2019年高考物理大一輪復(fù)習(xí) 5.14 功和功率 滬科版課時規(guī)范練第23頁一、選擇題(本題共8小題,每小題6分,共48分。在每小題給出的四個選項中,第15題只有一項符合題目要求,第68題有多項符合題目要求。全部選對的得6分,選對但不全的得3分,有選錯的得0分)1.物體在兩個相互垂直的力的作用下運動,力F1對物體做功6 J,物體克服力F2做功8 J,則F1、F2的合力對物體做功為()A.14 JB.10 JC.2 JD.-2 J解析:由于功為標(biāo)量,合力對物體做的功應(yīng)等于分力做功的代數(shù)和,即W=6 J+(-8 J)=-2 J,故D正確。答案:D2.在光滑的水平面上,用一水平拉力F使物體從靜止開始移動s,平均功率為P,如果將水平拉力增加為4F,使同一物體從靜止開始移動s,平均功率為()A.2PB.4PC.6PD.8P解析:設(shè)第一次運動時間為t,則其平均功率表達(dá)式為P=;第二次加速度為第一次的4倍,由s=at2可知時間為,其平均功率為=8P,D正確。答案:D3.物體在合外力作用下做直線運動的vt圖像如圖所示。下列表述正確的是()A.在01 s內(nèi),合外力做正功B.在02 s內(nèi),合外力總是做負(fù)功C.在12 s內(nèi),合外力不做功D.在03 s內(nèi),合外力做的總功是正功解析:根據(jù)動能定理,合外力做的功等于物體動能的變化,01 s內(nèi),動能增加,所以合外力做正功,A正確;02 s內(nèi)動能先增加后減少,合外力先做正功后做負(fù)功,B錯誤;12 s內(nèi),動能減少,合外力做負(fù)功,C錯誤;03 s內(nèi),動能變化量為零,合外力做功為零,D錯誤。答案:A4.如圖所示,質(zhì)量分別是mA和mB的A、B兩物體,用勁度系數(shù)為k的彈簧相連,處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)對A施以豎直向上的力F,并將其緩慢提起,當(dāng)B對地面恰無壓力時撤去F,A由靜止向下運動至最大速度時,重力做的功為()A.B.C.D.解析:當(dāng)A向下運動至平衡位置時速度最大,此時彈簧的壓縮量x1=;當(dāng)B恰好對地?zé)o壓力時彈簧的伸長量x2=;故知A從撤去F至速度達(dá)到最大的過程中,重力做的功WG=mAg(x1+x2)=。故C正確。答案:C5.靜止在粗糙水平面上的物體A受方向始終水平向右、大小先后為F1、F2、F3的拉力作用做直線運動,t=4 s時停下,其vt圖像如圖所示,已知物塊A與水平面間的動摩擦因數(shù)處處相同,下列判斷正確的是()A.全過程中拉力做的功大于物體克服摩擦力做的功B.全過程拉力做的功等于零C.一定有F1+F3=2F2D.可能有F1+F3>2F2解析:由動能定理知全過程中拉力做的功等于物體克服摩擦力做的功,選項A、B均錯誤;第1 s內(nèi)F1-mg=ma,1 s末至3 s末F2=mg,第4 s內(nèi)mg-F3=ma,所以F1+F3=2F2,故C正確、D錯誤。答案:C6.如圖所示,小物體A沿高為h、傾角為的光滑斜面以初速度v0從頂端滑到底端,而相同的物體B以同樣大小的初速度從等高處豎直上拋,則()A.兩物體落地時速度的大小相同B.兩物體落地時,重力的瞬時功率相同C.從開始運動至落地過程中,重力對它們做功相同D.從開始運動至落地過程中,重力對它們做功的平均功率相同解析:由于豎直高度的變化是相同的,所以相同質(zhì)量的物體重力做功是一樣的,整個過程中只有重力做功,故末速度的大小相等,選項A、C正確。根據(jù)功率的定義,由兩物體落地時豎直方向上的速度不同,可知選項B錯誤。由于兩物體在落地過程中的運動時間不一定相同,所以選項D錯誤。答案:AC7.如圖所示,傾角為的斜劈放在水平面上,斜劈上用固定的豎直擋板擋住一個光滑的質(zhì)量為m的小球,當(dāng)整個裝置沿水平面以速度v向左勻速運動時間t時,以下說法正確的是()A.小球的重力做功為零B.斜劈對小球的彈力做功為C.擋板對小球的彈力做功為零D.合力對小球做功為零解析:小球的重力與速度方向始終垂直,不做功,A正確;由于小球勻速,對小球受力分析如圖,可求得斜劈對小球的彈力為FN=,做功為WFN=FNvtsin =mgvttan ,擋板的彈力為F=mgtan ,做功為WF=-Fvt=-mgvttan ,故B、C均錯誤;小球受到的合力為零,則合力對小球做功為零,D正確。答案:AD8.如圖所示為牽引力F和車速倒數(shù)的關(guān)系圖像。