高考物理總復(fù)習(xí)配餐作業(yè)14功、功率講解

PAGEPAGE4(十四)功、功率A組·基礎(chǔ)鞏固題1.如圖所示，質(zhì)量分別為m1和m2的兩個(gè)物體，m1<m2，在大小相等的兩個(gè)力F1和F2的作用下沿水平方向移動(dòng)了相同的距離。若F1做的功為W1，F(xiàn)2做的功為W2，則()A．W1>W2B．W1<W2C．W1＝W2D．條件不足，無(wú)法確定解析由題意可得F1和F2是恒力，物體移動(dòng)的位移相同，并且力與位移的夾角相等，所以由功的公式W＝FLcosθ可知，它們對(duì)物體做的功是相同的，C正確。答案C2.(2017·泰州模擬)如圖所示，一物體在水平恒力作用下沿光滑的水平面做曲線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)物體從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)時(shí)，其速度方向恰好改變了90°，則物體在M點(diǎn)到N點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中動(dòng)能將()A．不斷增大 B．不斷減小C．先減小后增大 D．先增大后減小解析其速度方向恰好改變了90°，可以判斷恒力方向應(yīng)為右下方，與初速度的方向夾角要大于90°，因此恒力先做負(fù)功，后來(lái)速度與恒力方向夾角小于90°，恒力做正功，動(dòng)能先減小后增大，所以C正確。答案C3．(2017·湖北聯(lián)考)一滑塊在水平地面上沿直線滑行，t＝0時(shí)其速度為1m/s。從此刻開始在滑塊運(yùn)動(dòng)方向上再施加一水平方向作用力F，力F和滑塊的速度v隨時(shí)間的變化規(guī)律分別如圖甲和圖乙所示。設(shè)在第1s內(nèi)、第2s內(nèi)、第3s內(nèi)力F對(duì)滑塊做的功分別為W1、W2、W3，則以下關(guān)系正確的是()A．W1＝W2＝W3 B．W1<W2<W3C．W1<W3<W2 D．W1＝W2<W3解析根據(jù)功的計(jì)算公式W＝Fx，速度時(shí)間圖象與時(shí)間軸圍成的面積代表位移x，對(duì)照力F隨時(shí)間變化的圖象和速度—時(shí)間圖象。在0～1s，力F1＝1N，x1＝eq\f(1×1,2)m＝0.5m，做功W1＝F1x1＝0.5J。在1～2s，力F2＝3N，x2＝eq\f(1×1,2)m＝0.5m，做功W2＝F2x2＝1.5J，在2～3s，力F3＝2N，x3＝1×1m＝1m，做功W3＝F3x3＝2J，所以有W3>W2>W1，選項(xiàng)B對(duì)。答案B4．(2017·衡水質(zhì)檢)如圖所示，木板可繞固定水平軸O轉(zhuǎn)動(dòng)。木板從水平位置OA緩慢轉(zhuǎn)到OB位置，木板上的物塊始終相對(duì)于木板靜止。在這一過(guò)程中，物塊的重力勢(shì)能增加了2J。用FN表示物塊受到的支持力，用Ff表示物塊受到的摩擦力。在此過(guò)程中，以下判斷正確的是()A．FN和Ff對(duì)物塊都不做功B．FN對(duì)物塊做功為2J，F(xiàn)f對(duì)物塊不做功C．FN對(duì)物塊不做功，F(xiàn)f對(duì)物塊做功為2JD．FN和Ff對(duì)物塊所做功的代數(shù)和為零解析由做功的條件可知：只要有力，并且物塊沿力的方向有位移，那么該力就對(duì)物塊做功。由受力分析知，支持力FN做正功，但摩擦力Ff方向始終和速度方向垂直，所以摩擦力不做功。由動(dòng)能定理知WFN－WG＝0，故支持力FN做功為2J。答案B5．(2017·金麗衢聯(lián)考)(多選)中國(guó)版“野牛”級(jí)重型氣墊船，自重達(dá)540噸，最高時(shí)速為108km/h，裝有M－70大功率燃?xì)廨啓C(jī)，該機(jī)額定輸出功率為8700kW。假設(shè)“野?！奔?jí)重型氣墊船在海面航行過(guò)程所受的阻力Ff與速度v成正比，即Ff＝kv。