2020屆高三物理一輪總復習 第5章《機械能及其守恒定律》1功和功率課時作業(yè) 新人教版

功和功率 一、選擇題1如圖所示，質(zhì)量為m的物體置于傾角為的斜面上，物體與斜面間的動摩擦因數(shù)為，在外力作用下，斜面以加速度a沿水平方向向左做勻加速運動，運動中物體m與斜面體相對靜止則關(guān)于斜面對m的支持力和摩擦力的下列說法中錯誤的是()A支持力一定做正功B摩擦力一定做正功C有可能不受摩擦力D摩擦力可能做負功【解析】支持力方向垂直斜面向上，故支持力一定做正功，而摩擦力是否存在需要討論，若摩擦力恰好為零，此時物體只受重力和支持力，如圖所示，此時加速度agtan，當a>gtan，摩擦力沿斜面向下，摩擦力與位移夾角小于90°，則做正功；當a<gtan，摩擦力沿斜面向上，摩擦力與位移夾角大于90°，則做負功綜上所述，B是錯誤的【答案】B2在光滑的水平面上，用一水平拉力F使物體從靜止開始移動x，平均功率為P，如果將水平拉力增加為4F，使同一物體從靜止開始移動x，平均功率為()A2P B4PC6P D8P【解析】設第一次運動時間為t，則其平均功率表達式為P；第二次加速度為第一次的4倍，由xat2可知時間為，其平均功率為8P，D正確【答案】D3如圖所示，三個固定的斜面底邊長度相等，斜面傾角分別為30°，45°，60°，斜面的表面情況都一樣完全相同的三物體(可視為質(zhì)點)A，B，C分別從三斜面的頂部滑到底部，在此過程中()A物體A克服摩擦力做的功最多B物體B克服摩擦力做的功最多C物體C克服摩擦力做的功最多D三物體克服摩擦力做的功一樣多【解析】設斜面傾角為，斜面底邊長為s0，則物體下滑過程中克服阻力做功Wmgcos·mgs0，可見W與斜面傾角無關(guān)，D正確【答案】D4如圖所示，A、B疊放著，A用繩系在固定的墻上，用力F將B拉著右移用FT、fAB和fBA分別表示繩子的拉力、A對B的摩擦力和B對A的摩擦力，則下列敘述中正確的是()AF做正功，fAB做負功，fBA做正功，F(xiàn)T不做功BF和fBA做正功，fAB和FT做負功CF做正功，其他力都不做功DF做正功，fAB做負功，fBA和FT都不做功【解析】力F與物體B的位移同向，故F做正功；fAB與物體B的位移反向，故fAB做負功；fBA作用在A上，A靜止不動，故fBA不做功；繩子的拉力FT作用在A和墻上，二者均靜止不動，故FT不做功【答案】D5(2020·江南聯(lián)考)下列關(guān)于機車以恒定加速度啟動后速度v、牽引力F、功率P和位移s隨時間變化關(guān)系的圖象中錯誤的是()【解析】機車以恒定加速度啟動后，在達到額定功率前，做勻加速直線運動，牽引力為恒力，由sat2知st圖象是拋物線，由vat知v與t成正比，根據(jù)PFvFat，P與t成正比；當達到額定功率P0后功率保持P0不變，速度仍在增大，由P0Fv知牽引力不斷減小，但牽引力仍比阻力大，加速度不斷減小，當牽引力減小到等于阻力時，加速度為零，機車以最大速度做勻速運動，牽引力不變，所以選項A、B、C均正確，D錯誤【答案】D6(多選)(2020·淄博模擬)一滑塊在水平地面上沿直線滑行，t0時速率為1 m/s.從此刻開始在與速度平行的方向上對其施加一水平作用力F，力F和滑塊的速度v隨時間的變化規(guī)律分別如圖1和圖2所示，則(兩圖取同一正方向，取重力加速度g10 m/s2)()A滑塊的質(zhì)量為0.5 kgB滑塊與水平地面間的動摩擦因數(shù)為0.05C第1 s內(nèi)摩擦力對滑塊做功為1 JD第1 s內(nèi)力F的平均功率為1.5 W【解析】由圖1得F11 N，F(xiàn)23 N，由圖2知2 s內(nèi)滑塊的加速度不變，即為a m/s21 m/s2，根據(jù)牛頓第二定律有F1fma，F(xiàn)2fma，而fmg，解得f1 N，0.05，m2 kg，選項A錯誤，B正確；由vt圖象面積法得第1 s內(nèi)滑塊的位移s1×(1)×1 m0.5 m，第1 s內(nèi)摩擦力對滑塊做功為W1f·|s1|0.5 J，選項C錯誤；第1 s內(nèi)力F的平均功率為F2·3× W1.5 