（浙江專版）2019屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 第5章 機(jī)械能及其守恒定律 3 第一節(jié) 功和功率課后達(dá)標(biāo)能力提升 新人教版.doc

3 第一節(jié) 功和功率一、單項(xiàng)選擇題1如圖所示，兩箱相同的貨物，現(xiàn)要用電梯將它們從一樓運(yùn)到二樓，其中圖甲是利用扶梯臺(tái)式電梯運(yùn)送貨物，圖乙是用履帶式自動(dòng)電梯運(yùn)送，假設(shè)兩種情況下電梯都是勻速地運(yùn)送貨物，下列關(guān)于兩電梯在運(yùn)送貨物時(shí)說(shuō)法正確的是()A兩種情況下電梯對(duì)貨物的支持力都對(duì)貨物做正功B圖乙中電梯對(duì)貨物的支持力對(duì)貨物做正功C圖甲中電梯對(duì)貨物的支持力對(duì)貨物不做功D圖乙中電梯對(duì)貨物的支持力對(duì)貨物不做功解析：選D.在圖甲中，貨物隨電梯勻速上升時(shí)，貨物受到的支持力豎直向上，與貨物位移方向的夾角小于90，故此種情況下支持力對(duì)貨物做正功，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；圖乙中，貨物受到的支持力與履帶式自動(dòng)電梯接觸面垂直，此時(shí)貨物受到的支持力與貨物位移垂直，故此種情況下支持力對(duì)貨物不做功，故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤，D正確2(2018徐州云龍區(qū)測(cè)試)如圖甲所示，輕質(zhì)彈簧上端固定，下端懸掛一個(gè)質(zhì)量m0.5 kg的物塊，處于靜止?fàn)顟B(tài)以物塊所在處為原點(diǎn)，以豎直向下為正方向建立x軸，重力加速度g10 m/s2.現(xiàn)對(duì)物塊施加豎直向下的拉力F，F(xiàn)隨x變化的情況如圖乙所示若物塊運(yùn)動(dòng)到x0.4 m處速度為零，則在物塊下移0.4 m的過(guò)程中，彈簧彈性勢(shì)能的增加量為()A5.5 JB3.5 JC2.0 J D1.5 J解析：選A.由圖線與橫軸所圍的“面積”可得物塊下移0.4 m的過(guò)程中，拉力F做的功W3.5 J，重力勢(shì)能減少量mgx2 J，由功能關(guān)系，彈簧彈性勢(shì)能的增加量EpWmgx5.5 J，選項(xiàng)A正確3假設(shè)摩托艇受到的阻力的大小正比于它的速率如果摩托艇發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，則摩托艇的最大速率變?yōu)樵瓉?lái)的()A4倍 B2倍C. 倍 D 倍解析：選D.設(shè)Ffkv，當(dāng)阻力等于牽引力時(shí)，速度最大，輸出功率變化前，有PFvFfvkvvkv2，變化后有2PFvkvvkv2，聯(lián)立解得vv，D正確4如圖所示，質(zhì)量為m的小猴子在蕩秋千，大猴子用水平力F緩慢將秋千拉到圖示位置后由靜止釋放，此時(shí)藤條與豎直方向夾角為，小猴子到藤條懸點(diǎn)的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，忽略藤條的質(zhì)量在此過(guò)程中正確的是()A緩慢上拉過(guò)程中拉力F做的功WFFLsin B緩慢上拉過(guò)程中小猴子重力勢(shì)能增加mgLcos C小猴子再次回到最低點(diǎn)時(shí)重力的功率為零D由靜止釋放到最低點(diǎn)小猴子重力的功率逐漸增大解析：選C.緩慢上拉過(guò)程中拉力F是變力，由動(dòng)能定理，F(xiàn)做的功等于克服重力做的功，即WFmgL(1cos )，重力勢(shì)能增加mgL(1cos )，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；小猴子由靜止釋放時(shí)速度為零，重力的功率為零，再次回到最低點(diǎn)時(shí)重力與速度方向垂直，其功率也為零，則小猴子下降過(guò)程中重力的功率先增大后減小，選項(xiàng)C正確、D錯(cuò)誤5.如圖是武廣鐵路上某機(jī)車在性能測(cè)試過(guò)程中的vt圖象，測(cè)試時(shí)機(jī)車先以恒定的牽引力F啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)使機(jī)車在水平鐵軌上由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，t1時(shí)刻機(jī)車關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，到t2時(shí)刻機(jī)車完全停下圖象中>，設(shè)整個(gè)測(cè)試過(guò)程中牽引力F做的功和克服摩擦力f做的功分別為W1、W2，0t1時(shí)間內(nèi)F做功的平均功率和全過(guò)程克服摩擦力f做功的平均功率分別為P1、P2，則下列判斷正確的是()AW1>W2，F(xiàn)2f BW1W2，F(xiàn)>2fCP1<P2，F(xiàn)>2f DP1P2，F(xiàn)2f解析：選B.