2020屆高考物理總復(fù)習(xí) 作業(yè)21 功和功率（含解析）

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1、作業(yè)21功和功率 一、選擇題1如圖211所示，站在做勻加速直線運(yùn)動的車廂里的人向前推車廂壁，以下關(guān)于人對車做功的說法中正確的是()圖211A做正功 B做負(fù)功C不做功 D無法確定解析：在水平方向上，人對車的作用力有兩個：一個是人對車壁向前的推力F，另一個是人對車廂地板向后的摩擦力F.由于人隨車向前做勻加速運(yùn)動，所以車對人的總作用力是向前的，由牛頓第三定律可知人對車的總作用力是向后的所以此合力的方向與運(yùn)動方向相反，人對車做的總功為負(fù)功，所以B正確答案：B圖2122如圖212所示，木塊B上表面是水平的，當(dāng)木塊A置于B上，并與B保持相對靜止，一起沿固定的光滑斜面由靜止開始下滑，在下滑過程中()AA所受

2、的合外力對A不做功BB對A的彈力做正功CB對A的摩擦力做正功DA對B做正功解析：A、B一起沿固定的光滑斜面由靜止開始下滑，加速度為gsin.由于A速度增大，由動能定理，A所受的合外力對A做功，B對A的摩擦力做正功，B對A的彈力做負(fù)功，選項A、B錯誤，C正確A對B不做功，選項D錯誤答案：C3質(zhì)量為m的汽車，啟動后沿平直路面行駛，如果發(fā)動機(jī)的功率恒為P，且行駛過程中受到的摩擦阻力大小一定，汽車速度能夠達(dá)到的最大值為v，那么當(dāng)汽車的車速為時，汽車的瞬時加速度的大小為()A.B.C. D.解析：當(dāng)汽車牽引力等于阻力時，速度最大，則阻力Ff，當(dāng)速度為時，牽引力F，由牛頓第二定律得FFfma，解得a，選項

3、C正確答案：C4(2019年江西余江一中二模)如圖213甲所示，靜止在水平地面上的物塊受到水平拉力F的作用，F(xiàn)與時間t的關(guān)系如圖213乙所示，設(shè)物塊與地面之間的最大靜摩擦力fm大小與滑動摩擦力大小相等，則()圖213A0t1時間內(nèi)所受摩擦力大小不變Bt1t2時間內(nèi)物塊做加速度減小的加速運(yùn)動Ct2時刻物塊的速度最大Dt2t3時間內(nèi)物塊克服摩擦力做功的功率增大解析：在0t1時間內(nèi)水平拉力小于最大靜摩擦力，物塊保持不動，摩擦力大小逐漸增大，故A錯誤；t1t2時間內(nèi)，拉力逐漸增大，摩擦力不變，根據(jù)牛頓第二定律可知，加速度逐漸增大，故B錯誤；t1t3時間內(nèi)，合力向前，物塊一直加速前進(jìn)，t3時刻后合力反向

4、，物塊要做減速運(yùn)動，所以t3時刻物塊速度最大，故C錯誤；t2t3時間內(nèi)物塊速度逐漸增大，摩擦力大小不變，根據(jù)Pfv可知物塊克服摩擦力的功率增大，故D正確答案：D5(2019年銀川模擬)有一種太陽能驅(qū)動的小車，當(dāng)太陽光照射到小車上方的光電板時，光電板中產(chǎn)生的電流經(jīng)電動機(jī)帶動小車前進(jìn)若質(zhì)量為m的小車在平直的水泥路上從靜止開始沿直線加速行駛，經(jīng)過時間t前進(jìn)的距離為x，且速度達(dá)到最大值vm.設(shè)這一過程中電動機(jī)的功率恒為P，小車所受阻力恒為Ff，那么這段時間內(nèi)()A小車做勻加速運(yùn)動B小車受到的牽引力逐漸增大C小車受到的合外力所做的功為PtD小車受到的牽引力做的功為Ffxmv解析：小車在運(yùn)動方向上受牽引力

