（新課改省份專用）2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時跟蹤檢測（十六）功和功率（含解析）.doc

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課時跟蹤檢測（十六） 功和功率 [A級——基礎(chǔ)小題練熟練快] 1．關(guān)于功的概念，下列說法正確的是(　　) A．物體受力越大，位移越大，力對物體做功越多 B．合力的功等于各分力功的矢量和 C．摩擦力可以對物體做正功 D．功有正負，但正負不表示方向，而表示大小 解析：選C　因功的決定因素為力、位移及二者的夾角，若力大、位移大，但兩者夾角為90，則做功為0，故A錯誤；功是物體之間能量轉(zhuǎn)化的量度，它是標量，功也有正負之分，但功的正負不是表示方向，也不表示大小，而是表示力對物體的做功效果，所以B、D錯誤；摩擦力可以做正功，也可做負功，這要看摩擦力與位移的方向關(guān)系，故C正確。 2．2017年6月，隨著時速高達350公里的“復(fù)興號”動車組高鐵列車投入運營，中國已成為世界上高鐵商業(yè)運營速度最高的國家。假設(shè)“復(fù)興號”受到的阻力的大小正比于它速率的平方，如果“復(fù)興號”動車組發(fā)動機的輸出功率變?yōu)樵瓉淼?倍，則它的最大速率變?yōu)樵瓉淼?　　) A．2倍　　　　　　　　 B. 倍 C．3倍 D. 倍 解析：選A　設(shè)“復(fù)興號”速率為v，由題意知受到阻力的大小f＝kv2，“復(fù)興號”勻速運動時輸出功率P＝Fv＝fv＝kv3，如果“復(fù)興號”動車組發(fā)動機的輸出功率變?yōu)樵瓉淼?倍，則它的最大速率變?yōu)樵瓉淼?倍，故A正確，B、C、D錯誤。 3．(2018長沙期中)如圖所示，質(zhì)量為m的物體在恒力F的作用下從底端沿斜面向上一直勻速運動到頂端。斜面高h，傾斜角為θ。現(xiàn)把物體放在頂端，發(fā)現(xiàn)物體在輕微擾動后可勻速下滑，重力加速度大小為g。則在上升過程中恒力F做的功為(　　) A．Fh B．mgh C．2mgh D．無法確定 解析：選C　把物體放在頂端，發(fā)現(xiàn)物體在輕微擾動后可勻速下滑，則物體受力平衡，則有f＝mgsin θ，上滑過程中，物體也做勻速直線運動，受力平衡，則有F＝mgsin θ＋f＝2mgsin θ，則在上升過程中恒力F做的功W＝Fx＝2mgsin θ＝2mgh，故C正確。 4．一輕繩一端固定在O點，另一端拴一小球，拉起小球使輕繩水平，然后無初速度釋放小球。如圖所示，小球從開始運動至輕繩到達豎直位置的過程中，小球重力的瞬時功率的變化情況是(　　) A．一直增大 B．一直減小 C．先增大，后減小 D．先減小，后增大 解析：選C　小球在初位置重力做功的功率為零，在最低點，由于重力的方向與速度方向垂直，則重力做功的功率為零，因為初、末位置重力做功的功率都為零，則小球從開始運動至輕繩到達豎直位置的過程中重力做功的功率先增大后減小，C正確。 5．一質(zhì)量為m的汽車原來在平直路面上以速度v勻速行駛，發(fā)動機的輸出功率為P。從某時刻開始，司機突然加大油門將汽車發(fā)動機的輸出功率提升至某個值并保持不變，結(jié)果汽車在速度到達2v之后又開始勻速行駛。若汽車行駛過程中所受路面阻力保持不變，不計空氣阻力。下列說法正確的是(　　) A．汽車加速過程的最大加速度為 B．汽車加速過程的平均速度為v C．汽車在速度從v增大到2v過程中做勻加速運動 D．汽車速度增大時發(fā)動機產(chǎn)生的牽引力隨之不斷增大 解析：選A　設(shè)汽車所受的阻力為f，則開始時P＝fv；加大油門速度到達2v勻速運動后有P1＝f2v，則P1＝2P；汽車在開始加大油門時的加速度最大，最大加速度為am＝＝，選項A正確。汽車若做勻加速運動，則平均速度為＝v，而實際上隨汽車速度的增加，牽引力逐漸減小，汽車做加速度逐漸減小的加速運動，平均速度大于v，選項B、C、D錯誤。 6．(2019濟南調(diào)研)如圖所示，質(zhì)量為m的小球以初速度v0水平拋出，恰好垂直打在傾角為θ的斜面上，則小球落在斜面上時重力的瞬時功率為(不計空氣阻力)(　　) A.mgv0tan θ B. C. D．