2019届高考物理第五单元机械能题组层级快练21功和功率新人教版.docx

题组层级快练(二十一)一、选择题1.(2017课标全国)如图，一光滑大圆环固定在桌面上，环面位于竖直平面内，在大圆环上套着一个小环，小环由大圆环的最高点从静止开始下滑，在小环下滑的过程中，大圆环对它的作用力()A一直不做功B一直做正功C始终指向大圆环圆心 D始终背离大圆环圆心答案A解析A、B两项，大圆环是光滑的，则小环和大环之间没有摩擦力；大环对小环的支持力总是垂直于小环的速度方向，所以大环对小环没有做功，故A项正确，B项错误；C、D项，小环在运动过程中，在大环的上半部分运动时，大环对小环的支持力背离大环圆心，运动到大环的下半部分时，支持力指向大环的圆心，故C、D两项错误，故选A项2.如图所示，木块B上表面是水平的，当木块A置于B上，并与B保持相对静止，一起沿固定的光滑斜面由静止开始下滑，在下滑过程中()AA所受的合力对A不做功BB对A的弹力做正功CB对A的摩擦力做正功DA对B做正功答案C解析A、B一起沿固定的光滑斜面由静止开始下滑，加速度为gsin.由于A速度增大，由动能定理可知，A所受的合力对A做正功，B对A的摩擦力做正功，B对A的弹力做负功，A、B两项错误，C项正确；A对B不做功，D项错误3(2017宿迁三模)如图所示，四个相同的小球A、B、C、D，其中A、B、C位于同一高度h处，A做自由落体运动，B沿光滑斜面由静止滑下，C做平抛运动，D从地面开始做斜抛运动，其运动的最大高度也为h.在每个小球落地的瞬间，其重力的功率分别为PA、PB、PC、PD.下列关系式正确的是()APAPBPCPD BPAPCPBPDCPAPCPDPB DPAPCPDPB答案C解析A做自由落体运动，C做平抛运动，竖直方向做自由落体运动，故A、C落地时竖直方向的速度大小相同，故落地时的功率Pmgv，相同，D做斜抛运动，到达最高点跟A下落时的高度相同，故竖直方向的速度跟A落地时的速度大小相同，故功率相同，B沿斜面下滑，下滑到斜面底端的速度跟A落地时的速度相同，但速度方向与重力方向成一定的夹角，故功率小于A的功率，故C项正确4(2017保定模拟)质量为5103 kg的汽车在水平路面上由静止开始以加速度a2 m/s2开始做匀加速直线运动，所受阻力是1.0103 N，则汽车匀加速起动过程中()A第1 s内汽车所受牵引力做功为1.0104 JB第1 s内汽车所受合力的平均功率20 kWC第1 s末汽车所受合力的瞬时功率为22 kWD第1 s末汽车所受牵引力的瞬时功率为22 kW答案D解析据牛顿第二定律Ffma得牵引力Ffma1.1104 N第1 s内汽车位移xat21 m，第1 s末汽车速度vat2 m/s，汽车合力F合ma1104 N，则第1 s内汽车牵引力做功：WFFx1.1104 J，故A项错误；第1 s内合力做功：WF合x1104 J，平均功率P1104 W，故B项错误；1 s末合力的瞬时功率P合F合v2104 W，故C项错误；1 s末牵引力瞬时功率PFv2.2104 W22 kW，故D项正确5如图所示，卡车通过定滑轮以恒定的功率P0拉绳，牵引河中的小船沿水面运动，已知小船的质量为m，沿水面运动时所受的阻力为f且保持不变，当绳AO段与水面的夹角为时，小船的速度为v，不计绳子与滑轮的摩擦，则此时小船的加速度等于()A. B.cos2C. D.答案A解析设绳子的拉力为F，功率P0Fvcos，对小船，由牛顿第二定律得加速度a，A项正确6(2017佛山二模)(多选)如图，汽车以一定的初速度连续爬两段倾角不同的斜坡ac和cd，在爬坡全过程中汽车保持某恒定功率不变，且在两段斜面上受到的摩擦阻力大小相等已知汽车在经过bc段时做匀速运动，其余路段均做变速运动以下描述该汽车运动全过程vt图中，可能正确的是()答案BC解析当在斜坡上运动时，如果开始速度较小，此时的牵引力大于受到的总阻力，开始做加速运动，根据PFv可知，牵引力减小，结合牛顿第二定律可知，加