5、F和阻力Ff，因為v增大，P不變，由PFv，F(xiàn)Ffma，得出F逐漸減小，a也逐漸減小，當(dāng)vvm時，a0，故A、B均錯；合外力做的功W外PtFfx，由動能定理得PtFfxmv，故C錯誤，D正確答案：D6質(zhì)量為5103 kg的汽車在水平路面上由靜止開始以加速度a2 m/s2開始做勻加速直線運(yùn)動，所受阻力是1.0103 N，則汽車勻加速運(yùn)動過程中()A第1 s內(nèi)汽車所受牽引力做功為1.0104 JB第1 s內(nèi)汽車所受合力的平均功率20 kWC第1 s末汽車所受合力的瞬時功率為22 kWD第1 s末汽車所受牽引力的瞬時功率為22 kW解析：據(jù)牛頓第二定律Ffma得牽引力Ffma1.1104 N第1 s

6、內(nèi)汽車位移xat21 m，第1 s末汽車速度vat2 m/s，汽車合力F合ma1104 N，則第1 s內(nèi)汽車牽引力做功：WFFx1.1104 J，故A項錯誤；第1 s內(nèi)合力做功：WF合x1104 J，平均功率1104 W，故B項錯誤；1 s末合力的瞬時功率P合F合v2104 W，故C項錯誤；1 s末牽引力瞬時功率PFv2.2104 W22 kW，故D項正確答案：D圖2147(多選)質(zhì)量為m2 kg的物體沿水平面向右做直線運(yùn)動，t0時刻受到一個水平向左的恒力F，此后物體的vt圖象如圖214所示，取水平向右為正方向，g取10 m/s2，則()A物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為0.05B10 s末恒力F

7、的瞬時功率為6 WC10 s末物體在計時起點左側(cè)4 m處D010 s內(nèi)恒力F做功的平均功率為0.6 W解析：由圖線可知04 s內(nèi)的加速度：a1 m/s22 m/s2，可得：Fmgma1；由圖線可知410 s內(nèi)的加速度：a2 m/s21 m/s2，可得：Fmgma2；解得：F3 N，0.05，選項A正確；10 s末恒力F的瞬時功率為P10Fv1036 W18 W，選項B錯誤；04 s內(nèi)的位移x148 m16 m，410 s內(nèi)的位移x266 m18 m，故10 s末物體在計時起點左側(cè)2 m處，選項C錯誤；010 s內(nèi)恒力F做功的平均功率為 W0.6 W，選項D正確答案：AD8(多選)如圖215所示

8、，某一百貨商場內(nèi)自動電梯以恒定速度v0勻速上升，一個質(zhì)量為m的人沿電梯勻速往上走，在時間t內(nèi)走完此電梯若電梯長為l，電梯斜面傾角為，則()圖215A電梯對該人做功為mglsinB電梯對該人做功為mgv0tsinC重力的功率為D重力的功率為mgv0sin解析：對人受力分析可知，人在勻速通過電梯過程中，重力和電梯的支持力平衡，重心的位移為l，傳送距離為xv0t，人克服重力做的功WGmglsin，重力的功率P，電梯對人做的功Wmgxsinmgv0tsin，故選項B、C正確答案：BC9(2019年廣州調(diào)研)(多選)用起重機(jī)提升貨物，貨物上升過程中的vt圖象如圖216所示，在t3 s到t5 s內(nèi)，重力對

9、貨物做的功為W1、繩索拉力對貨物做的功為W2、貨物所受合力做的功為W3，則()圖216AW10 BW20 DW30解析：分析題圖可知，貨物一直向上運(yùn)動，根據(jù)功的定義式可得：重力做負(fù)功，拉力做正功，即W10，A、B錯誤，C正確；根據(jù)動能定理：合力所做的功W30mv2，v2 m/s，即W30，D正確答案：CD10(2019年山東青島一模)(多選)如圖217所示，F(xiàn)t圖象表示某物體所受的合外力F隨時間的變化關(guān)系，t0時物體的初速度為零，則下列說法正確的是()圖217A前4 s內(nèi)物體的速度變化量為零B前4 s內(nèi)物體的位移為零C物體在02 s內(nèi)的位移大于24 s內(nèi)的位移D02 s內(nèi)F所做的功等于24 s

