2020版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第五章 基礎(chǔ)課1 功和功率訓(xùn)練（含解析）教科版.doc

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基礎(chǔ)課1　功和功率 一、選擇題(1～6題為單項(xiàng)選擇題，7～10題為多項(xiàng)選擇題) 1．如圖1所示，甲、乙兩物體之間存在相互作用的滑動(dòng)摩擦力，甲對(duì)乙的滑動(dòng)摩擦力對(duì)乙做了負(fù)功，則乙對(duì)甲的滑動(dòng)摩擦力對(duì)甲(　　) 圖1 A．可能做正功，也可能做負(fù)功，也可能不做功 B．可能做正功，也可能做負(fù)功，但不可能不做功 C．可能做正功，也可能不做功，但不可能做負(fù)功 D．可能做負(fù)功，也可能不做功，但不可能做正功 解析　若甲固定不動(dòng)，乙在甲表面滑動(dòng)，則乙對(duì)甲的滑動(dòng)摩擦力對(duì)甲不做功；若乙向右運(yùn)動(dòng)的同時(shí)甲向左運(yùn)動(dòng)，則甲、乙間的一對(duì)滑動(dòng)摩擦力均做負(fù)功；若水平地面光滑，靜止的甲在乙的滑動(dòng)摩擦力帶動(dòng)下做加速運(yùn)動(dòng)，則乙對(duì)甲的滑動(dòng)摩擦力對(duì)甲做正功，所以只有選項(xiàng)A正確。 答案　A 2．同一恒力按同樣的方式施于物體上，使它分別沿著粗糙水平地面和光滑水平地面移動(dòng)相同一段距離時(shí)，恒力做的功和平均功率分別為W1、P1和W2、P2，則二者的關(guān)系是(　　) A．W1＞W(wǎng)2、P1＞P2 B．W1＝W2、P1＜P2 C．W1＝W2、P1＞P2 D．W1＜W2、P1＜P2 解析　由功的定義W＝Flcos α可知，W1＝W2，由于沿粗糙地面運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度較小，通過(guò)相同位移所用時(shí)間較長(zhǎng)，所以根據(jù)P＝可知，P1＜P2，故B正確。 答案　B 3．(2017安徽期中測(cè)試)A、B兩物體的質(zhì)量之比mA∶mB＝2∶1，它們以相同的初速度v0在水平面上做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，直到停止，其速度—時(shí)間圖像如圖2所示。那么，A、B兩物體所受摩擦力之比FA∶FB與A、B兩物體克服摩擦阻力做功之比WA∶WB分別為(　　) 圖2 A．2∶1，4∶1 B．4∶1，2∶1 C．1∶4，1∶2 D．1∶2，1∶4 解析　由v－t圖像可知：aA∶aB＝2∶1，又由F＝ma，mA∶mB＝2∶1，可得FA∶FB＝4∶1；又由題圖中面積關(guān)系可知A、B位移之比xA∶xB＝1∶2，由做功公式W＝Fx，可得WA∶WB＝2∶1，故選B。 答案　B 4．(2016濟(jì)南模擬)汽車從靜止勻加速啟動(dòng)，最后做勻速運(yùn)動(dòng)，其速度隨時(shí)間及加速度、牽引力和功率隨速度變化的圖像如圖所示，其中錯(cuò)誤的是(　　) 解析　汽車啟動(dòng)時(shí)由P＝Fv和F－f＝ma可知，勻加速啟動(dòng)過(guò)程中，牽引力F、加速度a恒定不變，速度和功率均勻增大，當(dāng)功率增大到額定功率后保持不變，牽引力逐漸減小到與阻力相等，加速度逐漸減小到零，速度逐漸增大到最大速度，故A、C、D正確，B錯(cuò)誤。 答案　B 5．(2016福建廈門質(zhì)檢)汽車以恒定的功率在平直公路上行駛，所受到的摩擦阻力恒等于車重的0.1，汽車能達(dá)到的最大速度為vm。則當(dāng)汽車速度為vm時(shí)，汽車的加速度為(重力加速度為g)(　　) A．0.1g B．0.2g C．0.3g D．0.4g 解析　設(shè)汽車功率恒為P，達(dá)到最大速度vm時(shí)，牽引力F＝f＝0.1mg，P＝Fvm，當(dāng)汽車速度為v＝vm時(shí)，F(xiàn)′＝＝0.2mg，由牛頓第二定律有F′－f＝ma，解得a＝0.1g，A項(xiàng)正確。 答案　A 圖3 6．