機(jī)車整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，根據(jù)動(dòng)能定理有W1W20，所以W1W2，又P1，P2，因t2>t1，所以P1>P2；根據(jù)牛頓第二定律，機(jī)車的牽引力為F時(shí)的加速度大小a1，關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后機(jī)車加速度大小a2，根據(jù)vt圖象斜率的意義可知a1>a2，即Ff>f，所以有F>2f，綜上分析可知，B正確6(2018宿遷高三模擬)提高物體(例如汽車)運(yùn)動(dòng)速率的有效途徑是增大發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和減小阻力因數(shù)(設(shè)阻力與物體運(yùn)動(dòng)速率的平方成正比，即Ffkv2，k是阻力因數(shù))當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率為P0時(shí)，物體運(yùn)動(dòng)的最大速率為vm，如果要使物體運(yùn)動(dòng)的速率增大到2vm，則下列辦法可行的是()A阻力因數(shù)不變，使發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率增大到2P0B發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率不變，使阻力因數(shù)減小到C阻力因數(shù)不變，使發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率增大到8P0D發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率不變，使阻力因數(shù)減小到解析：選C.物體勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，牽引力與阻力相等，由PFvmFfvmkv，要使物體運(yùn)動(dòng)的速率增大到2vm，阻力因數(shù)不變時(shí)，需使發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率增大到8P0，故A錯(cuò)誤，C正確；發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率不變時(shí)，需使阻力因數(shù)減小到，故B、D錯(cuò)誤二、多項(xiàng)選擇題7我國(guó)科學(xué)家正在研制航母艦載機(jī)使用的電磁彈射器艦載機(jī)總質(zhì)量為3.0104 kg，設(shè)起飛過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)的推力恒為1.0105 N；彈射器有效作用長(zhǎng)度為100 m，推力恒定要求艦載機(jī)在水平彈射結(jié)束時(shí)速度大小達(dá)到80 m/s.彈射過(guò)程中艦載機(jī)所受總推力為彈射器和發(fā)動(dòng)機(jī)推力之和，假設(shè)所受阻力為總推力的20%，則()A彈射器的推力大小為1.1106 NB彈射器對(duì)艦載機(jī)所做的功為1.1108 JC彈射器對(duì)艦載機(jī)做功的平均功率為8.8107 WD艦載機(jī)在彈射過(guò)程中的加速度大小為32 m/s2解析：選ABD.對(duì)艦載機(jī)應(yīng)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式v2022ax，即8022a100，得加速度a32 m/s2，選項(xiàng)D正確；設(shè)總推力為F，對(duì)艦載機(jī)應(yīng)用牛頓第二定律可知：F20%Fma，得F1.2106 N，而發(fā)動(dòng)機(jī)的推力為1.0105 N，則彈射器的推力為F推(1.21061.0105)N1.1106 N，選項(xiàng)A正確；彈射器對(duì)艦載機(jī)所做的功為WF推l1.1108 J，選項(xiàng)B正確；彈射過(guò)程所用的時(shí)間為t s2.5 s，平均功率P W4.4107 W，選項(xiàng)C錯(cuò)誤8.