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(江蘇專用)2020高考物理一輪復(fù)習(xí) 第5章 機(jī)械能 基礎(chǔ)課時(shí)12 功和功率(含解析)

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1、第5章 機(jī)械能 基礎(chǔ)課時(shí)12 功和功率 一、單項(xiàng)選擇題 1.(2020·江淮十校聯(lián)考)如圖1所示,在向右做勻減速運(yùn)動(dòng)的車廂內(nèi),一人用力向前推車廂,該人與車廂始終保持相對靜止。則下列說法中正確的是(  ) 圖1 A.人對車廂的推力不做功 B.人對車廂的推力做負(fù)功 C.車廂對人的作用力做正功 D.車廂對人的作用力做負(fù)功 解析 人對車廂的推力方向向右,與車廂的位移方向相同,人對車廂的推力做正功,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;人隨車廂一起向右減速,人運(yùn)動(dòng)的加速度方向向左,根據(jù)牛頓第二定律知車廂對人的水平作用力的方向向左,與車的位移方向相反,車廂對人的作用力做負(fù)功,選項(xiàng)D正確,C錯(cuò)誤。 答案

2、 D 2.(2020·湖北襄陽四校聯(lián)考)如圖2是小孩滑滑梯的情景,假設(shè)滑梯是固定光滑斜面,傾角為30°,小孩質(zhì)量為m,由靜止開始沿滑梯下滑,滑行距離為s時(shí),重力的瞬時(shí)功率為(  ) 圖2 A.mg B.mg C.mg D.mg 解析 小孩的加速度a==g,由v2=2as得小孩滑行距離s時(shí)的速率v=,故此時(shí)重力的瞬時(shí)功率P=mgvsin 30°=mg,B正確。 答案 B 3.(2020·重慶理綜,2)某車以相同的功率在兩種不同的水平路面上行駛,受到的阻力分別為車重的k1和k2倍,最大速率分別為v1和v2,則(  ) A.v2=k1v1 B.v2=v1 C.v2=v1

3、 D.v2=k2v1 解析 由于車以相同的功率行駛,由P=Fv可知,當(dāng)車勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),速度達(dá)到最大,此時(shí)F=F阻,所以P=F阻vm,又由于F阻1=k1mg,F(xiàn)阻2=k2mg,故=,即v2=v1,故選項(xiàng)B正確。 答案 B 4.(2020·陜西師大附中模擬)如圖3所示,傳送帶AB傾角是α,傳送帶上的可看做質(zhì)點(diǎn)的小物塊質(zhì)量是m,物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ<tan α?,F(xiàn)給在B位置的小物塊一個(gè)沿傳送帶向上的初速度v0,傳送帶速度為v,方向未知。在傳送帶上摩擦力對物塊做功的最大功率是(  ) 圖3 A.μmg(v0-v)cos α B.μmgv0cos α C.μmgvcos α

4、D.μmg(v0+v)cos α 解析 因?yàn)棣蹋紅an α,即μmgcos α<mgsin α,不論傳送帶如何轉(zhuǎn)動(dòng),物塊在傳送帶上都做減速運(yùn)動(dòng),故摩擦力對物塊做功的最大功率在剛放上瞬間,功率最大為P=μmgv0cos α,故B正確。 答案 B 5.如圖4所示,質(zhì)量相同的兩物體從同一高度由靜止開始運(yùn)動(dòng),A沿著固定在地面上的光滑斜面下滑,B做自由落體運(yùn)動(dòng)。兩物體分別到達(dá)地面時(shí),下列說法正確的是(  ) 圖4 A.重力的平均功率A>B B.重力的平均功率A=B C.重力的瞬時(shí)功率PA=PB D.重力的瞬時(shí)功率PA