速度减小，当牵引力等于总阻力时，开始匀速运动，到达斜面cd后，斜面的倾角减小，重力沿斜面的分力减小，总阻力减小，此时牵引力大于总阻力，做加速运动，速度增大，根据PFv可知，牵引力减小，做加速度减小的加速运动；在斜面上时，受到的阻力大小f总mgsinf，若此时牵引力小于总阻力，做减速运动，速度减小，根据PFv可知，牵引力增大，结合牛顿第二定律可知，加速度减小，当牵引力等于阻力时，速度减小到最小，此后匀速运动，到达斜面cd后，斜面的倾角减小，重力沿斜面的分力减小，总阻力减小，此时牵引力大于总阻力，做加速运动，速度增大，根据PFv可知，牵引力减小，做加速度减小的加速运动，故B、C两项正确，A、D两项错误7(2017温州联考)一辆总质量为1 500 kg的汽车，由静止开始沿平直公路以额定功率P90 kW启动，并保持额定功率行驶汽车匀速运动过程中，突然发现前方有障碍物，立即以大小5 m/s2的加速度开始刹车，汽车最后停下来，整个过程中，汽车位移为765 m，刹车之前汽车受到的阻力恒为3 000 N汽车刹车过程位移大小和汽车保持额定功率运动的时间分别是()A90 m30 s B60 m20 sC60 m30 s D90 m20 s答案A解析由题意知，汽车以额定功率匀速行速时，牵引力与阻力大小相等，故可知汽车匀速行驶的速度vm/s30 m/s，因为汽车匀减速运动的加速度大小a5 m/s2，所以根据匀变速直线运动规律知，汽车刹车的位移x2 m90 m；在汽车刹车前的运动过程中只有摩擦力与牵引力对汽车做功，根据动能定理有，Ptf(xx2)mv20，解得，汽车保持额定功率行驶的时间t30 s，故A项正确8(2017湖南二模)一摩托车在竖直的圆轨道内侧做匀速圆周运动，人和车的总质量为m，轨道半径为R，车经最高点时发动机功率为P0、车对轨道的压力为mg.设轨道对摩托车的阻力与车对轨道的压力成正比，则()A车经最低点时对轨道的压力为mgB车运动过程中发动机的功率一直不变C车经最低点时发动机功率为3P0D车从最高点经半圆轨道到最低点的过程中，人和车重力做功的功率不变答案C解析在最高点：向心力大小为FnN1mg2mg，摩托车做匀速圆周运动，向心力大小不变，则在最低点：N2mgFn，得N23mg.故A项错误；在最高点：发动机功率P0F1vN1vmgv，在最低点：发动机功率为PF2vN2v3mgv，则有P3P0.故B项错误、C项正确；摩托车做匀速圆周运动，速度大小不变，重力大小不变车从最高点经半周到最低点的过程中，重力和速度方向夹角先变小再变大，重力功率先变大再变小故选C项9(多选)质量为m2 kg的物体沿水平面向右做直线运动，t0时刻受到一个水平向左的恒力F，此后物体的vt图像如图所示，取水平向右为正方向，g取10 m/s2，则()A物体与水平面间的动摩擦因数为0.05B10 s末恒力F的瞬时功率为6 WC10 s末物体在计时起点左侧4 m处D010 s内恒力F做功的平均功率为0.6 W答案AD解析由图线可知04 s内的加速度大小：a1 m/s22 m/s2，可得：Fmgma1；由图线可知410 s内的加速度大小：a2 m/s21 m/s2，可得：Fmgma2；解得：F3 N，0.05，A项正确；10 s末恒力F的瞬时功率为P10Fv1036 W18 W，B项错误；04 s内的位移x148 m16 m，410 s内的位移x266 m18 m，故10 s末物体在计时起点左侧2 m处，C项错误；010 s内恒力F做功的平均功率为 W0.6 W，D项正确10(2017吉林二模)(多选)如图甲所示，水平面上的物体在水平向右的拉力F作用下，由静止开始运动，运动过程中F功率恒为P.物体运动速度的倒数与加速度a的关系如图乙所示(v0、a0为已知量)则下列说法正确的是()A该运动过程中的拉力F为恒力B物体加速运动的时间为C物体所受阻力大小为D物体的质量为答案CD解析A项，由题意可知：PFv根据牛顿第二定律得：Ffma，即得：maf联立解得：a匀速时有：，f图像的斜率，解得：m，故C、D项正确，A、B项错误11.