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2019-2020年高三物理一輪復(fù)習(xí) 第5章 第1講 功 功率練習(xí)
選擇題(每題5分,共25分)
1.(xx溫州八校聯(lián)考,12)如圖甲為一女士站立在臺(tái)階式自動(dòng)扶梯上正在勻速上樓,如圖乙為一男士站立在履帶式自動(dòng)人行道上正在勻速上樓。下列關(guān)于兩人受到的力做功判斷正確的是( )
A.甲圖中支持力對(duì)人做正功
B.乙圖中支持力對(duì)人做正功
C.甲圖中摩擦力對(duì)人做負(fù)功
D.乙圖中摩擦力對(duì)人做負(fù)功
2.(xx上海理工大學(xué)附中月考,9)如圖所示,質(zhì)量分別為m1和m2的兩個(gè)物體,m1
W2 B.W1W2,P1=P2
2.(xx浙江調(diào)研卷,20)有一輛質(zhì)量為170 kg、輸出功率為1 440 W的太陽(yáng)能試驗(yàn)汽車,安裝有約6 m2的太陽(yáng)能電池板和蓄能電池,該電池板在有效光照條件下單位面積輸出的電功率為30 W/m2。若駕駛員的質(zhì)量為70 kg,汽車最大行駛速度為90 km/h。假設(shè)汽車行駛時(shí)受到的空氣阻力與其速度成正比,則汽車( )
A.以最大速度行駛時(shí)牽引力大小為57.6 N
B.啟動(dòng)時(shí)的加速度大小為0.24 m/s2
C.保持最大速度行駛1 h至少需要有效光照8 h
D.直接用太陽(yáng)能電池板提供的功率可獲得3.13 m/s的最大行駛速度
3.(xx浙江溫州一模,20)用起重機(jī)將地面上靜止的貨物豎直向上吊起,貨物由地面運(yùn)動(dòng)至最高點(diǎn)的過程中,其v-t圖像如圖所示。下列說法正確的是( )
A.在0~t1時(shí)間內(nèi),貨物處于超重狀態(tài)
B.在t1~t2時(shí)間內(nèi),起重機(jī)拉力對(duì)貨物做負(fù)功
C.在t1~t2時(shí)間內(nèi),貨物的機(jī)械能一直在增大
D.勻速階段拉力的功率可能比加速階段某一時(shí)刻拉力的瞬時(shí)功率小
二、非選擇題(4題12分,5題13分,共25分)
4.(xx江蘇無(wú)錫調(diào)研,16)如圖所示,光滑水平面上有一木板,質(zhì)量M=1.0 kg,長(zhǎng)度L=1.0 m。在木板的最左端有一個(gè)小鐵塊(可視為質(zhì)點(diǎn)),質(zhì)量m=1.0 kg。小鐵塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.3。開始時(shí)它們都處于靜止?fàn)顟B(tài),某時(shí)刻起對(duì)木板施加一個(gè)水平向左的拉力F,g取10 m/s2。求:
(1)拉力F至少多大才能將木板抽出;
(2)若F=8 N,將木板抽出,則抽出過程中摩擦力分別對(duì)木板和小鐵塊做的功。
5.(xx北京海淀期中,17)動(dòng)車組列車(如圖所示)是由幾節(jié)自帶動(dòng)力的車廂(動(dòng)車)加幾節(jié)不帶動(dòng)力的車廂(拖車)組成的,它將動(dòng)力裝置分散安裝在多節(jié)車廂上。在某次試運(yùn)行中共有4節(jié)動(dòng)車和4節(jié)拖車組成動(dòng)車組,每節(jié)動(dòng)車可以提供P0=750 kW的額定功率,每節(jié)車廂平均質(zhì)量為m=20 t。該次試運(yùn)行開始時(shí)動(dòng)車組先以恒定加速度a=0.5 m/s2啟動(dòng)做直線運(yùn)動(dòng),達(dá)到額定功率后再做變加速直線運(yùn)動(dòng),總共經(jīng)過550 s的時(shí)間加速后,動(dòng)車組便開始以最大速度vm=270 km/h勻速行駛。設(shè)每節(jié)動(dòng)車在行駛中的功率相同,行駛過程中每節(jié)車廂所受阻力相同且恒定。求:
(1)動(dòng)車組在勻加速階段的牽引力大小;
(2)動(dòng)車組在整個(gè)加速過程中每節(jié)動(dòng)車的平均功率;
(3)動(dòng)車組在整個(gè)加速過程中所通過的路程。
A組 xx模擬基礎(chǔ)題組
選擇題
1.A 女士站立在臺(tái)階式自動(dòng)扶梯上正在勻速上樓,支持力與重力平衡,不受摩擦力作用,甲圖中支持力對(duì)人做正功,選項(xiàng)A正確C錯(cuò)誤。男士站立在履帶式自動(dòng)人行道上正在勻速上樓,支持力與位移方向垂直,支持力不做功,摩擦力對(duì)人做正功,選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤。
2.C 恒力做的功與物體是否受其他力無(wú)關(guān),與物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)也無(wú)關(guān),因F1與F2沿位移方向的分量相同,兩物體位移相同,故F1與F2做功相等,選項(xiàng)C正確,其余選項(xiàng)錯(cuò)誤。
