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1、2022年高三物理專題復(fù)習(xí)攻略 專題二第1講 功與動能定理知能優(yōu)化訓(xùn)練 新人教版(安徽專用)
1.(改編題)如圖2-1-9甲所示,滑輪質(zhì)量、摩擦均不計,質(zhì)量為2 kg的物體在力F的作用下由靜止開始向上做勻加速運(yùn)動,其速度隨時間的變化關(guān)系如圖乙所示,由此可知(取g=10 m/s2)( )
圖2-1-9
A.力F的大小為21 N
B.4 s內(nèi)力F做的功為84 J
C.4 s末力F的功率大小為42 W
D.4 s內(nèi)力F做功的平均功率為42 W
解析:選BC.由v-t圖象可知a=0.5 m/s2,由牛頓第二定律得:2F-mg=ma,即F= N.4 s末物體的位移為x=×4 m=
2、4 m,故力F做的功為W=F·2x=84 J.因為繩子自由端運(yùn)動速度是物體速度的兩倍,所以4 s末力F的功率為P=2Fv=42 W,4 s內(nèi)力F做功的平均功率為P=F=× W=21 W,故B、C項正確.
2.(xx年試題調(diào)研)起重機(jī)的鋼索將重物由地面吊到空中某個高度,其速度圖象如圖2-1-10所示,則鋼索拉力的功率隨時間變化的圖象可能是下圖中的( )
圖2-1-10
解析:選B.從圖中可以看出,在0~t1時間內(nèi),重物做勻加速直線運(yùn)動,鋼索對重物的拉力為恒力,且F1>G,由P1=F1v知,拉力的功率隨速度的增大而增大;t1~t2時間內(nèi),重物做勻速運(yùn)動,F(xiàn)2=G,所以t1時刻功率發(fā)生了
3、突變,且在t1~t2時間內(nèi)功率恒定并小于t1時刻的功率;t2~t3時間內(nèi)重物做勻減速直線運(yùn)動,拉力恒定,F(xiàn)3<G,所以t2時刻功率也發(fā)生了突變,t2~t3時間內(nèi)功率減小,且小于t2時刻的功率.
3.(xx年高三押題卷)如圖2-1-11所示,某中學(xué)科技小組制作了利用太陽能驅(qū)動小車的裝置.當(dāng)太陽光照射到小車上方的光電板時,光電板中產(chǎn)生的電流經(jīng)電動機(jī)帶動小車前進(jìn).小車在平直的公路上從靜止開始勻加速行駛,經(jīng)過時間t,速度為v時功率達(dá)到額定功率,小車保持額定功率又繼續(xù)前進(jìn)了距離s,達(dá)到最大速度vmax.設(shè)小車的質(zhì)量為m,運(yùn)動過程所受阻力恒為Ff,則小車的額定功率為( )
圖2-1-11
4、A.Ffvmax B.Ffv
C.Ffs/t D.(Ff+mv/t)vmax
解析:選A.由P=Fv可知,當(dāng)小車達(dá)到最大速度vmax時,小車做勻速運(yùn)動,牽引力等于阻力,小車的額定功率為P額=Ffvmax,選項A正確,B、C、D錯誤.
4.(xx年高考山東卷)如圖2-1-12所示,將小球a從地面以初速度v0豎直上拋的同時,將另一相同質(zhì)量的小球b從距地面h處由靜止釋放,兩球恰在處相遇(不計空氣阻力).則( )
圖2-1-12
A.兩球同時落地
B.相遇時兩球速度大小相等
C.從開始運(yùn)動到相遇,球a動能的減少量等于球b動能的增加量
D.相遇后的任意時刻
5、,重力對球a做功功率和對球b做功功率相等
解析:選C.對b球,由=gt2得t=,vb=gt=.以后以初速度勻加速下落.對a球,=v0t-gt2得v0=,在處,va=v0-gt=0,以后從處自由下落.故落地時間tb<ta,a、b不同時落地,選項A錯誤.相遇時vb=,va=0,選項B錯誤.從開始運(yùn)動到相遇,a球動能減少量ΔEka=mv=mgh,b球動能增加量ΔEkb=mv=mgh,選項C正確.相遇之后,重力對b球做功的功率Pb=mgvb=mg(+gt),重力對a球做功的功率Pa=mg(va+gt)=mg·gt,Pb>Pa,選項D錯誤.
5.(原創(chuàng)題)一位質(zhì)量為60 kg的運(yùn)動員,用12 s跑完
6、100 m.設(shè)他在運(yùn)動過程中受到的阻力保持不變,并且他在開始后的前2 s內(nèi)做勻加速直線運(yùn)動,后10 s內(nèi)則保持他在第2 s末時的瞬時功率值不變,繼續(xù)做直線運(yùn)動.已知他在做勻速直線運(yùn)動時的速度大小為11 m/s.試求:
(1)他在100 m內(nèi)的平均功率多大?
(2)他在運(yùn)動過程中受到阻力多大?
解析:(1)設(shè)在第2 s末的功率為P1,阻力為Ff
由于前2 s內(nèi)做勻加速直線運(yùn)動,故前2 s的平均功率為:
=①
前2 s做的功W1=t1②
后10 s都是以恒定功率P1運(yùn)動,
則后10 s做的功W2=P1t2③
整個過程阻力做的功W3=-Ffx④
其動能變化量為ΔEk=mv2⑤
根據(jù)動能定理有:W1+W2+W3=ΔEk⑥
又P1=Ffv⑦
由⑦得Ff=⑧
由①~⑧得P1=代入數(shù)據(jù)得,
P1=1901.4 W
則W1=1901.4 J,W2=19014 J
在100 m內(nèi)的平均功率==1743 W
(2)將P1的值代入⑧得Ff== N=173 N.
答案:(1)1743 W (2)173 N