《创新设计》2016年高考物理一轮复习教师word文档 活页作业 2-5-1.doc

第五章 机械能 第 1 课时 功和功率 基本技能练 1(多选) 一物体在粗糙的水平面上滑行，从某时刻起，对该物体再施加一水平恒力 F，运 动了一段时间，则 ( ) A如果物体改做匀速运动，则力 F 一定对物体做正功 B如果物体改做匀加速直线运动，则力 F 一定对物体做正功 C如果物体仍做匀减速运动，则力 F 一定对物体做负功 D如果物体改做曲线运动，则力 F 一定对物体不做功 解析 物体在粗糙的水平面上做匀减速直线运动，施加一水平恒力 F 后，如果物体改 做匀速运动，则力 F 一定与摩擦力等大、反向，与物体运动方向相同，对物体做正功， A 正确；如果物体改做匀加速直线运动，则力 F 一定与物体运动方向相同，且大于摩 擦力，力 F 对物体做正功，B 正确；如果物体仍做匀减速运动，则力 F 可能与物体运 动方向相同，但大小小于摩擦力，对物体做正功；也可能与物体运动方向相反，对物 体做负功，C 错误；只要物体受力 F 与物体运动方向不共线，物体就做曲线运动，力 F 与速度的夹角既可以是锐角也可以是钝角，还可以是直角，各种做功情况都有可能， D 错误。 答案 AB 2. (多选)(2014广州模拟)如图 1 所示，质量为 m 的木块放在倾角为 的斜面上，并与斜面 一起水平向左匀速运动，木块 ( ) 图 1 A对斜面的压力大小为 mgcos B所受的支持力对木块不做功 C所受的摩擦力对木块做负功 D所受的摩擦力方向可能沿斜面向下 解析 木块随斜面一起水平向左匀速运动，根据平衡条件可知木块对斜面的压力大小 为 mgcos ，选项 A 正确；木块所受的支持力与木块位移的夹角为锐角，所以木块所受 支持力对木块做正功，选项 B 错误；木块所受的摩擦力方向一定沿斜面向上，与木块 位移的夹角为钝角，所以木块所受的摩擦力对木块做负功，选项 C 正确，D 错误。 答案 AC 3. (多选 )如图 2 所示是“ 武广铁路” 上一辆列车在某段时间内它的功率随时间变化的“P t ”图 象，如果列车在行驶过程中受到的阻力大小恒定不变，那么对这段时间内该列车的运动 情况的图象可用下图中的哪些图象来表示 ( ) 图 2 解析 由图象可知，运动过程中列车的输出功率一定，若列车的牵引力等于阻力，则 列车做匀速直线运动，选项 A、D 正确；若列车正以恒定的功率启动，牵引力此时大 于阻力，则随着列车速度增大，牵引力减小，列车做加速度减小的加速直线运动，选 项 B 正确，C 错误。 答案 ABD 4.升降机从地面上升，在一段时间内速度随时间变化的情况如图 3 所示。则升降机内一个 重物受到的支持力的功率随时间变化的图象可能是下图中的 ( ) 图 3 解析 根据升降机在一段时间内速度随时间变化的图象可知，升降机先匀加速运动后 匀速运动，支持力 FN 先大于重力 mg 后等于重力 mg，则由公式 PF Nv 知，升降机内 一个重物受到的支持力的功率随时间变化的图象应为 C 项所示。 答案 C 5(多选) 如图 4 所示，一物体沿弧形轨道滑下后进入足够长的水平传送带，传送带以图示 方向匀速转动，则传送带对物体的做功情况可能是 ( ) 图 4 A始终不做功 B先做负功后做正功 C先做正功后不做功 D先做负功后不做功 解析 设传送带的速度大小为 v1，物体刚滑上传送带时的速度大小为 v2。若 v2v 1， 则物体与传送带间无摩擦力，传送带对物体始终不做功；若 v2v1，物体相对于传送带 向右运动，物体受到的滑动摩擦力向左，则物体先减速到速度为 v1，然后随传送带一 起匀速运动，故传送带对物体先做负功后不做功；若 v2v1，物体相对于传送带向左运 动，受到的滑动摩擦力向右，物体先加速到速度为 v1，然后随传送带一起匀速运动， 故传送带对物体先做正功后不做功。选项 A、C、D 正确。 