2023年高考物理十年高考物理專題20功率解析

專題20功率

一、多選題

1.（2023?湖南）如圖，固定在豎直面內(nèi)的光滑軌道ABC由直線段和|員|弧段BC組成，兩段相切于B點，

48段與水平面夾角為仇8c段圓心為O,最高點為C、A與C的高度差等于圓弧軌道的直徑2幾小球從A

點以初速度如沖上軌道，能沿軌道運動恰好到達。點，下列說法正確的是（）

A.小球從8到C的過程中，對航道的壓力逐漸增大

B.小球從4到C的過程中，重力的功率始終保持不變

C.小球的初速度％一751

D.若小球初速度如增大，小球有可能從8點脫離軌道

【答案】AD

【解析】A.由題知，小球能沿軌道運動恰好到達。點，則小球在C點的速度為

vc=0

則小球從。到8的過程中，有

mgR（\-cosa）=gmv:

-V2

rN=mgcosa-in—

聯(lián)立有

FN=3mgcosa-2mg

則從C到8的過程中a由0增大到仇則cosa逐漸減小，故國逐漸減小，而小球從B到C的過程中，對軌

道的壓力逐漸增大，A正確;

B.由于A到8的過程中小球的速度逐漸減小，則A到8的過程中重力的功率為

P=-〃igvsin。

則A到B的過程中小球重力的功率始終減小，則B錯誤;

C.從A到C的過程中有

-mg=；mvl-；/欣

解得

%=7^

c錯誤；

D.小球在8點恰好脫離軌道有

mgcos0-,n~^

則

%=Jg.cos.

則若小球初速度也增大，小球在B點的速度有可能為JgRcosO,故小球有可能從B點脫離軌道，D正確。

故選ADo

2.（2023?山西）一質(zhì)量為1kg的物體在水平拉力的作用下，由靜止開始在水平地面上沿x軸運動，出發(fā)點

為了軸零點，拉力做的功W與物體坐標x的關(guān)系如圖所不。物體與水平地面間的動摩擦因數(shù)為0.4,重力加

速度大小取10m/s2,下列說法正確的是（）

A.在x=lm時，拉力的功率為6W

B.在x=4m時，物體的動能為2J

C.從x=0運動到x=2m,物體克服摩擦力做的功為8J

D.從％=0運動到x=4的過程中，物體的動量最大為2kg-m/s

【答案】BC

【解析】由于拉力在水平方向，則拉力做的功為

W=Fx

可看出W—x圖像的斜率代表拉力凡

AB.在物體運動的過程中根據(jù)動能定理有

W-=-inv2

則x=1m時物體的速度為

v/=2m/s

x=Im時，拉力為

F=^=6N

則此時拉力的功率

P=Fv；=12W

x=4m時物體的動能為

Ek=2J

A錯誤、B正確；

C.從x=0運動到x=2m,物體克服摩擦力做的功為

Wj-^imgx=8J

C正確；

D.根據(jù)W-t圖像可知在0—2m的過程中F/=6N,2Tm的過程中后=3N,由于物體受到的摩擦力恒為

/=4N,則物體在x=2m處速度最大，且根據(jù)選項AB分析可知此時的速度

v2=圾Ws

則從x=0運動到x=4的過程中，物體的動量最大為

p-mv=25/2kg-m/s

D錯誤。

故選BC°

3.（2022?廣東）如圖所示，載有防疫物資的無人駕駛小車，在水平MN段以恒定功率200W、速度5m/s勻

速行駛，在斜坡如段以恒定功率57OW、速度2m/s勻速行駛。巳知小車總質(zhì)量為50kg,MN=PQ=20m,

PQ段的傾角為30。，重力加速度g取不計空氣阻力。下列說法正確的有（）

A.從M到N,小車牽引力大小為40NB.從M到N,小車克服摩擦力做功800J

C.從。到Q,小車重力勢能增加lxlO4JD.從。到Q,小車克服摩擦力做功700J

【答案】ABD

【解析】A.小車從M到M依題意有

p

p

A.物體尸和Q的質(zhì)量之比為1:3B.27時刻物體。的機械能為￡

C.27時刻物體P重力的功率為當D.27時刻物體戶的速度大小容

2T

【答案】BCD

【解析】A.開始釋放時物體。的加速度為三，則

饞一耳=飛.1

Cg

FT-rnpS=nip—

解得

匚2

耳二?%g

盟」

恤2

選項A錯誤:

