1、1专题强化六 功 功率与动能定理一、选择题：本题共 10 小题，每小题 5 分，在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求的，全部选对的得 5 分，选对但不全的得 3 分，有选错的得 0 分12018全国卷如图，某同学用绳子拉动木箱，使它从静止开始沿粗糙水平路面运动至具有某一速度，木箱获得的动能一定( )A小于拉力所做的功B等于拉力所做的功C等于克服摩擦力所做的功D大于克服摩擦力所做的功22018青岛期末如图所示，质量为 60 kg 的某运动员在做俯卧撑运动，运动过程中可将他的身体视为一根直棒，已知重心在 C 点，其垂线与脚，两手连线中点间的距离OA、 OB 分别为 1.0 m 和 0.60
2、 m，若他在 1 min 内做了 30 个俯卧撑，每次肩部上升的距离均为 0.4 m，则运动员 1 min 内克服重力做功约为( )A150 J B204 JC4 500 J D7 200 J32018上饶一模如图所示，一只猫在桌边猛地将桌布从鱼缸下拉出，鱼缸最终没有滑出桌面若鱼缸、桌布、桌面两两之间的动摩擦因数均相等，则在上述过程中，下列说法正确的是( )A猫用力越大，对鱼缸做功越多B鱼缸在桌布上的滑动时间和在桌面上的相等C若猫减少拉力，鱼缸受到桌布的摩擦力将减小D若猫增大拉力，鱼缸有可能滑出桌面42018安徽模拟如图所示，水平地面上有一倾角为 的三角形斜面体，其质量为 M，上表面粗糙，下表
3、面光滑质量为 m 的滑块放在斜面上能保持静止现用从零开始缓慢增大、方向水平向左的外力 F 作用在斜面体上，直到滑块与斜面体发生相对运动为止在该过程中滑块受到的各力的分析，正确的是( )A斜面对滑块的支持力一直不做功B滑块受到的摩擦力一直做负功C斜面对滑块的支持力始终等于 mgcosD当 F 大于( M m)gtan 之后，支持力大于mgcos25(多选)2018黄山一模如图所示，重球用细绳跨过轻小光滑滑轮与小球相连，细绳处于水平拉直状态小球由静止释放运动到最低点过程中，重球始终保持静止，不计空气阻力下列说法正确的有( )A细绳偏离竖直方向成 角时，细绳拉力为 mgcosB地面对重球的摩擦力一直
4、增大C上述过程中小球重力的功率先增大后减小D细绳对小球不做功62018云南师大附中高三模拟如图甲所示，海上救援时，一直升机悬停在空中，某质量为 60 kg 的伤员在绳索的牵引下沿竖直方向从船上升到飞机上，运动的 v t 图象(以向上为正方向)如图乙所示，取 g10 m/s 2，则下列说法正确的是( )A57 s 内伤员在下降B前 3 s 内与最后 2 s 内伤员所受绳子的拉力之比为 2 ：3C整个过程中伤员重力所做的功为1.6210 4 JD前 3 s 内与最后 2 s 内伤员重力做功的平均功率不相等7(多选)2018山西省一模在风洞实验室内的竖直粗糙墙面上放置一钢板，风垂直吹向钢板，在钢板由
5、静止开始下落的过程中，作用在钢板上的风力恒定用 EK、 E、 v、 P分别表示钢板下落过程中的动能、机械能、速度和重力的功率，关于它们随下落高度 h 或下落时间 t 的变化规律，下列四个图象中正确的是( )82018浙江模拟如图是一种工具石磨，下面磨盘固定，上面磨盘可绕过中心的竖直转轴，在推杆带动下在水平面内转动若上面磨盘直径为 D，质量为 m 且均匀分布，3磨盘间动摩擦因数为 .若推杆在外力作用下以角速度 匀速转动，磨盘转动一周，外力克服磨盘间摩擦力做功为 W，则( )A磨盘推杆两端点的速度相同B磨盘边缘的线速度为 DC摩擦力的等效作用点离转轴距离为W mgD摩擦力的等效作用点离转轴距离为W
6、2 mg9(多选)2018天津市和平区二模质量为 2 kg 的物体，放在动摩擦因数为 0.1 的水平面上，在水平拉力 F 的作用下，由静止开始运动，拉力做的功 W 和物体发生的位移 s 之间的关系如图所示，重力加速度 g 取 10 m/s2，在物体位移为 9 m 的过程中，下列说法正确的是( )A物体先做匀加速运动，然后做匀减速运动B拉力 F 的平均功率为 6.75 WC拉力 F 的最大瞬时功率为 15 WD摩擦力做功为 18 J102018江苏二模图 1 为沿斜坡向上行驶的汽车，当汽车以牵引力 F 向上运动时，汽车的机械能 E 与位移 x 的关系如图 2 所示( AB 段为曲线)，汽车与斜面