5、由落體時(shí)間滿足h=gt,斜面下滑時(shí)間滿足=gtsin θ,其中θ為斜面傾角,故tA>tB,由P=知A

6、B.t1=t2 C.t1>t2 D.無法比較t1、t2的大小 解析 在AB段,由于是凸形滑道,根據(jù)牛頓第二定律知mg-FN=m,速度越大,滑塊對滑道的壓力越小,摩擦力就越小,克服摩擦力做功越少;BC段是凹形滑道,根據(jù)牛頓第二定律知FN-mg=m,速度越大,滑塊對滑道的壓力越大,摩擦力就越大,克服摩擦力做功越多?;瑝K從A運(yùn)動(dòng)到C與從C到A相比,從A到C運(yùn)動(dòng)過程,在AB段速度較大,在BC段速度較小,所以從A到C過程中受摩擦力較小,克服摩擦力做功較少,又由于兩次的初速度大小相同,故到達(dá)C點(diǎn)的速率較大,平均速率也較大,故用時(shí)較短,所以A正確。 答案 A 7.(2020·福建寧德一中期中)汽車

7、在平直公路上以速度v0勻速行駛,發(fā)動(dòng)機(jī)功率為P,快進(jìn)入鬧市區(qū)時(shí),司機(jī)減小了油門,使汽車的功率立即減小為,并保持此功率繼續(xù)在平直公路上行駛。設(shè)汽車行駛時(shí)所受的阻力恒定,則能正確反映從減小油門開始汽車的速度隨時(shí)間變化的圖象是(  ) 解析 汽車勻速行駛時(shí)牽引力等于阻力。功率減小為時(shí),根據(jù)公式P=Fv得牽引力立即減小一半,小于阻力,合力向后,汽車做減速運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)D錯(cuò)誤;由公式P=Fv可知,功率一定時(shí),速度減小后,牽引力增大(仍小于阻力),合力減小,加速度減小,即汽車做加速度不斷減小的減速運(yùn)動(dòng),當(dāng)牽引力增大到等于阻力時(shí),速度為,加速度減為零,汽車重新做勻速直線運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)B正確,A、C錯(cuò)誤。 答

8、案 B 二、多項(xiàng)選擇題 8.如圖6所示為修建高層建筑常用的塔式起重機(jī)。在起重機(jī)將質(zhì)量m=5×103 kg的重物豎直吊起的過程中,重物由靜止開始向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng),加速度a=0.2 m/s2,當(dāng)起重機(jī)輸出功率達(dá)到其允許的最大值時(shí),保持該功率直到重物做vm=1.02 m/s的勻速運(yùn)動(dòng)。取g=10 m/s2,不計(jì)額外功。則(  ) 圖6 A.起重機(jī)允許輸出的最大功率為5.1×104 W B.起重機(jī)允許輸出的最大功率為5×104 W C.重物做勻加速運(yùn)動(dòng)所經(jīng)歷的時(shí)間為5 s D.重物做勻加速運(yùn)動(dòng)所經(jīng)歷的時(shí)間為5.1 s 解析 當(dāng)起重機(jī)的牽引力等于重物的重力時(shí),重物做勻速直線運(yùn)動(dòng),

9、此時(shí)起重機(jī)輸出的功率最大,最大功率為Pm=mgvm=5.1×104 W,選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤;由F-mg=ma、Pm=Fv、v=at1,聯(lián)立解得t1=5 s,選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤。 答案 AC 9.(2020·浙江理綜,18)我國科學(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3.0×104 kg,設(shè)起飛過程中發(fā)動(dòng)機(jī)的推力恒為1.0×105 N;彈射器有效作用長度為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1.1×106 N B.彈射器

10、對艦載機(jī)所做的功為1.1×108 J C.彈射器對艦載機(jī)做功的平均功率為8.8×107 W D.艦載機(jī)在彈射過程中的加速度大小為32 m/s2 解析 設(shè)總推力為F,位移x,阻力F阻=20%F,對艦載機(jī)加速過程由動(dòng)能定理得Fx-20%Fx=mv2,解得F=1.2×106 N,彈射器推力F彈=F-F發(fā)=1.2×106 N-1.0×105 N=1.1×106 N,A正確;彈射器對艦載機(jī)所做的功為W=F彈x=1.1×106×100 J=1.1×108 J,B正確;彈射器對艦載機(jī)做功的平均功率=F彈·=4.4×107 W,C錯(cuò)誤;根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式v2=2ax,得a==32 m/s2,D正確。 答案