B.在7時刻，兩物體的速度

13

P上升的距離

4」同/=正

■236

細線斷后產(chǎn)能上升的高度

也上紅1

-2g18

可知開始時PQ距離為

/?=/?+九="二

1-9

若設(shè)開始時尸所處的位置為零勢能面，則開始時Q的機械能為

E-mQgh-%

從開始到繩子斷裂，繩子的拉力對。做負功，大小為

rn^T1

WF=FJL弋一

則此時物體Q的機械能

E=E-vv.=—------=—

’92

此后物塊Q的機械能守恒，則在27時刻物塊Q的機械能仍為g,選項B正確；

CD.在2T時刻，重物尸的速度

T2gT

△=%一”=一~—

方向向下；此時物體戶重力的瞬時功率

Ppv2gT_應(yīng)二_3E

選項CD止確。

故選BCD。

5.（2022?湖南）神舟十三號返回艙進入大氣層一段時間后，逐一打開引導傘、減速傘、主傘，最后啟動反

沖裝置，實現(xiàn)軟著陸。某興趣小組研究了減速傘打開后返回艙的運動情況，將其運動簡化為豎直方向的直

線運動，其—圖像如圖所示。設(shè)該過程中，重力加速度不變，返回艙質(zhì)量不變，下列說法正確的是（）

A.在0~乙時間內(nèi)，返回艙重力的功率隨時間減小

B.在0~4時間內(nèi)，返回艙的加速度不變

C.在4時間內(nèi)，返回艙的動量隨時間減小

D.在，2~，3時間內(nèi)，返回艙的機械能不變

【答案】AC

【解析】A.重力的功率為

P=mgv

由圖可知在0~〃時間內(nèi)，返回艙的速度隨時間減小，故重力的功率隨時間減小，故A正確;

B.根據(jù)□/圖像的斜率表示加速度可知在07/時間內(nèi)返回艙的加速度減小，故B錯誤；

C.在〃72時間內(nèi)由圖像可知返回艙的速度減小，故可知動量隨時間減小。故C正確；

D.在1273時間內(nèi)，由圖像可知返I可艙的速度不變，則動能不變，但由于返I川艙高度下降，重力勢能減小,

故機械能減小，故D錯誤。

故選ACo

6.（2021?重慶）額定功率相同的甲、乙兩車在同一水平路面上從靜止啟動，其發(fā)動機的牽引力隨時間的變

化曲線如圖所示。兩車分別從乙和4時刻開始以額定功率行駛，從，2和L時刻開始牽引力均視為不變。若兩

車行駛時所受的阻力大小與重力成正比，且比例系數(shù)相同，則（）

F

甲乙

°Gf2h。

A.甲車的總重比乙車大B.甲車比乙車先開始運動

C.甲車在4時刻和乙車在％時刻的速率相同D.甲車在4時刻和乙車在。時刻的速率相同

【答案】ABC

【解析】A.根據(jù)題述，兩車額定功率尸相同，勻速運動后牽引力等于阻力，因此甲車阻力大于乙車阻力,

根據(jù)甲車a時刻后和乙車右時刻后兩車牽引力不變，甲車牽引力大于乙車可知

F=于=hng

可知甲車的總重比乙車大，故A正確;

B.如圖所示

甲車在A點所對應(yīng)的時刻牽引力與阻力瞬間相等，所以甲車從這個時刻開始，做加速運動；乙車在3點所

對應(yīng)的時刻牽引力與阻力瞬間相等，乙車從這個時刻開始加速，所以甲車比乙車先開始運動，故B正確；

C.兩車分別從。和4時刻開始以額定功率行駛，這兩個時刻，兩車的牽引力等大，由

P=Fv

可知，甲車在6時刻和乙車在〃時刻的速率相同，故C正確：

D.芍時刻甲車達到最大速度，乙時刻乙車達到最大速度，根據(jù)汽車的額定功率

P=Jvm=krngvm

可知由于甲車的總重比乙車大，所以甲車在時刻的速率小于乙車在。時刻的速率，故D錯誤。

故選ABCo

7.（2021?廣東）長征途中，為了突破敵方關(guān)隘，戰(zhàn)士爬上陡銷的山頭，居高臨下向敵方工事內(nèi)投擲手榴彈,

戰(zhàn)士在同?位置先后投出甲、乙兩顆質(zhì)量均為/〃的手榴彈，手榴彈從投出的位置到落地點的高度差為近

在空中的運動可視為平拋運動，軌跡如圖所示，重力加速度為g,下列說法正確的有（）

A.甲在空中的運動時間比乙的長

B.兩手榴彈在落地前瞬間，重力的功率相等

C.從投出到落地，每顆手榴彈的重力勢能減少〃3?

D.從投出到落地，每顆手榴彈的機械能變化量為〃磔?

