2020屆高三物理一輪總復(fù)習(xí) 第5章《機(jī)械能及其守恒定律》1功和功率課時(shí)作業(yè) 新人教版

功和功率 一、選擇題1如圖所示，質(zhì)量為m的物體置于傾角為的斜面上，物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，在外力作用下，斜面以加速度a沿水平方向向左做勻加速運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)中物體m與斜面體相對(duì)靜止則關(guān)于斜面對(duì)m的支持力和摩擦力的下列說法中錯(cuò)誤的是()A支持力一定做正功B摩擦力一定做正功C有可能不受摩擦力D摩擦力可能做負(fù)功【解析】支持力方向垂直斜面向上，故支持力一定做正功，而摩擦力是否存在需要討論，若摩擦力恰好為零，此時(shí)物體只受重力和支持力，如圖所示，此時(shí)加速度agtan，當(dāng)a>gtan，摩擦力沿斜面向下，摩擦力與位移夾角小于90°，則做正功；當(dāng)a<gtan，摩擦力沿斜面向上，摩擦力與位移夾角大于90°，則做負(fù)功綜上所述，B是錯(cuò)誤的【答案】B2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(dòng)x，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(dòng)x，平均功率為()A2P B4PC6P D8P【解析】設(shè)第一次運(yùn)動(dòng)時(shí)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xat2可知時(shí)間為，其平均功率為8P，D正確【答案】D3如圖所示，三個(gè)固定的斜面底邊長(zhǎng)度相等，斜面傾角分別為30°，45°，60°，斜面的表面情況都一樣完全相同的三物體(可視為質(zhì)點(diǎn))A，B，C分別從三斜面的頂部滑到底部，在此過程中()A物體A克服摩擦力做的功最多B物體B克服摩擦力做的功最多C物體C克服摩擦力做的功最多D三物體克服摩擦力做的功一樣多【解析】設(shè)斜面傾角為，斜面底邊長(zhǎng)為s0，則物體下滑過程中克服阻力做功Wmgcos·mgs0，可見W與斜面傾角無關(guān)，D正確【答案】D4如圖所示，A、B疊放著，A用繩系在固定的墻上，用力F將B拉著右移用FT、fAB和fBA分別表示繩子的拉力、A對(duì)B的摩擦力和B對(duì)A的摩擦力，則下列敘述中正確的是()AF做正功，fAB做負(fù)功，fBA做正功，F(xiàn)T不做功BF和fBA做正功，fAB和FT做負(fù)功CF做正功，其他力都不做功DF做正功，fAB做負(fù)功，fBA和FT都不做功【解析】力F與物體B的位移同向，故F做正功；fAB與物體B的位移反向，故fAB做負(fù)功；fBA作用在A上，A靜止不動(dòng)，故fBA不做功；繩子的拉力FT作用在A和墻上，二者均靜止不動(dòng)，故FT不做功【答案】D5(2020·江南聯(lián)考)下列關(guān)于機(jī)車以恒定加速度啟動(dòng)后速度v、牽引力F、功率P和位移s隨時(shí)間變化關(guān)系的圖象中錯(cuò)誤的是()【解析】機(jī)車以恒定加速度啟動(dòng)后，在達(dá)到額定功率前，做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，牽引力為恒力，由sat2知st圖象是拋物線，由vat知v與t成正比，根據(jù)PFvFat，P與t成正比；當(dāng)達(dá)到額定功率P0后功率保持P0不變，速度仍在增大，由P0Fv知牽引力不斷減小，但牽引力仍比阻力大，加速度不斷減小，當(dāng)牽引力減小到等于阻力時(shí)，加速度為零，機(jī)車以最大速度做勻速運(yùn)動(dòng)，牽引力不變，所以選項(xiàng)A、B、C均正確，D錯(cuò)誤【答案】D6(多選)(2020·淄博模擬)一滑塊在水平地面上沿直線滑行，t0時(shí)速率為1 m/s.