(江蘇專(zhuān)版)2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)跟蹤檢測(cè)(十六)功和功率(含解析)
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1、(江蘇專(zhuān)版)2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)跟蹤檢測(cè)(十六)功和功率(含解析)
對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練:功的理解與計(jì)算
1.[多選](2018·常熟期中)如圖所示,水平路面上有一輛質(zhì)量為M的汽車(chē),車(chē)廂中有一個(gè)質(zhì)量為m的人正用恒力F(F 2、車(chē)對(duì)人的作用力大小應(yīng)為,人對(duì)車(chē)的作用力與車(chē)對(duì)人的作用力為相互作用力,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;上述過(guò)程重力不做功,合外力對(duì)人做的功為-maL,所以車(chē)對(duì)人做的功為-maL,選項(xiàng)C正確;對(duì)人,由牛頓第二定律知,在水平方向上有f+F=ma,摩擦力做的功為-(ma-F)L=(F-ma)L,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
2.(2019·南通一模)如圖所示,水平平臺(tái)上放置一長(zhǎng)為L(zhǎng)、質(zhì)量為m的均勻木板,板右端距離平臺(tái)邊緣為s,板與臺(tái)面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,重力加速度為g?,F(xiàn)對(duì)板施加水平推力,要使板脫離平臺(tái),推力做功的最小值為( )
A.μmg(L+s) B.μmg
C.μmg(L-s) D.μmg
解析:選B 3、要使板脫離平臺(tái),即讓板的重心脫離平臺(tái),則板運(yùn)動(dòng)的距離為+s,需要克服摩擦力做功為Wf=μmg,即推力做功的最小值為μmg,故B正確,A、C、D錯(cuò)誤。
3.(2018·淮安調(diào)研)信息技術(shù)的高速發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)購(gòu)物已經(jīng)普及到人們的生活中。在某物流公司常常用到如圖所示的裝置,兩根完全相同、軸線(xiàn)在同一水平面內(nèi)的平行長(zhǎng)圓柱上放一均勻木板,木板的重心與兩圓柱等距,其中圓柱的半徑 r=2 cm,木板質(zhì)量m=5 kg,木板與圓柱間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2,兩圓柱以角速度ω繞軸線(xiàn)做相反方向的轉(zhuǎn)動(dòng)?,F(xiàn)施加一過(guò)木板重心且平行圓柱軸線(xiàn)的拉力F于木板上,使其以速度v=0.6 m/s 沿圓柱表面做勻速運(yùn)動(dòng)。取g=10 m/s2 4、。下列說(shuō)法中正確的是( )
A.若ω=0,則水平拉力F=20 N
B.若ω=40 rad/s,則水平拉力F=6 N
C.若ω=40 rad/s,木板移動(dòng)距離x=0.5 m,則拉力所做的功為4 J
D.不論ω為多大,所需水平拉力恒為10 N
解析:選B 若ω=0,拉力F=μmg=10 N;當(dāng)ω=40 rad/s,圓柱轉(zhuǎn)動(dòng)的線(xiàn)速度大小為 v′=ωr=0.8 m/s,木板的速度v=0.6 m/s,則木板所受的滑動(dòng)摩擦力與F的夾角為(90°+37°),木板在垂直于軸線(xiàn)方向受到兩軸的滑動(dòng)摩擦力大小相等方向相反,合力為零,在平行于軸線(xiàn)方向上木板受到的滑動(dòng)摩擦力f=2×μmgsin 37°=0. 5、2×5×10×0.6 N=6 N,木板做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),由平衡條件得:F=f=6 N,木板移動(dòng)距離x=0.5 m拉力做功:W=Fx=6×0.5 J=3 J,故A、C、D錯(cuò)誤,B正確。
對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練:功率的分析與計(jì)算
