《高考備考指南 物理 》課件-第1講　功和功率

第1講功和功率(本欄目對(duì)應(yīng)配套訓(xùn)練P40~41)知識(shí)鞏固練習(xí)1.(2023年岳陽一中三模)如圖所示，一物塊相對(duì)木板向右從板上A點(diǎn)滑至板上B點(diǎn)，木板上A、B兩點(diǎn)間距離為5m，同時(shí)木板在地面上向左滑行3m.圖甲為滑行前，圖乙為滑行后，在此過程中物塊受到木板對(duì)它的滑動(dòng)摩擦力大小為20N，則物塊所受摩擦力做的功為()A.－160J B.－100C.100J D.－40J【答案】D【解析】物塊所受摩擦力做的功W＝Fxcosθ＝－20×(5－3)＝－40J，D正確.2.(2023年汕頭二模)成語“簸揚(yáng)糠秕”常用于自謙，形容自己無才而居前列.成語源于如圖所示的勞動(dòng)情景，在恒定水平風(fēng)力作用下，從同一高度由靜止釋放的米粒和糠秕落到地面上不同位置.空氣阻力忽略不計(jì)，下列說法正確的是()A.從釋放到落地的過程中，米粒和糠秕重力做功相同B.從釋放到落地的過程中，米粒和糠秕風(fēng)力做功相同C.從釋放到落地的過程中，糠秕的運(yùn)動(dòng)時(shí)間大于米粒的運(yùn)動(dòng)時(shí)間D.落地時(shí)，米粒重力的瞬時(shí)功率大于糠秕重力的瞬時(shí)功率【答案】D【解析】重力做功為WG＝mgh，可知重力做功不僅與高度有關(guān)，還與物體的質(zhì)量有關(guān)，雖然米粒和糠秕下落的高度相同，但二者質(zhì)量不同，因此從釋放到落地的過程中，米粒和糠秕重力做功不相同，A錯(cuò)誤；由于下落過程中，風(fēng)力水平且大小恒定，但米粒和糠秕的水平位移不同，根據(jù)W＝FLcosθ，可知風(fēng)力對(duì)米粒和糠秕做功不相同，B錯(cuò)誤；由于忽略空氣阻力，則米粒和糠秕在豎直方向均做自由落體運(yùn)動(dòng)，而下落高度相同，則可知米粒和糠秕從釋放到落地的過程中運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同，C錯(cuò)誤；根據(jù)功率的計(jì)算公式可知重力的瞬時(shí)功率為PG＝mgv，米粒和糠秕在豎直方向均做自由落體運(yùn)動(dòng)，且運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同，則可知二者在豎直方向的速度相同，但二者質(zhì)量不同，米粒的質(zhì)量大于糠秕的質(zhì)量，因此可知，落地時(shí)，米粒重力的瞬時(shí)功率大于糠秕重力的瞬時(shí)功率，D正確.3.如圖所示是質(zhì)量為1kg的滑塊在水平面上做直線運(yùn)動(dòng)的v－t圖像，下列判斷正確的是()A.在t＝1s時(shí)，滑塊的加速度為零B.在4~6s時(shí)間內(nèi)，滑塊的平均速度為2.5m/sC.在3~7s時(shí)間內(nèi)，合力做功的平均功率為2WD.在5~6s時(shí)間內(nèi)，滑塊受到的合力為2N【答案】C【解析】在t＝1s時(shí)，滑塊的加速度為a＝ΔvΔt＝4－(－2)3m/s2＝2m/s2，A錯(cuò)誤；在4~6s內(nèi)，滑塊的位移為x＝12×4×1m＋4×1m＝6m，則滑塊的平均速度v＝xt＝62m/s＝3m/s，B錯(cuò)誤；在3~7s內(nèi)，根據(jù)動(dòng)能定理得合力做功W合＝12mv22－12mv12＝0－12×1×42J＝－8J，合力做功的平均功率大小為P＝|W合|t'＝84W＝2W，C4.如圖所示，質(zhì)量為60kg的某運(yùn)動(dòng)員在做俯臥撐運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程中可將她的身體視為一根直棒.已知重心在c點(diǎn)，其垂線與腳、兩手連線中點(diǎn)間的距離Oa、Ob分別為0.9m和0.6m.若她在1min內(nèi)做了30個(gè)俯臥撐，每次肩部上升的距離均為0.4m，則1min內(nèi)克服重力做的功和相應(yīng)的功率約為(g取10m/s2)()A.430J，7W B.4320J，72WC.720J，12W D.7200J，120W【答案】B【解析】設(shè)重心上升的高度為h，如圖所示根據(jù)相似三角形有h0.4m＝0.90.9＋0.6，解得h＝0.24m，則做一次俯臥撐克服重力做的功為WG＝mgh＝144J，所以一分鐘克服重力做的功為W＝30WG＝4320J，功率為P＝Wt＝43205.(2023年廣州五校聯(lián)考)“復(fù)興號(hào)”是我國自主研發(fā)的具有完全知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新一代高速列車.質(zhì)量為m的列車從靜止開始以恒定功率P在平直軌道上運(yùn)動(dòng)，經(jīng)時(shí)間t達(dá)到該列車運(yùn)行的最大速度vm.假設(shè)列車行駛過程中所受到的阻力保持不變.則t時(shí)間內(nèi)()A.列車一直在做勻加速直線運(yùn)動(dòng)B.