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

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課時(shí)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(fù)，但正負(fù)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(cuò)誤；功是物體之間能量轉(zhuǎn)化的量度，它是標(biāo)量，功也有正負(fù)之分，但功的正負(fù)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(cuò)誤；摩擦力可以做正功，也可做負(fù)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(shí)速高達(dá)350公里的“復(fù)興號”動(dòng)車組高鐵列車投入運(yùn)營，中國已成為世界上高鐵商業(yè)運(yùn)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(dòng)車組發(fā)動(dòng)機(jī)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(yùn)動(dòng)時(shí)輸出功率P＝Fv＝fv＝kv3，如果“復(fù)興號”動(dòng)車組發(fā)動(dòng)機(jī)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(cuò)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(yùn)動(dòng)到頂端。斜面高h(yuǎn)，傾斜角為θ?，F(xiàn)把物體放在頂端，發(fā)現(xiàn)物體在輕微擾動(dòng)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(dòng)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(yùn)動(dòng)，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(diǎn)，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(yùn)動(dòng)至輕繩到達(dá)豎直位置的過程中，小球重力的瞬時(shí)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(diǎn)，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?yàn)槌?、末位置重力做功的功率都為零，則小球從開始運(yùn)動(dòng)至輕繩到達(dá)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(dòng)機(jī)的輸出功率為P。從某時(shí)刻開始，司機(jī)突然加大油門將汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率提升至某個(gè)值并保持不變，結(jié)果汽車在速度到達(dá)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(jì)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(yùn)動(dòng) D．汽車速度增大時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)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(shí)P＝fv；加大油門速度到達(dá)2v勻速運(yùn)動(dòng)后有P1＝f2v，則P1＝2P；汽車在開始加大油門時(shí)的加速度最大，最大加速度為am＝＝，選項(xiàng)A正確。汽車若做勻加速運(yùn)動(dòng)，則平均速度為＝v，而實(shí)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(yùn)動(dòng)，平均速度大于v，選項(xiàng)B、C、D錯(cuò)誤。 6．(2019濟(jì)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(shí)重力的瞬時(shí)功率為(不計(jì)空氣阻力)(　　) A.mgv0tan θ B. C. D．mgv0cos θ 解析：選B　小球落在斜面上時(shí)重力的瞬時(shí)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(shí)，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(xiàng)圖中的(　　) 解析：選BCD　由瞬時(shí)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(yùn)動(dòng)，B項(xiàng)中v t圖像是可能的；若牽引力大于阻力，則汽車做加速運(yùn)動(dòng)，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(xiàng)中v t圖像是可能的，A項(xiàng)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(yùn)動(dòng)，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(xiàng)中v t圖像是可能的。 8.用長為l、不可伸長的細(xì)線把質(zhì)量為m的小球懸掛于O點(diǎn)，將小球拉至懸線偏離豎直方向α角后放手，運(yùn)動(dòng)t時(shí)間后停在最低點(diǎn)。則在時(shí)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(xì)線拉力做功的功率為 解析：選A　小球從開始運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)的整個(gè)過程中，重力和空氣阻力對小球做功，根據(jù)動(dòng)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(cuò)誤；小球受到的合外力做功等于小球動(dòng)能的變化，所以W合＝0－0＝0，故C錯(cuò)誤；由于細(xì)線的拉力始終與運(yùn)動(dòng)的方向垂直，所以細(xì)線的拉力不做功，細(xì)線的拉力的功率為0，故D錯(cuò)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(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＝1.6103 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＝7.0104 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的大小； (2)牽引力的平均功率P。 解析：(1)飛機(jī)做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，有 v2＝2ax ① 代入數(shù)據(jù)解得 a＝2 m/s2。 ② (2)飛機(jī)受到的阻力F阻＝0.1mg ③ 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＝ma ④ 飛機(jī)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(dòng)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(jì)。A、B之間由一繞過光滑輕質(zhì)動(dòng)滑輪的柔軟輕繩相連，開始時(shí)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(shí)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(yùn)動(dòng)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(diǎn)的小物塊相連。開始時(shí)繩與水平方向的夾角為θ。當(dāng)小物塊從水平面上的A點(diǎn)被拖動(dòng)到水平面上的B點(diǎn)時(shí)，位移為L，隨后從B點(diǎn)沿斜面被拖動(dòng)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(dòng)摩擦因數(shù)均為μ，若小物塊從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)的過程中，F(xiàn)對小物塊做的功為WF，小物塊在BO段運(yùn)動(dòng)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(diǎn)運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)，拉力F的作用點(diǎn)移動(dòng)的距離x＝2Lcos θ，所以拉力F做的功WF＝Fx＝2FLcos θ，A錯(cuò)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(cuò)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(yùn)動(dòng)。0～2 s 內(nèi)F與運(yùn)動(dòng)方向相反，2～4 s 內(nèi)F與運(yùn)動(dòng)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(shí)拉力的瞬時(shí)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?yàn)檎较?，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(cuò)誤。由P＝Fv得4 s時(shí)拉力的瞬時(shí)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(cuò)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(cuò)誤。 13．高速連續(xù)曝光照相機(jī)可在底片上重疊形成多個(gè)圖像?，F(xiàn)利用這架照相機(jī)對MD2 000家用汽車的加速性能進(jìn)行研究，如圖為汽車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)三次曝光的照片，圖中汽車的實(shí)際長度為4 m，照相機(jī)每兩次曝光的時(shí)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(yùn)動(dòng)過程中所受的阻力始終為1 500 N。 (1)試?yán)脠D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(yùn)動(dòng)，勻加速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)最多能保持多長時(shí)間。 (3)汽車所能達(dá)到的最大速度是多大。 (4)若該汽車從靜止開始運(yùn)動(dòng)，牽引力不超過3 000 N，求汽車運(yùn)動(dòng)2 400 m所用的最短時(shí)間(汽車已經(jīng)達(dá)到最大速度)。 解析：(1)由題圖可得汽車在第1個(gè)2.0 s時(shí)間內(nèi)的位移x1＝9 m，第2個(gè)2.0 s時(shí)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(yùn)動(dòng)的末速度 v＝＝ m/s＝30 m/s 勻加速運(yùn)動(dòng)保持的時(shí)間t1＝＝ s＝20 s。 (3)汽車所能達(dá)到的最大速度 vm＝＝ m/s＝60 m/s。 (4)由(1)、(2)知?jiǎng)蚣铀龠\(yùn)動(dòng)的時(shí)間t1＝20 s，運(yùn)動(dòng)的距離x1′＝t1＝20 m＝300 m 所以，后階段以恒定功率運(yùn)動(dòng)的距離 x2′＝(2 400－300)m＝2 100 m 對后階段以恒定功率運(yùn)動(dòng)，有： P額t2－Ffx2′＝mvm2－mv2 解得t2＝50 s 所以最短時(shí)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