4.[多選](2018·鄭州模擬)如圖所示,質(zhì)量相同的兩物體從同一高度由靜止開(kāi)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,下列說(shuō)法正確的是( )
A.運(yùn)動(dòng)過(guò)程中重力的平均功率A<B
B.運(yùn)動(dòng)過(guò)程中重力的平均功率PA=PB
C.到達(dá)地面時(shí)重力的瞬時(shí)功率PA<PB
D.到達(dá)地面時(shí)重力的瞬時(shí)功率PA=PB
解析:選AC B做自由落體運(yùn)動(dòng), 6、運(yùn)動(dòng)時(shí)間tB=。A做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),a=gsin θ,根據(jù)=gsin θ·tA2得,tA=。重力做功相等,根據(jù)=知,A<B,故A正確,B錯(cuò)誤。根據(jù)動(dòng)能定理,mgh=mv2得,物塊到達(dá)底端時(shí)的速度v=。A物體重力的瞬時(shí)功率PA=mgvsin θ,B物體重力的瞬時(shí)功率PB=mgv,則PA<PB,故C正確,D錯(cuò)誤。
5.(2018·揚(yáng)州三模)如圖所示,不可伸長(zhǎng)的細(xì)線(xiàn)一端固定,另一端系一小球,小球從與懸點(diǎn)等高處由靜止釋放后做圓周運(yùn)動(dòng)。不計(jì)空氣阻力,則小球從釋放位置運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的過(guò)程中( )
A.水平方向加速度不斷增大
B.豎直方向加速度不斷增大
C.重力做功的瞬時(shí)功率先增大后減小
D.拉力 7、做功的瞬時(shí)功率先增大后減小
解析:選C 小球在最高點(diǎn)合力方向豎直向下,在最低點(diǎn)合力方向豎直向上,但在中間過(guò)程某點(diǎn)拉力卻有水平方向的分量,所以小球水平方向的加速度必定先增大后減小,故A錯(cuò)誤;小球在開(kāi)始釋放的瞬間的加速度為g且向下,接下來(lái)線(xiàn)上的拉力在豎直方向有向上的分量,所以小球在豎直方向上所受的合外力減小,則加速度開(kāi)始變小,故B錯(cuò)誤;重力的瞬時(shí)功率為:P=mgvy,小球在開(kāi)始釋放的瞬間速度為零,此時(shí)重力的瞬時(shí)功率為零,到達(dá)最低點(diǎn)時(shí),速度水平向左,豎直分速度為零,所以此時(shí)重力的瞬時(shí)功率為零,在中間過(guò)程豎直分速度不為零,重力的瞬時(shí)功率也不為零,所以重力的瞬時(shí)功率先增大后減小,故C正確;拉力的方向始 8、終與速度方向垂直,所以拉力瞬時(shí)功率始終為零,故D錯(cuò)誤。
6.(2019·鎮(zhèn)江一模)坐落在鎮(zhèn)江新區(qū)的摩天輪高88 m,假設(shè)乘客隨座艙在豎直面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。下列說(shuō)法正確的是( )
A.在摩天輪轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中,乘客的機(jī)械能始終保持不變
B.在最低點(diǎn)時(shí),乘客所受重力大于座椅對(duì)他的支持力
C.在摩天輪轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過(guò)程中,合力對(duì)乘客做功為零
D.在摩天輪轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中,乘客重力的功率保持不變
解析:選C 機(jī)械能等于重力勢(shì)能和動(dòng)能之和,摩天輪運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,做勻速圓周運(yùn)動(dòng),乘客的速度大小不變,則動(dòng)能不變,但高度變化,所以機(jī)械能在變化,A錯(cuò)誤;圓周運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,在最低點(diǎn),由重力和支持力的合力提供向心力F 9、,向心力指向上,所以F=N-mg,則支持力N=mg+F,所以重力小于支持力,B錯(cuò)誤;在摩天輪轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過(guò)程中,動(dòng)能變化量為零,則合力對(duì)乘客做功為零,選項(xiàng)C正確;運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,乘客的重力大小不變,速度大小不變,但是速度方向時(shí)刻在變化,所以重力的瞬時(shí)功率在變化,D錯(cuò)誤。