如圖所示，細(xì)繩的一端繞過(guò)定滑輪與木箱相連，現(xiàn)以大小恒定的拉力F拉動(dòng)細(xì)繩，將靜置于A點(diǎn)的木箱經(jīng)B點(diǎn)移到C點(diǎn)(ABBC)，地面平直且與木箱的動(dòng)摩擦因數(shù)處處相等設(shè)從A到B和從B到C的過(guò)程中，F(xiàn)做功分別為W1、W2，克服摩擦力做功分別為Q1、Q2，木箱經(jīng)過(guò)B、C時(shí)的動(dòng)能和F的功率分別為EkB、EkC和PB、PC，則下列關(guān)系一定成立的有()AW1W2 BQ1Q2CEkBEkC DPBPC解析：選AB.F做功WFlcos (為繩與水平方向的夾角)，AB段和BC段相比較，F(xiàn)大小相同，l相同，而逐漸增大，故W1W2，A正確；木箱運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，支持力逐漸減小，摩擦力逐漸減小，故Q1Q2，B正確；因?yàn)镕cos 與摩擦力的大小關(guān)系無(wú)法確定，木箱運(yùn)動(dòng)情況不能確定，故動(dòng)能關(guān)系、功率關(guān)系無(wú)法確定，C、D錯(cuò)誤9.我國(guó)高鐵技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平和諧號(hào)動(dòng)車組是由動(dòng)車和拖車編組而成的，提供動(dòng)力的車廂叫動(dòng)車，不提供動(dòng)力的車廂叫拖車假設(shè)動(dòng)車組各車廂質(zhì)量均相等，動(dòng)車的額定功率都相同，動(dòng)車組在水平直軌道上運(yùn)行過(guò)程中阻力與車重成正比某列動(dòng)車組由8節(jié)車廂組成，其中第1、5節(jié)車廂為動(dòng)車，其余為拖車，則該動(dòng)車組()A啟動(dòng)時(shí)乘客受到車廂作用力的方向與車運(yùn)動(dòng)的方向相反B做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，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(shí)從關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)到停下來(lái)滑行的距離與關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)的速度成正比D與改為4節(jié)動(dòng)車帶4節(jié)拖車的動(dòng)車組最大速度之比為12解析：選BD.啟動(dòng)時(shí)，動(dòng)車組做加速運(yùn)動(dòng)，加速度方向向前，乘客受到豎直向下的重力和車廂對(duì)乘客的作用力，由牛頓第二定律可知，這兩個(gè)力的合力方向向前，所以啟動(dòng)時(shí)乘客受到車廂作用力的方向一定傾斜向前，選項(xiàng)A錯(cuò)誤設(shè)每節(jié)車廂質(zhì)量為m，動(dòng)車組在水平直軌道上運(yùn)行過(guò)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(dòng)車組勻加速直線運(yùn)行的加速度為a，每節(jié)動(dòng)車的牽引力為F，對(duì)8節(jié)車廂組成的動(dòng)車組整體，由牛頓第二定律，2F8f8ma；設(shè)第5節(jié)車廂對(duì)第6節(jié)車廂的拉車為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(duì)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(xiàng)B正確關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后，動(dòng)車組在阻力作用下滑行，由勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律，滑行距離x，與關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)速度的二次方成正比，選項(xiàng)C錯(cuò)誤設(shè)每節(jié)動(dòng)車的額定功率為P，當(dāng)有2節(jié)動(dòng)車帶6節(jié)拖車時(shí)，2P8fv1m；當(dāng)改為4節(jié)動(dòng)車帶4節(jié)拖車時(shí)，4P8fv2m，聯(lián)立解得v1mv2m12，選項(xiàng)D正確10(2018連云港高三模擬)質(zhì)量為m的物體靜止在粗糙的水平地面上，從t0時(shí)刻開(kāi)始受到方向恒定的水平拉力F作用，F(xiàn)與時(shí)間t的關(guān)系如圖甲所示物體在t0時(shí)刻開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，其vt圖象如圖乙所示，若可認(rèn)為滑動(dòng)摩擦力等于最大靜摩擦力，則()A物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為B物體在t0時(shí)刻的加速度大小為C物體所受合外力在t0時(shí)刻的功率為2F0v0D水平力F在t0到2t0這段時(shí)間內(nèi)的平均功率為F0解析：選AD.