高考物理一轮复习 第五章 第1课 功、功率练习-人教版高三全册物理试题.doc

第五章 功能关系和机械能考试大纲新课程标准1.功和功率2.动能和动能定理3.重力做功与重力势能4.功能关系、机械能守恒定律及其应用5.实验：探究动能定理6.实验：验证机械能守恒定律(1)举例说明功是能量变化的量度，理解功和功率关心生活和生产中常见机械功率的大小及其意义.(2)通过实验，探究恒力做功与物体动能变化的关系理解动能和动能定理，用动能定理解释生活和生产中的有关问题.(3)理解重力势能知道重力势能的变化与重力做功的关系.(4)通过实验，验证机械能守恒定律理解机械能守恒定律用机械能守恒定律分析生活和生产中的有关问题.(5)了解自然界中存在多形式的能量知道能量守恒是最基本、最普遍的自然规律之一.(6)通过能量守恒以及能量转化和转移的方向性，认识提高效率的重要性，了解能源与人类生存和社会发展的关系，知道可持续发展的重大意义.复习策略：承上源头牛顿定律流活水，启下技法功能关系凌绝顶记忆秘诀：功功率能是标量，无须细节定势能，切分数段求总功，能量转化功量度第一单元功和功率、动能定理第1课功、功率1做功的两个要素(1)物体受到力的作用(2)物体在力的方向上发生一段位移2公式WFscos (1)是力与位移方向之间的夹角，s为物体对地的位移(2)该公式只适用于恒力做功3功的正负力与位移的夹角功的正负物理意义0<W>0力对物体做正功<W<0力对物体做负功，或者说物体克服这个力做了功W0力对物体不做功1物理意义描述力对物体做功的快慢2公式(1)P(P为时间t内的平均功率)(2)PFv3额定功率机械正常工作时的最大功率4实际功率机械实际工作时的功率，要求不能大于额定功率,1一起重机的钢绳由静止开始匀加速提起质量为m的重物，当重物的速度为v1时，起重机的有用功率达到最大值P，以后起重机保持该功率不变，继续提升重物，直到以最大速度v2匀速上升为止，物体上升的高度为h，则整个过程中，下列说法错误的是(A)A钢绳的最大拉力为B钢绳的最大拉力为C重物的最大速度v2D重物匀加速运动的加速度为g解析：由Fmgma和PFv可知，重物匀加速上升过程中钢绳拉力大于重力且不变，达到最大功率P后，随v增加，钢绳拉力F变小，当Fmg时重物达最大速度v2，故v2，最大拉力Fmgma，A错误，B、C正确由mgma得：ag，D正确2汽车在平直的公路上以恒定的功率启动，设阻力恒定，则图中关于汽车运动过程中加速度、速度随时间变化的关系，以下判断正确的是(AB)A汽车的加速度时间图象可用图乙描述B汽车的速度时间图象可用图甲描述C汽车的加速度时间图象可用图丁描述D汽车的速度时间图象可用图丙描述解析：由牛顿第二定律得Ffma，F，即fma，随着v的增大，物体做加速度减小的加速运动，在vt图象上斜率应越来越小，故甲为汽车的速度时间图象，B对D错；因速度增加得越来越慢，由a知，加速度减小得越来越慢，最后趋于零，故图乙为汽车加速度时间图象，A对C错3一物体在水平面上，受恒定的水平拉力和摩擦力作用沿直线运动，已知在第1秒内合力对物体做的功为45 J，在第1秒末撤去拉力，其vt 图象如图所示，g取10 m/s2，则(AD)A物体的质量为10 kgB物体与水平面的动摩擦因数为0.2C第1秒内摩擦力对物体做的功为60 JD第1秒内拉力对物体做的功为60 J解析：由图象知14 s内的加速度a1g1 m/s2，则0.1，B错，第1秒的加速度a3 m/s2，位移s1.5 m，合外力的功Wmas45 J，则m kg10 kg，A对，摩擦力的功Wfmgs0.1×10×10×1.5 J15 J，C错，拉力的功WFF·s(mgma)s(0.1×10×1010×3)×1.5 J60 