合外力做功為PtC.列車克服阻力做功為Pt－1D.列車的位移為12vm【答案】C【解析】因?yàn)榱熊噺撵o止開始以恒定功率啟動(dòng)，所以P＝Fv，F(xiàn)－f＝ma，由此可知，列車速度增大，牽引力減小，加速度減小，列車做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)誤；列車在運(yùn)動(dòng)過程中，根據(jù)動(dòng)能定理有W合＝Pt－fx＝12mvm2，B錯(cuò)誤；列車克服阻力做功為W克f＝fx＝Pt－12mvm2，C正確；列車做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，所以列車的位移6.如圖甲所示，一質(zhì)量為2kg的物體靜止在水平地面上，水平推力F隨位移x變化的關(guān)系如圖乙所示.已知物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1，g取10m/s2，下列說法正確的是()A.物體運(yùn)動(dòng)的最大速度為3m/sB.在運(yùn)動(dòng)中由摩擦產(chǎn)生的熱量為6JC.物體在水平地面上運(yùn)動(dòng)的最大位移是4.5mD.物體先做加速運(yùn)動(dòng)，推力撤去時(shí)開始做減速運(yùn)動(dòng)【答案】C【解析】物體所受滑動(dòng)摩擦力大小為Ff＝μmg＝2N，當(dāng)F大于Ff時(shí)，物體做加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)F與Ff大小相等時(shí)，物體運(yùn)動(dòng)的速度最大，由圖乙可知當(dāng)F＝2N時(shí)，物體運(yùn)動(dòng)的位移為x1＝3m－2N6N×3m＝2m，F(xiàn)－x圖像與坐標(biāo)軸所圍的面積表示F做的功，則F在物體運(yùn)動(dòng)位移為x1的過程中對(duì)物體所做的功為W＝12×(2＋6)×2J＝8J.設(shè)物體運(yùn)動(dòng)的最大速度為vm，根據(jù)動(dòng)能定理有W－Ffx1＝12mvm2，解得vm＝2m/s，A錯(cuò)誤；根據(jù)功能關(guān)系可知，整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中，由于摩擦產(chǎn)生的熱量等于F做的總功，即Q＝12×6×3J＝9J，B錯(cuò)誤；物體在水平地面上運(yùn)動(dòng)的最大位移是xm＝QFf＝4.5m，C正確；當(dāng)F綜合提升練習(xí)7.小型的射電望遠(yuǎn)鏡相比于大口徑的射電望遠(yuǎn)鏡，有能夠全方位轉(zhuǎn)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn).設(shè)地球上有兩臺(tái)直徑分別為d1、d2的小型射電望遠(yuǎn)鏡A和B，兩者能觀測到天體需要收集的電磁波總功率的最小值相同.在宇宙大尺度上，天體的空間分布是均勻的.現(xiàn)僅以輻射功率為P的同類天體為觀測對(duì)象，望遠(yuǎn)鏡A能夠觀測到此類天體數(shù)量為N，則望遠(yuǎn)鏡B能夠觀測到的此類天體的數(shù)量為()A.d2d1N BC.d2d12N D【答案】D【解析】地球上不同望遠(yuǎn)鏡觀測同一天體，單位面積上接收的功率相同.在宇宙大尺度上，天體的空間分布是均勻的，因此一個(gè)望遠(yuǎn)鏡能觀測到的此類天體數(shù)目與以望遠(yuǎn)鏡為球心、以最遠(yuǎn)觀測距離為半徑的球體體積成正比.設(shè)能接收到的最小功率為P0，直徑為d1和d2的望遠(yuǎn)鏡能觀測到的最遠(yuǎn)距離分別為L1、L2，則P0＝πd24·P4πL2，可得L1L2＝d1d2，又N∝43πL8.如圖所示，“和諧號(hào)”是由提供動(dòng)力的車廂(動(dòng)車)和不提供動(dòng)力的車廂(拖車)編制而成的.某“和諧號(hào)”由8節(jié)車廂組成，其中第1節(jié)、第5節(jié)為動(dòng)車，每節(jié)車廂所受的阻力Ff大小為自身重力的0.01倍.已知每節(jié)車廂的質(zhì)量均為m＝2×104kg，每節(jié)動(dòng)車的額定功率均為P0＝600kW，重力加速度g取10m/s2.求：(1)若“和諧號(hào)”以a＝0.5m/s2的加速度從靜止開始行駛，“和諧號(hào)”做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)第5、6節(jié)車廂之間的作用力以及勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間；(2)“和諧號(hào)”能達(dá)到的最大速度大小.解：(1)以第6、7、8三節(jié)車廂為整體分析，總質(zhì)量為3m，所受拉力為F，據(jù)牛頓第二定律有F－3f＝3ma，f＝0.01mg，代入數(shù)據(jù)解得F＝3.6×104N.每個(gè)動(dòng)車提供的最大功率為