（新課標(biāo)）2013年高考物理 考前預(yù)測(cè)核心考點(diǎn)專項(xiàng)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(cè)核心考點(diǎn)專項(xiàng)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(diǎn)。力和物體在力的方向上發(fā)生的位移，是做功的兩個(gè)不可缺少的因素。恒力做功W=Flcosα，變力做功需應(yīng)用動(dòng)能定理或其它方法計(jì)算，機(jī)動(dòng)車(chē)或機(jī)器以恒定功率P工作，t時(shí)間做功W=Pt。功率描述做功的快慢，功跟完成這些功所用時(shí)間的比值叫做功率，一般應(yīng)用P=W/t計(jì)算出的是t時(shí)間內(nèi)的平均功率，應(yīng)用P=Fvcosα計(jì)算物體速度為v時(shí)的瞬時(shí)功率。 預(yù)測(cè)題1. 把動(dòng)力裝置分散安裝在每節(jié)車(chē)廂上，使其既具有牽引動(dòng)力，又可以載客，這樣的客車(chē)車(chē)輛叫做動(dòng)車(chē)。.把幾節(jié)自帶動(dòng)力的車(chē)輛（動(dòng)車(chē)）加幾節(jié)不帶動(dòng)

2、力的車(chē)輛（也叫拖車(chē)）編成一組，就是動(dòng)車(chē)組。.假設(shè)動(dòng)車(chē)組運(yùn)行過(guò)程中受到的阻力與其所受重力成正.比,每節(jié)動(dòng)車(chē)與拖車(chē)的質(zhì)量都相等，每節(jié)動(dòng)車(chē)的額定功率都相等。.若1節(jié)動(dòng)車(chē)加3節(jié)拖車(chē)編成的動(dòng)車(chē)組的最大速度為160km/h；;現(xiàn)在我國(guó)往返北京和上海的動(dòng)車(chē)組的最大速度為480 km/h,則此動(dòng)車(chē)組可能 A.由3節(jié)動(dòng)車(chē)加3節(jié)拖車(chē)編成的 B.由3節(jié)動(dòng)車(chē)加9節(jié)拖車(chē)編成的 C.由6節(jié)動(dòng)車(chē)加2節(jié)拖車(chē)編成的 D.由3節(jié)動(dòng)車(chē)加4節(jié)拖車(chē)編成的 解析：設(shè)每節(jié)車(chē)的質(zhì)量為m，所受阻力為kmg，每節(jié)動(dòng)車(chē)的功率為P，1節(jié)動(dòng)車(chē)加3節(jié)拖車(chē)編成的動(dòng)車(chē)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(dòng)車(chē)組由x節(jié)動(dòng)車(chē)加y節(jié)拖車(chē)編成的，則有xP=(x+y)kmg v2，聯(lián)立解得x=3y,，對(duì)照各個(gè)選項(xiàng)，只有選項(xiàng)C正確。 答案：C 【名師點(diǎn)評(píng)】動(dòng)車(chē)是目前我國(guó)大力發(fā)展的安全快捷方便的交通工具，此題以動(dòng)車(chē)組切入，意在考查功率及其相關(guān)問(wèn)題。押中指數(shù)★★★★。 預(yù)測(cè)題2、繼滬寧高鐵開(kāi)通運(yùn)行之后，滬杭高鐵也在2010年10月26日順利開(kāi)通運(yùn)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(shí)間壓縮到38分鐘，滬寧杭的時(shí)空距離將進(jìn)一步拉近，“長(zhǎng)三角高鐵時(shí)代”的腳步將邁得更為堅(jiān)實(shí)。設(shè)重為1×105N的列車(chē)從上海虹橋站出發(fā)，始終以

4、恒定的功率行駛，列車(chē)沿著傾角為10°的立交斜坡向上行駛，能達(dá)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(zhǎng)，已知列車(chē)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(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率； （2）在水平路面上行駛時(shí)，列車(chē)的最大速度。 解析：（1）列車(chē)上坡時(shí)，牽引力F1＝kv1 + mgsin10°時(shí)，速度達(dá)到最大。 列車(chē)功率P＝F1v1 列車(chē)下坡時(shí)，牽引力F2 + mgsin10°＝kv2時(shí)，速度達(dá)到最大。 列車(chē)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(shí)，牽引力F＝kv時(shí)，速度達(dá)到最大。 列車(chē)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(diǎn)評(píng)】：此題考查物體平衡條件、功率等知識(shí)點(diǎn)。 核心考點(diǎn)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(shí)，牽引力與速度的倒數(shù)成正比，所以