J，D对课时作业一、单项选择题1关于摩擦力做功的下列说法正确的是(A)A滑动摩擦力阻碍物体的相对运动，但可能做正功B静摩擦力和滑动摩擦力一定都做负功C静摩擦力起着阻碍物体相对运动趋势的作用，一定不做功D系统内两物体间的相互作用的一对摩擦力做功的总和恒等于02一人乘电梯从1楼到20楼，在此过程中经历了先加速，后匀速，再减速的运动过程，则电梯支持力对人做功情况是(D)A加速时做正功，匀速时不做功，减速时做负功B加速时做正功，匀速和减速时做负功C加速和匀速时做正功，减速时做负功D始终做正功解析：支持力始终竖直向上，与位移同向，0°，故支持力始终做正功，D正确3在距地面高5 m的平台上，以25 m/s的速率竖直向上抛出一质量为1 kg的石块，不计空气阻力，取g10 m/s2，则抛出后第三秒内重力对石块所做的功是(D)A100 J B50 J C100 J D0 J解析：石块在2 s末与3 s末在同一位置，故第3 s内位移为0，所以第3 s内重力做功为零4如图所示，质量相同的两物体处于同一高度，A沿固定在地面上的光滑斜面下滑，B自由下落，最后到达同一水平面，则(A)A重力对两物体做的功相同B重力的平均功率相同C到达底端时重力的瞬时功率相同D到达底端时两物体的动能相同，速度相同解析：由于两个物体质量相同、下落高度相同，所以重力对两物体做的功相同，A选项正确由于下落的时间不同，所以重力的平均功率不相同，B选项错误根据机械能守恒可知，两物体到达底端时动能相同，即速度大小相同、方向不同，D选项错误由瞬时功率的计算式可得PAmgvcos ，PBmgv，因此，到达底端时重力的瞬时功率PAPB，C选项错误5一滑块在水平地面上沿直线滑行，t0时其速度为1 m/s，从此刻开始在滑块运动方向上再施加一水平作用力F，力F和滑块的速率v随时间的变化规律分别如图甲和乙所示设在第1秒内、第2秒内、第3秒内力F对滑块做的功分别为W1、W2、W3，则以下关系正确的是(B)AW1W2W3 BW1W2W3CW1W3W2 DW1W2W3解析：力F做的功等于每段恒力F与该段滑块运动的位移数值(vt图象中图象与坐标轴围成的面积)的乘积，第1秒内，位移为一个小三角形面积S；第2秒内，位移也为一个小三角形面积S；第3秒内，位移为两个小三角形面积2S，故W11S，W23S，W34S，所以W1W2W3.二、不定项选择题6水平地面上有一木箱，木箱与地面之间的动摩擦因数为(01)现对木箱施加一拉力F，使木箱做匀速直线运动设F的方向与水平面夹角为，如图所示，在从0逐渐增大到90°的过程中，木箱的速度保持不变，则(AC)AF先减小后增大 BF一直增大CF的功率减小 DF的功率不变解析：由木箱受力平衡可知：Fcos (GFsin )，即F，故F先减小后变大根据PFvcos 可知F的功率减小故A、C正确7如图所示是某中学科技小组制作的利用太阳能驱动小车的装置当太阳光照射到小车上方的光电板时，光电板中产生的电流经电动机带动小车前进若小车在平直的公路上以初速度v0开始加速行驶，经过时间t，前进了距离l，达到最大速度vmax，设此过程中电动机功率恒为额定功率P，受的阻力恒为Ff，则此过程中电动机所做的功为(AD)AFfvmaxt B.CFft D.mvFflmv解析：因小车以恒定的功率运动，故此过程小车电动机做功为WPtFfvmaxt，A正确，B错误由动能定理可得WFf·lmvmv，得：WmvmvFfl.故D正确，C错误8质量为m的物体静止在光滑水平面上，从t0时刻开始受到水平力的作用力的大小F与时间t的关系如图所示，力的方向保持不变，则(BD)A3t0时刻的瞬时功率为B3t0时刻的瞬时功率为C在t0到3t0这段时间内，水平力的平均功率为D在t0到3t0这段时间内，水平力的平均功率为解析：2t0时速度v1·2t0，02t0内位移x1·(2t0)22·，F做功W1F0x12.3t0时速度v2·t0v15·t0，3t0时刻瞬时功率：P3F0·v215，故B正确2t03t0内位移x2v1t0·t，F做的功W23F0x2.03t0内F的平均功率P.