對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練:機(jī)車(chē)啟動(dòng)問(wèn)題
7.(2018·廣州聯(lián)考)汽車(chē)以恒定功率P、初速度v0沖上傾角一定的斜坡時(shí),汽車(chē)受到的阻力恒定不變,則汽車(chē)上坡過(guò)程的v -t圖像不可能是選項(xiàng)圖中的( )
解析:選A 由瞬時(shí)功率P=Fv可知,汽車(chē)功率恒定,汽車(chē)開(kāi)始所受牽引力F=,若牽引力與汽車(chē)所受阻力相等,則汽車(chē)做勻速運(yùn)動(dòng),B項(xiàng)中v -t圖像是 10、可能的;若牽引力大于阻力,則汽車(chē)做加速運(yùn)動(dòng),則隨速度增大,牽引力減小,而汽車(chē)所受阻力不變,由牛頓第二定律可知,汽車(chē)的加速度減小,直至減小到零,C項(xiàng)中v -t圖像是可能的,A項(xiàng)中v -t圖像是不可能的;若牽引力小于阻力,則汽車(chē)做減速運(yùn)動(dòng),牽引力增大,汽車(chē)所受阻力不變,由牛頓第二定律可知,汽車(chē)的加速度減小,直至減小到零,D項(xiàng)中v -t圖像是可能的。
8.[多選](2019·如皋調(diào)研)已知汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率為P1,它在水平路面上行駛時(shí)受到的阻力f大小恒定。若汽車(chē)在水平路面上由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),最大速度為v,汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率隨時(shí)間變化的圖像如圖所示。則汽車(chē)( )
A.開(kāi)始汽車(chē)做勻加速運(yùn)動(dòng),t1 11、時(shí)刻速度達(dá)到v,然后做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)
B.開(kāi)始汽車(chē)做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),t1時(shí)刻后做加速度逐漸減小的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),速度達(dá)到v后做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)
C.開(kāi)始時(shí)汽車(chē)牽引力逐漸增大,t1時(shí)刻牽引力與阻力大小相等
D.開(kāi)始時(shí)汽車(chē)牽引力恒定,t1時(shí)刻后牽引力逐漸減小,速度達(dá)到v后牽引力與阻力大小相等
解析:選BD 由題圖可知,汽車(chē)是以恒定加速度方式啟動(dòng),由于牽引力不變,根據(jù)P=Fv可知隨著汽車(chē)速度的增加,汽車(chē)的實(shí)際功率在增加,此過(guò)程汽車(chē)做勻加速運(yùn)動(dòng),t1時(shí)刻,汽車(chē)實(shí)際功率達(dá)到額定功率,功率不再增加,此后速度繼續(xù)增加,牽引力減小,當(dāng)牽引力減小到等于阻力時(shí),加速度等于零,速度達(dá)到最大值,速度達(dá)到最大值v后做勻速直 12、線(xiàn)運(yùn)動(dòng),綜上分析可知B、D正確,A、C錯(cuò)誤。
9.[多選](2018·通州期末)一輛質(zhì)量為m的汽車(chē),額定功率為P,現(xiàn)由靜止開(kāi)始沿水平路面以加速度a向前行駛,阻力恒為f,則( )
A.汽車(chē)達(dá)到最大速度前一直做勻加速運(yùn)動(dòng)
B.汽車(chē)的最大速度為
C.汽車(chē)的最大速度為
D.汽車(chē)勻加速的時(shí)間為
解析:選CD 汽車(chē)達(dá)到最大速度前,先做勻加速運(yùn)動(dòng),當(dāng)達(dá)到額定功率時(shí),保持功率不變,做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng),最后達(dá)到最大速度,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;當(dāng)汽車(chē)達(dá)到最大速度時(shí)F=f,則vm==,選項(xiàng)C正確,B錯(cuò)誤;汽車(chē)勻加速運(yùn)動(dòng)的牽引力F=ma+f,則能達(dá)到的最大速度vm1==,根據(jù)v=at可知汽車(chē)勻加速的時(shí)間為t= 13、=,選項(xiàng)D正確。