mgv0cos θ 解析：選B　小球落在斜面上時重力的瞬時功率為P＝mgvy，而vytan θ＝v0，所以P＝，B正確。 [B級——保分題目練通抓牢] 7．(多選)汽車以恒定功率P、初速度v0沖上傾角一定的斜坡時，汽車受到的阻力恒定不變，則汽車上坡過程的v t圖像可能是選項圖中的(　　) 解析：選BCD　由瞬時功率P＝Fv可知，汽車功率恒定，汽車開始所受牽引力F＝，若牽引力與汽車所受阻力相等，則汽車做勻速運動，B項中v t圖像是可能的；若牽引力大于阻力，則汽車做加速運動，則隨速度增大，牽引力減小，而汽車所受阻力不變，由牛頓第二定律可知，汽車的加速度減小，直至減小到零，C項中v t圖像是可能的，A項中v t圖像是不可能的；若牽引力小于阻力，則汽車做減速運動，牽引力增大，汽車所受阻力不變，由牛頓第二定律可知，汽車的加速度減小，直至減小到零，D項中v t圖像是可能的。 8.用長為l、不可伸長的細線把質(zhì)量為m的小球懸掛于O點，將小球拉至懸線偏離豎直方向α角后放手，運動t時間后停在最低點。則在時間t內(nèi)(　　) A．小球重力做功為mgl(1－cos α) B．空氣阻力做功為－mglcos α C．小球所受合力做功為mglsin α D．細線拉力做功的功率為 解析：選A　小球從開始運動到停止的過程中，下降的高度為：h＝l(1－cos α)，所以小球的重力做功：WG＝mgh＝mgl(1－cos α)，故A正確；在小球運動的整個過程中，重力和空氣阻力對小球做功，根據(jù)動能定理得：WG＋Wf＝0－0，所以空氣阻力做功Wf＝－WG＝－mgl(1－cos α)，故B錯誤；小球受到的合外力做功等于小球動能的變化，所以W合＝0－0＝0，故C錯誤；由于細線的拉力始終與運動的方向垂直，所以細線的拉力不做功，細線的拉力的功率為0，故D錯誤。 9.(2018天津高考)我國自行研制、具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的新一代大型噴氣式客機C919首飛成功后，拉開了全面試驗試飛的新征程。假設(shè)飛機在水平跑道上的滑跑是初速度為零的勻加速直線運動，當位移x＝1.6103 m時才能達到起飛所要求的速度v＝80 m/s。已知飛機質(zhì)量m＝7.0104 kg，滑跑時受到的阻力為自身重力的0.1倍，重力加速度取g＝10 m/s2。求飛機滑跑過程中， (1)加速度a的大?。? (2)牽引力的平均功率P。 解析：(1)飛機做初速度為零的勻加速直線運動，有 v2＝2ax ① 代入數(shù)據(jù)解得 a＝2 m/s2。 ② (2)飛機受到的阻力F阻＝0.1mg ③ 設(shè)發(fā)動機的牽引力為F，根據(jù)牛頓第二定律有 F－F阻＝ma ④ 飛機滑跑過程中的平均速度＝ ⑤ 所以牽引力的平均功率P＝F ⑥ 聯(lián)立②③④⑤⑥式得 P＝8.4106 W。 ⑦ 答案：(1)2 m/s2　(2)8.4106 W 10．(2019宜昌五校聯(lián)考)如圖所示，質(zhì)量為m＝1 kg的滑塊A放在質(zhì)量為M＝2 kg的長木板B上，B放在水平地面上，A與B之間、B與地面之間的動摩擦因數(shù)均為μ＝0.1，B的長度為L＝2.5 m，A的大小不計。A、B之間由一繞過光滑輕質(zhì)動滑輪的柔軟輕繩相連，開始時A位于B的最左端，滑輪位于B的右端。給滑輪施加一水平恒力F＝20 N，滑輪兩側(cè)與A、B相連的繩子保持水平，重力加速度g取10 m/s2。求： (1)A在B上滑行的時間； (2)A從B的最左端滑到最右端過程中水平恒力F做的功。 解析：(1)設(shè)繩中張力大小為T，則分別對A、B分析，根據(jù)牛頓第二定律有T－μmg＝ma1， T＋μmg－μ(m＋M)g＝Ma2， 其中T＝， 根據(jù)運動學(xué)規(guī)律有x1＝a1t2，x2＝a2t2， 而由位移關(guān)系得x1－x2＝L， 聯(lián)立解得t＝1 s。 (2)此過程中滑輪的位移x＝x2＋， F做的功W＝Fx， 聯(lián)立解得W＝65 J 。 答案：(1)1 s　(2)65 J [C級——難度題目適情選做] 11．