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2014年高考物理试题预测

2014年04月08日 文/艳男 2546次阅读

高考物理预测精考试题

  高中物理中功和能主要内容包括功和功率、动能定理、机械能守恒定律、能量守恒定律等内容,功和能贯穿于高中物理的各个部分。高考对功和能的考查每年每份试卷都有4~6个题,分值占总分的30~40%。高考对功和能考查频率最高的知识点主要是:功和功率、动能定理、机械能守恒定律、功能关系、能量守恒定律等。

  核心考点7、功和功率

  【核心内容解读】功和功率是物理学重要物理量,是高考重要考点。力和物体在力的方向上发生的位移,是做功的两个不可缺少的因素。恒力做功W=Flcosα,变力做功需应用动能定理或其它方法计算,机动车或机器以恒定功率P工作,t时间做功W=Pt。功率描述做功的快慢,功跟完成这些功所用时间的比值叫做功率,一般应用P=W/t计算出的是t时间内的平均功率,应用P=Fvcosα计算物体速度为v时的瞬时功率。

  预测题1. 把动力装置分散安装在每节车厢上,使其既具有牵引动力,又可以载客,这样的客车车辆叫做动车。.把几节自带动力的车辆(动车)加几节不带动力的车辆(也叫拖车)编成一组,就是动车组。.假设动车组运行过程中受到的阻力与其所受重力成正.比,每节动车与拖车的质量都相等,每节动车的额定功率都相等。.若1节动车加3节拖车编成的动车组的最大速度为160km/h;;现在我国往返北京和上海的动车组的最大速度为480 km/h,则此动车组可能

  A.由3节动车加3节拖车编成的

  B.由3节动车加9节拖车编成的

  C.由6节动车加2节拖车编成的

  D.由3节动车加4节拖车编成的

  解析:设每节车的质量为m,所受阻力为kmg,每节动车的功率为P,1节动车加3节拖车编成的动车组的最大速度为v1=160 km/h;则P=4kmg v1;设往返北京和上海的最大速度为v2=480 km/h的动车组由x节动车加y节拖车编成的,则有xP=(x+y)kmg v2,联立解得x=3y,,对照各个选项,只有选项C正确。

  答案:C

  【名师点评】动车是目前我国大力发展的安全快捷方便的交通工具,此题以动车组切入,意在考查功率及其相关问题。押中指数★★★★。

  预测题2、继沪宁高铁开通运行之后,沪杭高铁也在2010年10月26日顺利开通运行。沪宁高铁使上海到南京最快只需要73分钟;而沪杭高铁使上海、杭州的旅行时间压缩到38分钟,沪宁杭的时空距离将进一步拉近,“长三角高铁时代”的脚步将迈得更为坚实。设重为1×105N的列车从上海虹桥站出发,始终以恒定的功率行驶,列车沿着倾角为10°的立交斜坡向上行驶,能达到的最大速度为306km/h,当它沿相同坡度的斜坡下坡行驶最大速度为360km/h,若斜坡足够长,已知列车所受阻力始终与其速度成正比(即f=kv),取sin10°=0.174。试求:

  (1)比例系数k和列车发动机的功率;

  (2)在水平路面上行驶时,列车的最大速度。

  解析:(1)列车上坡时,牵引力F1=kv1 + mgsin10°时,速度达到最大。

  列车功率P=F1v1

  列车下坡时,牵引力F2 + mgsin10°=kv2时,速度达到最大。

  列车功率P=F2v2

  联立解得k=1160 Ns/m,P=9.86×106 W 。

  (2)在水平路面上行驶时,牵引力F=kv时,速度达到最大。

  列车功率P=Fv=kv2,

  代入数据,得水平面上的最大速度v=92.2m/s 。

  【名师点评】:此题考查物体平衡条件、功率等知识点。

  核心考点8、与功和功率相关的图象

  【核心内容解读】与功和功率相关的图象有速度图象、F-v图象(是指牵引力随速度变化的图象)、F-1/v图象(是指牵引力随速度的倒数变化的图象)。由P=Fv可知,当功率不变时,牵引力与速度的倒数成正比,所以F-1/v图象若为过原点的倾斜直线,则牵引力的功率不变;F-1/v图象若为平行横轴的直线,牵引力不变,汽车做匀加速直线运动。

