高考物理系統(tǒng)性復(fù)習(xí) (能力提高練) 第一節(jié) 功與功率（附解析）

【能力提高練】第一節(jié)功與功率1．(2022?上海交通大學(xué)附屬中學(xué)高三(下)期中)(多選)圖甲是全球最大回轉(zhuǎn)自升塔式起重機(jī)，它的開發(fā)標(biāo)志著中國工程用超大噸位塔機(jī)打破長期依賴進(jìn)口的局面，也意味著中國橋梁及鐵路施工裝備進(jìn)一步邁向世界前列。該起重機(jī)某次從時刻由靜止開始提升質(zhì)量為的物體，其圖像如圖乙所示，內(nèi)起重機(jī)的功率為額定功率，不計其他阻力，重力加速度為g，則以下說法正確的是()A．該起重機(jī)的額定功率為B．該起重機(jī)的額定功率為C．和時間內(nèi)牽引力做的功之比為D．和時間內(nèi)牽引力做的功之比為【解析】AB．內(nèi)，做勻加速運(yùn)動，牽引力和功率增加，當(dāng)t=t1時，功率達(dá)到額定功率，根據(jù)，，聯(lián)立解得起重機(jī)的額定功率為，故A錯誤，B正確；CD．0~t1內(nèi)牽引力做的功，t1~t2內(nèi)牽引力做的功，故在0~t1和t1~t2時間內(nèi)牽引力做的功之比為，故C正確，D錯誤。故選BC?！敬鸢浮緽C2．(2022?成都外國語學(xué)校高三(下)二模)(多選)一質(zhì)量m=1kg的物塊靜止在水平地面上，t=0時刻對物塊施加水平外力F，1s后保持外力方向不變將其大小減小為原來的，物塊在0~4s內(nèi)運(yùn)動的速度時間圖像如圖所示，取重力加速度g=10m/s2，則以下說法正確的是()A．物塊與水平地面間的動摩擦因數(shù)=0.2B．0~4s內(nèi)外力對物體做功為6JC．2s末外力的功率為WD．物體經(jīng)過全部路程中點(diǎn)時的速率為m/s【解析】A．時間內(nèi)物塊的加速度，時間內(nèi)物塊的加速度，根據(jù)牛頓第二定律得，，聯(lián)立解得，，故A正確；B．根據(jù)v-t圖線與坐標(biāo)軸所圍面積表示位移可知時間內(nèi)物塊的位移，時間內(nèi)物塊的位移，則0~4s內(nèi)外力對物體做功為，故B錯誤；C．由圖可知2s末的速度大小為，2s末外力的功率為，故C錯誤；D．根據(jù)B選項分析可知，全過程中點(diǎn)的位移為，則從到全過程中點(diǎn)的位移為，根據(jù)，解得，故D正確。故選AD?！敬鸢浮緼D3．(2022?四川省南充高級中學(xué)高三(上)第三次月考)一輛汽車在平直的公路上從靜止開始運(yùn)動，運(yùn)動過程加速度a和速度的倒數(shù)的圖像如圖所示，若已知汽車的質(zhì)量m=2000kg，速度為10m/s時達(dá)到額定功率，且阻力恒定，變加速的位移為250m。則該汽車()A．額定功率為2×104WB．受到的阻力為2×103NC．啟動的總時間10sD．啟動的總位移300m【解析】AB．對汽車受力分析，受重力、支持力、牽引力和摩擦力，根據(jù)牛頓第二定律，有，其中，聯(lián)立得，結(jié)合圖線有：斜率，與縱軸截距知，故汽車的功率P=8×104W，阻力f=2×103N，最大速度，故A錯誤B正確；CD．根據(jù)圖像可知，勻加速加速度，勻加速時間，勻加速位移，根據(jù)動能定理，解得，所以；，故CD錯誤。故選B.【答案】B4．(2022?四川省成都七中高三(下)二模)2022?北京冬奧會值得期待的自由式滑雪空中技巧項目將在張家口云頂滑雪公園舉行。