（新課標(biāo)）2020高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時作業(yè)21 功和功率（含解析）新人教版

功和功率一、選擇題1如圖所示，力F大小相等，物體沿水平面運(yùn)動的位移l也相同，下列哪種情況F做功最少()答案D解析A項(xiàng)中，拉力做功為：WFs；B項(xiàng)中，拉力做功為：WFscos30°Fs；C項(xiàng)中，拉力做功為：WFscos30°Fs；D項(xiàng)中，拉力做功為：WFscos60°Fs；故D圖中拉力F做功最小2(2018·海南)某大瀑布的平均水流量為5 900 m3/s，水的落差為50 m已知水的密度為1.00×103 kg/m3.在大瀑布水流下落過程中，重力做功的平均功率約為()A3×106 WB3×107 WC3×108 W D3×109 W答案D解析設(shè)在很短時間t內(nèi)有質(zhì)量為m的水落下，重力做功的平均功率P水的質(zhì)量mQt代入數(shù)據(jù)解得，P3×109 W.3.如圖所示，光滑斜面放在水平面上，斜面上用固定的豎直擋板擋住一個光滑的重球當(dāng)整個裝置沿水平面向左減速運(yùn)動的過程中，關(guān)于重球所受各力做功情況的說法中錯誤是()A重力不做功B斜面對球的彈力一定做正功C擋板對球的彈力可能不做功D擋板對球的彈力一定做負(fù)功答案C解析對小球進(jìn)行受力分析如圖：重力方向與位移方向垂直，重力不做功，故A項(xiàng)正確由于整個裝置向左減速運(yùn)動，加速度水平向右，則N10，N1的方向與位移方向相反，所以N1一定做負(fù)功故C項(xiàng)錯誤，D項(xiàng)正確豎直方向受力平衡，則得N20，且N2與位移的夾角為銳角，斜面對球的彈力一定做正功故B項(xiàng)正確4.如圖所示，質(zhì)量相同的兩物體從同一高度由靜止開始運(yùn)動，A沿著固定在地面上的光滑斜面下滑，B做自由落體運(yùn)動兩物體分別到達(dá)地面時，下列說法正確的是()A重力的平均功率PA>PBB重力的平均功率PAPBC重力的瞬時功率PAPBD重力的瞬時功率PA<PB答案D解析根據(jù)功的定義可知重力對兩物體做功相同，即WAWB，自由落體時滿足hgtB2，沿斜面下滑時滿足gtA2sin，其中為斜面傾角，故tA>tB，由P知PA<PB，A、B兩項(xiàng)錯誤；由勻變速直線運(yùn)動公式可知落地時兩物體的速度大小相等，方向不同，重力的瞬時功率PAmgvsin，PBmgv，顯然PA<PB，故C項(xiàng)錯誤，D項(xiàng)正確5(2018·黃浦區(qū)二模)質(zhì)量為m的汽車，起動后沿平直路面行駛，如果發(fā)動機(jī)的功率恒為P，且行駛過程中受到的阻力大小一定，汽車速度能夠達(dá)到的最大值為v，那么當(dāng)汽車的車速為時，汽車的瞬時加速度的大小為()A. B.C. D.答案A解析當(dāng)牽引力等于阻力時，速度最大，根據(jù)PFvfv得，阻力的大小f.當(dāng)速度為時，牽引力F，根據(jù)牛頓第二定律得，加速度a.故A項(xiàng)正確，B、C、D三項(xiàng)錯誤6(2018·課標(biāo)全國)(多選)地下礦井中的礦石裝在礦車中，用電機(jī)通過豎井運(yùn)送到地面某豎井中礦車提升的速度大小v隨時間t的變化關(guān)系如圖所示，其中圖線分別描述兩次不同的提升過程，它們變速階段加速度的大小都相同；兩次提升的高度相同，提升的質(zhì)量相等不考慮摩擦阻力和空氣阻力對于第次和第次提升過程()A礦車上升所用的時間之比為45B電機(jī)的最大牽引力之比為21C電機(jī)輸出的最大功率之比為21D電機(jī)所做的功之比為45答案AC解析A項(xiàng)，設(shè)第次提升過程礦車上升所用的時間為t.