答案 ACD 6质量为 m 的物体从倾角为 且固定的光滑斜面顶端由静止开始下滑，斜面高为 h，当物 体滑至斜面底端时，重力做功的瞬时功率为 ( ) Amg B. mg sin 2gh 12 2gh Cmg sin Dmg2gh 2ghsin 解析 由于斜面是光滑的，由牛顿第二定律和运动学公式有：agsin ，2a v 2， hsin 故物体滑至斜面底端时的速度 v ，如图所示可知，重力的方向和 v 方向的夹角 2gh 为 90 ，则物体滑至斜面底端时重力的瞬时功率为 Pmg cos(90 )2gh mg sin ，故 C 选项正确。2gh 答案 C 7(多选) 提高汽车运动速率的有效途径是增大发动机的功率和减小阻力因数(设阻力与汽车 运动速率的平方成正比，即 fkv 2，k 是阻力因数) 。当发动机的额定功率为 P0 时，汽 车运动的最大速率为 vm，如果要使汽车运动的速率增大到 2vm，则下列办法可行的是 ( ) A阻力因数不变，使发动机额定功率增大到 4P0 B阻力因数不变，使发动机额定功率增大到 8P0 C发动机额定功率不变，使阻力因数减小到 k4 D发动机额定功率不变，使阻力因数减小到 k8 解析 根据题意，P 0fv mkv vmkv ，所以 kP 0/vm 3。如果阻力因数不变，当汽2m 3m 车运动的速率增大到 2vm 时，阻力 f1k(2v m)2，发动机的额定功率需要增大到 Pf 12vm8P 0，选项 A 错误，B 正确；若发动机额定功率不变，要使汽车运动的速率 增大到 2vm，阻力应为 f2P 0/(2vm)kv /(2vm)kv /2，令 f2k 1(2vm)2，即3m 2m kv /2k 1(2vm)2，可得 k1 ，即应使阻力因数减小到 ，选项 C 错误，D 正确。2m k8 k8 答案 BD 能力提高练 8.如图 5 所示为电动车在水平路面上启动过程中的速度图象，Oa 段为过原点的倾斜直线， ab 段表示以额定功率行驶时的加速阶段，bc 段是与 ab 段相切的水平直线，则下列说法 中正确的是 ( ) 图 5 A0t 1 时间内电动车做匀加速运动且功率恒定 Bt 1t 2 时间内电动车牵引力做功为 mv mv 12 2 12 21 Ct 1t 2 时间内电动车的平均速度为 (v1v 2) 12 D在全过程中，t 1 时刻的牵引力及其功率都是最大值，t 2t 3 时间内牵引力最小 解析 0t 1 时间内电动车做匀加速运动，牵引力 F 大小恒定，但电动车的速度 v 逐渐 增大，所以其功率逐渐增大，选项 A 错误；t 1t 2 时间内，牵引力做正功，摩擦力做负 功，合外力做功之和等于动能的改变量，所以选项 B 错误；根据“面积”法求位移， t1t 2 时间内汽车的位移 x (v1v 2)(t2t 1)，所以平均速度 (v1v 2)，选项 12 v xt2 t1 12 C 错误；在全过程中 t1 时刻的斜率最大，加速度 a1 也最大，根据 F1F fma 1 可知， 此时牵引力 F1 最大，此时的功率 P1 也是在 0t 1 时间内最大的，在 t1 时刻之后，电动 车的功率保持 P1 不变，所以 P1 是整个过程中的最大值，在 t2t 3 时间内牵引力等于摩 擦力，牵引力在整个过程中最小，选项 D 正确。 答案 D 9一质量为 m 的物体静止在粗糙的水平地面上，从 t0 时刻开始受到方向恒定的水平拉 力 F 作用， F 与时间 t 的关系如图 6 甲所示。物体在 时刻开始运动，其 vt 图象如图 t02 乙所示，若可认为滑动摩擦力等于最大静摩擦力，则 ( ) 图 6 A物体与地面间的动摩擦因数为 2F0mg B物体在 t0 时刻的加速度大小为 2v0t0 C物体所受合力在 t0 时刻的功率为 2F0v0 D水平力 F 在 t0 到 2t0 这段时间内的平均功率为 F0(2v0 ) F0t0m 解析 由题图知在 时刻，物体刚被拉动，有 F0mg ，则 ，A 错误；在 t0 时刻 t02 F0mg 加速度大于 ，B 错误；物体在 t0 时刻的合力 F2F 0mgF 0，功率 v0t0 2 2v0t0 PFv 0F 0v0，C 错误；t 02t 0 时间内，加速度为 a ，2t 0 时刻的速度 2F0 mgm F0m 为 vv 0at，t 02t 0 时间内的平均速度 ，平均功率 2F 0 ，联立得v v0 v2 P v F 0(2v0 )，D 正确。