W，選項D正確【答案】BD7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幾節(jié)自帶動力的車輛(動車)加幾節(jié)不帶動力的車輛(也叫拖車)編成一組，就是動車組，假設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120 km/h；則6節(jié)動車加3節(jié)拖車編成的動車組的最大速度為()A120 km/h B240 km/hC320 km/h D480 km/h【解析】若1節(jié)動車和3節(jié)拖車編號的動車組的最大速度為v1120 km/h；則6節(jié)動車和3節(jié)拖車編成的動車組的最大速度為v2×4v1×120 km/h320 km/h，故選項C正確【答案】C8兩輛完全相同的汽車，都拖著完全相同的拖車以相同的速度在平直公路上勻速齊頭并進，某一時刻兩拖車同時與汽車脫離，之后甲汽車保持原來的牽引力繼續(xù)前進，乙汽車保持原來的功率繼續(xù)前進，則一段時間后(假設均未達到最大功率)()A甲車超前，乙車落后B乙車超前，甲車落后C它們齊頭并進D甲車先超過乙車，后乙車又超過甲車【解析】拖車與汽車脫離之前，汽車的牽引力等于摩擦力，脫離之后，汽車受到的摩擦力Ff減小，因為甲汽車的牽引力F保持不變，所以其將做勻加速直線運動，且加速度的大小為a(FFf)/m，而乙汽車保持原來的功率不變做加速運動，根據(jù)PFv可知，其牽引力會隨其速度的逐漸增大而減小，其加速度大小也會從a(FFf)/m逐漸減小，可見，甲車的速度較大，甲車超前，乙車落后【答案】A9(多選)用一水平拉力使質(zhì)量為m的物體從靜止開始沿粗糙的水平面運動，物體的vt圖象如圖所示下列表述正確的是()A在0t1時間內(nèi)拉力逐漸減少B在0t1時間內(nèi)物體做曲線運動C在t1t2時間內(nèi)拉力的功率不為零D在t1t2時間內(nèi)合外力做功mv2【解析】由圖可知，在0t1時間物體加速度減小，由a(Ff)/m知拉力逐漸減小，A正確；vt圖象無法表示曲線運動，B錯；在t1t2時間內(nèi)拉力不為零，故功率不為零，C正確；在t1t2時間內(nèi)合外力為零，故合外力做功為零，D錯【答案】AC10(多選)質(zhì)量為m的汽車在平直公路上加速行駛，受到的阻力恒為f.當速度為v時，汽車發(fā)動機輸出功率為P，則此時汽車的()A牽引力為 B牽引力大于C加速度為 D加速度小于【解析】本題考查功率、牽引力、速度的關(guān)系及牛頓第二定律，意在考查學生的理解能力功率、牽引力、速度的關(guān)系為PFv，A對、B錯；由牛頓第二定律有Ffma，F(xiàn)，a<，C錯、D對【答案】AD11(多選)物體沿直線運動的vt關(guān)系如圖所示，已知在第1秒內(nèi)合外力對物體做的功為W，則()A從第1秒末到第3秒末合外力做功為4WB從第3秒末到第5秒末合外力做功為2WC從第5秒末到第7秒末合外力做功為WD從第3秒末到第4秒末合外力做功為0.75W【解析】從第1秒末到第3秒末物體做勻速直線運動，說明物體所受合外力為零，故合外力做功為零，A錯誤；從第3秒末到第5秒末物體加速度大小是第1秒內(nèi)加速度的一半，所以這段時間的合外力是第1秒內(nèi)合外力的一半，而位移是第1秒內(nèi)位移的2倍，考慮位移方向與合外力方向相反，所以這段時間內(nèi)合外力做功為W，B錯誤；第3秒末到第4秒末物體位移是從第3秒末到第5秒末位移的四分之三，D正確；第5秒末到第7秒末合外力方向與位移方向相同，同理可知這段時間的合外力是第1秒內(nèi)合外力的一半，而位移是第1秒內(nèi)位移的2倍，所以這段時間內(nèi)合外力做功為W，C正確【答案】CD二、非選擇題12.