從此刻開始在與速度平行的方向上對(duì)其施加一水平作用力F，力F和滑塊的速度v隨時(shí)間的變化規(guī)律分別如圖1和圖2所示，則(兩圖取同一正方向，取重力加速度g10 m/s2)()A滑塊的質(zhì)量為0.5 kgB滑塊與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.05C第1 s內(nèi)摩擦力對(duì)滑塊做功為1 JD第1 s內(nèi)力F的平均功率為1.5 W【解析】由圖1得F11 N，F(xiàn)23 N，由圖2知2 s內(nèi)滑塊的加速度不變，即為a m/s21 m/s2，根據(jù)牛頓第二定律有F1fma，F(xiàn)2fma，而fmg，解得f1 N，0.05，m2 kg，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；由vt圖象面積法得第1 s內(nèi)滑塊的位移s1×(1)×1 m0.5 m，第1 s內(nèi)摩擦力對(duì)滑塊做功為W1f·|s1|0.5 J，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；第1 s內(nèi)力F的平均功率為F2·3× W1.5 W，選項(xiàng)D正確【答案】BD7把動(dòng)力裝置分散安裝在每節(jié)車廂上，使其既具有牽引動(dòng)力，又可以載客，這樣的客車車輛叫做動(dòng)車幾節(jié)自帶動(dòng)力的車輛(動(dòng)車)加幾節(jié)不帶動(dòng)力的車輛(也叫拖車)編成一組，就是動(dòng)車組，假設(shè)動(dòng)車組運(yùn)行過程中受到的阻力與其所受重力成正比，每節(jié)動(dòng)車與拖車的質(zhì)量都相等，每節(jié)動(dòng)車的額定功率都相等若1節(jié)動(dòng)車加3節(jié)拖車編成的動(dòng)車組的最大速度為120 km/h；則6節(jié)動(dòng)車加3節(jié)拖車編成的動(dòng)車組的最大速度為()A120 km/h B240 km/hC320 km/h D480 km/h【解析】若1節(jié)動(dòng)車和3節(jié)拖車編號(hào)的動(dòng)車組的最大速度為v1120 km/h；則6節(jié)動(dòng)車和3節(jié)拖車編成的動(dòng)車組的最大速度為v2×4v1×120 km/h320 km/h，故選項(xiàng)C正確【答案】C8兩輛完全相同的汽車，都拖著完全相同的拖車以相同的速度在平直公路上勻速齊頭并進(jìn)，某一時(shí)刻兩拖車同時(shí)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)，則一段時(shí)間后(假設(shè)均未達(dá)到最大功率)()A甲車超前，乙車落后B乙車超前，甲車落后C它們齊頭并進(jìn)D甲車先超過乙車，后乙車又超過甲車【解析】拖車與汽車脫離之前，汽車的牽引力等于摩擦力，脫離之后，汽車受到的摩擦力Ff減小，因?yàn)榧灼嚨臓恳保持不變，所以其將做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，且加速度的大小為a(FFf)/m，而乙汽車保持原來的功率不變做加速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)PFv可知，其牽引力會(huì)隨其速度的逐漸增大而減小，其加速度大小也會(huì)從a(FFf)/m逐漸減小，可見，甲車的速度較大，甲車超前，乙車落后【答案】A9(多選)用一水平拉力使質(zhì)量為m的物體從靜止開始沿粗糙的水平面運(yùn)動(dòng)，物體的vt圖象如圖所示下列表述正確的是()A在0t1時(shí)間內(nèi)拉力逐漸減少B在0t1時(shí)間內(nèi)物體做曲線運(yùn)動(dòng)C在t1t2時(shí)間內(nèi)拉力的功率不為零D在t1t2時(shí)間內(nèi)合外力做功mv2【解析】由圖可知，在0t1時(shí)間物體加速度減小，由a(Ff)/m知拉力逐漸減小，A正確；vt圖象無法表示曲線運(yùn)動(dòng)，B錯(cuò)；在t1t2時(shí)間內(nèi)拉力不為零，故功率不為零，C正確；在t1t2時(shí)間內(nèi)合外力為零，故合外力做功為零，D錯(cuò)【答案】AC10(多選)質(zhì)量為m的汽車在平直公路上加速行駛，受到的阻力恒為f.