11、 ABD 10.一質(zhì)量為1 kg的質(zhì)點(diǎn)靜止于光滑水平面上,從t=0時(shí)刻開始,受到水平外力F作用,如圖7所示。下列判斷正確的是(  ) 圖7 A.0~2 s內(nèi)外力的平均功率是4 W B.第2 s內(nèi)外力所做的功是4 J C.第2 s末外力的瞬時(shí)功率最大 D.第1 s末與第2 s末外力的瞬時(shí)功率之比為9∶4 解析 第1 s末質(zhì)點(diǎn)的速度 v1=t1=×1 m/s=3 m/s。 第2 s末質(zhì)點(diǎn)的速度 v2=v1+t2=(3+×1) m/s=4 m/s。 則第2 s內(nèi)外力做功W2=mv-mv=3.5 J 0~2 s內(nèi)外力的平均功率 P== W=4 W。 選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤;

12、 第1 s末外力的瞬時(shí)功率P1=F1v1=3×3 W=9 W, 第2 s末外力的瞬時(shí)功率P2=F2v2=1×4 W=4 W,故P 1∶P2=9∶4。選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確。 答案 AD 11.(2020·山東濟(jì)南一中檢測)放在粗糙水平面上的物體受到水平拉力的作用,在0~6 s內(nèi)其速度與時(shí)間的圖象和該拉力的功率與時(shí)間的圖象分別如圖8甲、乙所示。下列說法正確的是(  ) 圖8 A.0~6 s內(nèi)物體的位移大小為30 m B.0~6 s內(nèi)拉力做的功為70 J C.合外力在0~6 s內(nèi)做的功與0~2 s內(nèi)做的功相等 D.滑動(dòng)摩擦力的大小為5 N 解析 由v-t圖象面積表示相應(yīng)時(shí)間內(nèi)的

13、位移,得A項(xiàng)正確;0~2 s內(nèi),物體做勻加速運(yùn)動(dòng),設(shè)拉力為F1,由P1=F1v,得F1= N=5 N,W1=F1x1=5× J=30 J,2 s~6 s內(nèi),W2=P2t2=10×4 J=40 J,所以0~6 s內(nèi)W=W1+W2=70 J,B項(xiàng)正確;由v-t圖象得0~2 s內(nèi)物體做勻加速運(yùn)動(dòng),2 s~6 s內(nèi)物體做勻速運(yùn)動(dòng),由動(dòng)能定理可得C項(xiàng)正確;2 s~6 s內(nèi),F(xiàn)f=F拉== N= N,D項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案 ABC 三、非選擇題 12.水平面上靜止放置一質(zhì)量為m=0.2 kg的物塊,固定在同一水平面上的小型電動(dòng)機(jī)通過水平細(xì)線牽引物塊,使物塊由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng),2秒末達(dá)到額定功率,其

14、v-t圖線如圖9所示,物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.1,g=10 m/s2,電動(dòng)機(jī)與物塊間的距離足夠長。求: 圖9 (1)物塊做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的牽引力大??; (2)電動(dòng)機(jī)的額定功率; (3)物塊在電動(dòng)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 a==0.4 m/s2 物塊受到的摩擦力大小Ff=μmg 設(shè)牽引力大小為F,則有:F-Ff=ma 得F=0.28 N (2)當(dāng)v=0.8 m/s時(shí),電動(dòng)機(jī)達(dá)到額定功率, 則P=Fv=0.224 W (3)物塊達(dá)到最大速度vm時(shí),此時(shí)物塊所受的牽引力大小等于摩擦力大小,有Ff=μmg,P=Ffvm 解得vm=1.12 m/s。 答案 (1)0.28 N (2)0.224 W (3)1.12 m/s

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