2020版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第五章 機(jī)械能及其守恒定律 2 第一節(jié) 功和功率課后達(dá)標(biāo)能力提升.doc
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第一節(jié) 功和功率 (建議用時(shí):35分鐘) 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高考全國(guó)卷Ⅰ)高鐵列車在啟動(dòng)階段的運(yùn)動(dòng)可看做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng).在啟動(dòng)階段,列車的動(dòng)能 ( ) A.與它所經(jīng)歷的時(shí)間成正比 B.與它的位移成正比 C.與它的速度成正比 D.與它的動(dòng)量成正比 解析:選B.列車啟動(dòng)的過(guò)程中加速度恒定,由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度與時(shí)間關(guān)系可知v=at,且列車的動(dòng)能為Ek=mv2,由以上整理得Ek=ma2t2,動(dòng)能與時(shí)間的平方成正比,動(dòng)能與速度的平方成正比,A、C錯(cuò)誤;將x=at2代入上式得Ek=max,則列車的動(dòng)能與位移成正比,B正確;由動(dòng)能與動(dòng)量的關(guān)系式Ek=可知,列車的動(dòng)能與動(dòng)量的平方成正比,D錯(cuò)誤. 3.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θ,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WF=FLsin θ B.緩慢上拉過(guò)程中小猴子重力勢(shì)能增加mgLcos θ 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WF=mgL(1-cos θ),重力勢(shì)能增加mgL(1-cos θ),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. 4.如圖所示,細(xì)線的一端固定于O點(diǎn),另一端系一小球.在水平拉力F的作用下,小球以恒定速率在豎直平面內(nèi)由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn).在此過(guò)程中拉力的瞬時(shí)功率變化情況是( ) A.逐漸增大 B.逐漸減小 C.先增大,后減小 D.先減小,后增大 解析:選A.因小球速率不變,所以小球以O(shè)點(diǎn)為圓心做勻速圓周運(yùn)動(dòng),受力如圖所示,因此在切線方向上應(yīng)有:mgsin θ=Fcos θ,得F=mgtan θ.則拉力F的瞬時(shí)功率P=Fv cos θ=mgvsin θ.從A運(yùn)動(dòng)到B的過(guò)程中,拉力的瞬時(shí)功率隨θ的增大而增大,A項(xiàng)正確. 5.如圖甲所示,輕質(zhì)彈簧上端固定,下端懸掛一個(gè)質(zhì)量m=0.5 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g=10 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x=0.4 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( ) A.5.5 J B.3.5 J C.2.0 J D.1.5 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W=3.5 J,重力勢(shì)能減少量mgx=2 J,由功能關(guān)系,彈簧彈性勢(shì)能的增加量ΔEp=W+mgx=5.5 J,選項(xiàng)A正確. 6.一汽車在平直公路上行駛.從某時(shí)刻開(kāi)始計(jì)時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)的功率P隨時(shí)間t的變化如圖所示.假定汽車所受阻力的大小f恒定不變.下列描述該汽車的速度v隨時(shí)間t變化的圖線中,可能正確的是( ) 解析:選A.由P-t圖象知:0~t1內(nèi)汽車以恒定功率P1行駛,t1~t2內(nèi)汽車以恒定功率P2行駛.設(shè)汽車所受牽引力為F,則由P=Fv得,當(dāng)v增加時(shí),F(xiàn)減小,由a=知a減小,又因速度不可能突變,所以選項(xiàng)B、C、D錯(cuò)誤,選項(xiàng)A正確. 7.(2019貴州遵義高三模擬)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Ff=kv2,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2P0 B.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8P0 D.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P=Fvm=Ffvm=kv,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 8.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 N B.彈射器對(duì)艦載機(jī)所做的功為1.1108 J C.彈射器對(duì)艦載機(jī)做功的平均功率為8.8107 W D.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v2-02=2ax,即802=2a100,得加速度a=32 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:F-20%F=ma,得F=1.2106 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=(1.2106-1.0105)N=1.1106 N,選項(xiàng)A正確;彈射器對(duì)艦載機(jī)所做的功為W=F推l=1.1108 J,選項(xiàng)B正確;彈射過(guò)程所用的時(shí)間為t== s=2.5 s,平均功率P== W=4.4107 W,選項(xiàng)C錯(cuò)誤. 9.