高三物理一轮复习 课时提升作业 十四 第五章 机械能及其守恒定律 第1讲 功和功率.doc

课时提升作业 十四功和功率(45分钟100分)一、选择题(本题共10小题,每小题6分,共60分。16题为单选题,710题为多选题)1.关于力对物体做功,下列说法正确的是()a.滑动摩擦力对物体一定做负功b.合外力对物体不做功,则物体速度一定不变c.作用力与反作用力的功代数和一定为零d.静摩擦力对物体可能做正功【解析】选d。滑动摩擦力的方向与物体相对运动方向相反,但与运动方向可以相同,也可以相反,还可以与运动方向垂直,故可能做负功,也可能做正功,也可能不做功,故a错误;合外力对物体不做功,则物体动能不变,即速度大小一定不变,但速度方向有可能变化,如匀速圆周运动,故b错误;作用力与反作用力可能都做正功,也可能一个做正功,一个做负功,也可能一个做功,一个不做功,故作用力与反作用力的功代数和不一定为零,故c错误;静摩擦力作用的物体间无相对滑动,但不代表没发生位移,所以可以做正功、负功或不做功,故d正确。【加固训练】如图所示,电梯与水平地面成角,一人站在电梯上,电梯从静止开始匀加速上升,达到一定速度后再匀速上升。若以fn表示水平梯板对人的支持力,g为人受到的重力,ff为电梯对人的静摩擦力,则下列结论正确的是()a.加速过程中ff0,ff、fn做正功,g做负功b.加速过程中ff0,fn不做功c.加速过程中ff=0,fn、g都做功d.匀速过程中ff=0,fn、g都不做功【解析】选a。加速过程中,水平方向的加速度由静摩擦力ff提供,所以ff0,ff、fn做正功,g做负功,选项a正确,b、c错误。匀速过程中,水平方向不受静摩擦力作用,ff=0,fn做正功,g做负功,选项d错误。2.(2017佛山模拟)质量为2kg的小铁球从某一高度由静止释放,经3s到达地面,不计空气阻力,g取10m/s2。则()a.2s末重力的瞬时功率为200wb.2s末重力的瞬时功率为400wc.2s内重力的平均功率为100wd.2s内重力的平均功率为400w【解析】选b。物体只受重力,做自由落体运动,2s末速度为v1=gt1=20m/s,下落2.0s末重力做功的瞬时功率p=mgv=21020w=400w,故选项a错误,b正确;2s内的位移为h2=12gt22=20m,所以前2s内重力的平均功率为p2=mgh2t2=210202w=200w,故选项c、d错误。3.(2017襄阳模拟)武广高铁已通车运行,速度最高可达390km/h,转弯时的半径达到了8km。若机车在运行过程中所受的阻力大小始终不变,在某一段直线轨道上匀加速运动的过程中,下列说法正确的是导学号42722420()a.机车输出功率不变b.机车输出功率逐渐增大c.机车一直匀加速运动,直到最大速度d.在任意两相等的时间内,机车动能变化相同【解析】选b。匀加速运动合外力f为定值,又因为阻力不变,故牵引力恒定不变,由p=fv,v逐渐增大,所以p增大,故a错误、b正确;当功率达到额定功率后,机车的功率就不能增大,要增大速度,则要减小牵引力,当牵引力等于阻力时,机车速度达到最大值,所以机车匀加速运动过程达不到最大速度,故c错误;ek=w合=(f-ff)s,在任意相等时间内,f、ff、a都是定值,因为物体做匀加速运动,故在任意相等时间内,s不同,ek不同,故d错误。4.(2017黄山模拟)儿童乐园中一个质量为m的小火车,以恒定的功率p由静止出发,沿一水平直轨道行驶达到最大速度v后做匀速运动,在到达终点前某时刻关闭发动机,小火车又做匀减速直线运动,到达终点时恰好停止,小火车在运动过程中通过的总路程为s,小火车在行驶过程中所受阻力恒定,则小火车运动的总时间为()a.sv+mv2pb.2sv+mv2pc.2svd.msvp【解析】选a。当牵引力等于阻力时,速度最大,由p=ffv得ff=pv,设关闭发动机前的运动时间为t1,对全过程由动能定理得pt1-ffs=0,解得t1=ffsp=sv,匀减速运动的加速度大小为a=ffm=pmv,则匀减速运动的时间为t2=va=mv2p,则火车运动的总时间为t=t1+t2=sv+mv2p,故a正确。5.(2017保定模拟)一物体放在粗糙程度相同的水平面上,受到水平拉力的作用,由静止开始沿直线运动,物体的加速度a和速度的倒数1v的关系如图所示。物体的质量为m=1kg,不计空气阻力,重力加速度g取10m/s2,下列说法正确的是()a.物体与水平面之间的动摩擦因数为0.1b.