如圖3所示，半徑為R的光滑圓弧軌道左端有一質(zhì)量為m的小球，在大小恒為F、方向始終與軌道相切的外力作用下，小球在豎直平面內(nèi)由靜止開始運(yùn)動(dòng)，軌道左端切線水平，當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到軌道的末端時(shí)立即撤去外力，此時(shí)小球的速率為v，已知重力加速度為g，則(　　) A．此過(guò)程外力做功為FR B．此過(guò)程外力做功為FR C．小球離開軌道的末端時(shí)，拉力的功率為Fv D．小球離開軌道末端時(shí)，拉力的功率為Fv 解析　由于力的大小不變，方向始終沿圓弧的切線方向，所以力F做的功為W＝F2πR＝FR，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；小球離開軌道時(shí)的速率為v，方向和外力F的方向相同，所以拉力的功率為Fv，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。 答案　C 7．質(zhì)量為m的物體置于傾角為α的斜面上，物體和斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，在外力作用下斜面以加速度a向左做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，如圖4所示，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中物體與斜面之間保持相對(duì)靜止，則下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖4 A．斜面對(duì)物體的支持力一定做正功 B．斜面對(duì)物體的摩擦力一定做正功 C．斜面對(duì)物體的摩擦力可能不做功 D．斜面對(duì)物體的摩擦力可能做負(fù)功 解析　物體所受的支持力始終垂直于斜面向上，由于位移方向水平向左，則力與位移方向之間的夾角為銳角，因此支持力一定做正功，選項(xiàng)A正確；摩擦力做功有三種情況：當(dāng)加速度a＝gtan α?xí)r，物體所受的摩擦力為零，摩擦力不做功；當(dāng)加速度a＞gtan α?xí)r，物體所受的摩擦力沿斜面向下，摩擦力做正功；當(dāng)加速度a＜gtan α?xí)r，物體所受的摩擦力沿斜面向上，摩擦力做負(fù)功，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤，C、D正確。 答案　ACD 8.一質(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5所示。下列判斷正確的是(　　) 圖5 A．第1 s末的瞬時(shí)功率為6 W B．第1 s內(nèi)的平均功率為4 W C．前2 s內(nèi)的平均功率為4 W 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。 第1 s末的瞬時(shí)功率P1＝F1v1＝9 W 第2 s末的瞬時(shí)功率P2＝F2v2＝4 W，故A錯(cuò)，D對(duì)； 第1 s內(nèi)的平均功率1＝F11＝4.5 W，故B錯(cuò)； 前2 s內(nèi)外力的平均功率P＝＝ W ＝4 W，故C對(duì)。 答案　CD 9．(2017湖北聯(lián)考)在離水平地面h高處將一質(zhì)量為m的小球水平拋出，在空中運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中所受空氣阻力大小恒為f，落地時(shí)小球距拋出點(diǎn)的水平距離為x，速率為v，那么，在小球運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中(　　) A．重力做功為mgh B．克服空氣阻力做的功為f C．落地時(shí)，重力的瞬時(shí)功率為mgv D．重力勢(shì)能和機(jī)械能都逐漸減少 解析　重力做功為WG＝mgh，A正確；空氣阻力做功與經(jīng)過(guò)的路程有關(guān)，而小球經(jīng)過(guò)的路程大于，故克服空氣阻力做的功大于f，B錯(cuò)誤；落地時(shí)，重力的瞬時(shí)功率為重力與沿重力方向的分速度的乘積，故落地時(shí)重力的瞬時(shí)功率小于mgv，C錯(cuò)誤；重力做正功，重力勢(shì)能減少，空氣阻力做負(fù)功，機(jī)械能減少，D正確。 