【創(chuàng)新設(shè)計(jì)】2021高考物理(山東專用)三輪體系大通關(guān)-專練9-功-功率-功能關(guān)系

專練9功功率功能關(guān)系1．如圖1所示，質(zhì)量相等的物體A和物體B與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)相等，在力F的作用下，一起沿水平地面對(duì)右移動(dòng)x，則()圖1A．摩擦力對(duì)A、B做功相等B．A、B動(dòng)能的增量相同C．F對(duì)A做的功與F對(duì)B做的功相等D．合外力對(duì)A做的功與合外力對(duì)B做的功不相等解析因F斜向下作用在物體A上，A、B受的摩擦力不相同，所以摩擦力對(duì)A、B做的功不相等，A錯(cuò)誤；但A、B兩物體一起運(yùn)動(dòng)，速度始終相同，故A、B動(dòng)能增量肯定相同，B正確；F不作用在B上，因此力F對(duì)B不做功，C錯(cuò)誤；合外力對(duì)物體做的功等于物體動(dòng)能的增量，故D錯(cuò)誤．答案B2．(2022·寧夏銀川一中一模，16)圖2如圖2所示為某中學(xué)科技小組制作的利用太陽能驅(qū)動(dòng)小車的裝置．當(dāng)太陽光照射到小車上方的光電板時(shí)，光電板中產(chǎn)生的電流經(jīng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)小車前進(jìn)．若質(zhì)量為m的小車在平直的水泥路上從靜止開頭沿直線加速行駛，經(jīng)過時(shí)間t前進(jìn)的距離為x，且速度達(dá)到最大值vm.設(shè)這一過程中電動(dòng)機(jī)的功率恒為P，小車所受阻力恒為f，那么這段時(shí)間內(nèi)()A．小車做勻加速運(yùn)動(dòng)B．小車受到的牽引力漸漸增大C．小車受到的合外力所做的功為PtD．小車受到的牽引力做的功為fx＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)解析小車在運(yùn)動(dòng)方向上受向前的牽引力F和向后的阻力f，由于v增大，P不變，由P＝Fv，F(xiàn)－f＝ma，得出F漸漸減小，a也漸漸減小，當(dāng)v＝vm時(shí)，a＝0，故A、B項(xiàng)均錯(cuò)；合外力做的功W外＝Pt－fx，由動(dòng)能定理得W牽－fx＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)，故C項(xiàng)錯(cuò)，D項(xiàng)對(duì)．答案D3．如圖3所示，一質(zhì)量為M，長(zhǎng)為L(zhǎng)的木板，放在光滑的水平地面上，在木板的右端放一質(zhì)量為m的小木塊，用一根不行伸長(zhǎng)的輕繩通過光滑的定滑輪分別與m、M連接，木塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，開頭時(shí)木塊和木板靜止，現(xiàn)用水平向右的拉力F作用在M上，在將m拉向木板左端的過程中，拉力至少做功為()圖3A．2μmgLB.eq\f(1,2)μmgLC．μ(M＋m)gLD．μmgL解析在拉力F的作用下，m、M緩慢勻速運(yùn)動(dòng)，將m拉到木板的左端的過程中，拉力做功最少，設(shè)此時(shí)繩的拉力為T，則T＝μmg，T＋μmg＝F，當(dāng)m到達(dá)M左端時(shí)，M向右運(yùn)動(dòng)的位移為eq\f(L,2)，故拉力做功W＝F·eq\f(L,2)＝μmgL，故D正確．答案D4．(2022·上海卷，11)靜止在地面上的物體在豎直向上的恒力作用下上升，在某一高度撤去恒力．不計(jì)空氣阻力，在整個(gè)上升過程中，物體機(jī)械能隨時(shí)間變化關(guān)系是()解析設(shè)在恒力作用下的加速度為a，則機(jī)械能增量E＝Fh＝F·at2/2，知機(jī)械能隨時(shí)間不是線性增加，撤去拉力后，機(jī)械能守恒，則機(jī)械能隨時(shí)間不變．故C正確，A、B、D錯(cuò)誤．答案C圖45．如圖4所示，豎直平面內(nèi)放始終角桿MON，桿的水平部分粗糙，動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.2，桿的豎直部分光滑．兩部分各套有質(zhì)量均為1kg的小球A和B，A、B球間用細(xì)繩相連．初始A、B均處于靜止?fàn)顟B(tài)，已知：OA＝3m，OB＝4m，若A球在水平拉力的作用下向右緩慢地移動(dòng)1m(取g＝10m/s2)，那么該過程中拉力F做功為()A．14JB．10JC．6JD．