物体速度为1.5m/s时,加速度大小为2m/s2c.拉力的最大功率为6wd.物体匀加速运动的时间为1s【解析】选a。由图象可知物体速度为01m/s过程中做加速度为2m/s2的匀加速直线运动,在速度为13m/s过程中,拉力以恒定的功率拉动物体,由牛顿第二定律得pv-ff=ma,从图中代入数据得,13p-ff=0,p-ff=2,解得p=3w,ff=1n,故c错误;又ff=mg,解得物体与水平面之间的动摩擦因数=0.1,故a正确;将p=3w, ff=1n,m=1kg,v=1.5m/s代入pv-ff=ma,解得a=1m/s2,即物体速度为1.5m/s时,加速度大小为1m/s2,故b错误;从图象可知物体速度为01m/s过程中做加速度为2m/s2的匀加速直线运动,匀加速的时间为t=va=0.5s,故d错误。6.列车在空载情况下以恒定功率p经过一段平直的路段,通过某点时速率为v,加速度为a1;当列车满载货物再次经过同一点时,功率和速率均与原来相同,但加速度变为a2,重力加速度大小为g。设阻力是列车重力的k倍,则列车满载与空载时的质量之比为()导学号42722421a.kg+a1kg+a2b.kg+a2kg+a1c.p(kg+a2)v(kg+a1)d.p(kg+a1)v(kg+a2)【解题指导】解答本题应注意以下两点:(1)由p=fv求出列车的牵引力;(2)对列车空载与满载时分别列牛顿第二定律方程分析求解。【解析】选a。设列车空载与满载时的质量分别为m1和m2,当空载加速度为a1时,由牛顿第二定律和功率公式p=fv得pv-km1g=m1a1,当满载加速度为a2时,由牛顿第二定律和功率公式p=fv得pv-km2g=m2a2,联立解得m2m1=kg+a1kg+a2,故选项a正确。7.如图所示,摆球质量为m,悬线的长为l,把悬线拉到水平位置后放手。设在摆球运动过程中空气阻力f阻的大小不变,则下列说法正确的是()a.重力做功为mglb.绳的拉力做功为0c.空气阻力f阻做功为-mgld.空气阻力f阻做功为-12f阻l【解析】选a、b、d。如图所示,因为拉力ft在运动过程中始终与运动方向垂直,故不做功,即wft=0,b正确;重力在整个运动过程中始终不变,摆球在重力方向上的位移为ab在竖直方向上的投影l,所以wg=mgl,a正确;f阻所做的总功等于每个小弧段上f阻所做功的代数和,即wf阻=-(f阻x1+f阻x2+)=-12f阻l,c错误,d正确。8.(2017南阳模拟)质量为m的汽车在平直柏油路上行驶时所受阻力恒定,汽车在柏油路上从静止开始以加速度a匀加速直线运动,经时间t1达到最大输出功率,汽车继续加速运动到最大速度v,匀速运动一段距离后,保持最大输出功率驶入沙石路,汽车在沙石路所受阻力为柏油路上的2倍,则导学号42722422()a.汽车在柏油路面加速阶段的平均速度等于0.5vb.汽车最大输出功率为ma2vt1v-at1c.汽车驶入沙石路后先做加速度减小的减速运动,最后做匀速直线运动d.汽车在沙石路面匀速运动的速度为2v【解析】选b、c。因为汽车在加速阶段的整个过程不是匀变速直线运动,平均速度不等于0.5v,故a错误;根据牛顿第二定律得,f-ff=ma,解得f= ff+ma,当汽车速度最大时,则有ff=pmv,pm=(ff+ma)at1=(pmv+ma)at1,解得最大输出功率pm=ma2vt1v-at1,故b正确;汽车进入沙石路后,由于阻力变大,速度减小,根据p=fv知,牵引力增大,由a=ff-fm知,加速度减小,可知车先做加速度减小的减速运动,当牵引力与阻力相等,做匀速直线运动,故c正确;根据p= ffvm知,输出功率不变,阻力变为原来的2倍,最大速度变为原来的一半,故d错误。【总结提升】解答汽车启动问题时应注意的三个问题(1)确定是匀加速启动还是恒定功率启动。(2)区别汽车所能达到的最大速度与匀加速运动的最大速度。(3)恒定功率下物体的运动一定不是匀加速运动,这种加速过程发动机做的功可用w=pt计算,涉及位移问题应用动能定理分析计算。9.(2017六安模拟)如图所示,一辆货车通过光滑轻质定滑轮提升一箱货物,货箱质量为m,货物质量为m,货车以速度v向左匀速运动,将货物提升高度h,则导学号42722423()a.货物向上做匀速运动b.箱中的物体对箱底的压力大于mgc.图示位置时货车拉力的功率大于(m+m)gvcosd.此过程中货车拉力做的功为(m+m)gh【解析】选b、c。