新教材同步備課2024春高中物理素養(yǎng)提升練5變力做功和機(jī)車(chē)啟動(dòng)問(wèn)題新人教版必修第二冊(cè)

素養(yǎng)提升練(五)變力做功和機(jī)車(chē)啟動(dòng)問(wèn)題一、選擇題1．汽車(chē)由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，若要使汽車(chē)在開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的一小段時(shí)間內(nèi)保持勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，則()A．不斷增大牽引力和牽引力的功率B．不斷減小牽引力和牽引力的功率C．保持牽引力不變，不斷增大牽引力功率D．不能判斷牽引力功率怎樣變化2．“嫦娥五號(hào)”上升器在月面點(diǎn)火，順利將攜帶月壤的上升器送入預(yù)定環(huán)月軌道?！版隙鹞逄?hào)”上升器以3000W的恒定功率上升，發(fā)動(dòng)機(jī)工作6分鐘做的功約為()A．1×104J B．1×105JC．1×106J D．1×107J3．如圖所示，n個(gè)完全相同、邊長(zhǎng)足夠小且互不粘連的小方塊依次排列，總長(zhǎng)度為l，總質(zhì)量為M，它們一起以某一初速度在光滑水平面上滑動(dòng)，某時(shí)刻開(kāi)始滑上粗糙水平面。小方塊與粗糙水平面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，重力加速度大小為g，若小方塊恰能全部進(jìn)入粗糙水平面，則摩擦力對(duì)所有小方塊所做功的大小為()A．12μMgl B．C．32μMgl D．24．如圖甲所示，靜置于光滑水平面上坐標(biāo)原點(diǎn)O處的小物塊，在水平拉力F的作用下沿x軸正方向運(yùn)動(dòng)，拉力F隨物塊所在位置坐標(biāo)x的變化關(guān)系如圖乙所示。已知縱、橫坐標(biāo)軸單位長(zhǎng)度代表的數(shù)值相同，縱、橫坐標(biāo)單位均為國(guó)際單位，曲線(xiàn)部分為半圓，則小物塊運(yùn)動(dòng)到x0處時(shí)拉力所做的功為()A．Fmx0B．12(Fm＋F0)xC．π4(Fm－F0)x0＋F0xD．π4x05．(多選)質(zhì)量為m的汽車(chē)由靜止開(kāi)始以加速度a做勻加速運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)時(shí)間t，汽車(chē)達(dá)到額定功率，則下列說(shuō)法正確的是()A．a(chǎn)t是汽車(chē)額定功率下的速度最大值B．a(chǎn)t不是汽車(chē)額定功率下的速度最大值C．汽車(chē)的額定功率是ma2tD．題中所給條件求不出汽車(chē)的額定功率6．一輛汽車(chē)以功率P1在平直公路上勻速行駛，駕駛員突然減小油門(mén)，使汽車(chē)的功率減小為P2并繼續(xù)行駛。若整個(gè)過(guò)程中阻力恒定不變，汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的牽引力將()A．保持不變B．不斷減小C．突然減小，再增大，后保持不變D．突然增大，再減小，后保持不變7．(多選)如圖所示，小球質(zhì)量為m，懸線(xiàn)的長(zhǎng)為L(zhǎng)，小球在位置A時(shí)懸線(xiàn)水平，放手后，小球運(yùn)動(dòng)到位置B，懸線(xiàn)豎直。設(shè)在小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中空氣阻力f的大小不變，重力加速度為g，關(guān)于該過(guò)程，下列說(shuō)法正確的是()A．重力做的功為mgLB．懸線(xiàn)的拉力做的功為0C．空氣阻力f做的功為－mgLD．空氣阻力f做的功為－π28．汽車(chē)在平直公路上以速度v0勻速行駛，發(fā)動(dòng)機(jī)功率為P，快進(jìn)入鬧市區(qū)時(shí)，司機(jī)減小了油門(mén)，使汽車(chē)的功率立即減小一半并保持該功率繼續(xù)行駛。