4J解析對(duì)A、B球整體受力分析如圖所示，由于在水平拉力作用下A球緩慢移動(dòng)，所以FN1＝2mg＝2×1×10N＝20N，F(xiàn)f＝μFN1＝0.2×20N＝4N，依據(jù)動(dòng)能定理可知，WF＋WFf＋WGB＝0，所以WF＋(－Ff×l)＋(－mgl)＝0，代數(shù)解得WF＝14J，選項(xiàng)A正確．答案A6．(2022·吉林省吉林市質(zhì)檢，20)圖5如圖5所示，長(zhǎng)為L(zhǎng)的粗糙長(zhǎng)木板水平放置，在木板的A端放置一個(gè)質(zhì)量為m的小物塊．現(xiàn)緩慢地抬高A端，使木板以左端為軸轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)木板轉(zhuǎn)到與水平面的夾角為α?xí)r小物塊開頭滑動(dòng)，此時(shí)停止轉(zhuǎn)動(dòng)木板，小物塊滑到底端的速度為v，重力加速度為g.下列推斷正確的是()A．整個(gè)過程物塊受的支持力垂直于木板，所以不做功B．物塊所受支持力做功為mgLsinαC．發(fā)生滑動(dòng)前靜摩擦力漸漸增大D．整個(gè)過程木板對(duì)物塊做的功等于物塊機(jī)械能的增量解析由題意得，物塊滑動(dòng)前支持力屬于沿運(yùn)動(dòng)軌跡切線方向的變力，由微元法可知在這個(gè)過程中支持力做正功，而且依據(jù)動(dòng)能定理，在緩慢抬高A端的過程中，W－mgLsinα＝0，可知W＝mgLsinα，所以A項(xiàng)錯(cuò)，B項(xiàng)正確．由平衡條件得在滑動(dòng)前靜摩擦力f靜＝mgsinθ，當(dāng)θ↑，f靜↑，所以C正確．在整個(gè)過程中物塊的重力勢(shì)能不變，動(dòng)能增加，所以機(jī)械能變大，依據(jù)除了重力以外其他力做功等于機(jī)械能的變化量可知D項(xiàng)正確．答案BCD7．(2022·高考沖刺卷六)三角形傳送帶以1m/s的速度逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，兩邊的傳送帶長(zhǎng)都是2m且與水平方向的夾角均為37°.現(xiàn)有兩個(gè)質(zhì)量相同的小物塊A、B從傳送帶頂端都以1m/s的初速度沿傳送帶下滑，物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)都是0.5，g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.下列推斷正確的是()圖6A．物塊A先到達(dá)傳送帶底端B．物塊A、B同時(shí)到達(dá)傳送帶底端C．傳送帶對(duì)物塊A、B均做負(fù)功D．物塊A下滑過程系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量小于B下滑過程系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量解析計(jì)算比較得mgsinθ＞μmgcosθ，A和B沿傳送帶斜面對(duì)下做初速度相同、加速度相同的勻加速運(yùn)動(dòng)，并且兩物塊與地面距離相同，所以兩物塊同時(shí)到達(dá)底端，選項(xiàng)A錯(cuò)，B對(duì)；兩物塊的摩擦力方向都與運(yùn)動(dòng)方向相反，所以傳送帶對(duì)物塊A、B均做負(fù)功，選項(xiàng)C對(duì)；物塊A與傳送帶運(yùn)動(dòng)方向相同，物塊B與傳送帶運(yùn)動(dòng)方向相反，而劃痕是指物塊與傳送帶間的相對(duì)位移，所以s相對(duì)A＜s相對(duì)B，而Q熱＝μmgs相對(duì)，所以QA＜QB，選項(xiàng)D對(duì)．答案BCD8．(2022·山西太原一模，18)圖7將小球以10m/s的初速度從地面豎直向上拋出，取地面為零勢(shì)能面，小球在上升過程中的動(dòng)能Ek、重力勢(shì)能Ep與上上升度h間的關(guān)系分別如圖7中兩直線所示．取g＝10m/s2，下列說法正確的是()A．小球的質(zhì)量為0.2kgB．小球受到的阻力(不包括重力)大小為0.20NC．小球動(dòng)能與重力勢(shì)能相等時(shí)的高度為eq\f(20,13)mD．