新高考物理三轮冲刺突破练习专题08功能关系的应用（含解析）

这是一份新高考物理三轮冲刺突破练习专题08功能关系的应用（含解析），共24页。试卷主要包含了功和功率，动能定理在曲线运动中的应用等内容，欢迎下载使用。
TOC \ "1-2" \h \u \l "_Tc22996" 考向一 功和功率 PAGEREF _Tc22996 \h 1
\l "_Tc13741" 考向二 动能定理 PAGEREF _Tc13741 \h 3
\l "_Tc12224" 考查方式一 动能定理的理解 PAGEREF _Tc12224 \h 3
\l "_Tc5598" 考查方式二 动能定理在直线运动中的应用 PAGEREF _Tc5598 \h 4
\l "_Tc12014" 考查方式三 动能定理在曲线运动中的应用 PAGEREF _Tc12014 \h 5
\l "_Tc26673" 考查方式四 动能定理在图像中的运用 PAGEREF _Tc26673 \h 7
\l "_Tc15105" 考查方式五 动能定理在多阶段、多过程综合问题中的应用 PAGEREF _Tc15105 \h 12
\l "_Tc25335" 【题型演练】 PAGEREF _Tc25335 \h 16
考向一 功和功率
1．功和功率的计算方法
2．机车启动问题
(1)机车输出功率：P＝Fv，其中F为机车牵引力．
(2)机车匀加速启动过程的最大速度v1(此时机车输出的功率最大)和全程的最大速度vm(此时F牵＝F阻)求解方法
①求v1：由F牵－F阻＝ma，P＝F牵v1可求v1＝eq \f(P,F阻＋ma).
②求vm：由P＝F阻vm，可求vm＝eq \f(P,F阻).
(3)解决机车启动问题时的四点注意
①分清是匀加速启动还是恒定功率启动．
②匀加速启动过程中，机车功率不断增大，最大功率是额定功率．
③以恒定功率启动的过程中，牵引力不断减小，机车做加速度减小的加速运动，牵引力的最小值等于阻力．
④无论哪种启动方式，最后达到最大速度时，均满足P＝f阻vm，分清P是机车的额定功率还是某一恒定功率．
【典例1】质量为m的物体静止在光滑水平面上，从t＝0时刻开始受到水平力的作用．力的大小F与时间t的关系如图所示，力的方向保持不变，则( )
A．3t0时刻的瞬时功率为 eq \f(5Feq \\al(2,0)t0,m)
B．3t0时刻的瞬时功率为 eq \f(15Feq \\al(2,0)t0,m)
C．在t＝0到3t0这段时间内，水平力的平均功率为 eq \f(23Feq \\al(2,0)t0,4m)
D．在t＝0到3t0这段时间内，水平力的平均功率为 eq \f(25Feq \\al(2,0)t0,6m)
【答案】BD.
【解析】2t0时刻速度大小v2＝a1·2t0＝eq \f(2F0,m)t0，3t0时刻的速度大小为v3＝v2＋a2t0＝eq \f(F0,m)·2t0＋eq \f(3F0,m)·t0＝eq \f(5F0t0,m)，3t0时刻力F＝3F0，所以瞬时功率P＝3F0·v3＝eq \f(15Feq \\al(2,0)t0,m)，A错、B对；0～3t0时间段，水平力对物体做功W＝F0x1＋3F0x2＝F0×eq \f(1,2)·eq \f(F0,m)(2t0)2＋3F0·eq \f(v2＋v3,2)t0＝eq \f(25Feq \\al(2,0)teq \\al(2,0),2m)，平均功率P＝eq \f(W,t)＝eq \f(25Feq \\al(2,0)t0,6m)，C错、D对．
【典例2】用长度为l的细绳悬挂一个质量为m的小球，将小球移至和悬点等高的位置使绳自然伸直．放手后小球在竖直平面内做圆周运动，小球在最低点的势能取做零，则小球运动过程中第一次动能和势能相等时重力的瞬时功率为（ ）
A. SKIPIF 1 < 0 B. SKIPIF 1 < 0 C. SKIPIF 1 < 0 D. SKIPIF 1 < 0
【答案】C
