【走向高考】2022屆高三物理人教版一輪復(fù)習(xí)習(xí)題：第5章-第1講功-功率

第一部分第五章第1講一、選擇題(1～4題為單選題，5～8題為多選題)1．(2022·鹽城模擬)如圖所示，在加速向右運(yùn)動(dòng)的車(chē)廂中，一人用力向前推車(chē)廂(人與車(chē)廂始終保持相對(duì)靜止)，則下列說(shuō)法中正確的是()A．人對(duì)車(chē)廂的作用力做正功B．車(chē)廂對(duì)人做負(fù)功C．車(chē)廂對(duì)人做正功D．車(chē)廂對(duì)人不做功[答案]C[解析]人受到重力、支持力、摩擦力和車(chē)廂對(duì)人的推力，后面三個(gè)力的施力物體為車(chē)廂，由于人與車(chē)廂相對(duì)靜止，所以有向右的加速度，重力和支持力不做功，人受到車(chē)廂的摩擦力和推力兩個(gè)力的合力，合力方向與速度方向相同，因此合力做正功，C項(xiàng)正確。2.(2022·河北邯鄲一模)如圖所示，自動(dòng)卸貨車(chē)靜止在水平地面上，車(chē)廂在液壓機(jī)的作用下，θ角緩慢增大，在貨物相對(duì)車(chē)廂仍舊靜止的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是()A．貨物受到的支持力變小B．貨物受到的摩擦力變小C．貨物受到的支持力對(duì)貨物做負(fù)功D．貨物受到的摩擦力對(duì)貨物做負(fù)功[答案]A[解析]對(duì)貨物受力分析，貨物受到重力、支持力和靜摩擦力；由平衡條件得FN＝mgcosθ，F(xiàn)f＝mgsinθ，由于θ角緩慢增大，所以FN減小，F(xiàn)f增大，A正確，B錯(cuò)誤；貨物受到的支持力的方向與瞬時(shí)速度方向相同，所以支持力對(duì)貨物做正功，C錯(cuò)誤；摩擦力的方向與位移方向垂直，不做功，D錯(cuò)誤。3．(2022·課標(biāo)全國(guó))一物體靜止在粗糙水平地面上?，F(xiàn)用一大小為F1的水平拉力拉動(dòng)物體，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后其速度變?yōu)関。若將水平拉力的大小改為F2，物體從靜止開(kāi)頭經(jīng)過(guò)同樣的時(shí)間后速度變?yōu)?v。對(duì)于上述兩個(gè)過(guò)程，用WF1、WF2分別表示拉力F1、F2所做的功，Wf1、Wf2分別表示前后兩次克服摩擦力所做的功，則()A．WF2>4WF1，Wf2>2Wf1 B．WF2>4WF1，Wf2＝2Wf1C．WF2<4WF1，Wf2＝2Wf1 D．WF2<4WF1，Wf2<2Wf1[答案]C[解析]本題考查了物體在粗糙水平面上的運(yùn)動(dòng)及功的計(jì)算。關(guān)鍵是運(yùn)動(dòng)過(guò)程的分析和受力分析并由運(yùn)動(dòng)學(xué)確定位移及由動(dòng)力學(xué)確定F1、F2的關(guān)系。兩種狀況下物體所受滑動(dòng)摩擦力相同，即f＝μmg，F(xiàn)1、F2作用下的加速度分別為a1、a2，由運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律v＝a1t、2v＝a2t，則a2＝2a1；其位移分別為L(zhǎng)1＝eq\f(v,2)t，L2＝eq\f(2v,2)t＝vt，則L2＝2L1。由牛頓其次定律有F1－f＝ma1，F(xiàn)2－f＝ma2，所以F2＝2F1－f。上述兩過(guò)程中：F1、F2做的功分別為WF1＝F1L1、WF2＝F2L2＝(2F1－f)2L1＝4F1L1－2fL1；克服摩擦力做功分別為Wf1＝fL1，Wf2＝fL2＝2fL1，所以WF2<4WF1，Wf2＝24.(2022·昆明三中、玉溪一中統(tǒng)考)將一個(gè)蘋(píng)果斜向上拋出，蘋(píng)果在空中依次飛過(guò)三個(gè)完全相同的窗戶(hù)1、2、3。右圖中曲線為蘋(píng)果在空中運(yùn)行的軌跡。若不計(jì)空氣阻力的影響，以下說(shuō)法正確的是()A．蘋(píng)果通過(guò)第1個(gè)窗戶(hù)所用的時(shí)間最長(zhǎng)B．蘋(píng)果通過(guò)第3個(gè)窗戶(hù)的豎直方向平均速度最大C．蘋(píng)果通過(guò)第1個(gè)窗戶(hù)重力做的功最大D．蘋(píng)果通過(guò)第3個(gè)窗戶(hù)重力的平均功率最小[答案]D[解析]拋出的蘋(píng)果在豎直方向上做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，通過(guò)三個(gè)窗戶(hù)的時(shí)間由豎直方向的運(yùn)動(dòng)打算。