故D正确9提高介质中物体(如汽车)运动速率的有效途径是增大发动机的功率和减小阻力因数(设介质阻力与物体运动速率的平方成正比，即fkv2，k是阻力因数)当发动机的额定功率为P0时，物体运动的最大速度为vm，如果要使物体运动速率增大到2vm，则下列办法可行的是(CD)A阻力因数不变，使发动机额定功率增大到2P0B发动机额定功率不变，使阻力因数减小到C阻力因数不变，使发动机额定功率增大到8P0D发动机额定功率不变，使阻力因数减小到解析：本题考查的是机车启动中牵引力的功率问题，物体运动的最大速度为匀速运动时的速度，此时牵引力与阻力相等，由公式P0Fvmf·vmkv·vmkv，若速率增大到2vm，则牵引力的功率的表达式为P8kv，则当阻力因数不变时，即kk时，则P8P0，A项错误，C项正确；当发动机额定功率不变时，即P0P时，则k8k，k，D项正确，B项错误10一物块放在水平面上，在水平拉力F作用下做直线运动，运动的vt图象如图所示，则有关该力F的功率Pt图象可能是如图中的(BC)解析：由于题目未讲水平面是否光滑，故应分情况讨论，若水平面光滑，0t1段F为恒力，速度线性增加，故功率也线性增大，t1t2段F为零，功率为零，t2t3段F反向，仍为恒力，速度线性减小，故功率也线性减小，故C项正确若水平面不光滑，由于t1、t2时刻后一小段时间内，F突然减小，故功率突然减小，故B项正确三、非选择题11如图所示，一个质量为m的小物块被推力F从倾角为、高为h的光滑斜面底端推至顶端，求：(1)斜面对小物块的支持力做的功W1；(2)重力对小物块做的功W2；(3)推力F对小物块做的功W3.解析：(1)对小物块进行受力分析，如图所示可知：支持力FN垂直于位移s，故W10；(2)重力mg与位移s的夹角为(90°)，由此得：W2mgs·cos(90°)mgh.(3)推力F与位移s的夹角为，由此得：W3Fs·cos Fh·cot .答案：(1)0(2)mgh(3) Fh·cot 12第24届世界大学生冬运会某滑雪道为曲线轨道，滑雪道长s2.5×103 m，竖直高度h720 m运动员从该滑道顶端由静止开始滑下，经t200 s到达滑雪道底端时速度v30 m/s，人和滑雪板的总质量m80 kg，取g10 m/s2，求人和滑雪板(1)到达底端时的动能；(2)在滑动过程中重力做功的功率解析：(1)到达底端时的动能Ekmv2，代入数据得Ek3.6×104 J.(2)在滑动过程中重力做的功Wmgh，功率P，代入数据解得P2.88×103 W.答案：(1)3.6×104 J(2)2.88×103W13静止在水平地面上的木箱，质量m50 kg.木箱与地面间的动摩擦因数0.4，若用大小为400 N、方向与水平方向成37°角的斜向上的拉力拉木箱从静止开始运动，使木箱能够到达50 m远处，拉力最少做多少功？(cos 37°0.8，取g10 m/s2)解析：欲使拉力做功最少，须使拉力作用的位移最小，故重物应先在拉力作用下加速，再撤去拉力使木箱减速，到达50 m处时速度恰好减为0.设加速时加速度的大小为a1，减速时加速度的大小为a2.由牛顿第二定律得，加速时有：水平方向：Fcos 37°FNma1，竖直方向：Fsin 37°FNmg0，减速时有：mgma2，且有v22a1x12a2x2，x1x2x，联立以上各式解得：x124 m.由功的定义，有：WFx1cos 37°400×24×0.8 J7.68×103 J.答案：7.68×103 J