根據(jù)v­t圖像的面積表示位移，得：·v0(t2t0)解得t2.5t0.所以第次和第次提升過程礦車上升所用的時間之比為2t0t45，故A項(xiàng)正確B項(xiàng)，兩次礦車勻加速運(yùn)動的加速度相同，所以電機(jī)的最大牽引力相等，故B項(xiàng)錯誤C項(xiàng)，設(shè)電機(jī)的最大牽引力為F.第次電機(jī)輸出的最大功率為P1Fv0，第次電機(jī)輸出的最大功率為P2F·v0，因此電機(jī)輸出的最大功率之比為21，故C項(xiàng)正確D項(xiàng)，電機(jī)所做的功與重力做功之和為零，因此電機(jī)做功之比為W1W211，故D項(xiàng)錯誤7.如圖所示，在傾角為的斜面(足夠長)上某點(diǎn)，以速度v0水平拋出一個質(zhì)量為m的小球，則在小球從拋出至離開斜面最大距離時，其重力的瞬時功率為(重力加速度為g)()Amgv0sin B.mgv0sinCmg Dmgv0tan答案D解析將平拋運(yùn)動分解為沿斜面方向和垂直于斜面方向，則y方向上的分速度vyv0sin，y方向上的加速度aygcos.當(dāng)y方向上的分速度為零時，小球距離斜面最遠(yuǎn)，則t則豎直方向獲得的速度為vygtv0tan，故重力的瞬時功率為Pmgvymgv0tan，故D項(xiàng)正確8(2018·丹東一模)一汽車在平直公路上行駛從某時刻開始計時，發(fā)動機(jī)的功率P隨時間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隨時間t變化的圖像中，可能正確的是()答案A解析在0t1時間內(nèi)，如果勻速，則v­t圖像是與時間軸平行的直線，如果是加速，v­t圖像先是平滑的曲線，后是平行于橫軸的直線；在t1t2時間內(nèi)，功率突然減小，由PFv知，故牽引力突然減小，是減速運(yùn)動，根據(jù)PFv，由于速度逐漸減小，且功率恒定，故牽引力逐漸增加；加速度減小，是加速度減小的減速運(yùn)動，當(dāng)加速度為0時，汽車開始做勻速直線運(yùn)動，此時速度v2.所以在t1t2時間內(nèi)，即v­t圖像也先是平滑的曲線，后是平行于橫軸的直線故A項(xiàng)正確，B、C、D三項(xiàng)錯誤9(2018·溫州模擬)近幾年有軌電車在我國多個城市開通運(yùn)營給該車充電的充電樁安裝在公交站點(diǎn)，在乘客上下車的時間里可把電容器充滿假設(shè)這種電車的質(zhì)量(含乘客)m15 t，充電樁電能轉(zhuǎn)化電車機(jī)械能的效率為75%，以速度10 m/s正常勻速行駛時，一次充滿可持續(xù)正常行駛5 km，電車受到的平均阻力為車重的0.02倍，則()A這種電車正常勻速行駛時發(fā)動機(jī)輸出功率為3×103 WB若某次進(jìn)站從接近沒電到充滿電，電車從充電樁所獲得的能量為1.5×107 JC若某次進(jìn)站從接近沒電到充滿電用時20 s，則充電樁為電車充電時的平均功率為1×106 WD若按電價0.72元/kW·h來計算，從接近沒電到充滿電需要電費(fèi)40.0元答案C解析A項(xiàng)，電車的重力：Gmg15×103kg×10 N/kg1.5×105 N，所受阻力：f0.02G0.02×1.5×105 N3 000 N，電車勻速行駛，則牽引力Ff3 000 