高考物理系統(tǒng)性復(fù)習(xí) (能力提高練) 第一節(jié) 功與功率（附解析）

【能力提高練】第一節(jié)功與功率1．(2022?上海交通大學(xué)附屬中學(xué)高三(下)期中)(多選)圖甲是全球最大回轉(zhuǎn)自升塔式起重機(jī)，它的開發(fā)標(biāo)志著中國工程用超大噸位塔機(jī)打破長期依賴進(jìn)口的局面，也意味著中國橋梁及鐵路施工裝備進(jìn)一步邁向世界前列。該起重機(jī)某次從時(shí)刻由靜止開始提升質(zhì)量為的物體，其圖像如圖乙所示，內(nèi)起重機(jī)的功率為額定功率，不計(jì)其他阻力，重力加速度為g，則以下說法正確的是()A．該起重機(jī)的額定功率為B．該起重機(jī)的額定功率為C．和時(shí)間內(nèi)牽引力做的功之比為D．和時(shí)間內(nèi)牽引力做的功之比為【解析】AB．內(nèi)，做勻加速運(yùn)動(dòng)，牽引力和功率增加，當(dāng)t=t1時(shí)，功率達(dá)到額定功率，根據(jù)，，聯(lián)立解得起重機(jī)的額定功率為，故A錯(cuò)誤，B正確；CD．0~t1內(nèi)牽引力做的功，t1~t2內(nèi)牽引力做的功，故在0~t1和t1~t2時(shí)間內(nèi)牽引力做的功之比為，故C正確，D錯(cuò)誤。故選BC。【答案】BC2．(2022?成都外國語學(xué)校高三(下)二模)(多選)一質(zhì)量m=1kg的物塊靜止在水平地面上，t=0時(shí)刻對物塊施加水平外力F，1s后保持外力方向不變將其大小減小為原來的，物塊在0~4s內(nèi)運(yùn)動(dòng)的速度時(shí)間圖像如圖所示，取重力加速度g=10m/s2，則以下說法正確的是()A．物塊與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.2B．0~4s內(nèi)外力對物體做功為6JC．2s末外力的功率為WD．物體經(jīng)過全部路程中點(diǎn)時(shí)的速率為m/s【解析】A．時(shí)間內(nèi)物塊的加速度，時(shí)間內(nèi)物塊的加速度，根據(jù)牛頓第二定律得，，聯(lián)立解得，，故A正確；B．根據(jù)v-t圖線與坐標(biāo)軸所圍面積表示位移可知時(shí)間內(nèi)物塊的位移，時(shí)間內(nèi)物塊的位移，則0~4s內(nèi)外力對物體做功為，故B錯(cuò)誤；C．由圖可知2s末的速度大小為，2s末外力的功率為，故C錯(cuò)誤；D．根據(jù)B選項(xiàng)分析可知，全過程中點(diǎn)的位移為，則從到全過程中點(diǎn)的位移為，根據(jù)，解得，故D正確。故選AD?！敬鸢浮緼D3．(2022?四川省南充高級中學(xué)高三(上)第三次月考)一輛汽車在平直的公路上從靜止開始運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程加速度a和速度的倒數(shù)的圖像如圖所示，若已知汽車的質(zhì)量m=2000kg，速度為10m/s時(shí)達(dá)到額定功率，且阻力恒定，變加速的位移為250m。則該汽車()A．額定功率為2×104WB．受到的阻力為2×103NC．啟動(dòng)的總時(shí)間10sD．啟動(dòng)的總位移300m【解析】AB．對汽車受力分析，受重力、支持力、牽引力和摩擦力，根據(jù)牛頓第二定律，有，其中，聯(lián)立得，結(jié)合圖線有：斜率，與縱軸截距知，故汽車的功率P=8×104W，阻力f=2×103N，最大速度，故A錯(cuò)誤B正確；CD．根據(jù)圖像可知，勻加速加速度，勻加速時(shí)間，勻加速位移，根據(jù)動(dòng)能定理，解得，所以；，故CD錯(cuò)誤。故選B.【答案】B4．(2022?四川省成都七中高三(下)二模)2022?北京冬奧會(huì)值得期待的自由式滑雪空中技巧項(xiàng)目將在張家口云頂滑雪公園舉行。運(yùn)動(dòng)員(無滑雪杖)從助滑坡滑下，從圓弧形跳臺上跳，在空中完成空翻、旋轉(zhuǎn)等動(dòng)作后在著落坡著陸，最后以旋轉(zhuǎn)剎車方式急停在停止區(qū)，如圖所示。已知圓弧跳臺與助滑坡水平平滑連接。關(guān)于運(yùn)動(dòng)員在圓弧形跳臺上的運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是()A．