當(dāng)速度為v時(shí)，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率為P，則此時(shí)汽車的()A牽引力為 B牽引力大于C加速度為 D加速度小于【解析】本題考查功率、牽引力、速度的關(guān)系及牛頓第二定律，意在考查學(xué)生的理解能力功率、牽引力、速度的關(guān)系為PFv，A對(duì)、B錯(cuò)；由牛頓第二定律有Ffma，F(xiàn)，a<，C錯(cuò)、D對(duì)【答案】AD11(多選)物體沿直線運(yùn)動(dòng)的vt關(guān)系如圖所示，已知在第1秒內(nèi)合外力對(duì)物體做的功為W，則()A從第1秒末到第3秒末合外力做功為4WB從第3秒末到第5秒末合外力做功為2WC從第5秒末到第7秒末合外力做功為WD從第3秒末到第4秒末合外力做功為0.75W【解析】從第1秒末到第3秒末物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，說明物體所受合外力為零，故合外力做功為零，A錯(cuò)誤；從第3秒末到第5秒末物體加速度大小是第1秒內(nèi)加速度的一半，所以這段時(shí)間的合外力是第1秒內(nèi)合外力的一半，而位移是第1秒內(nèi)位移的2倍，考慮位移方向與合外力方向相反，所以這段時(shí)間內(nèi)合外力做功為W，B錯(cuò)誤；第3秒末到第4秒末物體位移是從第3秒末到第5秒末位移的四分之三，D正確；第5秒末到第7秒末合外力方向與位移方向相同，同理可知這段時(shí)間的合外力是第1秒內(nèi)合外力的一半，而位移是第1秒內(nèi)位移的2倍，所以這段時(shí)間內(nèi)合外力做功為W，C正確【答案】CD二、非選擇題12.(2020·四川卷)嚴(yán)重霧霾天氣對(duì)國(guó)計(jì)民生已造成了嚴(yán)重的影響汽車尾氣是形成霧霾的重要污染源“鐵腕治污”已成為國(guó)家的工作重點(diǎn)地鐵列車可實(shí)現(xiàn)零排放，大力發(fā)展地鐵，可以大大減少燃油公交車的使用，減少汽車尾氣排放若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)20 s達(dá)最高速度72 km/h，再勻速運(yùn)動(dòng)80 s，接著勻減速運(yùn)動(dòng)15 s到達(dá)乙站停住設(shè)列車在勻加速運(yùn)動(dòng)階段牽引力為1×106 N，勻速運(yùn)動(dòng)階段牽引力的功率為6×103 kW，忽略勻減速運(yùn)動(dòng)階段牽引力所做的功(1)求甲站到乙站的距離；(2)如果燃油公交車運(yùn)行中做的功與該列車從甲站到乙站牽引力做的功相同，求公交車排放氣態(tài)污染物的質(zhì)量(燃油公交車每做1焦耳功排放氣態(tài)污染物3×106克)【解析】(1)設(shè)列車勻加速直線運(yùn)動(dòng)階段所用的時(shí)間為t1，距離為s1；在勻速直線運(yùn)動(dòng)階段所用的時(shí)間為t2，距離為s2，速度為v；在勻減速直線運(yùn)動(dòng)階段所用的時(shí)間為t3，距離為s3；甲站到乙站的距離為s.則s1vt1s2vt2s3vt3ss1s2s3聯(lián)立式并代入數(shù)據(jù)得s1 950 m(2)設(shè)列車在勻加速直線運(yùn)動(dòng)階段的牽引力為F，所做的功為W1；在勻速直線運(yùn)動(dòng)階段的牽引力的功率為P，所做的功為W2.設(shè)燃油公交車做的功W與該列車從甲站到乙站牽引力做的功相同時(shí)，排放的氣態(tài)污染物質(zhì)量為M.