N，電車正常勻速行駛時的功率：P行Fv3 000 N×10 m/s3.0×104 W，故A項(xiàng)錯誤；B項(xiàng)，電車每次充滿電后持續(xù)正常行駛5 km，電車做功：WFs3×103 N×5×103 m1.5×107 J，電車從充電樁所獲得的能量：E2×107 J，故B項(xiàng)錯誤；C項(xiàng)，若某次進(jìn)站從接近沒電到充滿電用時20 s，則充電樁為電車充電時的平均功率為P1×106 W，故C項(xiàng)正確；D項(xiàng)，若按電價0.72元/kW·h來計算，從接近沒電到充滿電需要電費(fèi)Y0.72×元4元，故D項(xiàng)錯誤10(2018·南平二模)(多選)一輛機(jī)動車在平直的公路上由靜止啟動如圖所示，圖線A表示該車運(yùn)動的速度與時間的關(guān)系，圖線B表示該車的功率與時間的關(guān)系設(shè)機(jī)車在運(yùn)動過程中阻力不變，則以下說法正確的是()A022 s內(nèi)機(jī)動車先做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動，后做勻速運(yùn)動B運(yùn)動過程中機(jī)動車所受阻力為1 500 NC機(jī)動車速度為5 m/s時牽引力大小為3×103 ND機(jī)動車的質(zhì)量為562.5 kg答案BD解析A項(xiàng)，根據(jù)速度時間圖像可知，機(jī)動車先做勻加速運(yùn)動，后做變加速運(yùn)動，最后做勻速運(yùn)動，故A項(xiàng)錯誤；B項(xiàng)，最大速度vm12 m/s，根據(jù)圖線B可以機(jī)車的額定功率為：P018 000 W，當(dāng)牽引力等于阻力時，速度取到最大值，則阻力為：f N1 500 N，故B項(xiàng)正確；C項(xiàng)，06 s內(nèi)的加速度為：a m/s2 m/s2，勻加速運(yùn)動的牽引力為：F N2 250 N，保持不變，故C項(xiàng)錯誤；D項(xiàng)，根據(jù)牛頓第二定律得：Ffma解得：m562.5 kg，故D項(xiàng)正確11(多選)完全相同的兩輛汽車，都拖著完全相同的拖車，以相同的速度在平直公路上以速度v勻速齊頭并迸，汽車與拖車的質(zhì)量均為m，某一時刻兩拖車同時與汽車脫離之后，甲汽車保持原來的牽引力繼續(xù)前進(jìn)，乙汽車保持原來的功率繼續(xù)前進(jìn)，經(jīng)過一段時間后甲車的速度變?yōu)?v，乙車的速度變?yōu)?.5v，若路面對汽車的阻力恒為車重的0.1倍，取g10 m/s2，則此時()A甲乙兩車在這段時間內(nèi)的位移之比為43B甲車的功率增大到原來的4倍C甲乙兩車在這段時間內(nèi)克服阻力做功之比為1211D甲乙兩車在這段時間內(nèi)牽引力做功之比為32答案CD解析汽車拖著拖車時做勻速運(yùn)動，受牽引力F0.1×2mg，P10.1×2mgv.拖車脫離后，對甲車，因?yàn)楸３譅恳Σ蛔儯蠪0.1mgma，2vvat，聯(lián)立解得a1 m/s2，tv(s)，x1vtat2v2，對乙車，因?yàn)楸３止β什蛔儯蓜幽芏ɡ恚篜1t0.1mgx2m(1.5v)2mv2，解得x2v2，故有，A項(xiàng)錯誤；甲車的功率與速度成正比，故B項(xiàng)錯誤；汽車克服阻力做功為Wfx，故，C項(xiàng)正確；而牽引力做功之比，D項(xiàng)正確12.