7、间的摩擦忽略不计下列说法正确的是( )A0 x1过程中，汽车所受拉力逐渐增大B x1 x2过程中，汽车速度可达到最大值C0 x3过程中，汽车的动能一直增大D x1 x2过程中，汽车以恒定的功率运动二、实验题：本题 1 小题，共 8 分112018山西省高三第二次模拟利用图 1 的装置探究“恒力做功与物体动能变化”的关系小车的质量为 M，钩码的质量为 m，且不满足 m M.打点计时器的电源是频率为 f的交流电(1)实验中，把长木板右端垫高，在不挂钩码且_的情况下，轻推一下小车，若小车拖着纸带做匀速运动，表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响(填选项前的字母)A计时器不打点 B计时器打点(2)图 2
8、 是正确操作后得到的一条纸带纸带上各点是打出的计时点，其中 O 点为打出4的第一个点小车发生的位移从纸带上计时点间的距离可以直接测出，利用下列测量值和题中已知条件能简单、准确完成实验的一项是_(填选项前的字母)A OA、 AD 和 EG 的长度 B BD、 CF 和 EG 的长度C OE、 DE 和 EF 的长度 D AC、 EG 和 BF 的长度(3)若测得图 2 中 OF x1， EG x2，则实验需要验证的关系式为_(用已知和测得物理量的符号表示)三、计算题：本题共 4 小题，共 42 分12(10 分)2018孝义市二模骏驰汽车赛车场有一段赛道可简化为这样：平直的赛道中间有一段拱形路面
9、，其最高点 P 与水平路面的高度差为 1.25 m，拱形路面前后赛道位于同一水平面上以 54 km/h 的初速进入直道的赛车，以 90 kW 的恒定功率运动 10 s 到达P 点，并恰好从 P 点水平飞出后落到水平赛道上，其飞出的水平距离为 10 m将赛车视为质点，不考虑赛车受到的空气阻力已知赛车的质量为 1.6103 kg，取 g10 m/s 2，求：(1)赛车到达 P 点时速度的大小(2)拱形路面顶点 P 的曲率半径(3)从进入直道到 P 点的过程中汽车克服阻力做的功13(10 分)2018宜宾市第一次质检两小木块 A、 B，通过轻质弹簧连接，小木块 B处在固定于地面的光滑斜面底端的挡板上
10、，小木块 A 压缩弹簧处于平衡状态现对木块 A施加一平行于斜面向上的恒力 F 作用，小木块 A 从静止开始沿斜面向上运动，如图所示已知 mA mB2 kg， F 30 N，斜面倾角 37，弹簧劲度系数 k4 N/cm.设斜面足够长，整个过程弹簧处于弹性限度内，重力加速度取 g10 m/s2，sin370.6，cos370.8.求：(1)从小木块 A 开始运动到小木块 B 刚开始运动的过程中，恒力 F 对小木块 A 做的功；(2)当小木块 B 的加速度 aB1 m/s 2 时，小木块 A 的加速度的大小514(10 分)2018合肥市质检合肥开往上海的动车组 D3028 是由动车和拖车编组而成只
11、有动车提供动力假定该列动车组由 8 节车厢组成，第 1 节和第 5 节车厢为动车，每节动车的额定功率均为 P0，每节车厢的总质量为 m，动车组运行过程中所受阻力为车重的k 倍若动车组以额定功率从合肥南站启动，沿水平方向做直线运动，经时间 t0速度达到最大，重力加速度为 g.求：(1)当动车组速度达到最大速度一半时的加速度和此时第 6 节车厢对第 7 节的拉力；(2)动车组从启动至速度刚达到最大的过程中所通过的路程15(12 分)2018佛山二模如图，是游乐场的一项娱乐设备一环形座舱套装在竖直柱子上，由升降机送上几十米的高处，然后让座舱自由落下，落到一定位置时，制动系统启动到地面时刚好停下已知座
12、舱开始下落的高度为 H75 m，当落到离地面 h30 m 的位置时开始制动，座舱均匀减速在一次娱乐中，某同学把质量 m6 kg 的书包放在自己的腿上( g 取 10 m/s2)，不计座舱与柱子间的摩擦力及空气阻力(1)当座舱落到离地面 h160 m 和 h220 m 的位置时，求书包对该同学腿部的压力各是多大；6(2)若环形座舱的质量 M410 3 kg，求制动过程中机器输出的平均功率专题强化六 功 功率与动能定理1A 根据动能定理可知，拉力与摩擦力做功之和等于木箱获得的动能，故木箱获得的动能一定小于拉力所做的功，A 选项正确；木箱获得的动能与克服摩擦力所做的功无法比较，B、C、D 选项错误2