  预测题1. 如图所示为汽车在水平路面上启动过程中的速度图象,Oa为过原点的倾斜直线,ab段表示以额定功率行驶时的加速阶段,bc段是与ab段相切的水平直线,则下述说法正确的是

  A.0~t1时间内汽车做匀加速运动且功率恒定

  B.t1~t2时间内汽车牵引力做功为12mv22-12mv21

  C.t1~t2时间内的平均速度为12(v1+v2)

  D.在全过程中t1时刻的牵引力及其功率都是最大值,t2~t3时间内牵引力最小

  解析:根据图象Oa为过原点的倾斜直线可知,0~t1时间内加速度恒定,汽车的牵引力F恒定,汽车做匀加速运动,v=at;汽车发动机输出功率P=Fv=Fat,随时间t增大,

  选项A错误;t1~t2时间内汽车动能增加12mv22-12mv21,由动能定理可知,合外力做功12mv22-12mv21,牵引力做功大于12mv22-12mv21,

  选项B错误;t1~t2时间内的平均速度大于12(v1+v2),

  选项C错误;在全过程中t1时刻的牵引力及其功率都是最大值,t2~t3时间内汽车做匀速运动,牵引力等于阻力为牵引力最小值,选项D正确。

  答案:D

  【名师点评】功和功率是高中物理重要知识点,与功和功率相关的图象问题是高考考查热点。此题以汽车启动的速度图象切入,意在考查功率、动能定理、速度图象、牛顿运动定律等知识点。

  预测题2.一辆汽车在平直的公路上运动,运动过程中先保持某一恒定加速度,后保持恒定的牵引功率,其牵引力和速度的图象如图5所示.若已知汽车的质量m,牵引力F1 和速度v1及该车所能达到的最大速度v3。则根据图象所给的信息,能求出的物理量是(     )

  A.汽车运动中的最大功率为F1 v1

  B.速度为v2时的加速度大小为F1v1/mv2

  C.汽车行驶中所受的阻力为F1v1/v3

  D.恒定加速时,加速度为F1/m

  【解析】:由F-v图象可知,汽车运动中的最大功率为F1v1,选项A正确;由F2 v2= F1 v1可知,速度为v2时汽车的牵引力F2=F1v1/v2,加速度的加速度大小为a=(F2–f)/m,选项B错误;当汽车达到最大速度v3时牵引力等于阻力f,由f v3= F1 v1可得汽车行驶中所受的阻力为f=F1v1/v3,选项C正确;恒定加速时,加速度为a=(F–f)/m,选项D错误。

  【答案】AC

  【名师点评】此题考查对牵引力随速度变化的图象的理解及其相关分析与计算。

  预测题3.一辆汽车质量为1×103kg ,最大功率为2×104W,在水平路面由静止开始做直线运动,最大速度为v2,运动中汽车所受阻力恒定.发动机的最大牵引力为3×103N ,其行驶过程中牵引力F与车速的倒数 的关系如图6所示.试求

  (1)根据图线ABC判断汽车做什么运动?

  (2)最大速度v2的大小;

  (3)匀加速直线运动中的加速度;

  (4)当汽车的速度为10m/s时发动机的功率为多大?

  【解析】

  (1)图线AB牵引力F不变,阻力f不变,汽车作匀加速直线运动,图线BC的斜率表示汽车的功率P,P不变,则汽车作加速度减小的变加速直线运动,直至达最大速度v2,此后汽车作匀速直线运动。

