【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，在加速向右運動的車廂中，一人用力向前推車廂(人與車廂始終保持相對靜止)，則下列說法中正確的是()A．人對車廂的作用力做正功B．車廂對人做負功C．車廂對人做正功D．車廂對人不做功[答案]C[解析]人受到重力、支持力、摩擦力和車廂對人的推力，后面三個力的施力物體為車廂，由于人與車廂相對靜止，所以有向右的加速度，重力和支持力不做功，人受到車廂的摩擦力和推力兩個力的合力，合力方向與速度方向相同，因此合力做正功，C項正確。2.(2022·河北邯鄲一模)如圖所示，自動卸貨車靜止在水平地面上，車廂在液壓機的作用下，θ角緩慢增大，在貨物相對車廂仍舊靜止的過程中，下列說法正確的是()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貨物做負功D．貨物受到的摩擦力對貨物做負功[答案]A[解析]對貨物受力分析，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錯誤；貨物受到的支持力的方向與瞬時速度方向相同，所以支持力對貨物做正功，C錯誤；摩擦力的方向與位移方向垂直，不做功，D錯誤。3．(2022·課標全國)一物體靜止在粗糙水平地面上?，F(xiàn)用一大小為F1的水平拉力拉動物體，經(jīng)過一段時間后其速度變?yōu)関。若將水平拉力的大小改為F2，物體從靜止開頭經(jīng)過同樣的時間后速度變?yōu)?v。對于上述兩個過程，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動及功的計算。關(guān)鍵是運動過程的分析和受力分析并由運動學(xué)確定位移及由動力學(xué)確定F1、F2的關(guān)系。兩種狀況下物體所受滑動摩擦力相同，即f＝μmg，F(xiàn)1、F2作用下的加速度分別為a1、a2，由運動學(xué)規(guī)律v＝a1t、2v＝a2t，則a2＝2a1；其位移分別為L1＝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)將一個蘋果斜向上拋出，蘋果在空中依次飛過三個完全相同的窗戶1、2、3。右圖中曲線為蘋果在空中運行的軌跡。若不計空氣阻力的影響，以下說法正確的是()A．蘋果通過第1個窗戶所用的時間最長B．蘋果通過第3個窗戶的豎直方向平均速度最大C．蘋果通過第1個窗戶重力做的功最大D．蘋果通過第3個窗戶重力的平均功率最小[答案]D[解析]拋出的蘋果在豎直方向上做豎直上拋運動，水平方向上做勻速直線運動，通過三個窗戶的時間由豎直方向的運動打算。蘋果豎直方向上做減速運動，三個窗戶的豎直高度相同，故通過第1個窗戶所用時間最短，A項錯；通過第3個窗戶所用時間最長，因此該過程中豎直方向的平均速度最小，重力的平均功率最小，B項錯，D項正確；重力做功與高度差有關(guān)，故通過三個窗戶時蘋果克服重力做的功相同，C項錯。5.(2022·唐山統(tǒng)考)如圖所示，四個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，不計空氣阻力，下列說法正確的是()A．小球飛行過程中單位時間內(nèi)的速度變化相同B．小球落地時，重力的瞬時功率均相同C．從開頭運動至落地，重力對小球做的功相同D．從開頭運動至落地，重力對小球做功的平均功率相同[答案]AC[解析]四個小球運動的加速度都為重力加速度，選項A正確；由機械能守恒定律可知，四個小球落地時的速率相等，重力做功相等，依據(jù)瞬時功率P＝mgvsinθ，由于平拋運動、斜拋運動落地時的速度跟豎直方向存在肯定夾角，故落地時瞬時功率不相等，選項B錯誤，選項C正確；四個小球從開頭運動到落地，重力做的功相等，但運動的時間不相等，則重力對小球做功的平均功率不相等、選項D錯誤。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的作用下從靜止開頭運動，如圖甲所示，若力F隨時間的變化狀況如圖乙所示，則下列說法正確的是()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時的速度v2＝a1t，則v2＝eq\f(F,m)t＝8m/s,6s時的速度v6＝v2＋eq\f(F′,m)t′＝16m/s；由動能定理可得：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A錯誤，選項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C錯誤；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的公共汽車在t＝0和t＝4s末兩個時刻的兩張照片。當t＝0時，汽車剛啟動(汽車的運動可看成勻加速直線運動)。圖丙是車內(nèi)橫桿上懸掛的手拉環(huán)放大后的圖象，測得θ＝30°。依據(jù)題中供應(yīng)的信息，A．汽車的長度 B．4s末汽車的速度C．4s內(nèi)汽車牽引力所做的功 D．4s末汽車合外力的功率[答案]ABD[解析]依據(jù)題圖丙，通過對手拉環(huán)受力分析，結(jié)合牛頓其次定律可知，汽車的加速度為a＝gtanθ＝eq\f(10\r(3),3)m/s2，所以，t＝4s末汽車的速度v＝at＝eq\f(40\r(3),3)m/s，選項B可估算；依據(jù)圖甲、乙可知，汽車的長度等于4s內(nèi)汽車的位移，即l＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(80\r(3),3)m，選項A可估算；由于4s末汽車的瞬時速度可求出，汽車的合外力F＝ma也可求出，所以汽車在4s末的瞬時功率為P＝Fv也可估算，即選項D可估算；由于不知汽車與地面間的摩擦力，所以無法估算4s內(nèi)汽車牽引力所做的功。