【答案】BC

【解析】A.由平拋運動規(guī)律可知，做平拋運動的時間

因為兩手榴彈運動的高度差相同，所以在空中運動時間相等，故A錯誤；

B.做平拋運動的物體落地前瞬間重力的功率

P=6gvcos0-mgvy=nig,j2gh

因為兩手榴彈運動的高度差相同，質(zhì)量相同，所以落地前瞬間，兩手榴彈重力功率相同，故B正確；

C.從投出到落地，手榴彈下降的高度為人所以手榴彈重力勢能減小量

=mgh

故C正確；

D.從投出到落地，手榴彈做平拋運動，只有重力做功，機械能守恒，故D錯誤。

故選BCo

8.（2020?天津）復興號動車在世界上首次實現(xiàn)速度350km/h自動駕駛功能，成為我國高鐵自主創(chuàng)新的又一

重大標志性成果。一列質(zhì)量為小的動車，初速度為%,以恒定功率P在平直軌道上運動，經(jīng)時間，達到該

功率下的最大速度嗑，設(shè)動車行駛過程所受到的阻力少保持不變。動車在時間/內(nèi)（）

A.做勻加速直線運動B.加速度逐漸減小

C.牽引力的功率p=尸％D.牽引力做功W=g〃?%2-g〃?％2

【答案】BC

【解析】AB.動車的功率恒定，根據(jù)可知動車的牽引力減小，根據(jù)牛頓第二定律得

—F=ma

可知動車的加速度減小，所以動車做加速度減小的加速運動，A錯誤，B正確；

C.當加速度為()時，牽引力等于阻力，則額定功率為

P=F%

C正確；

D.動車功率恒定，在f時間內(nèi)，牽引力做功為

W=Pt

根據(jù)動能定理得

力匚1，12

Pt-Fs=-mv^--mv-

乙乙

D錯誤。

故選BCo

9.(202().浙江)如圖所示，系留無人機是利用地面直流電源通過電纜供電的無人機，旋翼由電動機帶動。

現(xiàn)有質(zhì)量為20kg、額定功率為5kW的系留無人機從地面起飛沿豎直方向上升，經(jīng)過200s到達l(X)m高處后

懸停并進行工作。已知直流電源供電電壓為400V,若不計電纜的質(zhì)量和電阻，忽略電纜對無人機的拉力,

貝()