在此階段運(yùn)動(dòng)員受重力、支持力和向心力 B．在圓弧形跳臺最低點(diǎn)時(shí)運(yùn)動(dòng)員處于失重狀態(tài)C．在此階段運(yùn)動(dòng)員重力的功率一直變小 D．在圓弧形跳臺上運(yùn)動(dòng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)員所受的支持力減小【解析】A．運(yùn)動(dòng)員在圓弧形跳臺上的運(yùn)動(dòng)過程中，受到重力、支持力和雪地的摩擦阻力作用，沒有受到向心力作用，向心力是按效果命名的，不是物體實(shí)際所受的力，故A錯(cuò)誤；B．在圓弧形跳臺最低點(diǎn)時(shí)，因?yàn)檫M(jìn)入圓周運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，需要向心力，方向向上，所以合力向上，處于超重狀態(tài)，故B錯(cuò)誤；C．此階段運(yùn)動(dòng)員的速度在變化，重力的功率等于物體重力大小與豎直方向的速度大小的乘積，當(dāng)運(yùn)動(dòng)員到圓弧形跳臺最低點(diǎn)時(shí)，重力的方向與速度方向垂直，此時(shí)重力的功率為0，向上運(yùn)動(dòng)過程中，重力的方向與速度方向不垂直，則重力的瞬時(shí)功率不為0，所以運(yùn)動(dòng)員在圓弧形跳臺上的重力功率先減小后增大，故C錯(cuò)誤；D．隨著運(yùn)動(dòng)員在圓弧型跳臺上高度的升高，速率逐漸減小，所需要的向心力也在減小，向心力由臺面對她的支持力與重力垂直接觸面向下的分力提供，由牛頓第二定律，隨著高度升高，在增大，v在減小，所以FN在減小，故D正確。故選D。【答案】D5．(2022?上海市楊浦區(qū)一模)汽車在地下車庫的平地上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，接著駛上一段長直斜坡，最后開上地面，沿平直路面繼續(xù)行駛。全過程中汽車輸出功率恒定，設(shè)汽車所受路面阻力大小不變。汽車行駛?cè)讨?，速率v隨時(shí)間t的變化關(guān)系可能是()A．B．C．D．【解析】汽車先在車庫內(nèi)的地面上做勻速運(yùn)動(dòng)速度為v，則P=fv，當(dāng)駛上斜坡時(shí)，根據(jù)，可知功率不變，則加速度a沿斜面向下，汽車做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng)，最終加速度為零時(shí)，根據(jù)，可知最終的速度小于剛駛上斜坡時(shí)的速度v；汽車駛出斜坡到達(dá)地面時(shí)，根據(jù)，可知汽車做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，直到加速度為零時(shí)，即P=fv，時(shí)做勻速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)的速度等于在車庫地面上的速度。故選C?！敬鸢浮緾6．(2022?陜西省西安市第一中學(xué)高三(上)期中)如圖所示，水平傳送帶長為L，始終以速度v保持勻速運(yùn)動(dòng)，把質(zhì)量為m的貨物無初速地放到A點(diǎn)，當(dāng)貨物運(yùn)動(dòng)到AC的中點(diǎn)B時(shí)速度恰為v，而后被傳送到C點(diǎn)．貨物與皮帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，則貨物從A點(diǎn)到C點(diǎn)的過程中A．摩擦力對貨物做的功為B．摩擦力對貨物做功的平均功率為C．傳送帶克服摩擦力做功為D．傳送帶克服摩擦力做功的平均功率為【解析】A．貨物從A到B過程中在滑動(dòng)摩擦力作用下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度為，從B到C過程中兩者相對靜止，摩擦力為零，所以整個(gè)過程中只有從A到B過程中存在滑動(dòng)摩擦力，所以根據(jù)，得摩擦力做功為：，故A錯(cuò)誤；B．