高考物理一轮复习 考点规范练15 功和功率-人教版高三全册物理试题.doc

功和功率考点规范练第30页 一、单项选择题1.以一定的初速度竖直向上抛出一个小球,小球上升的最大高度为h,空气阻力的大小恒为F,则从抛出到落回到抛出点的过程中,空气阻力对小球做的功为()A.0B.-FhC.FhD.-2Fh答案:D解析:阻力与小球速度方向始终相反,故阻力一直做负功,W=-Fh+(-Fh)=-2Fh,选项D正确。2.(2015·河南洛阳模拟)一质量为m的物体在水平恒力F的作用下沿水平面运动,在t0时刻撤去力F,其v-t图象如图所示。已知物体与水平面间的动摩擦因数为,则下列关于力F的大小和力F做功W的大小关系式正确的是()A.F=mgB.F=2mgC.W=mgv0t0D.W=mgv0t0答案:D解析:在t0时刻前,F-mg=m,在t0时刻以后,-mg=-m,由以上两式可得F=3mg,因此选项A、B错误;在0至t0时间内,W-mg·v0t0=,在t0至3t0时间内,-mg·v0(2t0)=-,因此力F做的功为W=mgv0t0,选项C错误,选项D正确。3.某大型游乐场内的新型滑梯可以简化为如图所示的物理模型。一个小朋友从A点开始下滑,滑到C点时速度恰好减为0,整个过程中滑梯保持静止状态。若AB段的动摩擦因数1小于BC段的动摩擦因数2,则该小朋友从斜面顶端A点滑到底端C点的过程中()A.小朋友在AB段重力的平均功率等于BC段重力的平均功率B.小朋友在AB和BC段合外力所做的总功相同C.地面对滑梯的摩擦力方向始终水平向左D.地面对滑梯的支持力大小始终等于小朋友和滑梯的总重力大小答案:A解析:根据平均速度的公式,设B点的速度为v,则AB段和BC段的平均速度都为,所以小朋友在AB段重力的平均功率等于BC段重力的平均功率,故选项A正确;小朋友在AB段合力做正功,在BC段合力做负功,故选项B错误;设小朋友与滑梯的质量分别为m、m',小朋友在AB段做加速运动,则小朋友所受斜面的摩擦力Ff<mgsin ,滑梯一定受到重力m'g、地面施加的支持力FN,小朋友施加的摩擦力Ff'(Ff'=Ff<mgsin )和压力FN'(FN'=mgcos ),由于Ff'<mgsin ,FN'=mgcos ,则Ff'、FN'的合力F合<mg,方向沿右下方,所以滑梯还受到地面的摩擦力Ff地,方向水平向左,且FN<(m'+m)g,在BC段恰好与上述情况相反,则Ff地的方向水平向右,且FN>(m'+m)g,故选项C、D错误。4.如图所示,质量分别是mA和mB的A、B两物体,用劲度系数为k的弹簧相连,处于静止状态。现对A施以竖直向上的力F,并将其缓慢提起,当B对地面恰无压力时撤去F,A由静止向下运动至最大速度的过程中,重力做的功为()A.B.C.D.导学号34220289答案:C解析:当A向下运动至平衡位置时速度最大,此时弹簧的压缩量x1=;当B恰好对地无压力时弹簧的伸长量x2=;故知A从撤去F至速度达到最大的过程中,重力做的功WG=mAg(x1+x2)=。故选项C正确。5.用力将重物竖直提起,先是从静止开始匀加速上升,紧接着匀速上升。如果前后两过程的运动时间相同,不计空气阻力,则()A.加速过程中拉力做的功比匀速过程中拉力做的功大B.匀速过程中拉力做的功比加速过程中拉力做的功大C.两过程中拉力做的功一样大D.上述三种情况都有可能答案:D解析:应先分别求出两过程中拉力做的功,再进行比较。重物在竖直方向上仅受两个力作用,重力mg、拉力F。匀加速提升重物时,设拉力为F1,物体向上的加速度为a,根据牛顿第二定律得F1-mg=ma加速运动的位移x1=at2拉力F1所做的功W1=F1x1=m(g+a)at2匀速提升重物时,设拉力为F2根据平衡条件得F2=mg,匀速运动的位移x2=vt=at·t=at2所以匀速提升重物时拉力做的功W2=F2x2=mgat2比较、式知:当a>g时,W1>W2;当a=g时,W1=W2;当a<g时,W1<W2。