運(yùn)動員(無滑雪杖)從助滑坡滑下，從圓弧形跳臺上跳，在空中完成空翻、旋轉(zhuǎn)等動作后在著落坡著陸，最后以旋轉(zhuǎn)剎車方式急停在停止區(qū)，如圖所示。已知圓弧跳臺與助滑坡水平平滑連接。關(guān)于運(yùn)動員在圓弧形跳臺上的運(yùn)動，下列說法正確的是()A．在此階段運(yùn)動員受重力、支持力和向心力 B．在圓弧形跳臺最低點(diǎn)時運(yùn)動員處于失重狀態(tài)C．在此階段運(yùn)動員重力的功率一直變小 D．在圓弧形跳臺上運(yùn)動時，運(yùn)動員所受的支持力減小【解析】A．運(yùn)動員在圓弧形跳臺上的運(yùn)動過程中，受到重力、支持力和雪地的摩擦阻力作用，沒有受到向心力作用，向心力是按效果命名的，不是物體實(shí)際所受的力，故A錯誤；B．在圓弧形跳臺最低點(diǎn)時，因?yàn)檫M(jìn)入圓周運(yùn)動狀態(tài)，需要向心力，方向向上，所以合力向上，處于超重狀態(tài)，故B錯誤；C．此階段運(yùn)動員的速度在變化，重力的功率等于物體重力大小與豎直方向的速度大小的乘積，當(dāng)運(yùn)動員到圓弧形跳臺最低點(diǎn)時，重力的方向與速度方向垂直，此時重力的功率為0，向上運(yùn)動過程中，重力的方向與速度方向不垂直，則重力的瞬時功率不為0，所以運(yùn)動員在圓弧形跳臺上的重力功率先減小后增大，故C錯誤；D．隨著運(yùn)動員在圓弧型跳臺上高度的升高，速率逐漸減小，所需要的向心力也在減小，向心力由臺面對她的支持力與重力垂直接觸面向下的分力提供，由牛頓第二定律，隨著高度升高，在增大，v在減小，所以FN在減小，故D正確。故選D?！敬鸢浮緿5．(2022?上海市楊浦區(qū)一模)汽車在地下車庫的平地上做勻速直線運(yùn)動，接著駛上一段長直斜坡，最后開上地面，沿平直路面繼續(xù)行駛。全過程中汽車輸出功率恒定，設(shè)汽車所受路面阻力大小不變。汽車行駛?cè)讨校俾蕍隨時間t的變化關(guān)系可能是()A．B．C．D．【解析】汽車先在車庫內(nèi)的地面上做勻速運(yùn)動速度為v，則P=fv，當(dāng)駛上斜坡時，根據(jù)，可知功率不變，則加速度a沿斜面向下，汽車做加速度減小的減速運(yùn)動，最終加速度為零時，根據(jù)，可知最終的速度小于剛駛上斜坡時的速度v；汽車駛出斜坡到達(dá)地面時，根據(jù)，可知汽車做加速度減小的加速運(yùn)動，直到加速度為零時，即P=fv，時做勻速運(yùn)動，此時的速度等于在車庫地面上的速度。故選C?！敬鸢浮緾6．(2022?陜西省西安市第一中學(xué)高三(上)期中)如圖所示，水平傳送帶長為L，始終以速度v保持勻速運(yùn)動，把質(zhì)量為m的貨物無初速地放到A點(diǎn)，當(dāng)貨物運(yùn)動到AC的中點(diǎn)B時速度恰為v，而后被傳送到C點(diǎn)．貨物與皮帶間的動摩擦因數(shù)為μ，則貨物從A點(diǎn)到C點(diǎn)的過程中A．摩擦力對貨物做的功為B．摩擦力對貨物做功的平均功率為C．傳送帶克服摩擦力做功為D．傳送帶克服摩擦力做功的平均功率為【解析】A．貨物從A到B過程中在滑動摩擦力作用下做勻加速直線運(yùn)動，加速度為，從B到C過程中兩者相對靜止，摩擦力為零，所以整個過程中只有從A到B過程中存在滑動摩擦力，所以根據(jù)，得摩擦力做功為：，故A錯誤；B．在貨物加速過程中，摩擦力做功，由運(yùn)動學(xué)公式有：，由W=Pt可得：到達(dá)中點(diǎn)的平均功率為：，中點(diǎn)之后摩擦力不再做功，故總的平均功率要小于該值，故B錯誤；C．