（新課標(biāo)）2013年高考物理 考前預(yù)測核心考點專項突破 功和功率 (2)

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1、新課標(biāo)2013年高考考前預(yù)測核心考點專項突破 功和功率 【核心內(nèi)容解讀】功和功率是物理學(xué)重要物理量，是高考重要考點。力和物體在力的方向上發(fā)生的位移，是做功的兩個不可缺少的因素。恒力做功W=Flcosα，變力做功需應(yīng)用動能定理或其它方法計算，機動車或機器以恒定功率P工作，t時間做功W=Pt。功率描述做功的快慢，功跟完成這些功所用時間的比值叫做功率，一般應(yīng)用P=W/t計算出的是t時間內(nèi)的平均功率，應(yīng)用P=Fvcosα計算物體速度為v時的瞬時功率。 預(yù)測題1. 把動力裝置分散安裝在每節(jié)車廂上，使其既具有牽引動力，又可以載客，這樣的客車車輛叫做動車。.把幾節(jié)自帶動力的車輛（動車）加幾節(jié)不帶動

2、力的車輛（也叫拖車）編成一組，就是動車組。.假設(shè)動車組運行過程中受到的阻力與其所受重力成正.比,每節(jié)動車與拖車的質(zhì)量都相等，每節(jié)動車的額定功率都相等。.若1節(jié)動車加3節(jié)拖車編成的動車組的最大速度為160km/h；;現(xiàn)在我國往返北京和上海的動車組的最大速度為480 km/h,則此動車組可能 A.由3節(jié)動車加3節(jié)拖車編成的 B.由3節(jié)動車加9節(jié)拖車編成的 C.由6節(jié)動車加2節(jié)拖車編成的 D.由3節(jié)動車加4節(jié)拖車編成的 解析：設(shè)每節(jié)車的質(zhì)量為m，所受阻力為kmg，每節(jié)動車的功率為P，1節(jié)動車加3節(jié)拖車編成的動車組的最大速度為v1=160 km/h；則P=4kmg v1；

3、設(shè)往返北京和上海的最大速度為v2=480 km/h的動車組由x節(jié)動車加y節(jié)拖車編成的，則有xP=(x+y)kmg v2，聯(lián)立解得x=3y,，對照各個選項，只有選項C正確。 答案：C 【名師點評】動車是目前我國大力發(fā)展的安全快捷方便的交通工具，此題以動車組切入，意在考查功率及其相關(guān)問題。押中指數(shù)★★★★。 預(yù)測題2、繼滬寧高鐵開通運行之后，滬杭高鐵也在2010年10月26日順利開通運行。滬寧高鐵使上海到南京最快只需要73分鐘；而滬杭高鐵使上海、杭州的旅行時間壓縮到38分鐘，滬寧杭的時空距離將進一步拉近，“長三角高鐵時代”的腳步將邁得更為堅實。設(shè)重為1×105N的列車從上海虹橋站出發(fā)，始終以

4、恒定的功率行駛，列車沿著傾角為10°的立交斜坡向上行駛，能達到的最大速度為306km/h，當(dāng)它沿相同坡度的斜坡下坡行駛最大速度為360km/h，若斜坡足夠長，已知列車所受阻力始終與其速度成正比（即f=kv），取sin10°=0.174。試求： （1）比例系數(shù)k和列車發(fā)動機的功率； （2）在水平路面上行駛時，列車的最大速度。 解析：（1）列車上坡時，牽引力F1＝kv1 + mgsin10°時，速度達到最大。 列車功率P＝F1v1 列車下坡時，牽引力F2 + mgsin10°＝kv2時，速度達到最大。 列車功率P＝F2v2 聯(lián)立解得k＝1160 Ns/m，P＝9

5、.86×106 W 。 （2）在水平路面上行駛時，牽引力F＝kv時，速度達到最大。 列車功率P＝Fv＝kv2 ， 代入數(shù)據(jù)，得水平面上的最大速度v＝92.2m/s 。 【名師點評】：此題考查物體平衡條件、功率等知識點。 核心考點8、與功和功率相關(guān)的圖象 【核心內(nèi)容解讀】與功和功率相關(guān)的圖象有速度圖象、F-v圖象（是指牽引力隨速度變化的圖象）、F-1/v圖象（是指牽引力隨速度的倒數(shù)變化的圖象）。由P=Fv可知，當(dāng)功率不變時，牽引力與速度的倒數(shù)成正比，所以