*

A.空氣對無人機的作用力始終大于或等于200N

B.直流電源對無人機供電的額定電流為12.5A

C.無人機上升過程中消耗的平均功率為IOOW

D.無人機上升及懸停時均有部分功率用于對空氣做功

【答案】BD

【解析】A.無人機先向上加速后減速，最后懸停，則空氣對無人機的作用力先大于200N后小于200N,

最后等于200N,選項A錯誤；

B.直流電源對無人機供電的額定電流

選項B正確；

C.無人機的重力為

FT吟200N

則無人機上升過程中克服重力做功消耗的平均功率

但是由于空氣阻力的作用，故對無人機向上的作用力不等于重力，則無人機上升過程中消耗的平均功率大

于IOOW,則選項C錯誤；

D.無人機上升及懸停時，螺旋槳會使周圍空氣產(chǎn)生流動，則會有部分功率用于對空氣做功，選項D正確。

故選BD。

10.（2016?全國）如圖，小球套在光滑的豎直桿上，輕彈簧一端固定于。點，另一端與小球相連?，F(xiàn)將小

球從"點由靜止釋放，它在下降的過程中經(jīng)過了N點。已知M、N兩點處，彈簧對小球的彈刀大小相等，

且4）NM</OMNC。在小球從M點運動到N點的過程中（）

彈力對小球先做正功后做負功

有兩個時刻小球的加速度等于重力加速度

彈簧長度最短時，彈力對小球做功的功率為零

D.小球到達N點時的動能等于其在M、N兩點的重力勢能差

【答案】BCD

【解析】A.因M和N兩點處彈簧對小球的彈力大小相等，R4）NM<4）MN《可知M處的彈簧處于

壓縮狀態(tài)，N處的彈簧處于伸長狀態(tài)，則在小球從M點運動到那點的過程中，彈簧的彈性勢能先增大，后

減小再增大；彈簧的彈力對小球先做負功，后做正功再做負功，故A錯誤；

B.當彈簧水平時，豎直方向的力只有重力，小球受到的合力為重力，小球的加速度為重力加速度；當彈簧

恢復到原長時，小球只受重力作用，小球的加速度為重力加速度；故有兩個時刻小球的加速度等于重力加

速度，故B正確；

C.彈簧長度最短時，即彈簧處于水平方向，此時彈簧彈力與速度方向垂直，則彈力對小球做功的功率為零，

故C正確；

D.由于M和N兩點處彈簧對小球的彈力大小相等，可知M和/兩點處彈簧的壓縮量等于伸長量，"和N

兩點處彈簧的彈性勢能相等，根據(jù)系統(tǒng)機械能守恒可知，小球到達N點時的動能等于其在M、N兩點的重

力勢能差，故D正確。

故選BCDo

11.（2018?全國）地卜礦井中的礦石裝在礦車中，用電機通過豎井運送至地面.某豎井中礦車提升的速度大

小/隨時間，的變化關(guān)系如圖所示，其中圖線①②分別描述兩次不同的提升過程，它們變速階段加速度的大

小都相同；兩次提升的高度相同，提升的質(zhì)量相等.不考慮摩擦阻力和空氣阻力.對于第①次和第②次提

升過程，

A.礦車上升所用的時間之比為4:5

B.電機的最大牽引力之比為2:1

C.電機輸出的最大功率之比為2:1

D.電機所做的功之比為4:5

【答案】AC

【解析】A.由圖可得，變速階段的加速度,設(shè)第②次所用時間為f,根據(jù)速度-時間圖象的面枳等

于位移（此題中為提升的高度）可知，1-“」「一（,,解得：好等，所以第①次和

—x2rxv=-K+kf-zx--->|x—v2

2002a20

第②次提升過程所用時間之比為2%:字=4:5,選項A正確；

B.由于兩次提升變速階段的加速度大小相同，在勻加速階段，由牛頓第二定律，F(xiàn)-mg=niG,可得提升

的最大牽引力之比為I:1，選項B錯誤；

C.由功率公式，P=Fv,電機輸出的最大功率之比等于最大速度之比，為2：1,選項C正確：

D.加速上升過程的加速度4=F，加速上升過程的牽引力彳='*￥+8），減速上升過程的加速

2010

度。2=-個，減速上升過程的牽引力

ro

F>=ma2+mg=m（g--）,

勻速運動過程的牽引力居=mg.第①次提升過程做功

第②次提升過程做功

「111「31廠111

^=^x-x-r0x-v0+A；x-r0x-v04-^x-x-^x-v0=/??^v0r0；

乙乙乙乙乙J乙乙

兩次做功相同，選項D錯誤.

【點睛】此題以速度圖像給出解題信息.解答此題常見錯誤主要有四方面：一是對速度圖像面積表示位移

掌握不到位；二是運用牛頓運動定律求解牽引力錯誤；三是不能找出最大功率；四是不能得出兩次提升電

機做功.實際上，可以根據(jù)兩次提升的高度相同，提升的質(zhì)量相同，利用功能關(guān)系得出兩次做功相同.

12.（2016?浙江）以下說法錯誤的是（）

A.在靜電場中，沿著電場線方向電勢逐漸降低

B.外力對物體所做的功越多，對應(yīng)的功率越大

C.電容器電容。與電容器所帶電荷量Q成正比

D.在超重和失重現(xiàn)象中，地球?qū)ξ矬w的實際作用力發(fā)生了變化

【答案】BCD

【解析】A.在靜電場中，沿著電場線的方向電勢逐漸降低，A正確，不符合題意；

B.根據(jù)〃可知，外力對物體所做的功越多，對應(yīng)的功率不一定越大，B錯誤，符合題意；

C.電容器的電容C與電容器所帶電荷量。無關(guān)，只與兩板的正對面積、兩板間距以及兩板間的電介質(zhì)有

關(guān)，C錯誤，符合題意；

D.在超重和失重現(xiàn)象中，地球?qū)ξ矬w的實際作用力沒有發(fā)生變化，只是物體的視重發(fā)生了變化，D錯誤,

符合題意。

故選BCDo

【點睛】此題考查了四個簡單的知識點，都是很基礎(chǔ)的知識，只要平時學習扎實，有一定的物理功底即可

解答。注意答案C中，電容器電容的決定因素是兩極板相對面積、兩極板間距離和兩極板間的電介質(zhì)的介

電常數(shù)，要分清電容的定義式和戾定式。

13.（2016?天津）我國高鐵技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平.和諧號動車組是由動車和拖車編組而成，提供動力的車