13、C 根据几何关系可知，肩部上升的距离为 0.4 m，则人的重心上升的高度 h0.25 m,1 次俯卧撑克服重力做功 W mgh150 J,1 min 内做 30 个俯卧撑，克服重力做功 W 总 nW4 500 J，C 选项正确3B 猫拉桌布时，鱼缸受到恒定的滑动摩擦力作用，猫用力越大，桌布从鱼缸下拉出的时间越短，摩擦力做功越小，A 选项错误；鱼缸在桌布上做匀加速直线运动，在桌面上做匀减速直线运动，受到的摩擦力大小相等，初、末速度相等，鱼缸在桌布上的滑动时间和在桌面上的相等，B 选项正确；若猫减少拉力，鱼缸与桌布间的滑动摩擦力恒定不变，C 选项错误；猫增大拉力时，桌布在桌面上运动的加速度变大，运
14、动时间变短，鱼缸运动的位移和速度均变小，不可能滑出桌面，D 选项错误4D 外力 F 对系统做正功，滑块的动能增加，根据动能定理可知，支持力始终做正功，A 选项错误；当 F( M m)gtan 时，滑块受到的静摩擦力等于零，当 F( M m)gtan 时，滑块受到的静摩擦力沿斜面向下，静摩擦力做正功，B 选项错误；当 F( M m)gtan 时，滑块恰好只受到重力、支持力而向左做匀加速直线运动，支持力的竖直分力等于 mg，当 F大于( M m)gtan 时，滑块还受到沿着斜面向下的摩擦力，支持力的竖直分力必须大于 mg，即支持力大于 ，C 选项错误，D 选项正确mgcos5BCD 小球向下摆动的
15、过程中，沿绳子方向的合力充当向心力，根据牛顿第二定律得， F mgcos m ，解得， F mgcos m ，A 选项错误；随着 减小， v 增大，绳v2L v2L子拉力不断增大，地面对重球的摩擦力一直增大，B 选项正确；小球竖直方向的分速度先增大后减小，重力瞬时功率为 P mgvy，重力的功率先增大后减小，C 选项正确；细绳的拉力始终与小球的速度垂直，对小球不做功，D 选项正确6C 分析图乙可知，57 s 内伤员的速度方向不变，向上做减速运动，A 选项错误；7v t 图象的斜率表示加速度大小，前 3 s 内伤员的加速度方向向上， a1 2 m/s2，根 v t据牛顿第二定律可知，绳子拉力 F
16、1 ma1 mg720 N，同理，最后 2 s 内伤员的加速度方向向下， a23 m/s2，绳子拉力 F2 mg ma2420 N，拉力之比为 12 ：7，B 选项错误；v t 图象围成的面积表示位移大小， x27 m，伤员在整个上升过程中重力所做的功W mgh1.6210 4 J， C 选项正确；根据功率公式可知， P ，前 3 s 内与最后 2 sWt内伤员重力做功的平均功率相等，D 选项错误7AC 钢板受恒力作用，向下做匀加速运动，则有 v at，C 选项正确根据动能定理得： EK( mg f)h，可知 EK与 h 成正比，A 选项正确设钢板开始时机械能为 E0，钢板克服滑动摩擦力做功等
17、于机械能减小的量，则 E E0 fh E0 fg at2，则知 E 与 t 是非12线性关系，图象应是曲线，B 选项错误重力的功率 P mgv mg ，则知 P 与 h 是非线2ah性关系，图象应是曲线，D 选项错误8D 磨盘推杆做圆周运动，各点角速度相等，推杆两端点的速度大小相等，方向相反，A 选项错误；磨盘边缘做圆周运动的轨道半径为 D，边缘的线速度为 D ，B 选项错12 12误；设摩擦力的等效作用点离转轴距离为 L，摩擦力做的功为 W mg 2 L，解得， L，C 选项错误，D 选项正确W2 mg9BC 根据做功公式可知， W s 图象的斜率表示拉力的大小，03 m 内，拉力F15 N
18、,39 m 内，拉力 F22 N，摩擦力的大小 f mg 2 N，根据牛顿第二定律可知，物块先做匀加速运动后做匀速运动，A 选项错误；分析图象可知，09 m 内，拉力做功为27 J，匀加速运动的加速度 a 1.5 m/s2，匀加速运动的时间 t1 2 s，匀F1 fm 2x1a加速运动的末速度 v at13 m/s，匀速运动的时间 t2 2 s，拉力的平均功率x2v 6.75 W，B 选项正确；拉力的最大瞬时功率 P F1v53 W15 W，C 选项正确；PWt摩擦力做功 Wf fs18 J，D 选项错误10B 根据功能关系可知，机械能 E 与位移 x 图象的斜率表示牵引力的大小，0 x1过程