3.C 車廂與水平方向的夾角緩慢增大,貨物受到的靜摩擦力增大,A錯(cuò)誤;貨物與貨車作為一整體,地面對(duì)貨車沒有摩擦力,B錯(cuò);在車廂轉(zhuǎn)動(dòng)過程中,貨物受到的支持力始終與運(yùn)動(dòng)方向一致,所以做正功,C對(duì);貨物受到的摩擦力始終與運(yùn)動(dòng)方向垂直,故對(duì)貨物不做功,D錯(cuò)。
4.AD 人勻速運(yùn)動(dòng),所受合外力為零,故扶梯對(duì)人沒有摩擦力,人受力如圖所示。可見支持力對(duì)人做正功,重力對(duì)人做負(fù)功,合力對(duì)人做功為零,故A、D正確,B、C均錯(cuò)。
5.A 重力做功與運(yùn)動(dòng)路徑無(wú)關(guān),決定于始末位置的高度差,WG=mgl(1-cos α),故A正確。球擺動(dòng)過程中,線的拉力方向始終與速度方向垂直,故不做功,所以D錯(cuò)。由動(dòng)能定理得W合=Wf+WG=ΔEk=0,即Wf=-WG,故B、C均錯(cuò)。
B組 xx模擬提升題組
一、選擇題
1.D 由于扶梯是勻速的,乘客第一次站在扶梯上不動(dòng)和第二次相對(duì)扶梯勻速運(yùn)動(dòng)都是處于平衡狀態(tài),即扶梯對(duì)乘客的作用力都等于其重力,所以扶梯牽引力不變,而且扶梯速度也不變,那么扶梯牽引力的功率P=Fv1不變,即P1=P2,但是乘客在第二次相對(duì)扶梯勻速運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)時(shí)間變短,根據(jù)W=Pt,可知W1>W2,選項(xiàng)D正確。
2.AC 汽車以最大速度行駛時(shí)有P=F牽vm則F牽== N=57.6 N,A對(duì);汽車啟動(dòng)時(shí)的速度很小,所以牽引力很大,故加速度可以達(dá)到很大,而且加速度大小與功率有關(guān),所以無(wú)法計(jì)算其具體數(shù)值,B錯(cuò);據(jù)能量守恒得t= h=8 h,C對(duì);直接用太陽(yáng)能電池板提供的功率行駛時(shí)的最大速度一定小于90 km/h,而汽車行駛時(shí)受到的空氣阻力與其速度成正比,所以此時(shí)的阻力不是57.6 N,而3.13 m/s正是把阻力當(dāng)成57.6 N進(jìn)行計(jì)算得出的結(jié)果,D錯(cuò)。
3.ACD 由v-t圖像知,在0~t1時(shí)間內(nèi)貨物具有豎直向上的加速度,所以貨物處于超重狀態(tài),A對(duì);在t1~t2時(shí)間內(nèi)貨物向上做勻速運(yùn)動(dòng),起重機(jī)拉力對(duì)貨物做正功,B錯(cuò);在t1~t2時(shí)間內(nèi)起重機(jī)拉力(除重力以外的其他力)對(duì)貨物做正功,所以貨物的機(jī)械能一直在增大,C對(duì);加速階段起重機(jī)拉力大于勻速階段起重機(jī)拉力,據(jù)公式P=Fv可知?jiǎng)蛩匐A段拉力的功率可能比加速階段某一時(shí)刻拉力的瞬時(shí)功率小,D對(duì)。
二、非選擇題
4.答案 (1)6 N (2)-7.5 J 4.5 J
解析 (1)木板能被抽出,對(duì)小鐵塊有μmg=ma1
對(duì)木板有F-μmg=Ma2
a2≥a1
解得:F≥μ(M+m)g=6 N
所以拉力F至少為6 N;
(2)由(1)問知木板被抽出過程中小鐵塊的加速度
a1=μg=3 m/s2
木板的加速度a2==5 m/s2
設(shè)抽出過程時(shí)間為t,則a2t2-a1t2=L
代入數(shù)據(jù)解得:t=1 s
所以抽出過程中小鐵塊的位移x1=a1t2=1.5 m
木板的位移x2=a2t2=2.5 m
摩擦力對(duì)小鐵塊做的功W1=μmgx1=4.5 J
摩擦力對(duì)木板做的功W2=-μmgx2=-7.5 J
5.答案 (1)1.2105 N (2)716 kW (3)28 km
解析 (1)設(shè)動(dòng)車組在運(yùn)動(dòng)中所受阻力為Ff,動(dòng)車組在勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)牽引力為F1,則
F1=Ff
動(dòng)車組總功率P=F1vm=Ffvm,P=4P0
解得Ff=4104 N
設(shè)動(dòng)車組在勻加速階段所提供的牽引力為F2
由牛頓第二定律有F2-Ff=8ma
解得F2=1.2105 N
(2)設(shè)動(dòng)車組在勻加速階段所能達(dá)到的最大速度為v,勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t1
由P=F2v,解得v=25 m/s
由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式v=at1,解得t1=50 s
動(dòng)車組變加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t2=t-t1=500 s
動(dòng)車組在加速過程中每節(jié)動(dòng)車的平均功率
==
代入數(shù)據(jù)解得=716 kW
(3)設(shè)動(dòng)車組在加速過程中所通過的路程為s,由動(dòng)能定理得
4P0t1+4P0t2-Ffs=8m-0
解得s=28 km
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