6、F-1/v圖象若為過原點的傾斜直線，則牽引力的功率不變；F-1/v圖象若為平行橫軸的直線，牽引力不變，汽車做勻加速直線運動。 預(yù)測題1. 如圖所示為汽車在水平路面上啟動過程中的速度圖象，Oa為過原點的傾斜直線，ab段表示以額定功率行駛時的加速階段，bc段是與ab段相切的水平直線，則下述說法正確的是 A．0～t1時間內(nèi)汽車做勻加速運動且功率恒定 B．t1～t2時間內(nèi)汽車牽引力做功為mv－mv C．t1～t2時間內(nèi)的平均速度為(v1＋v2) D．在全過程中t1時刻的牽引力及其功率都是最大值，t2～t3時間內(nèi)牽引力最小

7、 解析：根據(jù)圖象Oa為過原點的傾斜直線可知，0～t1時間內(nèi)加速度恒定，汽車的牽引力F恒定，汽車做勻加速運動，v=at；汽車發(fā)動機輸出功率P=Fv=Fat，隨時間t增大，選項A錯誤；t1～t2時間內(nèi)汽車動能增加mv－mv，由動能定理可知，合外力做功mv－mv，牽引力做功大于mv－mv，選項B錯誤；t1～t2時間內(nèi)的平均速度大于(v1＋v2)，選項C錯誤；在全過程中t1時刻的牽引力及其功率都是最大值，t2～t3時間內(nèi)汽車做勻速運動，牽引力等于阻力為牽引力最小值，選項D正確。 答案：D 【名師點評】功和功率是高中物理重要知識點，與功和功率相關(guān)的圖象問題是高考考查熱點。此題以汽車啟動的速度圖象切

8、入，意在考查功率、動能定理、速度圖象、牛頓運動定律等知識點。 F 0 v v1 v2 v3 F1 預(yù)測題2．一輛汽車在平直的公路上運動，運動過程中先保持某一恒定加速度，后保持恒定的牽引功率，其牽引力和速度的圖象如圖5所示．若已知汽車的質(zhì)量m，牽引力F1 和速度v1及該車所能達到的最大速度v3。則根據(jù)圖象所給的信息，能求出的物理量是( ) A．汽車運動中的最大功率為F1 v1 B．速度為v2時的加速度大小為F1v1/mv2 C．汽車行駛中所受的阻力為F1v1 / v3 D．恒定加速時，加速度為F1/m 【解析】：由F-v圖象可知，汽車運動中的最

9、大功率為F1v1，選項A正確；由F2 v2= F1 v1可知，速度為v2時汽車的牽引力F2=F1v1/v2，加速度的加速度大小為a=(F2–f)/m，選項B錯誤；當(dāng)汽車達到最大速度v3時牽引力等于阻力f，由f v3= F1 v1可得汽車行駛中所受的阻力為f=F1v1/v3，選項C正確；恒定加速時，加速度為a=(F–f)/m，選項D錯誤。 【答案】AC 【名師點評】此題考查對牽引力隨速度變化的圖象的理解及其相關(guān)分析與計算。 預(yù)測題3．一輛汽車質(zhì)量為1×103kg ，最大功率為2×104W，在水平路面由靜止開始做直線運動，最大速度為v2，運動中汽車所受阻力恒定．發(fā)動機的最大牽引力為3×103

10、N ，其行駛過程中牽引力F與車速的倒數(shù)的關(guān)系如圖6所示．試求 （1）根據(jù)圖線ABC判斷汽車做什么運動？ （2）最大速度v2的大??； （3）勻加速直線運動中的加速度； （4）當(dāng)汽車的速度為10m/s時發(fā)動機的功率為多大？ 【解析】（1）圖線AB牽引力F不變，阻力f不變，汽車作勻加速直線運動，圖線BC的斜率表示汽車的功率P，P不變，則汽車作加速度減小的變加速直線運動，直至達最大速度v2，此后汽車作勻速直線運動。 （2）汽車速度為v2，牽引力為F1=1×103 N， v2==m/s=20m/s。 （

11、3）汽車做勻加速直線運動時的加速度最大， 阻力f==N=1000N。 a== m/s 2=2 m/s 2。. （4）與B點對應(yīng)的速度為v1 ==m /s =6.67m/s 2 。 當(dāng)汽車的速度為10m/s時處于圖線BC段，故此時的功率為最大，Pm =2×104W 。 【名師點評】此題考查對牽引力隨速度的倒數(shù)變化圖象的理解、牛頓第二定律、功率及其相關(guān)分析與計算。 核心考點9、動能定理 預(yù)測題1．在2010年溫哥華冬奧會單板滑雪女子U型池決賽中，我國小將劉佳宇名列第四名，創(chuàng)造中國單板滑雪在冬奧會上的最好成績。單板滑雪U型池的比賽場