小球上升到2m時(shí)，動(dòng)能與重力勢(shì)能之差為0.5J解析在最高點(diǎn)，Ep＝mgh得m＝0.1kg，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由除重力以外其他力做功W其＝ΔE可知：－fh＝E高－E低，E為機(jī)械能，解得f＝0.25N，B項(xiàng)錯(cuò)誤；設(shè)小球動(dòng)能和重力勢(shì)能相等時(shí)的高度為H，此時(shí)有mgH＝eq\f(1,2)mv2，由動(dòng)能定理：－fH－mgH＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，得H＝eq\f(20,9)m，故C項(xiàng)錯(cuò)；當(dāng)上升h′＝2m時(shí)，由動(dòng)能定理，－fh′－mgh′＝Ek2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)得Ek2＝2.5J，Ep2＝mgh′＝2J，所以動(dòng)能與重力勢(shì)能之差為0.5J，故D項(xiàng)正確．答案D9．(2022·黑龍江齊齊哈爾二模，17)圖8如圖8所示，質(zhì)量相等、材料相同的兩個(gè)小球A、B間用一勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧相連組成系統(tǒng)，系統(tǒng)穿過一粗糙的水平滑桿，在作用在B上的水平外力F的作用下由靜止開頭運(yùn)動(dòng)，一段時(shí)間后一起做勻加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)它們的總動(dòng)能為4Ek時(shí)撤去外力F，最終停止運(yùn)動(dòng)．不計(jì)空氣阻力，認(rèn)為最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力．則在從撤去外力F到停止運(yùn)動(dòng)的過程中，下列說法正確的是()A．撤去外力F的瞬間，彈簧的壓縮量為eq\f(F,2k)B．撤去外力F的瞬間，彈簧的伸長(zhǎng)量為eq\f(F,k)C．系統(tǒng)克服摩擦力所做的功小于系統(tǒng)機(jī)械能的削減量D．A克服外力所做的總功等于2Ek解析撤去F瞬時(shí)，彈簧處于拉伸狀態(tài)，對(duì)系統(tǒng)在F作用下一起勻加速運(yùn)動(dòng)，由牛頓其次定律有F－2μmg＝2ma，對(duì)A有kΔx－μmg＝ma，求得拉伸量Δx＝eq\f(F,2k)，則A、B兩項(xiàng)錯(cuò)誤；撤去F之后，系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)過程中，克服摩擦力所做的功等于機(jī)械能的削減量，則C錯(cuò)誤；對(duì)A利用動(dòng)能定理W合＝0－EkA，又有EkA＝EkB＝2Ek，則知A克服外力做的總功等于2Ek，則D項(xiàng)正確．答案D10．一質(zhì)量為m的物體靜止在粗糙的水平地面上，從t＝0時(shí)刻開頭受到方向恒定的水平拉力F作用，F(xiàn)與時(shí)間t的關(guān)系如圖9甲所示．物體在eq\f(t0,2)時(shí)刻開頭運(yùn)動(dòng)，其v－t圖象如圖乙所示，若可認(rèn)為滑動(dòng)摩擦力等于最大靜摩擦力，則()圖9A．物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為eq\f(2F0,mg)B．物體在t0時(shí)刻的加速度大小為eq\f(2v0,t0)C．物體所受合力在t0時(shí)刻的功率為2F0vD．水平力F在t0到2t0這段時(shí)間內(nèi)的平均功率為F0(2v0＋eq\f(F0t0,m))解析由題圖知在eq\f(t0,2)時(shí)刻，物體剛被拉動(dòng)，有F0＝μmg，則μ＝eq\f(F0,mg)，A錯(cuò)誤；在t0時(shí)刻加速度大于eq\f(v0,\f(t0,2))＝eq\f(2v0,t0)，B錯(cuò)誤；物體在t0時(shí)刻的合力F＝2F0－μmg＝F0，功率P＝Fv0＝F0v0，C錯(cuò)誤；t0～2t0時(shí)間內(nèi)，加速度為a＝eq\f(2F0－μmg,m)＝eq\f(F0,m)，2t0時(shí)刻的速度為v＝v0＋at，t0～2t0時(shí)間內(nèi)的平均速度eq\x\to(v)＝eq\f(v0＋v,2)，平均功率eq\x\to(P)＝2F0eq\x\to(v)，聯(lián)立得eq\x\to(P)＝F0(2v0＋eq\f(F0t0,m))，D正確．答案D圖1011．有一系列斜面，傾角各不相同，它們的底端相同，都是O點(diǎn)，如圖10所示．有一些完全相同的滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))從這些斜面上的A、B、C、D……各點(diǎn)同時(shí)由靜止釋放，下列推斷正確的是()A．