下面四個(gè)圖像中，能正確表示從司機(jī)減小油門(mén)開(kāi)始，汽車(chē)的速度與時(shí)間的關(guān)系的是()ABCD9．放在粗糙水平地面上的物體受到水平拉力的作用，在0～6s內(nèi)其速度與時(shí)間關(guān)系圖像和水平拉力的功率與時(shí)間關(guān)系圖像如圖甲、乙所示。下列說(shuō)法正確的是()A．0～6s內(nèi)物體的位移大小為20mB．0～6s內(nèi)拉力做功為100JC．滑動(dòng)摩擦力的大小為5ND．0～6s內(nèi)滑動(dòng)摩擦力做功為－50J10．(多選)如圖所示是汽車(chē)牽引力F和車(chē)速倒數(shù)1v的關(guān)系圖像，若汽車(chē)質(zhì)量為2×103kg，由靜止開(kāi)始沿平直公路行駛，阻力恒定，最大車(chē)速為30m/s，則以下說(shuō)法正確的是(A．汽車(chē)的額定功率為6×104WB．汽車(chē)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的阻力為6×103NC．汽車(chē)先做勻加速運(yùn)動(dòng)，然后再做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)D．汽車(chē)做勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間是5s二、非選擇題11．若汽車(chē)的質(zhì)量為2×103kg(可視為質(zhì)點(diǎn))，正以10m/s的速度向右勻速運(yùn)動(dòng)(如圖甲所示)，汽車(chē)前方的水平路段BC較粗糙，汽車(chē)通過(guò)整個(gè)ABC路段的v-t圖像如圖乙所示(在t＝15s處水平虛線(xiàn)與曲線(xiàn)相切)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率保持20kW不變，假設(shè)汽車(chē)在兩個(gè)路段上受到的阻力(含地面摩擦力和空氣阻力等)各自有恒定的大小。求：(1)汽車(chē)在AB路段上運(yùn)動(dòng)時(shí)所受阻力Ff1的大?。?2)汽車(chē)剛好開(kāi)過(guò)B點(diǎn)時(shí)加速度a的大小。12．汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率為60kW，汽車(chē)的質(zhì)量為4t，當(dāng)它行駛在坡度為0.02(sinα＝0.02)的長(zhǎng)直公路上時(shí)，如圖所示，所受摩擦阻力為車(chē)重的0.1倍(g＝10m/s2)，求：(1)汽車(chē)所能達(dá)到的最大速度vm；(2)若汽車(chē)從靜止開(kāi)始以0.6m/s2的加速度做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，則此過(guò)程能維持多長(zhǎng)時(shí)間？素養(yǎng)提升練(五)12345678910CCACBDCABDCDAD1．C[汽車(chē)保持勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，所受合力不變，其中牽引力也不變，但速度增大，牽引力的功率增大，C對(duì)，A、B、D錯(cuò)。]2．C[功率恒定，加速上升，因此牽引力減小，為變力做功，根據(jù)題干信息得W＝Pt＝3000×6×60J≈1×106J，故選項(xiàng)C正確。]3．A[由于小方塊受到的滑動(dòng)摩擦力Ff從零開(kāi)始均勻增大至μMg，故可作出如圖所示的Ff-x圖像進(jìn)行求解，其圖線(xiàn)與橫軸圍成圖形的面積即滑動(dòng)摩擦力做功的大小，即12μMgl，故選項(xiàng)A正確。]4．C[F-x圖像與x軸所圍的“面積”等于拉力做功的大小，則得到拉力做的功W＝F0x0＋12π(x02)2＝F0x0+π8x02，由題圖乙看出，F(xiàn)m－F0＝x02，故W＝π4(Fm5．