在貨物加速過程中，摩擦力做功，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有：，由W=Pt可得：到達(dá)中點(diǎn)的平均功率為：，中點(diǎn)之后摩擦力不再做功，故總的平均功率要小于該值，故B錯(cuò)誤；C．物體在加速過程中平均速度為，而傳送帶的速度為v，物體加速位移為，則傳送帶前進(jìn)的位移一定為L；故傳送帶克服摩擦力所做的功為Wf′=μmgL，故C正確；D．傳送帶克服摩擦力所做的功為Wf′=μmgL，由A到C用時(shí)，故傳送帶克服摩擦力做功的功率應(yīng)為，故D錯(cuò)誤。故選C。【答案】C7．(2022?山東省煙臺市高三(上)期末)一輛汽車在平直公路上由靜止開始啟動(dòng)，汽車先保持牽引力不變，當(dāng)速度為時(shí)達(dá)到額定功率，此后以額定功率繼續(xù)行駛，最后以速度勻速行駛。若汽車所受的阻力f為恒力，汽車運(yùn)動(dòng)過程中的速度為、加速度為a、牽引力為F、牽引力的功率為P，則下列圖像中可能正確的是()A．B．C． D．【解析】A．因?yàn)槠囅缺３譅恳Σ蛔?，由牛頓第二定律可得，又因?yàn)槠囁艿淖枇為恒力，所以開始階段汽車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，所以v-t圖像開始應(yīng)有一段傾斜的直線，故A錯(cuò)誤；BC．因?yàn)楫?dāng)速度為時(shí)達(dá)到額定功率，此后以額定功率繼續(xù)行駛，則滿足，即F與v成反比，F(xiàn)與成正比，所以F-v圖像中段圖像應(yīng)為曲線，F(xiàn)與圖像中段圖像應(yīng)為直線，故B錯(cuò)誤，C正確；D．因?yàn)楫?dāng)速度為之前，保持牽引力不變，則功率滿足，即P與v成正比，所以P-v圖像中段圖像應(yīng)為過原點(diǎn)的直線，故D錯(cuò)誤。故選C?！敬鸢浮緾8．(2022?遼寧省大連市第一中學(xué)高三(上)期中聯(lián)考)目前，我國在人工智能和無人駕駛技術(shù)方面已取得較大突破。為早日實(shí)現(xiàn)無人駕駛，某公司對汽車性能進(jìn)行了一項(xiàng)測試，讓質(zhì)量為m的汽車沿一山坡直線行駛，測試中發(fā)現(xiàn)，若關(guān)掉油門下坡，則汽車的速度保持不變；若從靜止開始以恒定的功率P上坡，則發(fā)生位移s時(shí)速度剛好達(dá)到最大值vm，設(shè)汽車在上坡和下坡過程中所受阻力的大小分別保持不變，下列說法正確的是()A．關(guān)掉油門的下坡過程，坡面對汽車的支持力的沖量為零B．關(guān)掉油門的下坡過程，汽車的機(jī)械能守恒C．上坡過程中，汽車速度達(dá)到時(shí)，發(fā)生的位移為D．上坡過程中，汽車從靜止啟動(dòng)到剛好達(dá)到最大速度vm，所用時(shí)間一定小于【解析】A．關(guān)掉油門后的下坡過程，坡面對汽車的支持力大小不為零，時(shí)間不為零，則沖量不為零，故A錯(cuò)誤；B．關(guān)掉油門后的下坡過程，汽車的速度不變、動(dòng)能不變，重力勢能減小，則汽車的機(jī)械能減小，故B錯(cuò)誤；C．上坡過程中，汽車由靜止開始以恒定的功率P上坡，速度剛好達(dá)到最大值vm時(shí)，所用的時(shí)間為t，汽車速度達(dá)到時(shí)，所用的時(shí)間為t’，設(shè)汽車的質(zhì)量為m，根據(jù)動(dòng)能定理可得，，可得，以恒定功率運(yùn)動(dòng)的汽車，做變加速直線運(yùn)動(dòng)，所以當(dāng)，所用時(shí)間，所以上坡過程中，汽車速度達(dá)到時(shí)，發(fā)生的位移不是，故C錯(cuò)誤；D、上坡過程中，汽車從靜止啟動(dòng)到剛好達(dá)到最大速度，功率不變，則速度增大、加速度減小，所用時(shí)間為，則，解得，故D正確。故選D?！敬鸢浮緿9．(2022?湖南省長郡中學(xué)第四次月考)(多選)跳臺滑雪是一種勇敢者的滑雪運(yùn)動(dòng)。圖(甲)為某跳臺滑雪運(yùn)動(dòng)員從跳臺a(長度可忽略不計(jì))處沿水平方向飛出、經(jīng)2s在斜坡b處著陸的示意圖，圖(乙)為運(yùn)動(dòng)員從a到b飛行時(shí)的動(dòng)能Ek隨飛行時(shí)間t變化的關(guān)系圖象。不計(jì)空氣阻力作用，重力加速度g取10m/s2，則下列說法正確的是()A．運(yùn)動(dòng)員在a處的速度大小為10m/s B．