下列說(shuō)法正確的是()A．“野?！奔?jí)重型氣墊船的最大牽引力為2.9×105NB．在額定輸出功率下以最高時(shí)速航行時(shí)，氣墊船所受的阻力為2.9×105NC．以最高時(shí)速一半的速度勻速航行時(shí)，氣墊船發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率為4350kWD．由題中所給數(shù)據(jù)，能計(jì)算阻力Ff與速度v的比值k解析由P＝Fv可知當(dāng)輸出功率最大且勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)牽引力與阻力相等，此時(shí)F＝Ff＝2.9×105N，在此之前牽引力都比這一值大，A錯(cuò)，B對(duì)；因?yàn)闅鈮|船所受阻力與速度成正比，因此P＝Fv＝kv2，即以最大速度的一半勻速航行時(shí)，牽引力的功率為2175kW，C錯(cuò)；0．8＋mgsinθ－μmgcosθ＝ma，由v－t圖象可知，加速度：a＝eq\f(0.8－0,3－1)m/s2＝0.4m/s2。在3～4s時(shí)間內(nèi)，物塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)，由平衡條件得：μmgcosθ－mgsinθ＝0.4N，解得：m＝1kg，μ＝0.8，故A正確，B錯(cuò)誤；由v－t圖象可知，0～1s時(shí)間內(nèi)，物塊靜止，力F不做功，1～3s時(shí)間內(nèi)，力F＝0.8N，物塊的位移x＝eq\f(1,2)×0.4×22m＝0.8m,0～3s內(nèi)力F做功的平均功率為：P＝eq\f(W,t)＝eq\f(Fx,t3)＝eq\f(0.8×0.8,3)W＝0.213W，故C錯(cuò)誤；0～3s時(shí)間內(nèi)物體克服摩擦力做的功為：Wf＝μmgcosθ·x＝0.8×1×10×cos37°×0.8＝5.12J，故D正確。答案AD10.(2015·全國(guó)卷Ⅱ)一汽車在平直公路上行駛。從某時(shí)刻開始計(jì)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率P隨時(shí)間t的變化如圖所示。假定汽車所受阻力的大小f恒定不變。下列描述該汽車的速度v隨時(shí)間t變化的圖線中，可能正確的是()ABCD解析由P＝Fveq\o(→,\s\up7(v↑))F↓eq\o(→,\s\up7(F－f＝ma))a↓eq\o(→,\s\up7(a＝0時(shí)))vmax＝eq\f(P,f)，A正確，B、C、D錯(cuò)誤。答案A11．如圖所示，一長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕桿一端固定在光滑鉸鏈上，另一端固定一質(zhì)量為m的小球。一水平向右的拉力作用于桿的中點(diǎn)，使桿以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)桿與水平方向成60°時(shí)，拉力的功率為()A．mgLω B.eq\f(\r(3),2)mgLωC.eq\f(1,2)mgLω D.eq\f(\r(3),6)mgLω解析由于桿做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，拉力的功率等于克服重力做功的功率，P＝mgωLcos60°＝eq\f(1,2)mgLω，C正確。答案C12．(2017·內(nèi)江模擬)為了緩解城市交通擁堵問題，某市交通部門在禁止行人步行的十字路口增設(shè)了長(zhǎng)度為12m的“直行待行區(qū)”。如圖所示，當(dāng)其他車道的車輛右轉(zhuǎn)時(shí)，直行道上的車輛可以提前進(jìn)入“直行待行區(qū)”；當(dāng)直行綠燈亮起時(shí)，可從“直行待行區(qū)”直行通過(guò)十字路口。如果該路段的限速為60km/h，從提示進(jìn)入“直行待行區(qū)”到直行綠燈亮起的時(shí)間為4s?