10、內(nèi)物體克服F所做的功圖218解析：由Ft圖線與坐標(biāo)軸所圍成圖形的面積表示合力的沖量，由題圖可知，前4 s內(nèi)圖形的“面積”為0，則動量的變化為0，所以物體的速度變化量為零，A正確；物體在02 s內(nèi)的速度與24 s內(nèi)的速度圖象如圖218所示，前4 s內(nèi)物體一直向前運(yùn)動，位移不為0，圖中兩個三角形全等，可知B錯誤，C正確；前4 s內(nèi)合力做的總功為0，所以02 s內(nèi)F所做的功等于24 s內(nèi)物體克服F所做的功，D正確答案：ACD11(2019年河南模擬)(多選)質(zhì)量為2 kg的物塊，放在水平面上，物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)0.1，在水平拉力的作用下物塊由靜止開始運(yùn)動，水平拉力做的功W隨物塊的位移x變化的

11、關(guān)系如圖219所示重力加速度取g10 m/s2，下列說法正確的是()圖219A在x0至x2 m的過程中，物塊的加速度大小是1 m/s2B在x4 m時，摩擦力的瞬時功率是4 WC在x2 m至x6 m的過程中，物塊做勻加速直線運(yùn)動D在x0至x6 m的過程中，拉力的平均功率是4 W解析：Wx圖線的斜率表示水平拉力F的大小，由圖可知，x0至x2 m的過程中，水平拉力為F14 N，由牛頓第二定律有F1mgma，解得a1 m/s2，故A正確根據(jù)圖象可知，x4 m對應(yīng)拉力做的功W12 J，04 m的過程中，根據(jù)動能定理有Wmgxmv2，解得v2 m/s，則在x4 m 時，摩擦力的瞬時功率是Pmgv0.121

12、02 W4 W，故B正確Wx圖線的斜率表示水平拉力F的大小，由圖可知，x2 m至x6 m的過程中，水平拉力F22 N，而fmg2 N，F(xiàn)2f，物塊做勻速直線運(yùn)動，故C錯誤在x0至x2 m的過程中物塊的運(yùn)動時間t12 s，在x2 m至x6 m的過程中物塊的運(yùn)動時間t2 s2 s，在x0至x6 m的過程中，拉力的平均功率 W4 W，故D正確答案：ABD12(多選)我國高鐵技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平，和諧號動車組是由動車和拖車編組而成的，提供動力的車廂叫動車，不提供動力的車廂叫拖車假設(shè)動車組各車廂質(zhì)量均相等，動車的額定功率都相同，動車組在水平直軌道上運(yùn)動過程中阻力與車重成正比某列動車組由8節(jié)車廂組成，其中

13、第1、5節(jié)車廂為動車，其余為拖車，則該動車組()圖2110A啟動時乘客受到車廂作用力的方向與車運(yùn)動的方向相反B做勻加速運(yùn)動時，第5、6節(jié)與第6、7節(jié)車廂間的作用力之比為32C進(jìn)站時從關(guān)閉發(fā)動機(jī)到停下來滑行的距離與關(guān)閉發(fā)動機(jī)時的速度成正比D與改為4節(jié)動車帶4節(jié)拖車的動車組最大速度之比為12解析：啟動時，動車組做加速運(yùn)動，加速度方向向前，乘客受到豎直向下的重力和車廂對乘客的作用力，由牛頓第二定律可知，這兩個力的合力方向向前，所以啟動時乘客受到車廂作用力的方向一定傾斜向前，選項A錯誤；設(shè)每節(jié)車廂質(zhì)量為m，動車組在水平直軌道上運(yùn)行過程中阻力與車重成正比，則有每節(jié)車廂所受阻力fkmg，設(shè)動車組勻加速直線