19、中，图象斜率恒定，则汽车所受牵引力恒定，A 选项错误； x1 x2过程中，受牵引力越来越小，根据牛顿第二定律可知， a ，汽车先做加速度减小的加速运动，后做加速F fm度增大的减速运动，该过程中，速度可达到最大值，B 选项正确； x2 x3过程中，汽车机械能不变，随着位移变大，重力势能变大，动能减小，C 选项错误；分析图 2 可知， x2时，汽车牵引力为零，功率为零，故 x1 x2过程中，汽车不能以恒定的功率运动，D 选项错误11(1)B (2)C (3) mgx1 (M m) 212 (fx22)解析：(1)打点计时器工作时，纸带受到摩擦力作用，平衡摩擦力时，需要通过打点计时器判断是否匀速，
20、B 选项正确(2)简单、准确地完成实验，需要选取的两点尽可能远，且方便测量，故测量 OE 段的长度，计算合力做功，测量 DE 和 EF 的长度，计算 E 点的瞬时速度，C 选项正确(3)EG x2，根据匀变速直线运动的规律可知，中间时刻 F 点的瞬时速度 vF .EG2T fx22系统增加的动能 EK (M m)v ，系统减少的重力势能 EP mgx1.12 2F实验验证系统机械能守恒的表达式为8mgx1 (M m) 2.12 (fx22)12(1)20 m/s (2)40 m (3)7.410 5 J解析：(1)赛车到达 P 点后做平抛运动水平方向上， x vpt.竖直方向上， h gt2.
21、12联立解得， vp20 m/s.(2)赛车运动到拱形路面顶点 P 时，重力提供向心力mg m .vPR解得曲率半径 R40 m.(3)从进入直道到 P 点的过程中，汽车牵引力做功，重力做功，克服阻力做功根据动能定理可知， Pt mgh Wf mv 0.12 2P解得， Wf7.410 5 J.13(1)1.8 J (2)2 m/s 2解析：(1)初态时，小木块 A 压缩弹簧，根据平衡条件可知，kx1 mAgsin .末态时，小木块 B 拉伸弹簧，kx2 mBgsin .弹簧的形变量 x x1 x2.恒力 F 对小木块 A 做功 W Fx.联立解得， W1.8 J.(2)当小木块 B 的加速度
22、 aB1 m/s2时，弹簧的拉力大小为 F1，小木块 A 的加速度的大小 aA，根据牛顿第二定律可知，F F1 mAgsin mAaA.F1 mBgsin mBaB.联立解得， aA2 m/s 2.14(1)kg 4 kmg (2)8k2mg2P0t0 P2032k3m2g3解析：(1)设动车组匀速运动的速度为 vm，动车组速度为最大速度一半时动车的牵引力为 F，有2P08 kmgvm2P02 Fvm2对动车组，由牛顿第二定律 2F8 kmg8 maa kg2F 8kmg8m对第 7、8 节车厢的整体有： F672 kmg2 ma解得： F674 kmg(2)由动能定理得：2 P0t08 km
23、gx (8m)v 012 2mx P0t04kmg P2032k3m2g3 8k2mg2P0t0 P2032k3m2g315(1)零 150 N (2)1.510 6 W解析：(1)分析题意可知，座舱在离地面 h30 m 的位置时开始制动，说明座舱离地面60 m 时，座舱做自由落体运动，处于完全失重状态，书包对该同学腿部的压力为零座舱落到离地面 20 m 高时，做匀减速直线运动，根据牛顿第二定律可知，F2 mg ma.座舱下落 45 m 时开始制动，此时速度为 v.9v22 g(H h)座舱到地面时刚好停下， v22 ah.联立解得， F150 N.根据牛顿第三定律可知，该同学腿部受到的压力为 150 N.(2)制动过程中，座舱所受的制动力为 F0，经历的时间为 t，根据运动学公式可知， t .va根据牛顿第二定律，对座舱有， F0 Mg Ma.座舱克服制动力做功 W F0h.机器输出的平均功率 P .Wt联立解得， P1.510 6 W.