(多選)如圖所示，輕繩一端受到大小為F的水平恒力作用，另一端通過定滑輪與質(zhì)量為m、可視為質(zhì)點的小物塊相連。開始時繩與水平方向的夾角為θ。當小物塊從水平面上的A點被拖動到水平面上的B點時，位移為L，隨后從B點沿斜面被拖動到定滑輪O處，BO間距離也為L。小物塊與水平面及斜面間的動摩擦因數(shù)均為μ，若小物塊從A點運動到O點的過程中，F(xiàn)對小物塊做的功為WF，小物塊在BO段運動過程中克服摩擦力做的功為Wf，則以下結(jié)果正確的是(　　) A．WF＝FL(cos θ＋1) B．WF＝2FLcos θ C．Wf＝μmgLcos 2θ D．Wf＝FL－mgLsin 2θ 解析：選BC　小物塊從A點運動到O點，拉力F的作用點移動的距離x＝2Lcos θ，所以拉力F做的功WF＝Fx＝2FLcos θ，A錯誤，B正確；由幾何關(guān)系知斜面的傾角為2θ，所以小物塊在BO段受到的摩擦力f＝μmgcos 2θ，則Wf＝fL＝μmgLcos 2θ，C正確，D錯誤。 12．(2019平頂山模擬)質(zhì)量m＝20 kg的物體，在大小恒定的水平外力F的作用下，沿水平面做直線運動。0～2 s 內(nèi)F與運動方向相反，2～4 s 內(nèi)F與運動方向相同，物體的v t圖像如圖所示。g取10 m/s2，則(　　) A．拉力F的大小為100 N B．在4 s時拉力的瞬時功率為120 W C．4 s內(nèi)拉力所做的功為480 J D．4 s內(nèi)物體克服摩擦力做的功為320 J 解析：選B　取物體初速度方向為正方向，由題圖可知物體與水平面間存在摩擦力，由題圖可知0～2 s內(nèi)，－F－f＝ma1，且a1＝－5 m/s2; 2～4 s內(nèi)，－F＋f＝ma2，且a2＝－1 m/s2，聯(lián)立以上兩式解得F＝60 N，f＝40 N，A錯誤。由P＝Fv得4 s時拉力的瞬時功率為120 W，B正確。由W＝Fx，可知0～2 s內(nèi)，W1＝－Fx1,2～4 s內(nèi)，W2＝Fx2，由題圖可知x1＝10 m，x2＝2 m，代入數(shù)據(jù)解得，4 s內(nèi)拉力所做的功為－480 J，C錯誤。摩擦力做功W′＝fs，摩擦力始終與速度方向相反，故s為路程，由題圖可求得總路程為12 m，4 s 內(nèi)物體克服摩擦力做的功為480 J，D錯誤。 13．高速連續(xù)曝光照相機可在底片上重疊形成多個圖像。現(xiàn)利用這架照相機對MD2 000家用汽車的加速性能進行研究，如圖為汽車做勻加速直線運動時三次曝光的照片，圖中汽車的實際長度為4 m，照相機每兩次曝光的時間間隔為2.0 s。已知該汽車的質(zhì)量為1 000 kg，額定功率為90 kW，汽車運動過程中所受的阻力始終為1 500 N。 (1)試利用圖示，求該汽車的加速度大小。 (2)若汽車由靜止開始以此加速度做勻加速運動，勻加速運動狀態(tài)最多能保持多長時間。 (3)汽車所能達到的最大速度是多大。 (4)若該汽車從靜止開始運動，牽引力不超過3 000 N，求汽車運動2 400 m所用的最短時間(汽車已經(jīng)達到最大速度)。 解析：(1)由題圖可得汽車在第1個2.0 s時間內(nèi)的位移x1＝9 m，第2個2.0 s時間內(nèi)的位移x2＝15 m 汽車的加速度a＝＝1.5 m/s2。 (2)由F－Ff＝ma得，汽車牽引力 F＝Ff＋ma＝(1 500＋1 0001.5)N＝3 000 N 汽車做勻加速運動的末速度 v＝＝ m/s＝30 m/s 勻加速運動保持的時間t1＝＝ s＝20 s。 (3)汽車所能達到的最大速度 vm＝＝ m/s＝60 m/s。 (4)由(1)、(2)知勻加速運動的時間t1＝20 s，運動的距離x1′＝t1＝20 m＝300 m 所以，后階段以恒定功率運動的距離 x2′＝(2 400－300)m＝2 100 m 對后階段以恒定功率運動，有： P額t2－Ffx2′＝mvm2－mv2 解得t2＝50 s 所以最短時間為t總＝t1＋t2＝(20＋50)s＝70 s。 答案：(1)1.5 m/s2　(2)20 s　(3)60 m/s　(4)70 s