廂叫動車，不提供動力的車廂叫拖車.假設(shè)動車組各車廂質(zhì)量均相等，動車的額定功率都相同，動車組在

水平直軌道上運行過程中阻力與車重成正比.某列車組由8節(jié)車廂組成，其中第1、5節(jié)車廂為動車，其余

為拖車，則該動車組（）

A.啟動時乘客受到車廂作用力的方向與車運動的方向相反

B.做勻加速運動時，第5、6節(jié)與第6、7節(jié)車廂間的作用力之比為3：2

C,進站時從關(guān)閉發(fā)動機到停下來滑行的距離與關(guān)閉發(fā)動機時的速度成正比

D.與改為4節(jié)動車帶4節(jié)拖車的動車組最大速度之比為1:2

【答案】BD

【解析】啟動時乘客的加速度的方向與車廂運動的方向是相同的，所以啟動時乘客受到車廂作用力的方向

與車運動的方向相同，故A錯誤；設(shè)每一節(jié)車廂的質(zhì)量是加，阻力為h咫，做加速運動時，對6、7、8車

F3

廂進行受力分析得：F「3kmg=3ma,對7、8車廂進行受力分析得：F2-2hng=2mat聯(lián)立可得：寸=不，

故B正確；設(shè)進站時從關(guān)閉發(fā)動機到停卜.來滑行的距離為s,則：酎2=2公，又8的％=8〃心，可得：$=9二，

2kg

可知進站時從關(guān)閉發(fā)動機到停下來滑行的距離與關(guān)閉發(fā)動機時的速度的平方成正比，故C錯誤；設(shè)每節(jié)動

車的功率為P，當只有兩節(jié)動力車時，最大速率為內(nèi)貝IJ：2P=8kmgv,改為4節(jié)動車帶4節(jié)拖車的動車組

時，最大速度為則：4尸=8依@/,所以v/=2u,故D正確.

一、單選題

14.（2023?湖北）兩節(jié)動車的額定功率分別為＜和在某平直鐵軌上能達到的最大速度分別為片和也?，F(xiàn)

將它們編成動車組，設(shè)每節(jié)動車運行時受到的阻力在編組前后不變，則該動車組在此鐵軌上能達到的最大

速度為（）

生+弛小，2+他c（』+鳥帥D（1+￡）匕嶺

A.

1+6片匕+鳥嗎4嶺+鳥匕

【答案】D

【解析】由題意可知兩節(jié)動車分別有

<=工片

2=力匕

當將它們編組后有

聯(lián)立可得

.二（<+70匕嶺

故選D。

15.（2023?山東）《天工開物》中記載了古人借助水力使用高轉(zhuǎn)筒車往稻田里引水的場景。引水過程簡化如

下：兩個半徑均為R的水輪，以角速度/勻速轉(zhuǎn)動。水筒在筒立上均勻排布，單位長度上有八個，與水輪

間無相對滑動。每個水筒離開水面時裝有質(zhì)量為機的水，其中的60%被輸送到高出水面”處灌入稻田。當

地的重力加速度為g,則筒車對灌入稻田的水做功的功率為（）

.Ininsco2RH3nmga)RH3nmgco2RH__....

A.--------------B.-------------C.--------------D.nnigcoR/I

555

【答案】B

【解析】由題知，水筒在筒車上均勻排布，單位長度上有〃個，且每個水筒離開水面時裝有質(zhì)量為〃?的水、

其中的60%被輸送到高出水面”處灌入稻田，則水輪轉(zhuǎn)一圈灌入農(nóng)田的水的總質(zhì)最為

m點=2nRmnx60%=1.l2Rnm

則水輪轉(zhuǎn)一圈灌入稻田的水克服重力做的功

W=1.2nRnmgH

則筒車對灌入稻田的水做功的功率為

P=7

聯(lián)立有

_3mng（t）RH

1=

5

故選B。

16.（2023?山東）質(zhì)量為M的玩具動力小車在水平面上運動時\牽引力”和受到的阻力/均為恒力，如圖所

示，小車用一根不可伸長的輕繩拉著質(zhì)量為m的物體由靜止開始運動。當小車拖動物體行駛的位移為5時，

小車達到額定功率，輕繩從物體上脫落。物體繼續(xù)滑行一段時間后停下，其總位移為S?。物體與地面間的

動摩擦因數(shù)不變，不計空氣阻力。小車的額定功率尸。為（）

,2尸B2尸(—)(s「Sjy

X(M+m)S2-niS1

V-(A/+W)S2-A/S,

C[2產(chǎn)（一）（邑-正2尸(F/)(S「SJS2

D.

(M+m)Sy+mS[

【答案】A

【解析】設(shè)物體與地面間的動摩擦因數(shù)為小當小車拖動物體行駛的位移為S/的過程中有

戶=2aSi

Po=Fv

輕繩從物體上脫落后

6=隔

v2=2a2(S2-Si)