蘋(píng)果豎直方向上做減速運(yùn)動(dòng)，三個(gè)窗戶(hù)的豎直高度相同，故通過(guò)第1個(gè)窗戶(hù)所用時(shí)間最短，A項(xiàng)錯(cuò)；通過(guò)第3個(gè)窗戶(hù)所用時(shí)間最長(zhǎng)，因此該過(guò)程中豎直方向的平均速度最小，重力的平均功率最小，B項(xiàng)錯(cuò)，D項(xiàng)正確；重力做功與高度差有關(guān)，故通過(guò)三個(gè)窗戶(hù)時(shí)蘋(píng)果克服重力做的功相同，C項(xiàng)錯(cuò)。5.(2022·唐山統(tǒng)考)如圖所示，四個(gè)完全相同的小球在同一高度處以相同大小的初速度v0分別水平、豎直向下、豎直向上、斜向上拋出，不計(jì)空氣阻力，下列說(shuō)法正確的是()A．小球飛行過(guò)程中單位時(shí)間內(nèi)的速度變化相同B．小球落地時(shí)，重力的瞬時(shí)功率均相同C．從開(kāi)頭運(yùn)動(dòng)至落地，重力對(duì)小球做的功相同D．從開(kāi)頭運(yùn)動(dòng)至落地，重力對(duì)小球做功的平均功率相同[答案]AC[解析]四個(gè)小球運(yùn)動(dòng)的加速度都為重力加速度，選項(xiàng)A正確；由機(jī)械能守恒定律可知，四個(gè)小球落地時(shí)的速率相等，重力做功相等，依據(jù)瞬時(shí)功率P＝mgvsinθ，由于平拋運(yùn)動(dòng)、斜拋運(yùn)動(dòng)落地時(shí)的速度跟豎直方向存在肯定夾角，故落地時(shí)瞬時(shí)功率不相等，選項(xiàng)B錯(cuò)誤，選項(xiàng)C正確；四個(gè)小球從開(kāi)頭運(yùn)動(dòng)到落地，重力做的功相等，但運(yùn)動(dòng)的時(shí)間不相等，則重力對(duì)小球做功的平均功率不相等、選項(xiàng)D錯(cuò)誤。6．(2022·大慶模擬)光滑水平面上質(zhì)量為m＝1kg的物體在水平拉力F的作用下從靜止開(kāi)頭運(yùn)動(dòng)，如圖甲所示，若力F隨時(shí)間的變化狀況如圖乙所示，則下列說(shuō)法正確的是()A．拉力在前2s內(nèi)和后4s內(nèi)做功之比為1∶1B．拉力在前2s內(nèi)和后4s內(nèi)做功之比為1∶3C．拉力在4s末和6s末做功的功率之比為2∶3D．拉力在前2s內(nèi)和后4s內(nèi)做功的功率之比為2∶3[答案]BD[解析]由牛頓其次定律可得：F＝ma,2s時(shí)的速度v2＝a1t，則v2＝eq\f(F,m)t＝8m/s,6s時(shí)的速度v6＝v2＋eq\f(F′,m)t′＝16m/s；由動(dòng)能定理可得：前2s內(nèi)拉力做的功W＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)－0＝32J，后4s內(nèi)的拉力做的功W′＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,6)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)＝96J，則eq\f(W,W′)＝eq\f(1,3)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；4s末拉力做功的功率P＝Fv2＝32W,6s末拉力做功的功率P′＝F′v6＝2×16W＝32W，則eq\f(P,P′)＝eq\f(1,1)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；依據(jù)平均功率的定義eq\x\to(P)＝eq\f(W,t)，則前2s內(nèi)做功的功率eq\x\to(P)＝16W，后4s內(nèi)做功的功率eq\x\to(P)＝24W，即eq\f(\x\to(P),\x\to(P)′)＝eq\f(2,3)，選項(xiàng)D正確。7．(2022·宿遷模擬)如圖所示是一質(zhì)量m＝6×103kg的公共汽車(chē)在t＝0和t＝4s末兩個(gè)時(shí)刻的兩張照片。當(dāng)t＝0時(shí)，汽車(chē)剛啟動(dòng)(汽車(chē)的運(yùn)動(dòng)可看成勻加速直線運(yùn)動(dòng))。圖丙是車(chē)內(nèi)橫桿上懸掛的手拉環(huán)放大后的圖象，測(cè)得θ＝30°。依據(jù)題中供應(yīng)的信息，A．汽車(chē)的長(zhǎng)度 B．4s末汽車(chē)的速度C．4s內(nèi)汽車(chē)牽引力所做的功 D．