(2018·衡水一模)(多選)根據(jù)列車顯示屏上的速度顯示每隔五秒鐘記錄一次速度值，畫出了從列車啟動到達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)速度的一段時間內(nèi)的速度時間圖線如圖所示其中OA段為直線，AB段為曲線，BC段為直線.60 s后，列車以額定功率行駛通過查閱資料可知動車組列車總質(zhì)量為600 t，列車運(yùn)行機(jī)械阻力恒為1.46×104 N，列車運(yùn)行速度在200 km/h以下時空氣阻力f風(fēng)kv2(k6.00 N·m2·s2，v為列車速度)小明根據(jù)以上信息做出的以下判斷正確的是()A啟動最初60 s時間內(nèi)動車組牽引力和空氣阻力做的總功約1.3×107 JB動車組的額定功率可達(dá)9.6×103 kWC列車速度為180 km/h時的加速度約為0.27 m/s2D以標(biāo)準(zhǔn)速度勻速行駛時的空氣阻力為6.0×104 N答案BC解析A項(xiàng)，108 km/h30 m/s，180 km/h50 m/s，360 km/h100 m/s由圖可知，在前60 s內(nèi)，物體的位移是：xv1t1×30×60 m900 m前60 s內(nèi)，牽引力、機(jī)械阻力與空氣阻力做功，由動能定理可得：(Ff1f2)xmv12可知，在啟動最初60 s時間內(nèi)動車組牽引力和空氣阻力做的總功：W(Ff2)xmv12f1x代入數(shù)據(jù)可得：W2.8×107 J故A項(xiàng)錯誤；B項(xiàng)，由題圖可知，0t1階段，汽車做勻加速直線運(yùn)動，a，當(dāng)速度是30 m/s時，空氣阻力：f21kv126.00×302 N5 400 N由牛頓第二定律可得：F1f1f21ma，代入數(shù)據(jù)聯(lián)立得，F(xiàn)13.2×105 N，所以，機(jī)車的功率：PF1v13.2×105×30 W9.6×106 W9.6×103 kW.故B項(xiàng)正確；C項(xiàng)，列車速度為180 km/h50 m/s時的加速度的牽引力：F2，f22k·v2由牛頓第二定律可得：F2f1f22ma代入數(shù)據(jù)，聯(lián)立得：a0.27 m/s2.故C項(xiàng)正確；D項(xiàng)，在標(biāo)準(zhǔn)速度勻速行駛時的：PF3v3；勻速運(yùn)動時，受力平衡，得：F3f1f23代入數(shù)據(jù)，聯(lián)立得：f238.14×104 N，故D項(xiàng)錯誤二、非選擇題13質(zhì)量為1.0×103 kg的汽車，沿傾角為30°的斜坡由靜止開始運(yùn)動，汽車在運(yùn)動過程中所受摩擦阻力大小恒為2 000 N，汽車發(fā)動機(jī)的額定輸出功率為5.6×104 W，開始時以a1 m/s2的加速度做勻加速運(yùn)動(g10 m/s2)求：(1)汽車做勻加速運(yùn)動的時間t1；(2)汽車所能達(dá)到的最大速率；(3)若斜坡長143.5 m，且認(rèn)為汽車到達(dá)坡頂之前，已達(dá)到最大速率，則汽車從坡底到坡頂需多長時間？答案(1)7 s(2)8 m/s(3)22 s解析(1)由牛頓第二定律得Fmgsin30°Ffma設(shè)勻加速過程的末速度為v，則有PFvvat1解得t17 s(2)當(dāng)達(dá)到最大速度vm時，a0，則有P(mgsin30°Ff)vm解得vm8 m/s(3)汽車勻加速運(yùn)動的位移x1at12在后一階段對汽車由動能定理得Pt2(mgsin30°Ff)x2mvm2mv2又有xx1x2解得t215 s故汽車運(yùn)動的總時間為tt1t222 s.8