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2020高考物理一輪總復(fù)習(xí) 課時(shí)沖關(guān)十七 功和功率(含解析)新人教版

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1、第1講 功和功率 (課時(shí)沖關(guān)十七) [A級(jí)-基礎(chǔ)練] 1.(多選)一個(gè)質(zhì)量為m的物體,在水平拉力F的作用下,在粗糙的水平面上運(yùn)動(dòng),下列哪些說法是正確的是(  ) A.如果物體做加速直線運(yùn)動(dòng),F(xiàn)一定對(duì)物體做正功 B.如果物體做減速直線運(yùn)動(dòng),F(xiàn)一定對(duì)物體做負(fù)功 C.如果物體做減速直線運(yùn)動(dòng),F(xiàn)也可能對(duì)物體做正功 D.如果物體做勻速直線運(yùn)動(dòng),F(xiàn)一定對(duì)物體做正功 解析:ACD [在水平拉力F的作用下,物體在粗糙的水平面上做加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),拉力F方向與物體發(fā)生的位移同向,因此,拉力F一定對(duì)物體做正功,A正確;物體做減速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),拉力F的方向既可能與物體發(fā)生的位移反向,也可能與物體發(fā)生的位

2、移同向,即拉力F既可能對(duì)物體做負(fù)功,也可能對(duì)物體做正功,故B錯(cuò)誤,C正確;物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),水平拉力F的方向一定與物體發(fā)生的位移同向,即拉力F一定對(duì)物體做正功,故D正確.] 2.如圖所示,站在做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的車廂里的人向前推車廂壁,以下關(guān)于人對(duì)車做功的說法中正確的是(  ) A.做正功      B.做負(fù)功 C.不做功 D.無法確定 解析:B [在水平方向上,人對(duì)車的作用力有兩個(gè):一個(gè)是人對(duì)車壁向前的推力F,另一個(gè)是人對(duì)車廂地板向后的摩擦力F′.由于人隨車向前做勻加速運(yùn)動(dòng),所以車對(duì)人的總作用力是向前的,由牛頓第三定律可知人對(duì)車的總作用力是向后的.所以此合力的方向與運(yùn)動(dòng)方向相

3、反,人對(duì)車做的總功為負(fù)功,所以B正確.] 3.(多選)如圖所示是做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)在0~6 s內(nèi)的位移-時(shí)間圖線,則(  ) A.0~3 s,合外力對(duì)質(zhì)點(diǎn)做正功 B.3~6 s,合外力對(duì)質(zhì)點(diǎn)做負(fù)功 C.1~5 s,合外力對(duì)質(zhì)點(diǎn)不做功 D.前5 s內(nèi),合外力對(duì)質(zhì)點(diǎn)做負(fù)功 解析:CD [由圖象切線斜率表示速度可知,0~3 s,質(zhì)點(diǎn)的速度逐漸減小,由動(dòng)能定理可知合外力對(duì)質(zhì)點(diǎn)做負(fù)功,故A錯(cuò)誤;3~6 s,質(zhì)點(diǎn)的速度逐漸增大,由動(dòng)能定理可知合外力對(duì)質(zhì)點(diǎn)做正功,故B錯(cuò)誤;根據(jù)對(duì)稱性可知,t=1 s和t=5 s時(shí)圖象的斜率的絕對(duì)值相等,則質(zhì)點(diǎn)的速率相等,由動(dòng)能定理可知合外力對(duì)質(zhì)點(diǎn)不做功,

4、故C正確;由圖象斜率可知,0時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的速率大于5 s時(shí)的速率,所以前5 s質(zhì)點(diǎn)動(dòng)能減小,合外力對(duì)質(zhì)點(diǎn)做負(fù)功,故D正確.] 4.一物體靜止在粗糙水平地面上,現(xiàn)用一大小為F1的水平拉力拉動(dòng)物體,經(jīng)過一段時(shí)間后其速度變?yōu)関,若將水平拉力的大小改為F2,物體從靜止開始經(jīng)過同樣的時(shí)間后速度變?yōu)?v,對(duì)于上述兩個(gè)過程,用WF1、WF2分別表示拉力F1、F2所做的功,Wf1、Wf2分別表示前后兩次克服摩擦力所做的功,則(  ) A.WF2>4WF1,Wf2>2Wf1 B.WF2>4WF1,Wf2=2Wf1 C.WF2<4WF1,Wf2=2Wf1 D.WF2<4WF1,Wf2<2Wf1 解析:C 