物體在加速過程中平均速度為，而傳送帶的速度為v，物體加速位移為，則傳送帶前進(jìn)的位移一定為L；故傳送帶克服摩擦力所做的功為Wf′=μmgL，故C正確；D．傳送帶克服摩擦力所做的功為Wf′=μmgL，由A到C用時，故傳送帶克服摩擦力做功的功率應(yīng)為，故D錯誤。故選C?！敬鸢浮緾7．(2022?山東省煙臺市高三(上)期末)一輛汽車在平直公路上由靜止開始啟動，汽車先保持牽引力不變，當(dāng)速度為時達(dá)到額定功率，此后以額定功率繼續(xù)行駛，最后以速度勻速行駛。若汽車所受的阻力f為恒力，汽車運(yùn)動過程中的速度為、加速度為a、牽引力為F、牽引力的功率為P，則下列圖像中可能正確的是()A．B．C． D．【解析】A．因?yàn)槠囅缺３譅恳Σ蛔?，由牛頓第二定律可得，又因?yàn)槠囁艿淖枇為恒力，所以開始階段汽車做勻加速直線運(yùn)動，所以v-t圖像開始應(yīng)有一段傾斜的直線，故A錯誤；BC．因?yàn)楫?dāng)速度為時達(dá)到額定功率，此后以額定功率繼續(xù)行駛，則滿足，即F與v成反比，F(xiàn)與成正比，所以F-v圖像中段圖像應(yīng)為曲線，F(xiàn)與圖像中段圖像應(yīng)為直線，故B錯誤，C正確；D．因?yàn)楫?dāng)速度為之前，保持牽引力不變，則功率滿足，即P與v成正比，所以P-v圖像中段圖像應(yīng)為過原點(diǎn)的直線，故D錯誤。故選C。【答案】C8．(2022?遼寧省大連市第一中學(xué)高三(上)期中聯(lián)考)目前，我國在人工智能和無人駕駛技術(shù)方面已取得較大突破。為早日實(shí)現(xiàn)無人駕駛，某公司對汽車性能進(jìn)行了一項測試，讓質(zhì)量為m的汽車沿一山坡直線行駛，測試中發(fā)現(xiàn)，若關(guān)掉油門下坡，則汽車的速度保持不變；若從靜止開始以恒定的功率P上坡，則發(fā)生位移s時速度剛好達(dá)到最大值vm，設(shè)汽車在上坡和下坡過程中所受阻力的大小分別保持不變，下列說法正確的是()A．關(guān)掉油門的下坡過程，坡面對汽車的支持力的沖量為零B．關(guān)掉油門的下坡過程，汽車的機(jī)械能守恒C．上坡過程中，汽車速度達(dá)到時，發(fā)生的位移為D．上坡過程中，汽車從靜止啟動到剛好達(dá)到最大速度vm，所用時間一定小于【解析】A．關(guān)掉油門后的下坡過程，坡面對汽車的支持力大小不為零，時間不為零，則沖量不為零，故A錯誤；B．關(guān)掉油門后的下坡過程，汽車的速度不變、動能不變，重力勢能減小，則汽車的機(jī)械能減小，故B錯誤；C．上坡過程中，汽車由靜止開始以恒定的功率P上坡，速度剛好達(dá)到最大值vm時，所用的時間為t，汽車速度達(dá)到時，所用的時間為t’，設(shè)汽車的質(zhì)量為m，根據(jù)動能定理可得，，可得，以恒定功率運(yùn)動的汽車，做變加速直線運(yùn)動，所以當(dāng)，所用時間，所以上坡過程中，汽車速度達(dá)到時，發(fā)生的位移不是，故C錯誤；D、上坡過程中，汽車從靜止啟動到剛好達(dá)到最大速度，功率不變，則速度增大、加速度減小，所用時間為，則，解得，故D正確。故選D?！敬鸢浮緿9．(2022?湖南省長郡中學(xué)第四次月考)(多選)跳臺滑雪是一種勇敢者的滑雪運(yùn)動。