的额定功率；(2)该汽车由静止开始运动，经过35 s达到最大速度40 m/s，求其在BC段的位移大小。【答案】(1)8×104 W(2)75 m【解析】(1)图线AB表示牵引力F不变，即F8 000 N，阻力Ff不变，汽车由静止开始做匀加速直线运动；图线BC的斜率表示汽车的功率P不变，达到额定功率后，

28、汽车所受牵引力逐渐减小，汽车做加速度减小的变加速直线运动，直至达到最大速度40 m/s，此后汽车做匀速直线运动。由题图可知：当达到最大速度vmax40 m/s时，牵引力为Fmin2 000 N由平衡条件FfFmin可得Ff2 000 N由公式PFminvmax 得额定功率P8×104 W。(2)匀加速运动的末速度vB，代入数据解得vB10 m/s汽车由A到B做匀加速运动的加速度为a2 m/s2设汽车由A到B所用时间为t1，由B到C所用时间为t2、位移为x，则t15 s，t235 s5 s30 sB点之后，对汽车由动能定理可得Pt2Ffxmvmv，代入数据可得x75 m。4.(2021

29、·浙江选考模拟)弹珠游戏在孩子们中间很受欢迎，有很多种玩法，其中一种玩法就是比距离，模型如图所示，用内壁光滑的薄壁细圆管弯成的由半圆形APB(圆半径比细管的内径大得多)和光滑直管BC组成的轨道固定在水平桌面上，已知APB部分的半径R1.0 m，BC段长l11.5 m。弹射装置将一个质量m100 g小球(可视为质点)以v08 m/s的水平初速度从A点弹入轨道，小球从C点离开轨道随即进入长l22 m，0.1的粗糙水平地面(图上对应为CD)，最后通过光滑轨道DE，从E点水平射出，已知E距离地面的高度为h1 m，不计空气阻力。求：(1)小球在半圆轨道上运动时的角速度和到达C点时对圆管的压力大

30、小；(2)若小球能从A点运动到E点，则小球进入A点的速度至少为多大；(3)若E点的高度h可以调节，小球仍以v08 m/s从A点进入，当h多高时，水平射程x最大，并求出这个最大值。【答案】(1)8 rad/s1 N(2)2 m/s(3)1.5 m3 m【解析】(1)角速度8 rad/s，小球在BC段做匀速直线运动，合力为0，根据牛顿运动定律，小球处于平衡状态，FNmg1 N，根据牛顿第三定律，小球对圆管的压力大小为1 N。(2)小球从A点到E点根据动能定理有mghmgl20mv解得v02 m/s。(3)小球从A点到E点根据动能定理有(mghmgl2)mvmv解得vE过了E点小球做平抛运动，有hgt2xvEt得到x与h的数学关系x即当h1.5 m时，x的最大值为x3 m