5、[根據(jù)x=t和Wf=μmgx可判斷,兩次克服摩擦力所做的功Wf2=2Wf1.由動(dòng)能定理得WF1-Wf1=mv2和WF2-Wf2=m(2v)2,整理可判斷WF2<4WF1,故選項(xiàng)C正確.] 5.如圖,一箱蘋果沿著傾角為θ的光滑斜面加速下滑,在箱子正中央夾有一只蘋果,它周圍蘋果對(duì)它作用力的合力(  ) A.對(duì)這只蘋果做正功 B.對(duì)這只蘋果做負(fù)功 C.對(duì)這只蘋果不做功 D.無法確定 解析:C [對(duì)整體分析,受重力和支持力,整體的加速度a==gsin θ,可知蘋果的加速度為gsin θ,蘋果受重力、周圍蘋果的作用力,兩個(gè)力的合力等于mgsin θ,所以其他蘋果對(duì)該蘋果的作用力等于mgc

6、os θ,方向垂直于斜面向上,根據(jù)功的公式可知,周圍蘋果對(duì)它的作用力不做功,故C正確,A、B、D錯(cuò)誤.] 6.(2019·長(zhǎng)沙模擬)國(guó)家“十三五”重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃《現(xiàn)代軌道交通專項(xiàng)》啟動(dòng)時(shí)速600公里高速磁懸浮交通和時(shí)速200公里中速磁懸浮交通研發(fā)項(xiàng)目,列車速度的提高要解決許多具體的技術(shù)問題,提高牽引功率就是其中之一.若列車勻速行駛時(shí),所受阻力大小與速度大小成正比,當(dāng)磁懸浮列車分別以600 km/h和200 km/h的速度勻速行駛時(shí),列車的牽引功率之比為(  ) A.3∶1      B.6∶1 C.9∶1 D.12∶1 解析:C [列車勻速行駛時(shí),則有F=Ff=kv,牽引力的功率P=F

7、v=kv2,因?yàn)榱熊嚨乃俣戎葹?∶1,所以牽引功率之比為9∶1,故C正確,A、B、D錯(cuò)誤.] 7.(2019·日照模擬)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率是60 kW,汽車的質(zhì)量為2×103 kg,在平直路面上行駛,受到的阻力是車重的0.1倍.若汽車從靜止出發(fā),以0.5 m/s2的加速度做勻加速運(yùn)動(dòng),則出發(fā)50 s時(shí),汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際功率為(g取10 m/s2)(  ) A.25 kW B.50 kW C.60 kW D.75 kW 解析:C [汽車受到的阻力Ff=0.1mg=2 000 N,汽車以0.5 m/s2的加速度做勻加速運(yùn)動(dòng),由牛頓第二定律得F-Ff=ma,解得F=3 000 N,若

8、50 s內(nèi)車做勻加速運(yùn)動(dòng),則v=at=25 m/s,50 s末汽車功率P=Fv=75 000 W=75 kW,但汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率是60 kW,則50 s內(nèi)車不是勻加速運(yùn)動(dòng),而是先勻加速運(yùn)動(dòng)后變加速運(yùn)動(dòng),出發(fā)50 s時(shí),汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際功率為60 kW,故C正確.] 8.在水平面上,有一彎曲的槽道弧AB,槽道由半徑分別為和R的兩個(gè)半圓構(gòu)成(如圖),現(xiàn)用大小恒為F的拉力將一光滑小球從A點(diǎn)沿滑槽道拉至B點(diǎn),若拉力F的方向時(shí)時(shí)刻刻均與小球運(yùn)動(dòng)方向一致,則此過程中拉力所做的功為(  ) A.零 B.FR C.πFR D.2πFR 解析:C [雖然拉力方向時(shí)刻改變,但力與運(yùn)動(dòng)方向始終一