圖(甲)為某跳臺滑雪運(yùn)動員從跳臺a(長度可忽略不計)處沿水平方向飛出、經(jīng)2s在斜坡b處著陸的示意圖，圖(乙)為運(yùn)動員從a到b飛行時的動能Ek隨飛行時間t變化的關(guān)系圖象。不計空氣阻力作用，重力加速度g取10m/s2，則下列說法正確的是()A．運(yùn)動員在a處的速度大小為10m/s B．斜坡的傾角為30°C．運(yùn)動員運(yùn)動到b處時重力的瞬時功率為1.2×104W D．運(yùn)動員在1s末時離坡面的距離最大【解析】A．根據(jù)圖像可得，，聯(lián)立解得，A正確；B．斜坡的傾角滿足，解得，B錯誤；C．根據(jù)動能公式，解得，運(yùn)動員運(yùn)動到b處時重力的瞬時功率為，C正確；D．運(yùn)動員離坡面距離最遠(yuǎn)時，速度方向與坡面平行，有，解得，D正確。故選ACD。【答案】ACD10．(2022?齊齊哈爾實(shí)驗(yàn)中學(xué)第一次月考)(多選)為減少二氧化碳排放，我市已推出新型節(jié)能環(huán)保電動車．在檢測某款電動車性能的實(shí)驗(yàn)中，質(zhì)量為8×102kg的電動車由靜止開始沿平直公路行駛，達(dá)到的最大速度為15m/s，利用傳感器測得此過程中不同時刻電動車的牽引力F與對應(yīng)的速度v，并描繪出如圖所示的圖象(圖中AB、BO均為直線)，假設(shè)電動車行駛中所受阻力恒為電動車重力的0.05倍，重力加速度取10m/s2，則()A．該車啟動后，先做勻加速運(yùn)動，然后做勻速運(yùn)動B．該車啟動后，先做勻加速運(yùn)動，然后做加速度減小的加速運(yùn)動，接著做勻速運(yùn)動C．該車做勻加速運(yùn)動的時間是1.2sD．該車加速度為0.25m/s2時，動能是4×104J【解析】由于橫坐標(biāo)為速度的倒數(shù)，所以電動車的啟動過程為從A到B到C．AB段，牽引力不變，電動車做勻加速運(yùn)動，加速度為；BC段，由于圖像為過原點(diǎn)的直線，所以，即以恒定功率啟動，牽引力減小，加速度減小，電動車做加速度減小的加速運(yùn)動，當(dāng)，速度達(dá)到最大值15m/s，故選項A錯誤B正確；由可知，故選項C錯誤；該車加速度為0．25m/s2時，牽引力為，此時的速度為，動能為，故選項D正確．【答案】BD11．(2022?河南省南陽市第一中學(xué)校高三(上)第三次月考)(多選)某興趣小組對一輛自制小遙控車的性能進(jìn)行研究。他們讓這輛小車在水平的直軌道上由靜止開始運(yùn)動，并將小車運(yùn)動的全過程記錄下來，通過處理轉(zhuǎn)化為v-t圖像如圖所示，圖像中除2s-10s時間段內(nèi)的圖像為曲線外，其余時間段圖像均為直線。已知小車運(yùn)動的過程中，2s-14s時間段內(nèi)小車的功率保持不變，在14s末停止遙控而讓小車自由滑行。小車的質(zhì)量為1kg，可認(rèn)為在整個過程中小車所受到的阻力大小不變。則()A．小車所受到的阻力大小等于1.5NB．小車在運(yùn)動過程中最大牽引力為3NC．小車在運(yùn)動過程中發(fā)動機(jī)的最大功率為18WD．小車在在0s-12s內(nèi)的位移為42m【解析】A．在14s-18s時間段，小車受到阻力大小，故A正確；B．小車在運(yùn)動過程中，由，知，加速度最大時牽引力最大。小車在0-2s時間段加速度最大為，故小車在運(yùn)動過程中最大牽引力為，故B正確；C．小車勻速行駛階段，牽引力等于阻力，所以，故C錯誤；D．在0-2s內(nèi)的位移為，在2s-10s內(nèi)的位移，由動能定理得，得，在0s-12s內(nèi)的位移為42m，故D正確。