故选项D正确。二、多项选择题6.如图所示,自动卸货车始终静止在水平地面上,车厢在液压机的作用下,角逐渐增大且货物相对车厢静止的过程中,下列说法正确的是()A.货物受到的摩擦力增大B.货物受到的支持力不变C.货物受到的支持力对货物做正功D.货物受到的摩擦力对货物做负功答案:AC解析:货物处于平衡状态,则有mgsin =Ff,FN=mgcos ,增大时,Ff增大,FN减小,故选项A正确,选项B错误;货物受到的支持力的方向与速度方向相同,做正功,故选项C正确;摩擦力的方向与速度方向垂直,不做功,故选项D错误。7.在水平面上运动的物体,从t=0时刻起受到一个水平力F的作用,力F和此后物体的速度v随时间t的变化图象如图所示,则()A.在t=0时刻之前物体所受的合力一定做负功B.从t=0时刻开始的前3 s内,力F做的功为零C.除力F外,其他外力在第1 s内做正功D.力F在第3 s内做的功是第2 s内做的功的3倍答案:AD解析:由题中v-t图象知,物体在受到力F的第1 s内做匀速运动,且力F与v同向,说明之前物体受到的合力与速度反向,物体所受的合力一定做负功,A正确;力F在前3 s内一直与速度同向,力F一直做正功,B错误;在第1 s内,除力F外,其他力的合力大小为10 N,方向与速度方向相反,其他外力在第1 s内做负功,C错误;力F在第2 s内和第3 s内做功分别为W2=5××(1+2)×1 J=7.5 J,W3=15××(1+2)×1 J=22.5 J,D正确。8.(2015·浙江理综,18)我国科学家正在研制航母舰载机使用的电磁弹射器。舰载机总质量为3.0×104 kg,设起飞过程中发动机的推力恒为1.0×105 N;弹射器有效作用长度为100 m,推力恒定。要求舰载机在水平弹射结束时速度大小达到80 m/s。弹射过程中舰载机所受总推力为弹射器和发动机推力之和,假设所受阻力为总推力的20%,则()A.弹射器的推力大小为1.1×106 NB.弹射器对舰载机所做的功为1.1×108 JC.弹射器对舰载机做功的平均功率为8.8×107 WD.舰载机在弹射过程中的加速度大小为32 m/s2导学号34220290答案:ABD解析:由v2=2al得a=32 m/s2,D项正确;设总推力为F,则F-0.2F=ma,解得F=1.2×106 N,故弹射器的推力大小为F弹=F-F机=1.2×106 N-1.0×105 N=1.1×106 N,A项正确;由W弹=F弹·l=1.1×106 N×100 m=1.1×108 J得B项正确;由=F弹·=F弹·=4.4×107 W知,C项错误。9.汽车牵引力F和车速倒数的关系图象如图所示。若一汽车质量为2×103 kg,它由静止开始沿平直公路行驶,且行驶中阻力恒定,设其中最大车速为30 m/s,则()A.汽车所受阻力为2×103 NB.汽车在车速为15 m/s时,功率为6×104 WC.汽车做匀加速运动的加速度为3 m/s2D.汽车做匀加速运动所持续的时间为10 s答案:AB解析:由题图可知,汽车达到最大速度v=30 m/s时对应的牵引力等于阻力,为2×103 N,选项A正确;在v<10 m/s的过程中,汽车做匀加速运动的加速度a= m/s2=2 m/s2,匀加速运动的时间为t= s=5 s,选项C、D均错误;在速度由10 m/s增至30 m/s的过程中,F=k,可知P=Fv=k,斜率不变,所以汽车速度为15 m/s时的功率与速度为10 m/s时的功率相等,P=Fv=6×103×10 W=6×104 W,选项B正确。10.动车组就是几节自带动力的车辆(动车)加几节不带动力的车辆(也叫拖车)编成一组,如图所示。