若一汽車質(zhì)量為2103 kg,它由靜止開始沿平直公路行駛,且行駛中阻力恒定,設(shè)其中最大車速為30 m/s,則()A.汽車所受阻力為2103 NB.汽車在車速為15 m/s時,功率為6104 WC.汽車勻加速運動的加速度為3 m/s2D.汽車勻加速所需時間為5 s解析:由題圖可知,汽車達(dá)到最大速度v=30 m/s時對應(yīng)的牽引力等于阻力,為2103 N,A正確;在v<10 m/s的過程中,汽車勻加速運動的加速度a= m/s2=2 m/s2,勻加速運動的時間為t= s=5 s,D正確、C錯誤;在速度由10 m/s增至30 m/s的過程中,F=k,可知P=Fv=k,斜率不變,所以汽車速度為15 m/s時的功率與速度為10 m/s時的功率相等,P=Fv=610310 W=6104 W,B正確。答案:ABD二、非選擇題(本題共3小題,共52分。解答時應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟,有數(shù)值計算的要注明單位)9.(16分)如圖所示,質(zhì)量為m的小球用長L的細(xì)線懸掛而靜止在豎直位置。在下列三種情況下,分別用水平拉力F將小球拉到細(xì)線與豎直方向成角的位置。在此過程中,拉力F做的功各是多少? (1)用F緩慢地拉。(2)F為恒力。(3)若F為恒力,而且拉到該位置時小球的速度剛好為零。解析:(1)若用F緩慢地拉,則顯然F為變力,由動能定理得:WF-mgL(1-cos )=0即WF=mgL(1-cos )。(2)對恒力F做的功,由公式W=FLcos 得WF=FLsin 。(3)解法一:對恒力F做的功,由公式W=FLcos 得WF=FLsin 解法二:由動能定理得:WF-mgL(1-cos )=0故WF=mgL(1-cos )。答案:(1)mgL(1-cos )(2)FLsin (3)FLsin 或mgL(1-cos )10.(17分)一輛質(zhì)量為m的汽車,以恒定的輸出功率P在傾角為的斜坡上沿坡勻速行駛,如圖所示,汽車受到的摩擦阻力恒為f(忽略空氣阻力)。求:(1)汽車勻速運動時速度的表達(dá)式。(2)根據(jù)F與v的表達(dá)式,聯(lián)系汽車上、下坡的實際情況,你能得到什么啟發(fā)?解析:(1)汽車上坡時沿斜面做勻速運動,則汽車的牽引力F1=f+mgsin ,P=F1v1,解得汽車上坡時的速度v1=,汽車下坡時,同理有f=F2+mgsin ,即汽車的牽引力F2=f-mgsin ,P=F2v2,解得汽車下坡時的速度v2=。(2)上述計算結(jié)果告訴我們,汽車在輸出功率一定的條件下,當(dāng)F1>F2時,v1<v2,即汽車沿斜坡上行時,汽車的牽引力F1較大,則車速v1較小;當(dāng)汽車沿斜坡下行時,汽車的牽引力F2較小,則車速v2較大。答案:(1)上坡時v1=,下坡時v2=(2)見解析11.(19分)汽車發(fā)動機的功率為60 kW,汽車的質(zhì)量為4 t,當(dāng)它行駛在坡度為(sin =0.02)的長直公路上時,如圖所示,所受摩擦阻力為車重的0.1倍(g取10 m/s2),求: (1)汽車所能達(dá)到的最大速度vm。(2)若汽車從靜止開始以0.6 m/s2的加速度做勻加速直線運動,則此過程能維持多長時間?(3)當(dāng)汽車以0.6 m/s2的加速度勻加速行駛的速度達(dá)到最大值時,汽車做功多少?解析:由P=Fv可知,汽車在額定功率下行駛,牽引力與速度成反比。當(dāng)汽車的牽引力與阻力(包括爬坡時克服的下滑力)相等時,速度達(dá)最大。只有當(dāng)汽車牽引力不變時,汽車才能勻加速行駛,當(dāng)Fv=P額時,勻加速運動結(jié)束,可由W=Fs求出這一階段汽車做的功。(1)汽車在坡路上行駛,所受阻力由兩部分構(gòu)成,即f=kmg+mgsin =4 000 N+800 N=4 800 N又因為F=f時,P=fvm,所以vm= m/s=12.5 m/s。(2)汽車從靜止開始,以a=0.6 m/s2勻加速行駛,由牛頓第二定律有F-f=ma所以F=ma+kmg+mgsin =41030.6 N+4 800 N=7.2103 N保持這一牽引力,汽車可達(dá)到勻加速行駛的最大速度vm,有vm= m/s8.33 m/s由運動學(xué)規(guī)律可以求出勻加速行駛的時間與位移t= s=13.9 ss= m57.82 m。(3)由W=Fs可求出汽車在勻加速階段行駛時做功為W=Fs=7.210357.82 J4.16105 J。答案:(1)12.5 m/s(2)13.9 s(3)4.16105 J