考點(diǎn)綜合訓(xùn)練
10.(2018·九江模擬)物體放在水平地面上,在水平拉力的作用下,沿水平方向運(yùn)動(dòng),在0~6 s內(nèi)其速度與時(shí)間關(guān)系的圖像和拉力的功率與時(shí)間關(guān)系的圖像如圖所示,由圖像可以求得(取g=10 m/s2)( )
A.物體的質(zhì)量為5 kg B.物體的質(zhì)量為10 kg
C.摩擦力做功25 J D.摩擦因數(shù)μ=0.5
解析:選B 物體勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)的拉力功率P=10 W,速度為2 m/s,根據(jù)P=F2v知,拉力F2== N=5 N,則滑動(dòng)摩擦力Ff=F=5 N。
物體做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的加速度a= m/s2=1 m/s2,
由P-t圖線(xiàn)知,勻加速 14、直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的拉力F1== N=15 N,
根據(jù)牛頓第二定律得,F(xiàn)1-Ff=ma,解得m== kg=10 kg,故B正確,A錯(cuò)誤。
物體運(yùn)動(dòng)的位移x=×2×2 m+2×4 m=10 m,可知摩擦力做功Wf=-Ffx=-5×10 J=-50 J,故C錯(cuò)誤。動(dòng)摩擦因數(shù)μ===0.05,故D錯(cuò)誤。
11.如圖所示,質(zhì)量M=4 kg、長(zhǎng)L=2 m 的木板A靜止在光滑水平面上,質(zhì)量m=1 kg的小滑塊B置于A的左端。B在F=3 N的水平恒力作用下由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),當(dāng)B運(yùn)動(dòng)至A的中點(diǎn)時(shí)撤去力F。A、B之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2,g取10 m/s2。求:
(1)撤去F之前A、B的加速度大小a1、a2;
15、(2)F對(duì)B做的功W。
解析:(1)根據(jù)牛頓第二定律得:
對(duì)A:μmg=Ma1,代入數(shù)據(jù)得:a1=0.5 m/s2
對(duì)B:F-μmg=ma2,代入數(shù)據(jù)得:a2=1 m/s2;
即:撤去F之前A、B的加速度大小分別為0.5 m/s2、1 m/s2。
(2)設(shè)F作用時(shí)間為t,由位移公式得:
對(duì)B:xB=a2t2;
對(duì)A:xA=a1t2;
當(dāng)B運(yùn)動(dòng)至A的中點(diǎn)時(shí),有:xB-xA=;
代入數(shù)據(jù)得:t=2 s;
F做的功:W=FxB;
代入數(shù)據(jù)得:W=6 J;
即:F對(duì)B做的功是6 J。
答案:(1)0.5 m/s2 1 m/s2 (2)6 J
12.(2018·淮安期中)一物 16、塊在一個(gè)水平拉力作用下沿粗糙水平面運(yùn)動(dòng),其v-t圖像如圖甲所示,水平拉力的P-t圖像如圖乙所示,g=10 m/s2,求:
(1)物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ;
(2)物塊運(yùn)動(dòng)全過(guò)程水平拉力所做的功W;
(3)物塊在0~2 s內(nèi)所受的水平拉力大小F。
解析:(1)由甲、乙兩圖比較可知,在第5~9 s內(nèi),物塊做勻減速運(yùn)動(dòng)
加速度:a= m/s2=-1.0 m/s2
由牛頓第二定律得:-μmg=ma
得:μ=0.1。
(2)對(duì)全過(guò)程:W=·P1t1+P2t2= J+4.0×3 J=24 J。
(3)物塊勻速運(yùn)動(dòng)階段:F′-μmg=0
P2=F′vm
解得:μmg=
得:m=1.0 kg
物塊加速運(yùn)動(dòng)階段,加速度:a0= m/s2=2.0 m/s2
由牛頓第二定律得:F-μmg=ma0
即:F=3m=3 N。
答案:(1)0.1 (2)24 J (3)3 N
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