(2020·四川卷)嚴重霧霾天氣對國計民生已造成了嚴重的影響汽車尾氣是形成霧霾的重要污染源“鐵腕治污”已成為國家的工作重點地鐵列車可實現(xiàn)零排放，大力發(fā)展地鐵，可以大大減少燃油公交車的使用，減少汽車尾氣排放若一地鐵列車從甲站由靜止啟動后做直線運動，先勻加速運動20 s達最高速度72 km/h，再勻速運動80 s，接著勻減速運動15 s到達乙站停住設列車在勻加速運動階段牽引力為1×106 N，勻速運動階段牽引力的功率為6×103 kW，忽略勻減速運動階段牽引力所做的功(1)求甲站到乙站的距離；(2)如果燃油公交車運行中做的功與該列車從甲站到乙站牽引力做的功相同，求公交車排放氣態(tài)污染物的質(zhì)量(燃油公交車每做1焦耳功排放氣態(tài)污染物3×106克)【解析】(1)設列車勻加速直線運動階段所用的時間為t1，距離為s1；在勻速直線運動階段所用的時間為t2，距離為s2，速度為v；在勻減速直線運動階段所用的時間為t3，距離為s3；甲站到乙站的距離為s.則s1vt1s2vt2s3vt3ss1s2s3聯(lián)立式并代入數(shù)據(jù)得s1 950 m(2)設列車在勻加速直線運動階段的牽引力為F，所做的功為W1；在勻速直線運動階段的牽引力的功率為P，所做的功為W2.設燃油公交車做的功W與該列車從甲站到乙站牽引力做的功相同時，排放的氣態(tài)污染物質(zhì)量為M.則W1F·s1W2P·t2WW1W2M(3×109 kg·J1)·W聯(lián)立式并代入數(shù)據(jù)得M2.04 kg【答案】(1)1 950 m(2)2.04 kg13如圖所示，水平傳送帶正以2 m/s的速度運行，兩端水平距離l8 m，把一質(zhì)量m2 kg的物塊輕輕放到傳送帶的A端，物塊在傳送帶的帶動下向右運動，若物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)0.1，求把這個物塊從A端傳送到B端的過程中，摩擦力對物塊做功的平均功率(不計物塊的大小，g取10 m/s2)【解析】物塊剛放到傳送帶上時，由于與傳送帶有相對運動，物塊受向右的滑動摩擦力，物塊做加速運動，摩擦力對物塊做功，物塊受向右的摩擦力為：fmg0.1×2×10 N2 N，加速度為ag0.1×10 m/s21 m/s2物塊與傳送帶相對靜止時的位移為：s2 m.摩擦力做功為：Wfs2×2 J4 J相對靜止后物塊與傳送帶之間無摩擦力，此后物塊勻速運動到B端，物塊由A端到B端所用的時間為：t5 s則物塊在被傳送過程中所受摩擦力的平均功率為：P0.8 W.【答案】0.8 W14.(2020·汕頭模擬)一傳送帶裝置示意如圖，傳送帶在AB區(qū)域是傾斜的，傾角30°.工作時傳送帶向上運行的速度保持v2 m/s不變現(xiàn)將質(zhì)量均為m2 kg的小貨箱(可視為質(zhì)點)一個一個在A處放到傳送帶上，放置小貨箱的時間間隔均為T1 s，放置時初速度為零，小貨箱一到達B處立即被取走已知小貨箱剛放在A處時，前方相鄰的小貨箱還處于勻加速運動階段，此時兩者相距為s10.5 m傳送帶裝置由電動機帶動，傳送帶與輪子間無相對滑動，不計輪軸處的摩擦，取g10 m/s2.(1)求小貨箱在傳送帶上做勻加速運動的加速度大??；(2)AB的長度至少多長才能使小貨箱最后的速度能達到v2 m/s?(3)除了剛釋放貨箱的時刻，若其它時間內(nèi)總有4個貨箱在傳送帶上運動，求每運送一個小貨箱電動機對外做多少功？并求電動機的平均輸出功率.【解析】(1)小貨箱剛放在A處時，前方相鄰的小貨箱已經(jīng)運動了時間T.有s1aT2代入數(shù)據(jù)解得加速度大?。篴1 m/s2.(2)AB的長度至少為l，則貨箱的速度達到v2 m/s時，有v22al代入數(shù)據(jù)解得AB的長度至少為：l2 m.(3)傳送帶上總有4個貨箱在運動，說明貨箱在A處釋放后經(jīng)過t4T的時間運動至B處貨箱勻加速運動的時間是t12 s設貨箱受到的滑動摩擦力大小為f，由牛頓運動定律得fmgsinma這段時間內(nèi)，傳送帶克服該貨箱的摩擦力做的功：W1f·vt1代入數(shù)據(jù)解得W148 J貨箱在此后的時間內(nèi)隨傳送帶做勻速運動，傳送帶克服該貨箱的摩擦力做的功W2mgsin·v(tt1)代入數(shù)據(jù)解得W240 J每運送一個小貨箱電動機對外做的功：WW1W288 J放置小貨箱的時間間隔為T，則每隔時間T就有一個小貨箱到達B處，因此電動機的平均輸出功率：88 W.【答案】(1)1 m/s2(2)2 m(3)88 J88 W