14、運(yùn)動的加速度為a，每節(jié)動車的牽引力為F，對8節(jié)車廂組成的動車組整體，由牛頓第二定律，2F8f8ma；設(shè)第5節(jié)車廂對第6節(jié)車廂的拉力為F5，隔離第6、7、8節(jié)車廂，把第6、7、8節(jié)車廂作為整體進(jìn)行受力分析，由牛頓第二定律得，F(xiàn)53f3ma，解得F5；設(shè)第6節(jié)車廂對第7節(jié)車廂的拉力為F6，隔離第7、8節(jié)車廂，把第7、8節(jié)車廂作為整體進(jìn)行受力分析，由牛頓第二定律得，F(xiàn)62f2ma，解得F6；第5、6節(jié)車廂與第6、7節(jié)車廂間的作用力之比為F5F632，選項B正確；關(guān)閉發(fā)動機(jī)后，動車組在阻力作用下滑行，由勻變速直線運(yùn)動規(guī)律，滑行距離x，與關(guān)閉發(fā)動機(jī)時速度的二次方成正比，選項C錯誤；設(shè)每節(jié)動車的額定功率為

15、P，當(dāng)有2節(jié)動車帶6節(jié)拖車時，2P8fv1m；當(dāng)改為4節(jié)動車帶4節(jié)拖車時，4P8fv2m；聯(lián)立解得v1mv2m12，選項D正確答案：BD二、非選擇題13(2019年四川綿陽診斷)綿陽規(guī)劃建設(shè)一新機(jī)場，請你幫助設(shè)計飛機(jī)跑道設(shè)飛機(jī)質(zhì)量m5104 kg，起飛速度是80 m/s.(1)若起飛加速滑行過程中飛機(jī)發(fā)動機(jī)實際功率保持額定功率P8 000 kW，飛機(jī)在起飛前瞬間加速度a10.4 m/s2，求飛機(jī)在起飛前瞬間受到的阻力大小；(2)若飛機(jī)在起飛加速滑行過程中牽引力恒為F8104 N，受到的平均阻力為f2104 N如果允許飛機(jī)在達(dá)到起飛速度的瞬間可能因故而停止起飛，立即關(guān)閉發(fā)動機(jī)后且能以大小為4 m

16、/s2的恒定加速度減速而停下，為確保飛機(jī)不滑出跑道，則跑道的長度至少多長？解析：(1)設(shè)飛機(jī)在起飛前瞬間牽引力大小為F1，受到的阻力大小為f1，起飛速度vm80 m/s，則PF1vmF1f1ma1代入數(shù)據(jù)解得f18104 N.(2)設(shè)飛機(jī)起飛過程加速度為a2，達(dá)到起飛速度應(yīng)滑行距離為x1，因故減速滑行距離為x2，跑道的長度至少為x，則Ffma2v2a2x1v2a3x2a34 m/s2xx1x2代入數(shù)據(jù)解得x3 467 m.答案：(1)8104 N(2)3 467 m圖211114水平面上靜止放置一質(zhì)量為m0.2 kg的物塊，固定在同一水平面上的小型電動機(jī)通過水平細(xì)線牽引物塊，使物塊由靜止開始做

17、勻加速直線運(yùn)動，2 s末達(dá)到額定功率，其vt圖線如圖2111所示，物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)為0.1，取g10 m/s2，電動機(jī)與物塊間的距離足夠長求：(1)物塊做勻加速直線運(yùn)動時受到的牽引力大?。?2)電動機(jī)的額定功率；(3)物塊在電動機(jī)牽引下，最終能達(dá)到的最大速度解析：(1)由題圖知物塊在勻加速階段加速度大小a0.4 m/s2物塊受到的摩擦力大小Ffmg設(shè)牽引力大小為F，則有：FFfma得F0.28 N.(2)當(dāng)v0.8 m/s時，電動機(jī)達(dá)到額定功率，則PFv0.224 W.(3)物塊達(dá)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Ffmg，PFfvm解得vm1.12 m/s.答案：(1)0.28 N(2)0.224 W(3)1.12 m/s78