答案　AD 10．(2016宿遷三模)一汽車在平直公路上以20 kW的功率行駛，t1時(shí)刻駛?cè)肓硪欢巫枇愣ǖ钠街惫?，其v－t圖像如圖6所示，已知汽車的質(zhì)量為2103 kg。下列說(shuō)法中正確的是(　　) 圖6 A．t1前汽車受到的阻力大小為2103 N B．t1后汽車受到的阻力大小為2103 N C．t1時(shí)刻汽車加速度大小突然變?yōu)? m/s2 D．t1～t2時(shí)間內(nèi)汽車的平均速度為7.5 m/s 解析　t1前汽車勻速，有P＝F1v1＝f1v1，得f1＝＝ N＝2103 N，A項(xiàng)正確；進(jìn)入另一段公路后最終以v2＝5 m/s勻速，得出f2＝＝ N＝4103 N，B項(xiàng)錯(cuò)誤；t1時(shí)刻牽引力為2103 N，阻力瞬間變?yōu)?103 N，加速度為a＝ m/s2＝－1 m/s2，C項(xiàng)正確；根據(jù)面積得出t1～t2時(shí)間內(nèi)汽車的平均速度小于7.5 m/s，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案　AC 二、非選擇題 11．下表是一輛電動(dòng)車的部分技術(shù)指標(biāo)，其中的額定車速是指電動(dòng)車滿載的情況下，在平直道路上以額定功率勻速行駛時(shí)的速度。 額定車速 18 km/h 電源輸出電壓 ≥36 V 整車質(zhì)量 40 kg 充電時(shí)間 6～8 h 載重 80 kg 電動(dòng)機(jī)的額定輸出功率 180 W 電源 136 V/12 Ah 電動(dòng)機(jī)的額定工作電壓/電流 36 V/6 A 請(qǐng)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，完成下列問(wèn)題(g取10 m/s2)。 (1)在行駛的過(guò)程中，電動(dòng)車受到的阻力是車重(包括載重)的k倍，假定k是定值，試推算k的大??； (2)若電動(dòng)車以額定功率行駛，求速度為3 m/s時(shí)的加速度是多少？ 解析　(1)由表可得到P出＝180 W，車速v＝18 km/h＝5 m/s，由P出＝Fv，勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)有F＝f，其中 f＝k(M＋m)g，解得k＝0.03。 (2)當(dāng)車速v′＝3 m/s時(shí)，牽引力F′＝，由牛頓第二定律知F′－k(M＋m)g＝(m＋M)a，解得a＝0.2 m/s2。 答案　(1)0.03　(2)0.2 m/s2 12．(2017湖南衡陽(yáng)聯(lián)考，24)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)t1＝10 s達(dá)到速度大小v＝54 km/h，再勻速運(yùn)動(dòng)t2＝100 s，接著勻減速運(yùn)動(dòng)t3＝12 s到達(dá)乙站停車。列車在運(yùn)行過(guò)程中所受的阻力大小恒為f＝1105 N，列車在減速過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)停止工作，求： (1)列車勻速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中克服阻力所做的功W； (2)列車的質(zhì)量m； (3)列車在勻加速階段牽引力的平均功率。 解析　(1)已知v＝54 km/h＝15 m/s 列車在勻速階段的位移為：x＝vt2＝1 500 m 列車勻速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中克服阻力所做的功為： W＝fx＝1.5108 J (2)設(shè)列車勻減速階段的加速度大小為a′，由牛頓第二定律有： f＝ma′ 又：a′＝ 解得m＝8104 kg (3)設(shè)列車在勻加速階段的加速度大小為a，由牛頓第二定律有： F－f＝ma 又：a＝ 該階段牽引力的平均功率為＝F 解得：＝1.65106 W。 答案　(1)1.5108 J　(2)8104 kg　(3)1.65106 W