，F(xiàn)某汽車司機(jī)駕駛著質(zhì)量為1.5t的小汽車，汽車的額定功率為63kW，汽車的前端剛好停在停車線處，當(dāng)司機(jī)看到上述提示時(shí)，立即由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)汽車的前端運(yùn)動(dòng)到“直行待行區(qū)”的前端線時(shí)，正好直行的綠燈亮起，司機(jī)保持該加速度繼續(xù)運(yùn)動(dòng)到額定功率后保持功率不變，汽車在運(yùn)動(dòng)中受到的阻力為車重的0.2倍，重力加速度g＝10m/s2，則：(1)在前4s時(shí)間內(nèi)，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)所做的功是多少？(2)從開始運(yùn)動(dòng)計(jì)時(shí)，經(jīng)過(guò)12s達(dá)到該路段限速，汽車經(jīng)過(guò)的總位移是多少？(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)解析(1)在這段時(shí)間內(nèi)，汽車前進(jìn)的位移為x＝eq\f(1,2)at2汽車的加速度為a＝eq\f(2x,t2)＝1.5m/s2汽車受到的阻力f＝kmg＝3×103N根據(jù)牛頓第二定律F－f＝ma牽引力做功Wf＝F·x由以上兩式得：WF＝6.3×104J(2)設(shè)汽車達(dá)到額定功率時(shí)的速度為v′，時(shí)間為t′，位移為x1，則P額＝F·v′v′＝a·t′x1＝eq\f(1,2)at′2設(shè)汽車以額定功率行駛的位移為x2根據(jù)動(dòng)能定理P額(t－t′)－f·x2＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mv′2由以上各式解得：x1＝48mx2＝50.55m汽車經(jīng)過(guò)的位移x＝x1＋x2即：x≈99m答案(1)6.3×104J(2)99m13．(2017·西城區(qū)聯(lián)考)某品牌汽車在某次測(cè)試過(guò)程中數(shù)據(jù)如下表所示，請(qǐng)根據(jù)表中數(shù)據(jù)回答問題。整車行駛質(zhì)量1500kg額定功率75kW加速過(guò)程車輛從靜止加速到108km/h所需時(shí)間為10s制動(dòng)過(guò)程車輛以36km/h行駛時(shí)的制動(dòng)距離為5.0m已知汽車在水平公路上沿直線行駛時(shí)所受阻力f跟行駛速率v和汽車所受重力mg的乘積成正比，即f＝kmgv，其中k＝2.0×10－3s/m。取重力加速度g＝10m/s2。(1)若汽車加速過(guò)程和制動(dòng)過(guò)程都做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，求這次測(cè)試中加速過(guò)程的加速度大小a1和制動(dòng)過(guò)程的加速度大小a2；(2)求汽車在水平公路上行駛的最大速率vm；(3)把該汽車改裝成同等功率的純電動(dòng)汽車，其他參數(shù)不變。若電源功率轉(zhuǎn)化為汽車前進(jìn)的機(jī)械功率的效率η＝90%。假設(shè)1kW·h電能的售價(jià)為0.50元(人民幣)，求電動(dòng)汽車在平直公路上以最大速度行駛的距離s＝100km時(shí)所消耗電能的費(fèi)用。結(jié)合此題目，談?wù)勀銓?duì)電動(dòng)汽車的看法。解析(1)加速過(guò)程的加速度大小a1＝eq\f(Δv,Δt)＝eq\f(30,10)＝3m/s2制動(dòng)過(guò)程滿足：2a2x＝veq\o\al(2,t)－veq\o\al(2,0)解得加速度大小a2＝10m/s2。(2)當(dāng)汽車的速度達(dá)到最大時(shí)，汽車受到牽引力與阻力相等。滿足：Pm＝fvm，即Pm＝kmgveq\o\al(2,m)解得：vm＝50m/s。(3)以最大速度行駛