【解析】设小球在运动过程中第一次动能和势能相等时的速度为v，此时绳与水平方向的夹角为θ，则由机械能守恒定律得mglsinθ= SKIPIF 1 < 0 mv2= SKIPIF 1 < 0 mgl
解得sinθ= SKIPIF 1 < 0 v= SKIPIF 1 < 0 即此时细绳与水平方向夹角为30°，所以重力的瞬时功率为p=mgvcs30°= SKIPIF 1 < 0 mg SKIPIF 1 < 0
A. SKIPIF 1 < 0 ，与结论不相符，选项A错误；B. SKIPIF 1 < 0 ，与结论不相符，选项B错误；
C. SKIPIF 1 < 0 ，与结论相符，选项C正确；D. SKIPIF 1 < 0 ，与结论不相符，选项D错误；
【典例3】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变化的图象中，可能正确的是( )
【答案】A
【解析】由图可知，汽车先以恒定功率P1启动，所以刚开始做加速度减小的加速度运动，后以更大功率P2运动，所以再次做加速度减小的加速运动，故A正确，B、C、D错误．
考向二 动能定理
考查方式一 动能定理的理解
1．定理中“外力”的两点理解
(1)重力、弹力、摩擦力、电场力、磁场力或其他力，它们可以同时作用，也可以不同时作用．
(2)既可以是恒力，也可以是变力．
2．公式中“＝”体现的三个关系
【典例4】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
【答案】 A
【解析】 由动能定理WF－Wf＝Ek－0，可知木箱获得的动能一定小于拉力所做的功，A正确．
考查方式二 动能定理在直线运动中的应用
若在直线运动中知道初、末状态，而不需要考虑中间过程时，一般用动能定理处理位移与速度的关系
一般用分段法来处理问题，找准直线运动中转折处其动能有无损失
【典例5】如图所示，小物块从倾角为θ的倾斜轨道上A点由静止释放滑下，最终停在水平轨道上的B点，小物块与水平轨道、倾斜轨道之间的动摩擦因数均相同，A、B两点的连线与水平方向的夹角为α，不计物块在轨道转折时的机械能损失，则动摩擦因数为( )
A．tan θ B．tan α C．tan(θ＋α) D．tan(θ－α)
【答案】B
【解析】.如图所示，设B、O间距离为s1，A点离水平面的高度为h，A、O间的水平距离为s2，物块的质量为m，在物块下滑的全过程中，应用动能定理可得mgh－μmgcs θ·eq \f(s2,cs θ)－μmg·s1＝0，解得μ＝eq \f(h,s1＋s2)＝tan α，故选项B正确．
[变式]如图为某同学建立的一个测量动摩擦因数的模型．物块自左侧斜面上A点由静止滑下，滑过下面一段平面后，最高冲至右侧斜面上的B点．实验中测量出了三个角度，左、右斜面的倾角α和β及AB连线与水平面的夹角为θ.物块与各接触面间动摩擦因数相同且为μ，忽略物块在拐角处的能量损失，以下结论正确的是( )
A．μ＝tan α B．μ＝tan β C．μ＝tan θ D．μ＝tan eq \f(α－β,2)
【答案】C
【解析】对全过程运用动能定理，结合摩擦力做功的大小，求出动摩擦因数大小．设A、B间的水平长度为x，竖直高度差为h，对A到B的过程运用动能定理得mgh－μmgcs α·AC－μmg·CE－μmgcs β·EB＝0，因为AC·cs α＋CE＋EB·cs β＝x，则有mgh－μmgx＝0，解得μ＝eq \f(h,x)＝tan θ，故C正确．
考查方式三 动能定理在曲线运动中的应用
【典例6】如图，一半径为R、粗糙程度处处相同的半圆形轨道竖直固定放置，直径POQ水平．一质量为m的质点自P点上方高度R处由静止开始下落，恰好从P点进入轨道．质点滑到轨道最低点N时，对轨道的压力为4mg，g为重力加速度的大小．用W表示质点从P点运动到N点的过程中克服摩擦力所做的功．则( )
A．W＝eq \f(1,2)mgR，质点恰好可以到达Q点 B．W>eq \f(1,2)mgR，质点不能到达Q点
C．W＝eq \f(1,2)mgR，质点到达Q点后，继续上升一段距离 D．W