12、地截面示意圖如圖3所示，場地由兩個完全相同的1/4圓弧滑道AB、CD和水平滑道BC構(gòu)成，圓弧滑道的半徑R=3.5m，B、C分別為圓弧滑道的最低點，B、C間的距離s=8.0m，運動員在水平滑道以一定的速度沖向圓弧滑道CD，到達圓弧滑道的最高位置D后豎直向上騰空躍起，在空中做出翻身、旋轉(zhuǎn)等動作，然后再落回Ｄ點。裁判員根據(jù)運動員騰空的高度、完成動作的難度和效果等因素評分，并要求運動員在滑動的整個過程中，身體的任何部位均不能觸及滑道。假設(shè)某次比賽中運動員經(jīng)過水平滑道B點時水平向右的速度v0=16.2m/s，運動員從B點運動到C點所用的時間t＝0.5s，從D點躍起時的速度vD=8.0m/s。設(shè)運動員連同

13、滑板的質(zhì)量m=50kg，忽略空氣阻力的影響，重力加速度g取10m/s2。求： (1）運動員從D點躍起后在空中完成動作的時間； (2）運動員從C點到D點運動的過程中需要克服摩擦阻力所做的功； (3）為使運動不斷持續(xù)，運動員從D點滑回到A點時的速度應(yīng)不小于D點的速度。那么運動員在水平滑道BC段滑動的過程中是否可能增加其動能呢？試進行判斷，并說明理由。 解析：（1）運動員從D點躍起后在空中做豎直上拋運動，設(shè)運動員上升的時間為t1，根據(jù)運動學(xué)公式， vD=gt1 運動員在空中完成動作的時間， t’=2t1=2 vD/g =1.6s

14、。 (2）運動員從B點到C點，做勻變速直線運動，運動過程的平均速度BC= s/t=(vB+vC)/2 解得運動員到達C點時的速度vC=2s/t—vB= 15.8m/s . 運動員從C點到D點的過程中，根據(jù)動能定理 —Wf—mgR=mvD2—mvC2 ， 解得運動員克服摩擦力做功Wf =mvC2—mvD2 —mgR， 代入數(shù)值解得 Wf=2891J 。 (3）不可能。在水平滑道運動的過程中，因為運動員在水平方向只受到摩擦力的作用，

15、而摩擦力的方向與運動方向相反，只可能對運動員做負功，根據(jù)動能定理，運動員的動能只可能減小，而不可能增加。 【名師點評】動能定理是高中物理的重要規(guī)律，在物理學(xué)力學(xué)、電學(xué)等領(lǐng)域都有重要應(yīng)用，是高考考查熱點。此題以單板滑雪切入，意在考查豎直上拋運動、平均速度、動能定理及其相關(guān)知識。押中指數(shù)★★★★。 預(yù)測題2f O h Y mg ．跳水運動員從高于水面H＝10m的跳臺自由落下，身體筆直且與水面垂直．假設(shè)運動員的質(zhì)量m＝50kg，其體型可等效為一長度L＝1.0m、直徑d＝0.30m的圓柱體，略去空氣阻

16、力．運動員落水后，水的等效阻力f作用于圓柱體的下端面，f的量值隨落水深度Y變化的函數(shù)曲線如圖所示． 該曲線可近似看作橢圓的一部分，該橢圓的長、短軸分別與坐標(biāo)軸OY和Of重合．運動員入水后受到的浮力F＝ρgV （V是排開水的體積）是隨著入水深度線性增加的．已知橢圓的面積公式是S＝πab，水的密度ρ＝1.0×103kg/m3， g取10m/s2． 試求： （1）運動員剛?cè)胨畷r的速度； （2）運動員在進入水面過程中克服浮力做的功； （3）為了確保運動員的安全，水池中水的深度h至少應(yīng)等于多少？ 解答：（1）由動能定理，mgH=mv2解得m/s (2分） （2）浮力做功分為兩個階段，

17、運動員進入水面為第一階段，水的浮力線性增加，其做功為： … (2分） WF1 ＝ -353.25 J (1分） （3）設(shè)水深為h，第二階段浮力是恒力，其所做的功 … (2分） 水的阻力做功為圖中曲線與橫軸所圍的面積： ＝ … (2分） 運動員的始、末狀態(tài)的速度均為零，對整個過程應(yīng)用動能定理： WG ＋WF1＋ WF2＋ Wf ＝0 … (2分） 將WG ＝ mg(H ＋h）及、、式代入式： ＝0， (2分） 代入數(shù)據(jù)解得至少水深為 h＝ 4.51m (1分） 【名師點評】動能定理是高中物理的重要規(guī)律，在物理學(xué)力學(xué)、電學(xué)等領(lǐng)域都有重要應(yīng)用，是高考考查熱點。此題以跳臺跳水切入，意在考查動能定理、力圖象等的理解和應(yīng)用。