聯(lián)立有

J尸(6_/)(S2-SjS

V-(M+m)S2-MSi

故選Ao

17.（2023?遼寧）如圖（a）,從高處M點到地面N點有I、【I兩條光滑軌道。兩相同小物塊甲、乙同時從

M點由靜止釋放，沿不同軌道滑到N點，其速率n與時間/的關(guān)系如圖（b）所示。由圖可知，兩物塊在離

開M點后、到達N點前的下滑過程中（）

M

A.甲沿I下滑且同一時刻甲的動能比乙的大

B.甲沿II下滑且同一時刻甲的動能比乙的小

C.乙沿I下滑且乙的重力功率一直不變

D.乙沿n下滑且乙的重力功率一直增大

【答案】B

【解析】AB.由圖乙可知，甲下滑過程中，甲做勻加速直線運動，則甲沿I【下滑，乙做加速度逐漸減小的

加速運動，乙沿I下滑，任意時刻甲的速度都小于乙的速度，可知同一時刻甲的動能比乙的小，A錯誤，B

正確；

CD.乙沿I下滑，開始時乙速度為0,到N點時乙豎直方向速度為零，根據(jù)瞬時功率公式P=〃吆。可知重

力瞬時功率先增大后減小，CD錯誤。

故選B。

18.（2022?浙江）小明用額定功率為1200W、最大拉力為300N的提升裝置，把靜置于地面的質(zhì)量為20kg的

重物豎直提升到高為85.2m的平臺，先加速再勻速，最后做加速度大小不超過5m/s2的勻減速運動，到達平

臺的速度剛好為零，8取則提升重物的最短時間為（）

A.13.2sB.14.2sC.15.5sD.17.0s

【答案】C

【解析】為了以最短時間提升重物，一開始先以最大拉力拉重物做勻加速上升，當功率達到額定功率時，

保持功率不變直到重物達到最大速度，接著做勻速運動，最后以最大加速度做勻減速上升至平臺速度剛好

為零，重物在第一階段做勻加速上升過程，根據(jù)牛頓第二定律可得

當功率達到額定功率時，設(shè)重物的速度為匕，則有

味1200...

V.=—=------m/s=4m/s

'Tm300

此過程所用時間和上升高度分別為

t.=—=—s=0.8s

145

重物以最大速度勻速時，有

重物最后以最大加速度做勻減速運動的時間和上升高度分別為

設(shè)重物從結(jié)束勻加速運動到開始做勻減速運動所用時間為，2，該過程根據(jù)動能定理可得

D.1,1,

hy=85.2m-1.6m-3.6m=80m

聯(lián)立解得

故提升重物的最短時間為

'min=4+%+4=0&+13.5s+1.2s=15.5s

C正確，ABD錯誤；

故選C。

19.（2021.北京）如圖所示，高速公路上汽車定速巡航（即保持汽車的速率不變）通過路面而〃，其中必

段為平直上坡路面，機、段為水平路面led段為平直下坡路面。不考慮整個過程中空氣阻力和摩擦阻力的大

小變化。下列說法正確的是（）

bc

A.在外段汽車的輸出功率逐漸減小B.汽車在岫段的輸出功率比A段的大

C.在cd段汽車的輸出功率逐漸減小D.汽車在〃段的輸出功率比兒段的大

【答案】B

【解析】AB.在〃〃段，根據(jù)平衡條件可知，牽引力

￡=，〃gsine+f

所以在外段汽車的輸出功率

不變，在曲段牽引力

A=f

be段的輸出功率

故A錯誤B正確；

CD.在〃段牽引力

Fy=f-mgsin0

汽車的輸出

在立段汽車的輸出功率不變，且小于加段，故CD錯誤。

故選B。

20.（2021?湖南）“復興號”動車組用多節(jié)車廂提供動力，從而達到提速的目的?？傎|(zhì)量為機的動車組在平直

的凱道上行駛.該動車組有四節(jié)動力車廂，每節(jié)車廂發(fā)動機的額定功率均為/，，若動車組所受的阻力與其

速率成正比（場=川，A為常量）,動車組能達到的最大速度為%。下列說法正確的是（）

A.動車組在勻加速啟動過程中，牽引力恒定不變

B.若四節(jié)動力車廂輸出功率均為額定值，則動車組從靜止開始做勻加速運動

3

C.若四節(jié)動力車廂輸出的總功率為2.25尸，則動車組勻速行駛的速度為1%

D.若四節(jié)動力車廂輸出功率均為額定值,動車組從靜止啟動，經(jīng)過時間，達到最大速度q，則這一過程中

該動車組克服阻力做的功為-自

【答案】C

【解析】A.對動車由牛頓第二定律有

F-FA[-ma

若動車組在勻加速啟動，即加速度〃恒定，但4-八隨速度增大而增大，則牽引力也隨阻力增大而變大,

故A錯誤；

B.若四節(jié)動力車廂輸出功率均為額定值，則總功率為4P,由牛頓第二定律有

4P,

------kv=ma

故可知加速啟動的過程，牽引力減小，阻力增大，則加速度逐漸減小，故B錯誤;

C.若四節(jié)動力車廂輸出的總功率為2.25尸，則動車組勻速行駛時加速度為零，有

而以額定功率勻速時，有

聯(lián)立解得

故C止確：

D.若四節(jié)動力車廂輸出功率均為額定值，動車組從靜止啟動，經(jīng)過時間，達到最大速度1,由動能定理可

知

4臼-13；，*-。

可得動車組克服阻力做的功為

故D錯誤；

故選C。

21.（2021?浙江）如圖所示是我國自主研發(fā)的全自動無人值守望遠鏡，它安裝在位于南極大陸的昆侖站，電

力供應(yīng)僅為1X103W。若用國際單位制基本單位的符號來表示W(wǎng),正確的是（）

A.N?sB.N?m/sC.kg-m/sD.kg?m2/s3

【答案】D

【解析】A.N不是國際單位制基本單位，根據(jù)沖量的定義/=后可知，N-s是沖量的的單位，A錯誤:

B.根據(jù)功率的計算公式P=&可知功率的單位可以表示為N-m；s，但N不是國際單位制基本單位,B錯誤；

C.根據(jù)動量的定義〃=，皿可知，kgm/s是動量的單位，C錯誤；

D.根據(jù)「二&可知功率的單位可以表示為N-m/s,結(jié)合〃=〃?〃可知N=kg-m/s2,則功率得單位

W=N-m/s=kg-m2/s5,D正確。

故選Do

22.（2020?江蘇）質(zhì)量為1.5x|（）3kg的汽車在水平路面上勻速行駛，速度為20m/s,受到的阻力大小為

1.8X103NO此時，汽車發(fā)動機輸出的實際功率是（）

A.90WB.30kWC.36kWD.300kW

【答案】C

【解析】汽車勻速行駛，則牽引力與阻力平衡

F=/=1.8xlO3N

汽車發(fā)動機的功率

P=FV=1.8X1O3X20W=36kW

故選C。

23.（2015?海南）假設(shè)摩托艇受到的阻力的大小正比于它的速率，如果摩托艇發(fā)動機的輸出功率變?yōu)樵瓉淼?/p>

2倍，則摩托艇的最大速率變?yōu)樵瓉淼模ǎ?/p>

A.4倍B.2倍C.石倍D.及倍

【答案】D

【解析】設(shè)阻力為f,由題知：f=kv；

速度最大時，牽引力等于阻力，則有P=Fv=fv=kv2.

所以摩托艇發(fā)動機的輸出功率變?yōu)樵瓉淼?倍，則摩托艇的最大速率變?yōu)樵瓉淼募颖?

故選D.

24.（2014?重慶）某車以相同的功率在兩種不同的水平路面上行駛，受到的阻力分別為車重的占和3倍，最

大速率分別為H和△，則

kk

A.匕=3B.2=/~匕C.v2=-^-v,D.匕=自片

【答案】B

【解析】汽車的阻力分別為

fi=kgg

fi=k2mg

當汽車以相同功率啟動達到最大速度時，有

F=f

故由

P=Fv

可知最大速度

PP

v=—=一

Ff

則

%_fz_k?

有

故選B。

25.（2018?海南）某大瀑布的平均水流量為5900m3/s,水的落差為50m,已知水的密度為1.00x1（^女助律，

在大瀑布水流下落過程中，重力做功的平均功率約為（）

A.3x1（/*，B.3x107“C.3x108wD.3x109w

【答案】D

【解析】由平均功率定義得

。》早=H5900x1xio,x10x50Wa6000x1XQxlOx50W=3x1（）9W

故選D。

26.（2018?浙江）如圖所示是具有更高平臺的消防車，具有一定質(zhì)量的伸縮臂能夠在5min內(nèi)使承載4人的

登高平介（人連同平分的總質(zhì)量為400kg）上升60山到達滅火位置，此后，在登高平價上的消防員用水炮

滅火，已知水炮的出水量為3m3/min,水離開炮口時的速率為20m/s,則用于（）

A.水炮工作的發(fā)動機輸出功率為lx1()4W

B.水炮工作的發(fā)動機輸出功率為4xlO』W

C.水炮工作的發(fā)動機輸出功率為2.4XI06W

D.伸縮臂抬升登高平臺的發(fā)動機輸出功率約為800w

【答案】B

【解析】試題分析：水炮發(fā)動機做的功為水增加的動能與重力勢能之和，伸縮臂在抬升等高平臺的同時也

將本身也抬高了，計算做功時，需要計算這部分功，結(jié)合根據(jù)公式〃=：分析.