6、F-1/v圖象若為過(guò)原點(diǎn)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(chē)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。 預(yù)測(cè)題1. 如圖所示為汽車(chē)在水平路面上啟動(dòng)過(guò)程中的速度圖象，Oa為過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線，ab段表示以額定功率行駛時(shí)的加速階段，bc段是與ab段相切的水平直線，則下述說(shuō)法正確的是 A．0～t1時(shí)間內(nèi)汽車(chē)做勻加速運(yùn)動(dòng)且功率恒定 B．t1～t2時(shí)間內(nèi)汽車(chē)牽引力做功為mv－mv C．t1～t2時(shí)間內(nèi)的平均速度為(v1＋v2) D．在全過(guò)程中t1時(shí)刻的牽引力及其功率都是最大值，t2～t3時(shí)間內(nèi)牽引力最小

7、 解析：根據(jù)圖象Oa為過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線可知，0～t1時(shí)間內(nèi)加速度恒定，汽車(chē)的牽引力F恒定，汽車(chē)做勻加速運(yùn)動(dòng)，v=at；汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率P=Fv=Fat，隨時(shí)間t增大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；t1～t2時(shí)間內(nèi)汽車(chē)動(dòng)能增加mv－mv，由動(dòng)能定理可知，合外力做功mv－mv，牽引力做功大于mv－mv，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；t1～t2時(shí)間內(nèi)的平均速度大于(v1＋v2)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；在全過(guò)程中t1時(shí)刻的牽引力及其功率都是最大值，t2～t3時(shí)間內(nèi)汽車(chē)做勻速運(yùn)動(dòng)，牽引力等于阻力為牽引力最小值，選項(xiàng)D正確。 答案：D 【名師點(diǎn)評(píng)】功和功率是高中物理重要知識(shí)點(diǎn)，與功和功率相關(guān)的圖象問(wèn)題是高考考查熱點(diǎn)。此題以汽車(chē)啟動(dòng)的速度圖象切

8、入，意在考查功率、動(dòng)能定理、速度圖象、牛頓運(yùn)動(dòng)定律等知識(shí)點(diǎn)。 F 0 v v1 v2 v3 F1 預(yù)測(cè)題2．一輛汽車(chē)在平直的公路上運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過(guò)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(chē)的質(zhì)量m，牽引力F1 和速度v1及該車(chē)所能達(dá)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(chē)運(yùn)動(dòng)中的最大功率為F1 v1 B．速度為v2時(shí)的加速度大小為F1v1/mv2 C．汽車(chē)行駛中所受的阻力為F1v1 / v3 D．恒定加速時(shí)，加速度為F1/m 【解析】：由F-v圖象可知，汽車(chē)運(yùn)動(dòng)中的最

9、大功率為F1v1，選項(xiàng)A正確；由F2 v2= F1 v1可知，速度為v2時(shí)汽車(chē)的牽引力F2=F1v1/v2，加速度的加速度大小為a=(F2–f)/m，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；當(dāng)汽車(chē)達(dá)到最大速度v3時(shí)牽引力等于阻力f，由f v3= F1 v1可得汽車(chē)行駛中所受的阻力為f=F1v1/v3，選項(xiàng)C正確；恒定加速時(shí)，加速度為a=(F–f)/m，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 【答案】AC 【名師點(diǎn)評(píng)】此題考查對(duì)牽引力隨速度變化的圖象的理解及其相關(guān)分析與計(jì)算。 預(yù)測(cè)題3．一輛汽車(chē)質(zhì)量為1×103kg ，最大功率為2×104W，在水平路面由靜止開(kāi)始做直線運(yùn)動(dòng)，最大速度為v2，運(yùn)動(dòng)中汽車(chē)所受阻力恒定．發(fā)動(dòng)機(jī)的最大牽引力為3×103

10、N ，其行駛過(guò)程中牽引力F與車(chē)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(chē)做什么運(yùn)動(dòng)？ （2）最大速度v2的大??； （3）勻加速直線運(yùn)動(dòng)中的加速度； （4）當(dāng)汽車(chē)的速度為10m/s時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)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(chē)作勻加速直線運(yùn)動(dòng)，圖線BC的斜率表示汽車(chē)的功率P，P不變，則汽車(chē)作加速度減小的變加速直線運(yùn)動(dòng)，直至達(dá)最大速度v2，此后汽車(chē)作勻速直線運(yùn)動(dòng)。 （2）汽車(chē)速度為v2，牽引力為F1=1×103 N， v2==m/s=20m/s。 （