斜坡的傾角為30°C．運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)到b處時(shí)重力的瞬時(shí)功率為1.2×104W D．運(yùn)動(dòng)員在1s末時(shí)離坡面的距離最大【解析】A．根據(jù)圖像可得，，聯(lián)立解得，A正確；B．斜坡的傾角滿足，解得，B錯(cuò)誤；C．根據(jù)動(dòng)能公式，解得，運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)到b處時(shí)重力的瞬時(shí)功率為，C正確；D．運(yùn)動(dòng)員離坡面距離最遠(yuǎn)時(shí)，速度方向與坡面平行，有，解得，D正確。故選ACD?！敬鸢浮緼CD10．(2022?齊齊哈爾實(shí)驗(yàn)中學(xué)第一次月考)(多選)為減少二氧化碳排放，我市已推出新型節(jié)能環(huán)保電動(dòng)車．在檢測某款電動(dòng)車性能的實(shí)驗(yàn)中，質(zhì)量為8×102kg的電動(dòng)車由靜止開始沿平直公路行駛，達(dá)到的最大速度為15m/s，利用傳感器測得此過程中不同時(shí)刻電動(dòng)車的牽引力F與對應(yīng)的速度v，并描繪出如圖所示的圖象(圖中AB、BO均為直線)，假設(shè)電動(dòng)車行駛中所受阻力恒為電動(dòng)車重力的0.05倍，重力加速度取10m/s2，則()A．該車啟動(dòng)后，先做勻加速運(yùn)動(dòng)，然后做勻速運(yùn)動(dòng)B．該車啟動(dòng)后，先做勻加速運(yùn)動(dòng)，然后做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，接著做勻速運(yùn)動(dòng)C．該車做勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間是1.2sD．該車加速度為0.25m/s2時(shí)，動(dòng)能是4×104J【解析】由于橫坐標(biāo)為速度的倒數(shù)，所以電動(dòng)車的啟動(dòng)過程為從A到B到C．AB段，牽引力不變，電動(dòng)車做勻加速運(yùn)動(dòng)，加速度為；BC段，由于圖像為過原點(diǎn)的直線，所以，即以恒定功率啟動(dòng)，牽引力減小，加速度減小，電動(dòng)車做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)，速度達(dá)到最大值15m/s，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤B正確；由可知，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；該車加速度為0．25m/s2時(shí)，牽引力為，此時(shí)的速度為，動(dòng)能為，故選項(xiàng)D正確．【答案】BD11．(2022?河南省南陽市第一中學(xué)校高三(上)第三次月考)(多選)某興趣小組對一輛自制小遙控車的性能進(jìn)行研究。他們讓這輛小車在水平的直軌道上由靜止開始運(yùn)動(dòng)，并將小車運(yùn)動(dòng)的全過程記錄下來，通過處理轉(zhuǎn)化為v-t圖像如圖所示，圖像中除2s-10s時(shí)間段內(nèi)的圖像為曲線外，其余時(shí)間段圖像均為直線。已知小車運(yùn)動(dòng)的過程中，2s-14s時(shí)間段內(nèi)小車的功率保持不變，在14s末停止遙控而讓小車自由滑行。小車的質(zhì)量為1kg，可認(rèn)為在整個(gè)過程中小車所受到的阻力大小不變。則()A．小車所受到的阻力大小等于1.5NB．小車在運(yùn)動(dòng)過程中最大牽引力為3NC．小車在運(yùn)動(dòng)過程中發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率為18WD．小車在在0s-12s內(nèi)的位移為42m【解析】A．在14s-18s時(shí)間段，小車受到阻力大小，故A正確；B．小車在運(yùn)動(dòng)過程中，由，知，加速度最大時(shí)牽引力最大。小車在0-2s時(shí)間段加速度最大為，故小車在運(yùn)動(dòng)過程中最大牽引力為，故B正確；C．