P F0t0m 答案 D 10(多选) 质量为 2103 kg、发动机的额定功率为 80 kW 的汽车在平直公路上行驶。若该 汽车所受阻力大小恒为 4103 N，则下列判断中正确的有 ( ) A汽车的最大速度是 20 m/s B汽车以 2 m/s2 的加速度匀加速启动，启动后第 2 s 末时发动机的实际功率是 32 kW C汽车以 2 m/s2 的加速度匀加速启动，匀加速运动所能维持的时间为 10 s D若汽车保持额定功率启动，则当其速度为 5 m/s 时，加速度为 6 m/s2 解析 无论汽车以何种方式启动，P 额 F fvm 总成立，因此汽车的最大速度 vm P额Ff m/s 20 m/s，A 项正确；汽车以 2 m/s2 的加速度匀加速启动，启动后第 2 s 末 801034103 的速度为 vat 4 m/s，汽车牵引力 FmaF f210 32 N410 3 N810 3 N，功率 PFv 3.210 4 W，B 项正确；当汽车的瞬时功率达到额定功率时，匀加速运动结束， 此时有 P 额 Fv 1，则 v1 m/s10 m/s，所以匀加速时间 t 5 s，C P额F 801038103 v1a 项错误；若汽车保持额定功率启动，则当其速度为 5 m/s 时，牵引力 F ，加速度 P额v a 6 m/s 2，D 项正确。 F Ffm 答案 ABD 11(多选) 如图 7 甲所示，质量为 1 kg 的物体在与水平方向成 37角斜向下的恒定推力 F 作用下沿粗糙的水平面运动，1 s 后撤掉推力 F，其运动的 vt 图象如图乙所示。(sin 370.6，cos 37 0.8，g 10 m/s2)下列说法正确的是 ( ) 图 7 A在 02 s 内，合外力一直做正功 B在 0.5 s 时，推力 F 的瞬时功率为 120 W C在 03 s 内，物体克服摩擦力做功为 120 J D在 02 s 内，合外力的平均功率为 6.25 W 解析 由速度时间图象结合动能定理可知，01 s 内合外力做正功；12 s 内合外力 做负功，A 错误；由牛顿第二定律可得 Fcos 37F f1ma 1，F f1(Fsin 37mg)， Ff2 mgma 2，将 a110 m/s 2，a 25 m/s 2 代入可得 F30 N。由 PFvcos 37可知在 0.5 s 时，推力 F 的瞬时功率为 120 W，B 正确；01 s 内，摩擦力 Ff114 N，位移为 5 m；13 s 内，摩擦力 Ff25 N，位移为 10 m，故在 03 s 内，物体克服摩擦力做功 120 J，C 正确；根据动能定理，在 02 s 内，合外力做的功等于动能的变化量即为 12.5 J，故其平均功率为 6.25 W，D 正确。 答案 BCD 12节能混合动力车是一种可以利用汽油及所储存电能作为动力来源的汽车，有一质量 m1 000 kg 的混合动力轿车，在平直公路上以 v190 km/h 匀速行驶，发动机的输出 功率为 P50 kW 。当驾驶员看到前方有 80 km/h 的限速标志时，保持发动机功率不变， 立即启动利用电磁阻尼带动的发电机工作给电池充电，使轿车做减速运动。运动 L72 m 后，速度变为 v272 km/h。此过程中发动机功率的 用于轿车的牵引， 用于供给发 15 45 电机工作，发动机输送给发电机的能量最后有 50%转化为电池的电能。假设轿车在上 述运动过程中所受阻力保持不变。求： (1)轿车以 90 km/h 在平直公路上匀速行驶时，所受阻力 F 阻 的大小； (2)轿车从 90 km/h 减速到 72 km/h 过程中，获得的电能 E 电 ； (3)轿车仅用其在上述减速过程中获得的电能 E 电 维持 72 km/h 匀速运动的距离 L。 解析 (1)轿车牵引力与输出功率的关系 PF 牵 v1 将 P50 kW， v190 km/h25 m/s 代入得 F 牵 210 3 N Pv1 当轿车匀速行驶时，牵引力与阻力大小