11、3）汽車(chē)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度最大， 阻力f==N=1000N。 a== m/s 2=2 m/s 2。. （4）與B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度為v1 ==m /s =6.67m/s 2 。 當(dāng)汽車(chē)的速度為10m/s時(shí)處于圖線BC段，故此時(shí)的功率為最大，Pm =2×104W 。 【名師點(diǎn)評(píng)】此題考查對(duì)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(jì)算。 核心考點(diǎn)9、動(dòng)能定理 預(yù)測(cè)題1．在2010年溫哥華冬奧會(huì)單板滑雪女子U型池決賽中，我國(guó)小將劉佳宇名列第四名，創(chuàng)造中國(guó)單板滑雪在冬奧會(huì)上的最好成績(jī)。單板滑雪U型池的比賽場(chǎng)

12、地截面示意圖如圖3所示，場(chǎng)地由兩個(gè)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(diǎn)，B、C間的距離s=8.0m，運(yùn)動(dòng)員在水平滑道以一定的速度沖向圓弧滑道CD，到達(dá)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(dòng)作，然后再落回Ｄ點(diǎn)。裁判員根據(jù)運(yùn)動(dòng)員騰空的高度、完成動(dòng)作的難度和效果等因素評(píng)分，并要求運(yùn)動(dòng)員在滑動(dòng)的整個(gè)過(guò)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(yùn)動(dòng)員經(jīng)過(guò)水平滑道B點(diǎn)時(shí)水平向右的速度v0=16.2m/s，運(yùn)動(dòng)員從B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)所用的時(shí)間t＝0.5s，從D點(diǎn)躍起時(shí)的速度vD=8.0m/s。設(shè)運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)員從D點(diǎn)躍起后在空中完成動(dòng)作的時(shí)間； (2）運(yùn)動(dòng)員從C點(diǎn)到D點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中需要克服摩擦阻力所做的功； (3）為使運(yùn)動(dòng)不斷持續(xù)，運(yùn)動(dòng)員從D點(diǎn)滑回到A點(diǎn)時(shí)的速度應(yīng)不小于D點(diǎn)的速度。那么運(yùn)動(dòng)員在水平滑道BC段滑動(dòng)的過(guò)程中是否可能增加其動(dòng)能呢？試進(jìn)行判斷，并說(shuō)明理由。 解析：（1）運(yùn)動(dòng)員從D點(diǎn)躍起后在空中做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)運(yùn)動(dòng)員上升的時(shí)間為t1，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式， vD=gt1 運(yùn)動(dòng)員在空中完成動(dòng)作的時(shí)間， t’=2t1=2 vD/g =1.6s

14、。 (2）運(yùn)動(dòng)員從B點(diǎn)到C點(diǎn)，做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程的平均速度BC= s/t=(vB+vC)/2 解得運(yùn)動(dòng)員到達(dá)C點(diǎn)時(shí)的速度vC=2s/t—vB= 15.8m/s . 運(yùn)動(dòng)員從C點(diǎn)到D點(diǎn)的過(guò)程中，根據(jù)動(dòng)能定理 —Wf—mgR=mvD2—mvC2 ， 解得運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)方向相反，只可能對(duì)運(yùn)動(dòng)員做負(fù)功，根據(jù)動(dòng)能定理，運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)能只可能減小，而不可能增加。 【名師點(diǎn)評(píng)】動(dòng)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(diǎn)。此題以單板滑雪切入，意在考查豎直上拋運(yùn)動(dòng)、平均速度、動(dòng)能定理及其相關(guān)知識(shí)。押中指數(shù)★★★★。 預(yù)測(cè)題2f O h Y mg ．跳水運(yùn)動(dòng)員從高于水面H＝10m的跳臺(tái)自由落下，身體筆直且與水面垂直．假設(shè)運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量m＝50kg，其體型可等效為一長(zhǎng)度L＝1.0m、直徑d＝0.30m的圓柱體，略去空氣阻

16、力．運(yùn)動(dòng)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(zhǎng)、短軸分別與坐標(biāo)軸OY和Of重合．運(yùn)動(dòng)員入水后受到的浮力F＝ρgV （V是排開(kāi)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(yùn)動(dòng)員剛?cè)胨畷r(shí)的速度； （2）運(yùn)動(dòng)員在進(jìn)入水面過(guò)程中克服浮力做的功； （3）為了確保運(yùn)動(dòng)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(dòng)能定理，mgH=mv2解得m/s (2分） （2）浮力做功分為兩個(gè)階段，

17、運(yùn)動(dòng)員進(jìn)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(yùn)動(dòng)員的始、末狀態(tài)的速度均為零，對(duì)整個(gè)過(guò)程應(yīng)用動(dòng)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(diǎn)評(píng)】動(dòng)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(diǎn)。此題以跳臺(tái)跳水切入，意在考查動(dòng)能定理、力圖象等的理解和應(yīng)用。