小車勻速行駛階段，牽引力等于阻力，所以，故C錯(cuò)誤；D．在0-2s內(nèi)的位移為，在2s-10s內(nèi)的位移，由動(dòng)能定理得，得，在0s-12s內(nèi)的位移為42m，故D正確。故選ABD?！敬鸢浮緼BD12．(2022?廣東省汕頭市金山中學(xué)高三(上)期末)如圖所示，從斜面體ABC的底端用一沿斜面向上的恒力F從靜止向上推一個(gè)物體，推到AB的中點(diǎn)D時(shí)，撤去F，物體恰好運(yùn)動(dòng)到斜面頂端A點(diǎn)并開始返回。物體從底端到頂端所需時(shí)間為t，從頂端滑到底端返回時(shí)所需時(shí)間也為t，則以下說法中正確的是()A．物體上滑過程中從B點(diǎn)到D點(diǎn)的加速度大小大于從D點(diǎn)到A點(diǎn)的加速度大小B．物體上滑過程到D點(diǎn)時(shí)的速率和物體返回到B點(diǎn)的速率相等C．推力F與物體所受摩擦力Ff大小之比為2：1D．推力F做的功與整個(gè)過程中物體克服摩擦力Ff做的功相等【解析】A．由于上升時(shí)兩個(gè)階段中第一上升過程初速度是0，末速度為v，第二上升過程，初速是v，末速度是0，兩個(gè)階段位移大小相同，根據(jù)和可以知道兩個(gè)階段的加速度大小相等，運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等，故A錯(cuò)誤；B．對上升過程，有，對下降過程，有，聯(lián)立解得，故B正確；C．第一上升過程，根據(jù)牛頓第二定律，有，第二上升過程，根據(jù)牛頓第二定律，有，下降過程，根據(jù)牛頓第二定律，有，設(shè)斜面長為2s，上升時(shí)間為2t，對上升第一過程，對下降過程，聯(lián)立解得，聯(lián)立解得，故C錯(cuò)誤；D．推力F做的功，克服摩擦力做功，由于，故，故D錯(cuò)誤。故選B。【答案】B13．(2022?福建省福州一中高三(下)二模)(多選)動(dòng)車是指一輛單節(jié)自帶動(dòng)力的軌道車輛，拖車是指一輛單節(jié)不帶動(dòng)力的軌道車輛，把幾節(jié)動(dòng)車和拖車串在一起就構(gòu)成了動(dòng)車組，不同型號的動(dòng)車組動(dòng)拖分布情況不同，比如，CRH2A型號動(dòng)車組動(dòng)拖分布為：(頭車)拖-動(dòng)-動(dòng)-拖-拖-動(dòng)-動(dòng)-拖(從左到右編號依次為1~8)。假設(shè)行駛過程中所受阻力與質(zhì)量成正比，每節(jié)車質(zhì)量同為m，每節(jié)動(dòng)車額定功率為，動(dòng)車組最大行駛速度為，若動(dòng)車組以額定功率啟動(dòng)，某時(shí)刻速度為最大行駛速度的一半時(shí)，判斷以下關(guān)于車廂之間的彈力說法正確的是(假設(shè)各節(jié)車廂之間只有水平彈力)()A．第1節(jié)和第2節(jié)之間的彈力為 B．兩車之間的彈力有三處為零C．兩車之間的彈力有三處為 D．第7節(jié)車廂對第8車廂彈力指向車頭【解析】A．當(dāng)牽引力等于阻力時(shí)，此時(shí)速度達(dá)到最大，根據(jù)4P0=8fvm，解得，對第一節(jié)受力分析，，解得第1節(jié)和第2節(jié)之間的彈力為，故A錯(cuò)誤；BC．第2節(jié)和第3節(jié)之間，對前2節(jié)受力分析，解得，同理可計(jì)算出，，，，，故B正確C錯(cuò)誤；D．對前7節(jié)受力分析，設(shè)第8節(jié)對第7節(jié)作用力指向車頭，解得第8節(jié)對第7節(jié)作用力，根據(jù)牛頓第三定律可知第7節(jié)車廂對第8車廂彈力指向車頭，故D正確。故選BD?！敬鸢浮緽D14．(2022?湖北省圓創(chuàng)聯(lián)考高三(下)第二次聯(lián)合測評)調(diào)速器可用來控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，其結(jié)構(gòu)如圖所示。圓筒狀的外殼固定不動(dòng)，中心轉(zhuǎn)軸隨電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，軸上兩側(cè)各有一輕質(zhì)