伸縮臂將人與平臺抬高60m,用時5min,同時伸縮臂也有質(zhì)量，設(shè)為M,則其輸出功率為

P=(4()0+^)x10x60(w)=800(W)+2M>800W,D錯誤；水炮工作的發(fā)動機首先將水運至60m高的平

5x60

臺，然后給水20m/s的速度，即做的功等于水增加的動能與重力勢能之和，每秒射出水的質(zhì)量為

利=1000x2=50匕，故卬=〃話人+(切功率為尸=卬=〃?g/i+a〃八廣二4xIO'w'B正確AC錯誤.

tI

27.(2018?浙江)如圖所示，質(zhì)量為60kg的某運動員在做俯臥撐運動，運動過程中可將她的身體視為一根

直棒，己知重心在C點，其垂線與腳，兩手連線中點間的距離Oa、ob分別為0.9m和0.6m,若她在Imin

內(nèi)做了30個俯臥撐，每次肩部上升的距離均為0.4m,則克服重力做功和相應(yīng)的功率為()

B.4300J,70W

C.720J,12W

D.7200J,120W

【答案】B

【解析】設(shè)重心上升高度為h,根據(jù)幾何知識可得言=品'解得h=0.24m,故做一次俯臥撐克服重力

4320

做功為mgh=144J,所以一分鐘克服重力做功為W=30xl44J=4320J,功率約為。=：=^-TW=70W,故B

60

正確.

28.（2017?天津）“天津之眼”是一座跨河建設(shè)、橋輪合一的摩天輪，是天津市的地標之一。摩天輪懸掛透明

座艙，乘客隨座艙在豎直面內(nèi)做勻速圓周運動。卜.列敘述正確的是（）

A.摩天輪轉(zhuǎn)動過程中，乘客的機械能保持不變

B.在最高點，乘客重力大于座椅對他的支持力

C.摩天輪轉(zhuǎn)動一周的過程中，乘客重力的沖量為零

D.摩天輪轉(zhuǎn)動過程中,乘客重力的瞬時功率保持不變

【答案】B

【解析】A.摩天輪運動過程中做勻速圓周運動，乘客的速度大小不變，則動能不變，但高度變化，所以機

械能在變化，選項A錯誤；

B.圓周運動過程中，在最高點由重力和支持力的合力提供向心力，即

-V2

mg-F=m-

Nr

所以重力大于支持力，選項B正確；

C.轉(zhuǎn)動一周，重力的沖量為

I=mgl

不為零，C錯誤；

D.運動過程中，乘客的重力大小不變，速度大小不變，但是速度方向時刻在變化，根據(jù)

P=mgvcos0

可知重力的瞬時功率在變化，選項D錯誤。

故選B。

29.（2015?全國）一汽車在平直公路上行駛.從某時刻開始計時,發(fā)動機的功率P隨時間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隨時間t變化的圖像中，可能正確的是（）

【答案】A

【解析】在。-6時間內(nèi)，如果勻速，則—圖象是與時間軸平行的直線，如果是加速，根據(jù)尸=凡，，牽引

力減小；根據(jù)/-/=〃也，加速度減小，是加速度減小的加速運動，當加速度為。時，即片=/,汽車開始

PP.

做勻速直線運動，此時速度"一耳一1;所以0-乙時間內(nèi)，v，圖象光是平滑的曲線，后是平行于橫軸的

直線；在L-L時間內(nèi)，功率突然增加，故牽引力突然增加，是加速運動，根據(jù)尸=網(wǎng),牽引力減??；再根

據(jù)?/=加速度減小，是加速度減小的加速運動，當加速度為0時，即尸2=/，汽車開始做勻速直線

運動，此時速度2=￡=，.所以在I-12時間內(nèi)，即UT圖象也先是平滑的曲線，后是平行于橫軸的直

線，A正確；

三、解答題

30.（2022?江蘇）在軌空間站中物體處于完全失重狀態(tài)，對空間站的影響可忽略，空間站上操控貨物的機械

臂可簡化為兩根相連的等長輕質(zhì)臂桿，每根臂桿長為L,如題圖1所示，機械臂一端固定在空間站上的0

點，另一端抓住質(zhì)量為機的貨物，在機械臂的操控下，貨物先繞。點做半徑為"、角速度為。的勻速圓周

運動，運動到八點停下，然后在機械臂操控下，貨物從八點由靜止開始做勻加速直線運動，經(jīng)時間/到達8

點，A、B間的距離為L。

（1）求貨物做勻速圓周運動時受到合力提供的向心力大小工；

（2）求貨物運動到B點時機械臂對其做功的瞬時功率PQ

（3）在機械臂作用下，貨物、空間站和地球的位置如題圖2所示，它們在同?直線上，貨物與空間站同步

做勻速圓周運動，己知空間站軌道半徑為「，貨物與空間站中心的距離為d,忽略空間站對貨物的引力，求

貨物所受的機械臂作用力與所受的地球引力之比片：入。

空間站,

廠

.?%

/機械臂

?地球::

:/

才'o

圖1圖2

%；⑶r3-(r-d)3

【答案】⑴2〃心七；（2）

,3

【解析】（1）質(zhì)量為，〃的貨物繞0點做勻速圓周運動，半徑為2L,根據(jù)牛頓笫二定律可知

22

Fn=m(D?2L=2mcoL

（2）貨物從靜止開始以加速度。做勻加速直線運動，根據(jù)運動學公式可知

L=-at2

2

解得