  (2)汽车速度为v2,牵引力为F1=1×103 N,v2= = m/s=20m/s。
 
  (3)汽车做匀加速直线运动时的加速度最大,阻力f= = N=1000N。a= =  m/s 2=2 m/s 2。

  (4)与B点对应的速度为v1 = = m /s =6.67m/s 2 。

  当汽车的速度为10m/s时处于图线BC段,故此时的功率为最大,Pm =2×104W 。
                    
  【名师点评】此题考查对牵引力随速度的倒数变化图象的理解、牛顿第二定律、功率及其相关分析与计算。

  核心考点9、动能定理

  预测题1.在2010年温哥华冬奥会单板滑雪女子U型池决赛中,我国小将刘佳宇名列第四名,创造中国单板滑雪在冬奥会上的最好成绩。单板滑雪U型池的比赛场地截面示意图如场地由两个完全相同的1/4圆弧滑道AB、CD和水平滑道BC构成,圆弧滑道的半径R=3.5m,B、C分别为圆弧滑道的最低点,B、C间的距离s=8.0m,运动员在水平滑道以一定的速度冲向圆弧滑道CD,到达圆弧滑道的最高位置D后竖直向上腾空跃起,在空中做出翻身、旋转等动作,然后再落回D点。裁判员根据运动员腾空的高度、完成动作的难度和效果等因素评分,并要求运动员在滑动的整个过程中,身体的任何部位均不能触及滑道。假设某次比赛中运动员经过水平滑道B点时水平向右的速度v0=16.2m/s,运动员从B点运动到C点所用的时间t=0.5s,从D点跃起时的速度vD=8.0m/s。设运动员连同滑板的质量m=50kg,忽略空气阻力的影响,重力加速度g取10m/s2。求:

  (1)运动员从D点跃起后在空中完成动作的时间;

  (2)运动员从C点到D点运动的过程中需要克服摩擦阻力所做的功;

  (3)为使运动不断持续,运动员从D点滑回到A点时的速度应不小于D点的速度。那么运动员在水平滑道BC段滑动的过程中是否可能增加其动能呢?试进行判断,并说明理由。

  解析:(1)运动员从D点跃起后在空中做竖直上抛运动,设运动员上升的时间为t1,根据运动学公式,vD=gt1运动员在空中完成动作的时间,t’=2t1=2 vD/g =1.6s。

  (2)运动员从B点到C点,做匀变速直线运动,运动过程的平均速度 BC= s/t=(vB+vC)/2

  解得运动员到达C点时的速度vC=2s/t—vB= 15.8m/s  .

  运动员从C点到D点的过程中,根据动能定理  —Wf—mgR= mvD2— mvC2 ,解得运动员克服摩擦力做功Wf = mvC2— mvD2 —mgR,

  代入数值解得Wf=2891J 。

  (3)不可能。在水平滑道运动的过程中,因为运动员在水平方向只受到摩擦力的作用,而摩擦力的方向与运动方向相反,只可能对运动员做负功,根据动能定理,运动员的动能只可能减小,而不可能增加。

  【名师点评】动能定理是高中物理的重要规律,在物理学力学、电学等领域都有重要应用,是高考考查热点。此题以单板滑雪切入,意在考查竖直上抛运动、平均速度、动能定理及其相关知识。押中指数★★★★。

  预测题2.跳水运动员从高于水面H=10m的跳台自由落下,身体笔直且与水面垂直.假设运动员的质量m=50kg,其体型可等效为一长度L=1.0m、直径d=0.30m的圆柱体,略去空气阻力.运动员落水后,水的等效阻力f作用于圆柱体的下端面,f的量值随落水深度Y变化的函数曲线如图所示. 该曲线可近似看作椭圆的一部分,该椭圆的长、短轴分别与坐标轴OY和Of重合.运动员入水后受到的浮力F=ρgV (V是排开水的体积)是随着入水深度线性增加的.已知椭圆的面积公式是S=πab,水的密度ρ=1.0×103kg/m3, g取10m/s2.

  试求:

  (1)运动员刚入水时的速度;

  (2)运动员在进入水面过程中克服浮力做的功;

  (3)为了确保运动员的安全,水池中水的深度h至少应等于多少?

  解答:

  (1)由动能定理,mgH= mv2解得 m/s(2分)

  (2)浮力做功分为两个阶段,运动员进入水面为第一阶段,水的浮力线性增加,其做功为:… ○1(2分)WF1 = -353.25 J(1分)

  (3)设水深为h,第二阶段浮力是恒力,其所做的功…○2(2分)

  水的阻力做功为图中曲线与横轴所围的面积:

  =…○3(2分)

  运动员的始、末状态的速度均为零,对整个过程应用动能定理:

  WG +WF1+WF2+Wf=0…○4(2分)

  将WG=mg(H +h)及○1、○2、○3式代入○4式:

  =0,(2分)

  代入数据解得至少水深为h= 4.51m(1分)

  【名师点评】动能定理是高中物理的重要规律,在物理学力学、电学等领域都有重要应用,是高考考查热点。此题以跳台跳水切入,意在考查动能定理、力图象等的理解和应用。

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