故選ABD?！敬鸢浮緼BD12．(2022?廣東省汕頭市金山中學(xué)高三(上)期末)如圖所示，從斜面體ABC的底端用一沿斜面向上的恒力F從靜止向上推一個物體，推到AB的中點(diǎn)D時，撤去F，物體恰好運(yùn)動到斜面頂端A點(diǎn)并開始返回。物體從底端到頂端所需時間為t，從頂端滑到底端返回時所需時間也為t，則以下說法中正確的是()A．物體上滑過程中從B點(diǎn)到D點(diǎn)的加速度大小大于從D點(diǎn)到A點(diǎn)的加速度大小B．物體上滑過程到D點(diǎn)時的速率和物體返回到B點(diǎn)的速率相等C．推力F與物體所受摩擦力Ff大小之比為2：1D．推力F做的功與整個過程中物體克服摩擦力Ff做的功相等【解析】A．由于上升時兩個階段中第一上升過程初速度是0，末速度為v，第二上升過程，初速是v，末速度是0，兩個階段位移大小相同，根據(jù)和可以知道兩個階段的加速度大小相等，運(yùn)動時間相等，故A錯誤；B．對上升過程，有，對下降過程，有，聯(lián)立解得，故B正確；C．第一上升過程，根據(jù)牛頓第二定律，有，第二上升過程，根據(jù)牛頓第二定律，有，下降過程，根據(jù)牛頓第二定律，有，設(shè)斜面長為2s，上升時間為2t，對上升第一過程，對下降過程，聯(lián)立解得，聯(lián)立解得，故C錯誤；D．推力F做的功，克服摩擦力做功，由于，故，故D錯誤。故選B?！敬鸢浮緽13．(2022?福建省福州一中高三(下)二模)(多選)動車是指一輛單節(jié)自帶動力的軌道車輛，拖車是指一輛單節(jié)不帶動力的軌道車輛，把幾節(jié)動車和拖車串在一起就構(gòu)成了動車組，不同型號的動車組動拖分布情況不同，比如，CRH2A型號動車組動拖分布為：(頭車)拖-動-動-拖-拖-動-動-拖(從左到右編號依次為1~8)。假設(shè)行駛過程中所受阻力與質(zhì)量成正比，每節(jié)車質(zhì)量同為m，每節(jié)動車額定功率為，動車組最大行駛速度為，若動車組以額定功率啟動，某時刻速度為最大行駛速度的一半時，判斷以下關(guān)于車廂之間的彈力說法正確的是(假設(shè)各節(jié)車廂之間只有水平彈力)()A．第1節(jié)和第2節(jié)之間的彈力為 B．兩車之間的彈力有三處為零C．兩車之間的彈力有三處為 D．第7節(jié)車廂對第8車廂彈力指向車頭【解析】A．當(dāng)牽引力等于阻力時，此時速度達(dá)到最大，根據(jù)4P0=8fvm，解得，對第一節(jié)受力分析，，解得第1節(jié)和第2節(jié)之間的彈力為，故A錯誤；BC．第2節(jié)和第3節(jié)之間，對前2節(jié)受力分析，解得，同理可計算出，，，，，故B正確C錯誤；D．對前7節(jié)受力分析，設(shè)第8節(jié)對第7節(jié)作用力指向車頭，解得第8節(jié)對第7節(jié)作用力，根據(jù)牛頓第三定律可知第7節(jié)車廂對第8車廂彈力指向車頭，故D正確。故選BD?！敬鸢浮緽D14．(2022?湖北省圓創(chuàng)聯(lián)考高三(下)第二次聯(lián)合測評)調(diào)速器可用來控制電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，其結(jié)構(gòu)如圖所示。圓筒狀的外殼固定不動，中心轉(zhuǎn)軸隨電動機(jī)旋轉(zhuǎn)，軸上兩側(cè)各有一輕質(zhì)