2024高考物理一輪復(fù)習(xí)規(guī)范演練20功和功率含解析新人教版_第1頁
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PAGE7-規(guī)范演練20功和功率[抓基礎(chǔ)]1.一個成年人以正常的速度騎自行車,受到的阻力為總重力的0.02倍,則成年人騎自行車行駛時的功率最接近于()A.1W B.10WC.100W D.1000W解析:設(shè)人和車的總質(zhì)量為100kg,勻速行駛時的速率為5m/s,勻速行駛時的牽引力與阻力大小相等F=0.02mg=20N,則人騎自行車行駛時的功率為P=Fv=100W,故C正確.答案:C2.(2024·山西三校二模)車輛在行駛時,要克服的阻力有輪胎產(chǎn)生的滾動阻力(路阻)及空氣阻力(風(fēng)阻).路阻恒為車重的0.05;風(fēng)阻與車速的平方成正比,即Ff=bv2,b為風(fēng)阻系數(shù).一輛質(zhì)量為1.0×103kg的汽車,牽引力的最大功率為94.8kW,在平直馬路上運動時,最大速度可達60m/s.則當(dāng)汽車的速度為20m/s時,汽車的最大加速度值約為(g取10m/s2)()A.3.6m/s2 B.4.1m/s2C.4.6m/s2 D.9.0m/s2答案:B3.(2024·哈爾濱其次次模擬)如圖所示,傾角為30°的粗糙斜面(μ已知)與傾角為60°的光滑斜面對接在一起,兩斜面上分別放有質(zhì)量均為m的物塊甲和乙,兩物塊通過一跨過定滑輪的細(xì)線連在一起.在平行于斜面的拉力F的作用下兩物塊做勻速運動.從圖示位置起先計時,在物塊甲與滑輪相碰前的一段時間內(nèi)(OA長為L,OB長為eq\f(L,2)),力F做的功為()A.mgLeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\r(3),2)μ+\f(\r(3),2)-\f(1,2))) B.mgLeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\r(3),2)μ+\f(\r(3),2)+\f(1,2)))C.mgLeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\r(1),2)μ+\f(\r(3),2)-\f(1,2))) D.mgLeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\r(1),2)μ+\f(\r(3),2)+\f(1,2)))答案:A4.(2024·寧夏銀川一中月考)一輛汽車從靜止起先啟動,其加速度a與速度的倒數(shù)eq\f(1,v)的關(guān)系如圖所示,已知汽車的質(zhì)量為m,汽車啟動過程受到的阻力恒定.圖中b、c、d已知,則()A.汽車啟動過程的功率越來越大B.汽車啟動過程的功率為eq\f(mb,d-c)C.汽車啟動過程的最大速度為eq\f(1,d)D.汽車啟動過程受到的阻力為eq\f(mgc,d-c)解析:汽車從靜止起先啟動時,由P=Fv,及F-f=ma得a=eq\f(P,m)·eq\f(1,v)-eq\f(f,m).結(jié)合圖象有eq\f(P,m)=eq\f(b,d-c),得P=eq\f(mb,d-c),汽車的功率P保持不變,故選項A錯誤,B正確;加速度為零時,速度最大,由eq\f(1,vm)=c,得最大速度vm=eq\f(1,c),選項C錯誤;汽車啟動時受到的阻力f=eq\f(P,vm)=eq\f(mbc,d-c),選項D錯誤.答案:B5.質(zhì)量m=20kg的物體,在大小恒定的水平外力F的作用下,沿水平面做直線運動.0~2s內(nèi)F與運動方向相反,2~4s內(nèi)F與運動方向相同,物體的v-t圖象如圖所示.g取10m/s2,則()A.拉力F的大小為100NB.物體在4s時拉力的瞬時功率為120WC.4s內(nèi)拉力所做的功為480JD.4s內(nèi)物體克服摩擦力做的功為320J解析:取物體初速度方向為正方向,由圖象可知物體與水平面間存在摩擦力,由圖象可知0~2s內(nèi),-F-Ff=ma1且a1=-5m/s2,2~4s內(nèi),-F+Ff=ma2且a2=-1m/s2,聯(lián)立解得F=60N,F(xiàn)f=40N,A錯誤;由P=Fv得4s時拉力的瞬時功率為120W,B正確;由題圖知0~2s內(nèi).