若各斜面均光滑，且這些滑塊到達(dá)O點(diǎn)的速率相同，則A、B、C、D……各點(diǎn)處在同一水平線上B．若各斜面均光滑，且這些滑塊到達(dá)O點(diǎn)的速率相同，則A、B、C、D……各點(diǎn)處在同一豎直面內(nèi)的圓周上C．若各斜面均光滑，且這些滑塊到達(dá)O點(diǎn)的時(shí)間相同，則A、B、C、D……各點(diǎn)處在同一豎直面內(nèi)的圓周上D．若各斜面與這些滑塊間有相同的動(dòng)摩擦因數(shù)，滑到O點(diǎn)的過程中，各滑塊損失的機(jī)械能相同，則A、B、C、D……各點(diǎn)處在同一豎直線上解析由機(jī)械能守恒可知A正確，B錯(cuò)誤；若A、B、C、D……各點(diǎn)在同一豎直平面內(nèi)的圓周上，則下滑時(shí)間均為t＝eq\r(\f(2d,g))(d為直徑)，因此選項(xiàng)C正確；設(shè)斜面和水平面間夾角為θ，損失的機(jī)械能為ΔE＝μmgscosθ，損失機(jī)械能相同，則scosθ相同，因此A、B、C、D……各點(diǎn)在同一豎直線上，D正確．答案ACD12．(2022·西安二模)圖11如圖11所示，有一光滑斜面傾角為θ，c為斜面上固定擋板，物塊a和b通過輕質(zhì)彈簧連接，a、b處于靜止?fàn)顟B(tài)，彈簧壓縮量為x.現(xiàn)對(duì)a施加沿斜面對(duì)下的外力使彈簧再壓縮3x，之后突然撤去外力，經(jīng)時(shí)間t，物塊a沿斜面對(duì)上運(yùn)動(dòng)的速度為v，此時(shí)物塊剛要離開擋板．已知兩物塊的質(zhì)量均為m，重力加速度為g.下列說法正確的是()A．彈簧的勁度系數(shù)為eq\f(2mgsinθ,x)B．物塊b剛要離開擋板時(shí)，a的加速度為gsinθC．物塊a沿斜面對(duì)上運(yùn)動(dòng)速度最大時(shí)，物塊b對(duì)擋板c的壓力為0D．撤去外力后，經(jīng)過時(shí)間t，彈簧彈力對(duì)物塊a做的功為5mgxsinθ＋eq\f(1,2)mv2解析無外力作用時(shí)，以物塊a為爭(zhēng)辯對(duì)象kx＝mgsinθ，k＝eq\f(mgsinθ,x)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；當(dāng)物塊b剛離開擋板時(shí)，以物塊b為爭(zhēng)辯對(duì)象kx1＝mgsinθ，所以x1＝x，彈簧處于拉伸狀態(tài)，這時(shí)物塊a的加速度為2gsinθ，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；物塊a速度最大時(shí)，彈簧處于壓縮狀態(tài)，物塊b對(duì)擋板c的壓力為2mgsinθ，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；撤去外力后由動(dòng)能定律得W彈－mgsinθ·5x＝eq\f(1,2)mv2－0，W彈＝5mgxsinθ＋eq\f(1,2)mv2，選項(xiàng)D正確．答案D13．(2022·上海卷，16)圖12如圖12，豎直平面內(nèi)的軌道Ⅰ和Ⅱ都由兩段細(xì)直桿連接而成，兩軌道長(zhǎng)度相等，用相同的水平恒力將穿在軌道最低點(diǎn)B的靜止小球，分別沿Ⅰ和Ⅱ推至最高點(diǎn)A，所需時(shí)間分別為t1、t2，動(dòng)能增量分別為ΔEk1、ΔEk2，假定球在經(jīng)過軌道轉(zhuǎn)折點(diǎn)前后速度大小不變，且球與Ⅰ和Ⅱ軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)相等，則()A．ΔEk1＞ΔEk2，t1＞t2B．ΔEk1＝ΔEk2，t1＞t2C．ΔEk1＞ΔEk2，t1＜t2D．ΔEk1＝ΔEk2，t1＜t2解析由于摩擦力做功Wf＝μ(mgcosθ＋Fsinθ)·s＝μmgx＋μFh，可知沿兩軌道運(yùn)動(dòng)，摩擦力做功相等，依據(jù)動(dòng)能定理得：WF－mgh－Wf＝ΔEk，知兩次狀況拉力做功相等，摩擦力做功相等，重力做功相等，則動(dòng)能的變化量相等．作出在兩個(gè)軌道上運(yùn)動(dòng)的速度—時(shí)間圖線如圖所示，由于路程相等，則圖線與時(shí)間軸圍成的面積相等，由圖可知，t1＞t2.故B正確，A、C、D錯(cuò)誤．答案B14．如圖13甲所示，質(zhì)量m＝0.5kg，初速度v0＝10m/s的物體，受到一個(gè)與初速方向相反的外力F的作用，沿粗糙的水平面滑動(dòng)，經(jīng)3s撤去外力，直到物體停止，整個(gè)過程物體的v－t圖象如圖乙所示，g取10m/s2，則()圖13A．物