BD[汽車(chē)在額定功率下的最大速度是a＝0時(shí)，vm＝P額F＝P額Ff，故A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；汽車(chē)的功率是牽引力的功率，不是合力的功率，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；由F－Ff＝ma可知，F(xiàn)＝Ff＋ma，因Ff未知，則求不出6．C[由P1＝Fv知，當(dāng)汽車(chē)以功率P1勻速行駛時(shí)，F(xiàn)＝Ff，加速度a＝0，若突然減小油門(mén)，汽車(chē)的功率由P1減小到P2，則F突然減小，整個(gè)過(guò)程中阻力Ff恒定不變，即減小油門(mén)后F＜Ff，所以汽車(chē)將減速，由P2＝Fv知，此后保持功率P2不變繼續(xù)行駛，v減小，F(xiàn)增大，當(dāng)F＝Ff時(shí)，汽車(chē)不再減速，而以一較小速度勻速行駛，牽引力不再增大。選項(xiàng)C正確。]7．ABD[如圖所示，因?yàn)槔在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終與運(yùn)動(dòng)方向垂直，故不做功，即WT＝0，重力在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終不變，小球在重力方向上的位移為A、B兩點(diǎn)連線(xiàn)在豎直方向上的投影，為L(zhǎng)，所以WG＝mgL，故A、B正確；將整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程分成無(wú)數(shù)小段，空氣阻力所做的總功等于每段小圓弧上f所做功的代數(shù)和，即Wf＝－fΔx1+fΔx2…＝－π8．C[汽車(chē)在勻速行駛時(shí)牽引力等于阻力，而當(dāng)功率減半時(shí)速度不變，由此可知牽引力減半，故阻力大于牽引力，車(chē)將減速，因功率恒定，而牽引力變大，由a＝Ff-Fm知加速度逐漸減小，故做變減速運(yùn)動(dòng)。當(dāng)牽引力等于阻力后，汽車(chē)將做勻速運(yùn)9．D[由題圖甲可知，在0～6s內(nèi)物體的位移大小為x＝12×(4＋6)×6m＝30m，故A錯(cuò)誤；由題圖乙可知，P-t圖線(xiàn)與時(shí)間軸圍成的面積表示拉力做功的大小，則0～6s內(nèi)拉力做功為WF＝12×2×30J＋10×4J＝70J，故B錯(cuò)誤；在2～6s內(nèi)，v＝6m/s，P＝10W，物體做勻速運(yùn)動(dòng)，摩擦力Ff＝F＝Pv＝53N，故C錯(cuò)誤；在0～6s內(nèi)物體的位移大小為30m，滑動(dòng)摩擦力做負(fù)功，即Wf＝－53×30J＝－10．AD[由題圖像可知，汽車(chē)先做牽引力恒定的勻加速運(yùn)動(dòng)，再做功率恒定的變加速運(yùn)動(dòng)，P額＝F·vm＝2×103×30W＝6×104W，A正確，C錯(cuò)誤；當(dāng)汽車(chē)速度最大時(shí)牽引力F＝f＝2×103N，B錯(cuò)誤；汽車(chē)做勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度a＝F'-fm＝2m/s2，汽車(chē)剛達(dá)到額定功率時(shí)的速度v′＝P額F'＝10m/s，所以汽車(chē)做勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t＝11．解析：(1)汽車(chē)在AB路段做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，根據(jù)平衡條件，有F1＝Ff1P＝F1v1解得Ff1＝Pv1＝20×10(2)t＝15s時(shí)汽車(chē)處于平衡狀態(tài)，有F2＝Ff2，P＝F2v2解得Ff2＝Pv2＝20×剛好開(kāi)過(guò)B點(diǎn)時(shí)汽車(chē)的牽引力仍為F1，根據(jù)牛頓第二定律，有Ff2－F1＝ma解得a＝1m/s2。答案：(1)2000N(2)1m/s212．解析：(1)汽車(chē)在坡路上行駛，所受阻力由兩部分構(gòu)成，即f＝0.1mg＋mgsinα＝4000N＋800N＝4800N又因?yàn)镕＝f時(shí)，額定功率P＝fvm所以vm＝Pf＝60×