4s末汽車(chē)合外力的功率[答案]ABD[解析]依據(jù)題圖丙，通過(guò)對(duì)手拉環(huán)受力分析，結(jié)合牛頓其次定律可知，汽車(chē)的加速度為a＝gtanθ＝eq\f(10\r(3),3)m/s2，所以，t＝4s末汽車(chē)的速度v＝at＝eq\f(40\r(3),3)m/s，選項(xiàng)B可估算；依據(jù)圖甲、乙可知，汽車(chē)的長(zhǎng)度等于4s內(nèi)汽車(chē)的位移，即l＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(80\r(3),3)m，選項(xiàng)A可估算；由于4s末汽車(chē)的瞬時(shí)速度可求出，汽車(chē)的合外力F＝ma也可求出，所以汽車(chē)在4s末的瞬時(shí)功率為P＝Fv也可估算，即選項(xiàng)D可估算；由于不知汽車(chē)與地面間的摩擦力，所以無(wú)法估算4s內(nèi)汽車(chē)牽引力所做的功。8．(2022·忻州聯(lián)考)如圖所示，一個(gè)直角三角形斜劈M的兩斜面均光滑，底面粗糙，將其放置在水平面上，它的兩個(gè)斜面與水平面的夾角分別為α、β，且α<β，在斜劈頂端裝有肯定滑輪，輕繩跨過(guò)定滑輪后連接A、B兩個(gè)小木塊，滑輪兩側(cè)的輕繩均與斜面平行，不計(jì)繩與滑輪間的摩擦，A、B恰好在同一高度處于靜止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)剪斷輕繩后，A、B滑至斜面底端，斜劈始終保持靜止。則下列說(shuō)法正確的是()A．木塊A的質(zhì)量大于木塊B的質(zhì)量B．木塊A到達(dá)斜面底端時(shí)的動(dòng)能大于木塊B到達(dá)斜面底端時(shí)的動(dòng)能C．到達(dá)斜面底端時(shí)，木塊A的重力的瞬時(shí)功率比木塊B的重力的瞬時(shí)功率大D．在木塊A、B均在下滑的過(guò)程中，斜劈受到水平向左的摩擦力[答案]ABD[解析]A、B兩木塊處于平衡狀態(tài)，繩子對(duì)兩木塊拉力大小相等，故有：mAgsinα＝mBgsinβ，由于α<β，所以A的質(zhì)量大于B的質(zhì)量，A項(xiàng)正確；兩木塊滑到底端的過(guò)程中，重力對(duì)A做的功大于重力對(duì)B做的功，由動(dòng)能定理可知，B項(xiàng)正確；由動(dòng)能定理，mAgh＝eq\f(1,2)mAveq\o\al(2,A)?vA＝eq\r(2gh)，同理mBgh＝eq\f(1,2)mBveq\o\al(2,B)?vB＝eq\r(2gh)，兩木塊速度大小相等，又重力的瞬時(shí)功率PA＝mAgvAy＝mAgvAsinα，PB＝mBgvBy＝mBgvBsinβ，又有mAgsinα＝mBgsinβ，所以重力的瞬時(shí)功率相等，C項(xiàng)錯(cuò)；對(duì)M受力分析，A、B對(duì)斜劈的壓力分別為FNA＝mAgcosα，F(xiàn)NB＝mBgcosβ，斜劈還受重力、支持力以及可能存在的地面對(duì)斜劈的摩擦力作用。水平方向上，F(xiàn)NAx＝mAgcosαsinα，F(xiàn)NBx＝mBgcosβsinβ，所以FNAx>FNBx，所以斜劈有向右的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，受到向左的摩擦力作用，D項(xiàng)正確。二、非選擇題9．長(zhǎng)為l，質(zhì)量為m的均勻桿平放于光滑水平面上，今用拉力將桿的一端漸漸提升h(h<l)高度，則拉力對(duì)桿做的功為_(kāi)_______；若是長(zhǎng)為L(zhǎng)，質(zhì)量為m的均勻鏈條平放于光滑水平面上，用拉力將其一端漸漸提升h(h<L)高度，則拉力對(duì)鏈條做的功為_(kāi)_______。[答案]eq\f(1,2)mgheq\f(h2,2L)mg[解析]對(duì)桿和鏈條分別用動(dòng)能定理有W1－mg·eq\f(1,2)h＝0，W2－eq\f(h,L)mg·eq\f(h,2)＝0，所以W1＝eq\f(1,2)mgh，W2＝eq\f(h2,2L)mg。10．質(zhì)量為500t的機(jī)車(chē)以恒定的功率由靜止動(dòng)身，經(jīng)5min行駛2.25km，速度達(dá)到最大值54km/h。則機(jī)車(chē)的功率為_(kāi)_______，機(jī)車(chē)的速度為36km/h時(shí)的加速度為_(kāi)_____。(設(shè)阻力恒定且g取10m/s2)[答案]3.75×105W2.5×10－2m/s[解析]當(dāng)速度最大時(shí)有F牽引＝f阻，所以有P＝F牽引v＝f阻v。又由動(dòng)能定理有Pt－f阻x＝eq\f(1,2)mv2，代入數(shù)據(jù)得P＝3.75×105W。