物體的位移x1=10m,拉力做的功為W1=-Fx1=-60×10J=-600J,2s~4s內(nèi),物體的位移x2=2m,拉力做功W2=Fx2=120J,所以4s內(nèi)拉力做功W1+W2=(-600+120)J=-480J,C錯誤;摩擦力做功Wf=-Ffs,摩擦力始終與速度方向相反,故s為路程,由圖象可知總路程為12m,4s內(nèi)物體克服摩擦力做的功為480J,D錯誤.答案:B6.如圖甲所示.靜止于光滑水平面上坐標(biāo)原點處的小物塊,在水平拉力F作用下.沿x軸方向運動,拉力F隨物塊所在位置坐標(biāo)x的改變關(guān)系如圖乙所示,圖線為半圓,則小物塊運動到x0處時F所做的總功為()A.0 B.eq\f(1,2)Fmx0C.eq\f(π,4)Fmx0 D.eq\f(π,4)xeq\o\al(2,0)解析:F為變力,但F-x圖象與x軸所包圍的面積在數(shù)值上表示拉力做的總功.由于圖線為半圓,又因在數(shù)值上Fm=eq\f(1,2)x0,故W=eq\f(1,2)π·Feq\o\al(2,m)=eq\f(1,2)π·Fm·eq\f(1,2)x0=eq\f(π,4)Fmx0,故選C.答案:C7.質(zhì)量為m的汽車沿平直的馬路行駛,在時間t內(nèi),以恒定功率P由靜止起先經(jīng)過距離s達到最大速度vm.已知汽車所受的阻力Ff恒定不變,則在這段時間內(nèi)發(fā)動機所做的功W可用下列哪些式子計算()A.W=Ffs B.W=eq\f(1,2)vmFftC.W=Ffvmt D.W=eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)解析:發(fā)動機的功率恒定,經(jīng)過時間t,發(fā)動機做的功為W=Pt,汽車從靜止到最大速度vm的過程中,由動能定理可知W-Ffs=eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m),故W=eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)+Ffs,A、D錯誤;速度達到最大時,牽引力等于Ff,P=Ffvm,所以W=Ffvmt,B錯誤,C正確.答案:C8.(2024·海南卷)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1.00×103kg/m3.在大瀑布水流下落過程中,重力做功的平均功率約為()A.3×106W B.3×107WC.3×108WD .3×109W解析:設(shè)經(jīng)過時間t,則流下的水的質(zhì)量有mt=ρtQ,①水的重力做功Wt=mtgh,②平均功率Pt=eq\f(Wt,t),③由①②③得:Pt=ρQgh=3×109W.答案:D[提素養(yǎng)]9.(多選)(2024·全國卷Ⅲ)地下礦井中的礦石裝在礦車中,用電機通過豎井運輸?shù)降孛?某豎井中礦車提升的速度大小v隨時間t的改變關(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∶5B.電機的最大牽引力之比為2∶1C.電機輸出的最大功率之比為2∶1D.電機所做的功之比為4∶5解析:本題考查v-t圖象的應(yīng)用.在v-t圖象中,圖線的斜率表示物體運動的加速度,而兩次提升過程變速階段加速度的大小都相同,即在v-t圖象中,它們變速階段對應(yīng)的圖線要么重合,要么平行,由圖中幾何關(guān)系可得:第②次所用時間t=eq\f(5,2)t0,即礦車上升所用時間之比為4∶5,選項A正確;對礦車受力分析可知,當(dāng)?shù)V車向上做勻加速直線運動時.電機的牽引力最大,即F-mg=ma,得F=mg+ma,即最大牽引力之比為1∶1,選項B錯誤;在第①次提升過程中,電機輸出的最大功率P1=(mg+ma)v0,在第②次提升過程中,電機輸出的最大功率P2=(mg+ma)·eq\f(1,2)v0,即eq\f(P1,P2)=eq\f(2,1),選項C正確;對①②兩次提升過程,由動能定理可知W-mgh=0,即eq\f(W1,W2)=eq\f(1,1),選項D錯誤.答案:AC10.(多選)(2024·西安一模)一賽車在平直賽道上以恒定功率加速,其功率為200kW,設(shè)所受到的阻力不變,加速度a和速度的倒數(shù)eq\f(1,v)的關(guān)系如圖所示,則賽車()A.做勻加速直線運動B.