9、致,用微元法,在很小的一段位移內(nèi)可以看成恒力,小球的路程為πR+π,則拉力做的功為πFR,故C正確.] 9.(多選)如圖所示,質(zhì)量為m的小車在水平恒力F的推動(dòng)下,從山坡(粗糙)底部A處由靜止運(yùn)動(dòng)至高為h的山坡頂部B處,獲得的速度為v,A、B之間的水平距離為x,重力加速度為g.下列說法正確的是(  ) A.重力對(duì)小車做功mgh B.推力對(duì)小車做功Fx C.合外力對(duì)小車做的功為Fx-mgh D.小車克服摩擦阻力做的功為Fx-mgh-mv2 解析:BD [重力對(duì)小車做負(fù)功,則WG=-mgh,故A錯(cuò)誤;力F是恒力,在力的方向上的位移為x,所以WF=Fx,故B正確;W合=Fx-mgh-W

10、阻,故C錯(cuò)誤;對(duì)小車從A運(yùn)動(dòng)到B的過程運(yùn)用動(dòng)能定理得,F(xiàn)x-mgh-W阻=mv2-0,解得W阻=Fx-mgh-mv2,故D正確.] [B級(jí)—能力練] 10.在某次閱兵中,24架直升機(jī)在空中組成數(shù)字“90”字樣,而領(lǐng)頭的直升機(jī)懸掛的國(guó)旗讓人心潮澎湃.如圖所示,為了使國(guó)旗能懸在直升機(jī)下不致飄起來,在國(guó)旗下端還懸掛了重物,假設(shè)國(guó)旗與懸掛物的質(zhì)量為m,直升機(jī)質(zhì)量為M,并以速度v勻速直線飛行,飛行過程中,懸掛國(guó)旗的細(xì)線與豎直方向夾角為α,那么以下說法不正確的是(  ) A.國(guó)旗與懸掛物受到3個(gè)力的作用 B.細(xì)線的張力做功的功率為 C.國(guó)旗與懸掛物所受合力做的功為零 D.國(guó)旗與懸掛物克服阻

11、力做功的功率為mgvtan α 解析:B [國(guó)旗與懸掛物受3個(gè)力,重力、細(xì)線的拉力、空氣阻力,如圖所示,拉力F=,則F的功率為PF=Fvsin α=mgvtan α,克服阻力做功的功率Pf=fv=mgvtan α,由于國(guó)旗與懸掛物勻速,故合力做功為零,A、C、D正確,B錯(cuò)誤,故選B.] 11.(2019·湖南十三校聯(lián)考)如圖所示,a、b兩點(diǎn)位于同一條豎直線上,從a、b兩點(diǎn)分別以速度v1、v2水平拋出兩個(gè)相同的小球,可視為質(zhì)點(diǎn),它們?cè)谒降孛嫔戏降腜點(diǎn)相遇.假設(shè)在相遇過程中兩球的運(yùn)動(dòng)沒有受到影響,空氣阻力忽略不計(jì),則下列說法正確的是(  ) A.兩個(gè)小球從a、b兩點(diǎn)同時(shí)拋出 B.

12、兩小球拋出的初速度v1>v2 C.從b點(diǎn)拋出的小球著地時(shí)水平射程較小 D.從a點(diǎn)拋出的小球著地時(shí)重力的瞬時(shí)功率較大 解析:D [若a、b同時(shí)拋出,則到達(dá)P點(diǎn)所需時(shí)間ta>tb,要在P點(diǎn)相遇,需a球先拋出,故A錯(cuò)誤.由于a、b到P點(diǎn)的水平位移相同,根據(jù)x=vt得v1<v2,故B錯(cuò)誤.b點(diǎn)拋出的小球著地時(shí)水平射程大,如圖所示,故C錯(cuò)誤.a(chǎn)球著地時(shí)重力的瞬時(shí)功率PGa=mgvacos θ=mgvya=mg2ta,同理:PGb=mgvyb=mg2tb,所以PGa>PGb,故D正確.] 12.(2019·寧波期末)如圖所示,木塊B上表面是水平的,當(dāng)木塊A置于B上,并與B保持相對(duì)靜止,一起沿固