當(dāng)v′＝36km/h＝10m/s時(shí)，由牛頓其次定律有eq\f(P,v)－f阻＝ma，解得a＝2.5×10－2m/s2。11.如圖所示，一質(zhì)量為m的小球，用長(zhǎng)為l的輕繩懸掛于O點(diǎn)：(1)小球在水平拉力F的作用下從平衡位置P點(diǎn)緩慢地移動(dòng)到Q點(diǎn)，此時(shí)懸線與豎直方向的夾角為θ；(2)小球在水平恒力F作用下由P點(diǎn)移動(dòng)到Q點(diǎn)，此時(shí)懸線與豎直方向的夾角為θ。求上述(1)(2)兩種狀況下拉力F所做的功各為多大？[答案](1)mgl(1－cosθ)(2)Flsinθ[解析](1)將小球“緩慢”地移動(dòng)，可認(rèn)為小球始終處于平衡狀態(tài)，由平衡條件可求得：當(dāng)輕繩與豎直方向夾角為α?xí)r，F(xiàn)＝mgtanα，可見(jiàn)當(dāng)α由零增大到θ的過(guò)程中，F(xiàn)始終增大，小球由P移動(dòng)到Q的過(guò)程中，動(dòng)能不變，增加了勢(shì)能，由于繩的拉力不做功，故拉力F做功的數(shù)值應(yīng)與小球克服重力做功的數(shù)值相等，故有W＝mgl(1－cosθ)。(2)當(dāng)小球在恒力F作用下由P運(yùn)動(dòng)到Q時(shí)，由公式知力F做的功為W＝Flsinθ。12．(2022·廣西五校模擬)水平面上靜止放置一質(zhì)量為m＝0.2kg的物塊，固定在同一水平面上的小型電動(dòng)機(jī)通過(guò)水平細(xì)線牽引物塊，使物塊由靜止開(kāi)頭做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，2秒末達(dá)到額定功率，其v－t圖線如圖所示，物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝0.1，g＝10m/s2，電動(dòng)機(jī)與物塊間的距離足夠遠(yuǎn)。求：(1)物塊做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的牽引力大小；(2)電動(dòng)機(jī)的額定功率；(3)物塊在電動(dòng)機(jī)牽引下，最終能達(dá)到的最大速度。[答案](1)0.28N(2)0.224W(3)1.12m/s[解析](1)由題圖知物塊在勻加速階段加速度大小a＝eq\f(Δv,Δt)＝0.4m/s2物塊受到的摩擦力大小Ff＝μmg設(shè)牽引力大小為F，則有：F－Ff＝ma得F＝0.28N。(2)當(dāng)v＝0.8m/s時(shí)，電動(dòng)機(jī)達(dá)到額定功率，則P＝Fv＝0.224W。(3)物塊達(dá)到最大速度vm時(shí)，此時(shí)物塊所受的牽引力大小等于摩擦力大小，有F1＝μmgP＝F1vm解得vm＝1.12m/s。13．高速連續(xù)曝光照相機(jī)可在底片上重疊形成多個(gè)圖象?，F(xiàn)利用這架照相機(jī)對(duì)MD－2000家用汽車(chē)的加速性能進(jìn)行爭(zhēng)辯，如圖所示為汽車(chē)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)連續(xù)曝光三次的照片，圖中的標(biāo)尺單位為米，照相機(jī)每?jī)纱纹毓獾臅r(shí)間間隔為1.0s。已知該汽車(chē)的質(zhì)量為2000kg，額定功率為72kW，汽車(chē)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受的阻力始終為1600N。(1)求該汽車(chē)的加速度。(2)若汽車(chē)由靜止以此加速度開(kāi)頭做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，勻加速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)最多能保持多長(zhǎng)時(shí)間？(3)求汽車(chē)所能達(dá)到的最大速度。[答案](1)1.0m/s2(2)20s(3)45m/s[解析](1)汽車(chē)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，依據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有x1＝v0·ΔT＋eq\f(1,2)a·ΔT2v1＝v0＋aΔTx2＝v1ΔT＋eq\f(1,2)a·ΔT2由以上幾式可得，Δx＝x2－x1＝a·ΔT2a＝eq\f(Δx,ΔT2)＝eq\f(3.00－