假设有一动车组由8节车厢连接而成,每节车厢的总质量均为7.5×104 kg。其中第一节、第二节带动力,它们的额定功率均为3.6×107 W,车在行驶过程中阻力恒为车重力的(g取10 m/s2)。则下列说法正确的是()A.该动车组只开动第一节的动力的情况下能达到的最大速度为70 m/sB.该动车组开动两节动力的情况下能达到的最大速度为432 km/hC.该动车组开动两节动力并去掉两节拖车后最大速度可达到480 km/hD.该动车组只开动第一节的动力的情况下如果能在1分钟内达到最大速度60 m/s,则其平均加速度为1 m/s2导学号34220291答案:BD解析:只开动第一节动力的前提下,当第一节以额定功率运行且列车的牵引力等于阻力时达到最大速度P1m=Ffvm,因为阻力Ff=0.1×8mg=6.0×105 N,P1m=3.6×107 W,所以vm=60 m/s,选项A错误;开动两节动力时达到最大速度vm'=120 m/s,选项B正确;vm=160 m/s=576 km/h,选项C错误;易知选项D正确。三、非选择题11.如图甲所示,在水平路段AB上有一质量为2×103 kg的汽车,正以10 m/s的速度向右匀速运动,汽车前方的水平路段BC较粗糙,汽车通过整个ABC路段的v-t图象如图乙所示(在t=15 s处水平虚线与曲线相切),运动过程中汽车发动机的输出功率保持20 kW不变,假设汽车在两个路段上受到的阻力(含地面摩擦力和空气阻力等)各自有恒定的大小。求:(1)汽车在AB路段上运动时所受的阻力Ff1。(2)汽车刚好到达B点时的加速度a。(3)BC路段的长度。导学号34220292答案:(1)2 000 N(2)-1 m/s2(3)68.75 m解析:(1)汽车在AB路段时,有F1=Ff1,P=F1v1,Ff1=,联立解得Ff1= N=2 000 N。(2)t=15 s时汽车处于平衡状态,有F2=Ff2,P=F2v2,Ff2=,联立解得Ff2= N=4 000 N。t=5 s时汽车开始减速运动,有F1-Ff2=ma,解得a=-1 m/s2。(3)Pt-Ff2x=解得x=68.75 m。12.(2015·四川理综,9)严重的雾霾天气,对国计民生已造成了严重的影响,汽车尾气是形成雾霾的重要污染源,“铁腕治污”已成为国家的工作重点。地铁列车可实现零排放,大力发展地铁,可以大大减少燃油公交车的使用,减少汽车尾气排放。若一地铁列车从甲站由静止启动后做直线运动,先匀加速运动20 s达最高速度72 km/h,再匀速运动80 s,接着匀减速运动15 s到达乙站停住。设列车在匀加速运动阶段牵引力为1×106 N,匀速运动阶段牵引力的功率为6×103 kW,忽略匀减速运动阶段牵引力所做的功。(1)求甲站到乙站的距离;(2)如果燃油公交车运行中做的功与该列车从甲站到乙站牵引力做的功相同,求公交车排放气态污染物的质量。(燃油公交车每做1 J功排放气态污染物3×10-6 g)答案:(1)1 950 m(2)2.04 kg解析:(1)设列车匀加速直线运动阶段所用的时间为t1,距离为s1;在匀速直线运动阶段所用的时间为t2,距离为s2,速度为v;在匀减速直线运动阶段所用的时间为t3,距离为s3;甲站到乙站的距离为s。则s1=vt1s2=vt2s3=vt3s=s1+s2+s3联立式并代入数据得s=1 950 m。(2)设列车在匀加速直线运动阶段的牵引力为F,所做的功为W1;在匀速直线运动阶段的牵引力的功率为P,所做的功为W2。设燃油公交车做与该列车从甲站到乙站相同的功W,将排放气态污染物质量为M。则W1=F·s1W2=P·t2W=W1+W2M=(3×10-9 kg·J-1)·W联立式并代入数据得M=2.04 kg。