将货车的速度进行正交分解,如图所示:由于绳子不可伸长,货箱和货物整体向上运动的速度和货车速度沿着绳子方向的分量相等,即v1=vcos,由于不断减小,故货箱和货物整体向上做加速运动,处于超重状态,故箱中的物体对箱底的压力大于mg,选项a错误,b正确;货箱和货物整体向上做加速运动,则拉力大于(m+m)g,整体的速度为vcos,拉力功率p=fv(m+m)gvcos,选项c正确;此过程中货车拉力做的功等于货箱和货物整体动能的增加量和重力势能的增加量,大于(m+m)gh,选项d错误。【加固训练】(多选)用起重机将地面上静止的货物竖直向上吊起,货物由地面运动至最高点的过程中,其v-t图象如图所示。下列说法正确的是()a.在0t1时间内,货物处于超重状态b.在t1t2时间内,起重机拉力对货物不做功c.在t2t3时间内,起重机拉力对货物做负功d.匀速阶段拉力的功率可能比加速阶段某一时刻拉力的瞬时功率小【解析】选a、d。由v-t图象可知0t1时间内,货物具有向上的加速度,故处于超重状态,选项a正确;在t1t3时间内,起重机的拉力始终竖直向上,一直做正功,选项b、c错误;匀速阶段拉力小于加速阶段的拉力,而匀速阶段的速度大于加速阶段的速度,由p=fv可知匀速阶段拉力的功率可能比加速阶段某一时刻拉力的瞬时功率小,选项d正确。10.如图甲所示,物体受到水平推力f的作用,在粗糙水平面上做直线运动。通过力传感器和速度传感器监测到推力f和物体速度v随时间t变化的规律如图乙所示。重力加速度g取10m/s2。则()a.物体的质量m=0.5kgb.物体与水平面间的动摩擦因数=0.2c.第2s内物体克服摩擦力做的功w=2jd.前2s内推力f做功的平均功率p=1.5w【解题指导】解答本题应注意以下三点:(1)由f-t图象和v-t图象判断出物体所受滑动摩擦力的大小。(2)由v-t图象求出12s内的加速度,由牛顿第二定律求出物体的质量。(3)由v-t图象先求出物体在前2s内的位移,再求出2s内各个分力做功的代数和,由p=wt求平均功率。【解析】选a、c、d。由速度时间图线知,在23s内,物体做匀速直线运动,可知推力等于摩擦力,可知ff=2n,在12s内,物体做匀加速直线运动,由速度时间图线知,a=2m/s2,根据牛顿第二定律得,f2-ff=ma,代入数据解得m=0.5kg,故选项a正确;物体与水平面间的动摩擦因数=ffmg=0.4,故选项b错误;第2s内的位移x2=1221m=1m,则物体克服摩擦力做功w=ffx2=21j=2j,故选项c正确;前2s内位移x=x2=1m,则推力f做功的大小wf=f2x2=31j=3j,则平均功率p=wt=32w=1.5w,故选项d正确。二、计算题(本题共15分。需写出规范的解题步骤)11.如图甲,质量m=2kg的物体静止在水平面上,物体跟水平面间的动摩擦因数=0.2。从t=0时刻起,物体受到一个水平力f的作用而开始运动,f随时间t变化的规律如图乙,6s后撤去拉力f。(g取10m/s2)求:导学号42722424(1)第4s末物体的速度。(2)物体运动过程中拉力f做的功。【解析】(1)在04s内,设物体的加速度为a1,4s末速度为v,则根据牛顿第二定律得:f1-mg=ma1v=a1t1解得:v=12m/s(2)前4s的位移x1=12a1t12x1=24m46s物体做匀速直线运动,位移大小为x2=vt2解得:x2=24m物体运动过程中拉力f做的功为:w=f1x1+f2x2解得:w=336j答案:(1)12m/s(2)336j【能力拔高题】1.(8分)一木块前端有一滑轮,绳的一端系在右方固定处,水平穿过滑轮,另一端用恒力f拉住,保持两股绳之间的夹角不变,如图所示,当用力f拉绳使木块前进s时,力f对木块做的功(不计绳重和滑轮摩擦)是()a.fscosb.fs(1+cos)c.2fscosd.2fs【解析】选b。根据动滑轮的特点可求出绳子在f方向上的位移为x=s(1+cos),根据恒力做功公式得w=fx=fs(1+cos),或可看成两股绳都在对木块做功w=fs+fscos=fs(1+cos),则选项b正确。2.(17分)额定功率为80kw,质量为2103kg的汽车在平直公路上行驶,假设汽车在运动过程中所受阻力大小恒为ff=4.0103n,g取10m/s2,求:导学号42722425(1)汽车能达到的最大速度v。(2)如果汽车以2m/s2的加速度匀加速行驶,则汽车匀加速行驶能维持多长时间。(3)如果汽车从静止驶出,先以2m/s2的加速度匀加速至额定功率,再保持功率不变加速到最