物體在時(shí)刻開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明此時(shí)阻力等于水平拉力，即fF0，動(dòng)摩擦因數(shù)，故A正確；在t0時(shí)刻由牛頓第二定律可知，2F0fma，a，故B錯(cuò)誤；物體在t0時(shí)刻受到的合外力為F2F0fF0，功率為PF0v0，故C錯(cuò)誤；2t0時(shí)刻速度為vv0t0，在t02t0時(shí)間內(nèi)的平均速度為，故平均功率為P2F0F0(2v0)，故D正確三、非選擇題11.嚴(yán)重的霧霾天氣，對(duì)國(guó)計(jì)民生已造成了嚴(yán)重的影響汽車尾氣是形成霧霾的重要污染源，“鐵腕治污”已成為國(guó)家的工作重點(diǎn)地鐵列車可實(shí)現(xiàn)零排放，大力發(fā)展地鐵，可以大大減少燃油公交車的使用，減少汽車尾氣排放若一地鐵列車從甲站由靜止啟動(dòng)后做直線運(yùn)動(dòng)，先勻加速運(yùn)動(dòng)20 s達(dá)最高速度72 km/h，再勻速運(yùn)動(dòng)80 s，接著勻減速運(yùn)動(dòng)15 s到達(dá)乙站停住設(shè)列車在勻加速運(yùn)動(dòng)階段牽引力為1106 N，勻速運(yùn)動(dòng)階段牽引力的功率為6103 kW，忽略勻減速運(yùn)動(dòng)階段牽引力所做的功(1)求甲站到乙站的距離；(2)如果燃油公交車運(yùn)行中做的功與該列車從甲站到乙站牽引力做的功相同，求公交車排放氣態(tài)污染物的質(zhì)量(燃油公交車每做1焦耳功排放氣態(tài)污染物3106克)解析：(1)設(shè)列車勻加速直線運(yùn)動(dòng)階段所用的時(shí)間為t1，距離為s1；在勻速直線運(yùn)動(dòng)階段所用的時(shí)間為t2，距離為s2，速度為v；在勻減速直線運(yùn)動(dòng)階段所用的時(shí)間為t3，距離為s3；甲站到乙站的距離為s.則s1v t1s2v t2s3v t3ss1s2s3聯(lián)立式并代入數(shù)據(jù)得s1 950 m(2)設(shè)列車在勻加速直線運(yùn)動(dòng)階段的牽引力為F，所做的功為W1；在勻速直線運(yùn)動(dòng)階段的牽引力的功率為P，所做的功為W2.設(shè)燃油公交車與該列車從甲站到乙站做相同的功W，將排放氣態(tài)污染物的質(zhì)量為M.則W1Fs1W2Pt2WW1W2M(3109 kgJ1)W聯(lián)立式并代入數(shù)據(jù)得M2.04 kg.答案：(1)1 950 m(2)2.04 kg12.質(zhì)量為2 kg的物體靜止在水平地面上，物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 0.2，最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力大小視為相等t0時(shí)，物體受到方向不變的水平拉力F的作用，F(xiàn)的大小在不同時(shí)間段內(nèi)有不同的值，具體情況如表格所示(取g10 m/s2)求：時(shí)間t(s)02244668拉力F(N)4848 (1)4 s末拉力的瞬時(shí)功率；(2)68 s內(nèi)拉力所做的功；(3)8 s內(nèi)拉力的平均功率解析：(1)在02 s內(nèi)，拉力等于4 N，最大靜摩擦力等于4 N，故物體靜止在24 s內(nèi)，拉力F8 N，由牛頓第二定律得Fmgma解得a2 m/s2位移為x1a(t)24 m4 s末物體的速度大小vat4 m/s4 s末拉力的瞬時(shí)功率PFv84 W32 W.(2)在46 s內(nèi)，拉力等于4 N，滑動(dòng)摩擦力等于4 N，故物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，位移x2vt42 m8 m在68 s內(nèi)，拉力仍然是F8 N，物體的加速度大小仍為a2 m/s2.位移x3vta(t)212 m拉力所做的功WFx3812 J96 J.(3)8 s內(nèi)拉力做功W084 J48 J96 J160 J，平均功率20 W.答案：(1)32 W(2)96 J(3)20 W