8．(2022·忻州聯(lián)考)如圖所示，一個直角三角形斜劈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，輕繩跨過定滑輪后連接A、B兩個小木塊，滑輪兩側(cè)的輕繩均與斜面平行，不計繩與滑輪間的摩擦，A、B恰好在同一高度處于靜止狀態(tài)。當剪斷輕繩后，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到達斜面底端時的動能大于木塊B到達斜面底端時的動能C．到達斜面底端時，木塊A的重力的瞬時功率比木塊B的重力的瞬時功率大D．在木塊A、B均在下滑的過程中，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項正確；兩木塊滑到底端的過程中，重力對A做的功大于重力對B做的功，由動能定理可知，B項正確；由動能定理，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，又重力的瞬時功率PA＝mAgvAy＝mAgvAsinα，PB＝mBgvBy＝mBgvBsinβ，又有mAgsinα＝mBgsinβ，所以重力的瞬時功率相等，C項錯；對M受力分析，A、B對斜劈的壓力分別為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動趨勢，受到向左的摩擦力作用，D項正確。二、非選擇題9．長為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，則拉力對桿做的功為________；若是長為L，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，則拉力對鏈條做的功為________。[答案]eq\f(1,2)mgheq\f(h2,2L)mg[解析]對桿和鏈條分別用動能定理有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的機車以恒定的功率由靜止動身，經(jīng)5min行駛2.25km，速度達到最大值54km/h。則機車的功率為________，機車的速度為36km/h時的加速度為______。(設(shè)阻力恒定且g取10m/s2)[答案]3.75×105W2.5×10－2m/s[解析]當速度最大時有F牽引＝f阻，所以有P＝F牽引v＝f阻v。又由動能定理有Pt－f阻x＝eq\f(1,2)mv2，代入數(shù)據(jù)得P＝3.75×105W。當v′＝36km/h＝10m/s時，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，用長為l的輕繩懸掛于O點：(1)小球在水平拉力F的作用下從平衡位置P點緩慢地移動到Q點，此時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點移動到Q點，此時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，可認為小球始終處于平衡狀態(tài)，由平衡條件可求得：當輕繩與豎直方向夾角為α?xí)r，F(xiàn)＝mgtanα，可見當α由零增大到θ的過程中，F(xiàn)始終增大，小球由P移動到Q的過程中，動能不變，增加了勢能，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)當小球在恒力F作用下由P運動到Q時，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機通過水平細線牽引物塊，使物塊由靜止開頭做勻加速直線運動，2秒末達到額定功率，其v－t圖線如圖所示，物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)為μ＝0.1，g＝10m/s2，電動機與物塊間的距離足夠遠。求：(1)物塊做勻加速直線運動時受到的牽引力大??；(2)電動機的額定功率；(3)物塊在電動機牽引下，最終能達到的最大速度。[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v＝0.8m/s時，電動機達到額定功率，則P＝Fv＝0.224W。(3)物塊達到最大速度vm時，此時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)曝光照相機可在底片上重疊形成多個圖象?，F(xiàn)利用這架照相機對MD－2000家用汽車的加速性能進行爭辯，如圖所示為汽車做勻加速直線運動時連續(xù)曝光三次的照片，圖中的標尺單位為米，照相機每兩次曝光的時間間隔為1.0s。已知該汽車的質(zhì)量為2000kg，額定功率為72kW，汽車運動過程中所受的阻力始終為1600N。(1)求該汽車的加速度。(2)若汽車由靜止以此加速度開頭做勻加速直線運動，勻加速運動狀態(tài)最多能保持多長時間？(3)求汽車所能達到的最大速度。[答案](1)1.0m/s2(2)20s(3)45m/s[解析](1)汽車做勻加速直線運動，依據(jù)運動學(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－