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)(AB=BC),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( ) A.W1>W(wǎng)2 B.Q1>Q2 C.EkB>EkC D.PB>PC 解析:選AB.F做功W=Flcos α(α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α逐漸增大,故W1>W(wǎng)2,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Q1>Q2,B正確;因?yàn)镕cos α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. 10.(2016高考全國(guó)卷Ⅱ)兩實(shí)心小球甲和乙由同一種材料制成,甲球質(zhì)量大于乙球質(zhì)量.兩球在空氣中由靜止下落,假設(shè)它們運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力與球的半徑成正比,與球的速率無(wú)關(guān).若它們下落相同的距離,則( ) A.甲球用的時(shí)間比乙球長(zhǎng) B.甲球末速度的大小大于乙球末速度的大小 C.甲球加速度的大小小于乙球加速度的大小 D.甲球克服阻力做的功大于乙球克服阻力做的功 解析:選BD.由于兩球由同種材料制成,甲球的質(zhì)量大于乙球的質(zhì)量,因此甲球的體積大于乙球的體積,甲球的半徑大于乙球的半徑,設(shè)球的半徑為r,根據(jù)牛頓第二定律,下落過(guò)程中mg-kr=ma,a=g-=g-,可知,球下落過(guò)程做勻變速直線運(yùn)動(dòng),且下落過(guò)程中半徑大的球下落的加速度大,因此甲球下落的加速度大,由h=at2可知,下落相同的距離,甲球所用的時(shí)間短,A、C項(xiàng)錯(cuò)誤;由v2=2ah可知,甲球末速度的大小大于乙球末速度的大小,B項(xiàng)正確;由于甲球受到的阻力大,因此克服阻力做的功多,D項(xiàng)正確. 11.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3∶2 C.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1∶2 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f=kmg.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,2F-8f=8ma;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)5-3f=3ma,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)6-2f=2ma,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F5∶F6=∶=3∶2,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),2P=8fv1m;當(dāng)改為4節(jié)動(dòng)車帶4節(jié)拖車時(shí),4P=8fv2m,聯(lián)立解得v1m∶v2m=1∶2,選項(xiàng)D正確. 12.(2019廣東揭陽(yáng)模擬)質(zhì)量為400 kg的賽車在平直賽道上以恒定功率加速,受到的阻力不變,其加速度a與速度的倒數(shù)的關(guān)系如圖所示,則賽車( ) A.速度隨時(shí)間均勻增大 B.加速度隨時(shí)間均勻增大 C.輸出功率為160 kW D.所受阻力大小為1 600 N 解析:選CD.由題圖可知,加速度是變化的,故賽車做變加速直線運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由P=Fv和F-F阻=ma可得a=-,由此式可知,賽車速度增大時(shí),加速度逐漸減小,故賽車做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)B錯(cuò)誤;由a=-結(jié)合a-圖象可得F阻=4m(N),P=400m(W),代入數(shù)據(jù)解得F阻=1 600 N,P=160 kW,選項(xiàng)C、D正確. 三、非選擇題 13.某汽車集團(tuán)公司研制了一輛燃油與電動(dòng)混合動(dòng)力賽車,燃油發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)工作時(shí)的額定功率為P,蓄電池供電的電力發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)工作時(shí)的額定功率為,已知賽車運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的阻力恒定. (1)若燃油發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)工作時(shí)的最大速度為120 km/h,則兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)工作時(shí)的最大速度為多少? (2)若賽車先單獨(dú)啟動(dòng)電力發(fā)動(dòng)機(jī)從靜止開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng),經(jīng)過(guò)t1時(shí)間達(dá)到額定功率,然后以燃油發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率單獨(dú)啟動(dòng)繼續(xù)加速,又經(jīng)過(guò)t2時(shí)間達(dá)到最大速度v0,賽車總質(zhì)量為m,求賽車的整個(gè)加速距離. 解析:(1)燃油發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)工作,P=F1v1=fv1 兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)工作,P+=F2v2=fv2 最大速度v2==210 km/h. (2)燃油發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率為P,最大速度為v0, 阻力f= 勻加速過(guò)程功率隨時(shí)間均勻增加,發(fā)動(dòng)機(jī)的平均功率為,設(shè)總路程為s,由動(dòng)能定理有 t1+Pt2-fs=mv 解得s=. 答案:(1)210 km/h (2)- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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