則W1F·s1W2P·t2WW1W2M(3×109 kg·J1)·W聯(lián)立式并代入數(shù)據(jù)得M2.04 kg【答案】(1)1 950 m(2)2.04 kg13如圖所示，水平傳送帶正以2 m/s的速度運(yùn)行，兩端水平距離l8 m，把一質(zhì)量m2 kg的物塊輕輕放到傳送帶的A端，物塊在傳送帶的帶動(dòng)下向右運(yùn)動(dòng)，若物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.1，求把這個(gè)物塊從A端傳送到B端的過程中，摩擦力對(duì)物塊做功的平均功率(不計(jì)物塊的大小，g取10 m/s2)【解析】物塊剛放到傳送帶上時(shí)，由于與傳送帶有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，物塊受向右的滑動(dòng)摩擦力，物塊做加速運(yùn)動(dòng)，摩擦力對(duì)物塊做功，物塊受向右的摩擦力為：fmg0.1×2×10 N2 N，加速度為ag0.1×10 m/s21 m/s2物塊與傳送帶相對(duì)靜止時(shí)的位移為：s2 m.摩擦力做功為：Wfs2×2 J4 J相對(duì)靜止后物塊與傳送帶之間無摩擦力，此后物塊勻速運(yùn)動(dòng)到B端，物塊由A端到B端所用的時(shí)間為：t5 s則物塊在被傳送過程中所受摩擦力的平均功率為：P0.8 W.【答案】0.8 W14.(2020·汕頭模擬)一傳送帶裝置示意如圖，傳送帶在AB區(qū)域是傾斜的，傾角30°.工作時(shí)傳送帶向上運(yùn)行的速度保持v2 m/s不變現(xiàn)將質(zhì)量均為m2 kg的小貨箱(可視為質(zhì)點(diǎn))一個(gè)一個(gè)在A處放到傳送帶上，放置小貨箱的時(shí)間間隔均為T1 s，放置時(shí)初速度為零，小貨箱一到達(dá)B處立即被取走已知小貨箱剛放在A處時(shí)，前方相鄰的小貨箱還處于勻加速運(yùn)動(dòng)階段，此時(shí)兩者相距為s10.5 m傳送帶裝置由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，傳送帶與輪子間無相對(duì)滑動(dòng)，不計(jì)輪軸處的摩擦，取g10 m/s2.(1)求小貨箱在傳送帶上做勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度大??；(2)AB的長(zhǎng)度至少多長(zhǎng)才能使小貨箱最后的速度能達(dá)到v2 m/s?(3)除了剛釋放貨箱的時(shí)刻，若其它時(shí)間內(nèi)總有4個(gè)貨箱在傳送帶上運(yùn)動(dòng)，求每運(yùn)送一個(gè)小貨箱電動(dòng)機(jī)對(duì)外做多少功？并求電動(dòng)機(jī)的平均輸出功率.【解析】(1)小貨箱剛放在A處時(shí)，前方相鄰的小貨箱已經(jīng)運(yùn)動(dòng)了時(shí)間T.有s1aT2代入數(shù)據(jù)解得加速度大?。篴1 m/s2.(2)AB的長(zhǎng)度至少為l，則貨箱的速度達(dá)到v2 m/s時(shí)，有v22al代入數(shù)據(jù)解得AB的長(zhǎng)度至少為：l2 m.(3)傳送帶上總有4個(gè)貨箱在運(yùn)動(dòng)，說明貨箱在A處釋放后經(jīng)過t4T的時(shí)間運(yùn)動(dòng)至B處貨箱勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間是t12 s設(shè)貨箱受到的滑動(dòng)摩擦力大小為f，由牛頓運(yùn)動(dòng)定律得fmgsinma這段時(shí)間內(nèi)，傳送帶克服該貨箱的摩擦力做的功：W1f·vt1代入數(shù)據(jù)解得W148 J貨箱在此后的時(shí)間內(nèi)隨傳送帶做勻速運(yùn)動(dòng)，傳送帶克服該貨箱的摩擦力做的功W2mgsin·v(tt1)代入數(shù)據(jù)解得W240 J每運(yùn)送一個(gè)小貨箱電動(dòng)機(jī)對(duì)外做的功：WW1W288 J放置小貨箱的時(shí)間間隔為T，則每隔時(shí)間T就有一個(gè)小貨箱到達(dá)B處，因此電動(dòng)機(jī)的平均輸出功率：88 W.【答案】(1)1 m/s2(2)2 m(3)88 J88 W