13、定的光滑斜面由靜止開始下滑,在下滑過程中(  ) A.A所受的合外力對(duì)A不做功 B.B對(duì)A的彈力做正功 C.B對(duì)A的摩擦力做正功 D.A對(duì)B做正功 解析:C [木塊向下加速運(yùn)動(dòng),故動(dòng)能增加,由動(dòng)能定理可知,木塊A所受的合力對(duì)A做正功,A錯(cuò)誤.A、B整體具有沿斜面向下的加速度,設(shè)為a,將a正交分解為豎直方向分量a1和水平方向分量a2,如圖.因具有水平分量a2,故木塊A必受水平向左的摩擦力f,木塊B對(duì)A的支持力N與速度方向成鈍角,所以木塊B對(duì)A的支持力做負(fù)功,B錯(cuò)誤.木塊B對(duì)A的摩擦力f與速度方向成銳角,所以摩擦力f做正功,C正確.對(duì)木塊A由牛頓第二定律:mg-N=ma1① f

14、=ma2② 設(shè)斜面傾角為θ,a=gsin θ a1=gsin2θ③ a2=gsin θcos θ④ 摩擦力f與彈力N的合力與水平方向的夾角為α, tan α=⑤ 聯(lián)立①②③④⑤得:tan α==cot θ= tan 又α=-θ,即α+θ=,即B對(duì)A的作用力與斜面垂直,所以B對(duì)A不做功,由牛頓第三定律得A對(duì)B的作用力垂直斜面向下,所以A對(duì)B也不做功,D錯(cuò)誤.] 13.一種氫氣燃料的汽車,質(zhì)量為m=2.0×103 kg,發(fā)動(dòng)機(jī)的額定輸出功率為80 kW,行駛在平直公路上時(shí)所受阻力恒為車重的0.1倍.若汽車從靜止開始先勻加速啟動(dòng),加速度的大小為a=1.0 m/s2.達(dá)到額定輸出功率

15、后,汽車保持功率不變又加速行駛了800 m,直到獲得最大速度后才勻速行駛.(g取10 m/s2)求: (1)汽車的最大行駛速度. (2)汽車勻加速啟動(dòng)階段結(jié)束時(shí)的速度. (3)當(dāng)速度為5 m/s時(shí),汽車牽引力的瞬時(shí)功率. (4)汽車從靜止到獲得最大行駛速度所用的總時(shí)間. 解析:(1)汽車的最大行駛速度 vm==40 m/s (2)設(shè)汽車勻加速啟動(dòng)階段結(jié)束時(shí)的速度為v1,由牛頓第二定律得:F-Ff=ma 解得:F=4×103 N P額=Fv1 解得:v1=20 m/s (3)當(dāng)速度為5 m/s時(shí),處于勻加速階段,牽引力的瞬時(shí)功率為:P=Fv=20 kW (4)勻加速階段的時(shí)

16、間為: t1==20 s 恒定功率啟動(dòng)階段的時(shí)間設(shè)為t2,由動(dòng)能定理得: Pt2-Ffx=mv-mv 解得:t2=35 s 總的時(shí)間為:t=t1+t2=55 s. 答案:(1)40 m/s (2)20 m/s (3)20 kW (4)55 s 14.(2018·天津卷)我國(guó)自行研制、具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新一代大型噴氣式客機(jī)C919首飛成功后,拉開了全面試驗(yàn)試飛的新征程.假設(shè)飛機(jī)在水平跑道上的滑跑是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),當(dāng)位移x=1.6×103 m時(shí)才能達(dá)到起飛所要求的速度v=80 m/s.已知飛機(jī)質(zhì)量m=7.0×104 kg,滑跑時(shí)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(jī)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(jī)滑跑過程中做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),有 v2=2ax① 代入數(shù)據(jù)解得 a=2 m/s2② (2)設(shè)飛機(jī)滑跑受到的阻力為F阻,依題意有 F阻=0.1mg③ 設(shè)發(fā)動(dòng)機(jī)的牽引力為F,根據(jù)牛頓第二定律有 F-F阻=ma④ 設(shè)飛機(jī)滑跑過程中的平均速度為,有 =⑤ 在滑跑階段,牽引力的平均功率 P=F⑥ 聯(lián)立②③④⑤⑥式得 P=8.4×106 W. 答案:(1)2 m/s2 (2)8.4×106 W 8

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