質(zhì)量為500kgC.所受阻力大小為2000ND.速度大小為50m/s時牽引力大小為3000N答案:BC11.(多選)質(zhì)量為m的物體靜止在光滑水平面上,從t=0時刻起先受到水平力的作用.力的大小F與時間t的關(guān)系如圖所示,力的方向保持不變,則()A.3t0時刻的瞬時功率為eq\f(5Feq\o\al(2,0)t0,m)B.3t0時刻的瞬時功率為eq\f(15Feq\o\al(2,0)t0,m)C.在t=0到3t0這段時間內(nèi),水平力的平均功率為eq\f(23Feq\o\al(2,0)t0,4m)D.在t=0到3t0這段時間內(nèi),水平力的平均功率為eq\f(25Feq\o\al(2,0)t0,6m)解析:依據(jù)F-t圖象,在0~2t0時間內(nèi)的加速度a1=eq\f(F0,m),2t0時刻的速度v2=a1·2t0=eq\f(2F0,m)t0,0~2t0時間內(nèi)位移x1=eq\f(v2,2)·2t0=eq\f(2Feq\o\al(2,0),m)teq\o\al(2,0);在2t0~3t0時間內(nèi)的加速度a2=eq\f(3F0,m),3t0時刻的速度v3=v2+a2t0=eq\f(5F0,m)t0,故3t0時刻的瞬時功率P3=3F0v3=eq\f(15Feq\o\al(2,0)t0,m),故B正確;在2t0~3t0時間內(nèi)位移x2=eq\f(v2+v3,2)·t0=eq\f(7F0teq\o\al(2,0),2m),故2t0~3t0時間內(nèi)水平力做的功W2=3F0·x2=eq\f(21Feq\o\al(2,0)teq\o\al(2,0),2m),因此在0~3t0時間內(nèi)的平均功率P=eq\f(W1+W2,3t0)=eq\f(25Feq\o\al(2,0)t0,6m),故D正確.答案:BD12.國家“十三五”規(guī)劃中提出實施新能源汽車推廣安排,提高電動車產(chǎn)業(yè)化水平.假設(shè)有一輛新型電動車,質(zhì)量m=2×103kg,額定功率P=60kW,當(dāng)該電動車在平直水平路面上行駛時,受到的阻力Ff是車重的0.1倍,g取10m/s2.(1)求新型電動車在此路面上行駛所能達到的最大速度;(2)新型電動車從靜止起先,以加速度a=0.5m/s2做勻加速直線運動,求這一過程能維持的時間;(3)新型電動車從靜止起先,保持額定功率做加速運動,則經(jīng)50s達到最大速度,求此過程中新型電動車的位移大小.解析:(1)當(dāng)電動車速度達到最大時電動車的牽引力與阻力平衡,即F=Ff,F(xiàn)f=kmg=0.1×2×103×10N=2000N,由P=Fvm=Ffvm,得vm=eq\f(P,Ff)=eq\f(60×103,2000)m/s=30m/s.(2)電動車做勻加速運動時有F1-Ff=ma,解得牽引力F1=3000N.設(shè)電動車剛達到額定功率時的速度為v1,得P=F1v1,則v1=eq\f(P,F1)=eq\f(60×103,3000)m/s=20m/s.設(shè)電動車勻加速運動的時間為t,則有v1=at,解得t=eq\f(v1,a)=eq\f(20,0.5)s=40s.(3)從靜止到最大速度整個過程有牽引力與阻力做功,由動能定理得Pt2-Ffx=eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m),代入數(shù)據(jù)解得x=1050m.答案:(1)30m/s(2)40s(3)1050m13.在檢測某種汽車性能的試驗中,質(zhì)量為3×103kg的汽車由靜止起先沿平直馬路行駛,達到的最大速度為40m/s,利用傳感器測得此過程中不同時刻該汽車的牽引力F與對應(yīng)的速度v,并描繪出如圖所示的F-eq\f(1,v)圖象(圖線ABC為汽車由靜止到達到最大速度的全過程,AB、BO均為直線).假設(shè)該汽車行駛中所受的阻力恒定,依據(jù)圖線ABC,則(1)該汽車的額定功率是多少?(2)該汽車由靜止起先運動,經(jīng)過35s達到最大速度40m/s,其在BC段的位移是多少.解析:由題圖可知,當(dāng)達到最大速度vmax=40m/s時,牽引力為Fmin=2000N,由平衡條件Ff=Fmin可得Ff=2000N,由公式P=Fminvmax得額

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