某测试员测试汽车启动、加速、正常行驶及刹车的性能前4 s逐渐加大油门，使汽车做匀加速直线运动，415 s保持油门位置不变，可视为发动机保持恒定功率运动，达到最大速度后保持匀速运动，15 s时松开油门并踩刹车，经3 s停止已知汽车的质量为1 200 kg，在加速及匀速过程中汽车所受阻力大小恒为f，刹车过程汽车所受阻力大小为5f.根据测试数据描绘vt图像如图所示，则下列说法正确的是()Af1 200 NB04 s内汽车所受牵引力大小为6 000 NC415 s内汽车位移为141 mD415 s内汽车功率为360 kW答案D解析A项，1518 s内做匀减速直线运动，加速度的大小a2 m/s210 m/s2，根据牛顿第二定律得，阻力fma21 20010 N12 000 N，故A项错误B项，04 s内做匀加速直线运动，加速度大小a1 m/s23 m/s2，根据牛顿第二定律得，Ffma1，解得Ffma112 000 N1 2003 N15 600 N，故B项错误C项，415 s内，汽车的功率不变，功率Pfvm12 00030 W360 000 W，根据动能定理得，Ptfsmvm2mv12，代入数据解得415 s内汽车的位移s292.2 m，故C项错误，D项正确12(2017安徽联考)(多选)完全相同的两辆汽车，都拖着完全相同的拖车，以相同的速度在平直公路上以速度v匀速齐头并迸，汽车与拖车的质量均为m，某一时刻两拖车同时与汽车脱离之后，甲汽车保持原来的牵引力继续前进，乙汽车保持原来的功率继续前进，经过一段时间后甲车的速度变为2v，乙车的速度变为1.5v，若路面对汽车的阻力恒为车重的0.1倍，取g10 m/s2，则此时()A甲乙两车在这段时间内的位移之比为43B甲车的功率增大到原来的4倍C甲乙两车在这段时间内克服阻力做功之比为1211D甲乙两车在这段时间内牵引力做功之比为32答案CD解析汽车拖着拖车时做匀速运动，受牵引力F0.12mg，P10.12mgv.拖车脱离后，对甲车，因为保持牵引力不变，有F0.1mgma，2vvat，联立解得a1 m/s2，tv(s)，x1vtat2v2，对乙车，因为保持功率不变，由动能定理：P1t0.1mgx2m(1.5v)2mv2，解得x2v2，故有，A项错误；甲车的功率与速度成正比，故B项错误；汽车克服阻力做功为Wfx，故，C项正确；而牵引力做功之比，D项正确二、非选择题13(2017舟山模拟)质量为1.0103 kg的汽车，沿倾角为30的斜坡由静止开始运动，汽车在运动过程中所受摩擦阻力大小恒为2 000 N，汽车发动机的额定输出功率为5.6104 W，开始时以a1 m/s2的加速度做匀加速运动(g10 m/s2)求：(1)汽车做匀加速运动的时间t1；(2)汽车所能达到的最大速率；(3)若斜坡长143.5 m，且认为汽车到达坡顶之前，已达到最大速率，则汽车从坡底到坡顶需多长时间？答案(1)7 s(2)8 m/s(3)22 s解析(1)由牛顿第二定律得Fmgsin30Ffma设匀加速过程的末速度为v，则有PFvvat1解得t17 s(2)当达到最大速度vm时，a0，则有P(mgsin30Ff)vm解得vm8 m/s(3)汽车匀加速运动的位移x1at12在后一阶段对汽车由动能定理得Pt2(mgsin30Ff)x2mvm2mv2又有xx1x2解得t215 s故汽车运动的总时间为tt1t222 s14(2017顺德区一模)在一条平直的公路上，甲车停在A点，乙车以速度v10 m/s匀速运动，当乙车运动到B点时，甲车以恒定加速度a0.5 m/s2匀加速启动，与乙车相向运动，若经过20 s两车相遇，此时甲车恰好达到最大速度已知甲车质量为1.0104 kg，额定功率为50 kW，阻力是车重的0.05倍试求：(1)甲车保持匀加速运动的时间；(2)A、B两点间的距离答案(1)10 s(2)250 m解析对