（北京专用）2019版高考物理一轮复习 第六章 机械能 第1讲 功 功率检测

1、（北京专用）2019版高考物理一轮复习 第六章 机械能 第1讲 功 功率检测第1讲功功率基础巩固1.(2017北京西城期末,1)功的单位是焦耳(J),焦耳与基本单位米(m)、千克(kg)、秒(s)之间的关系正确的是()A.1J=1kgm/sB.1J=1kgm/s2C.1J=1kgm2/sD.1J=1kgm2/s22.质量为1kg的物体被人用手由静止提高1m,这时物体的速度是2m/s,g取10m/s2,则下列说法中不正确的是()A.手对物体做功12JB.合外力对物体做功12JC.合外力对物体做功2JD.物体克服重力做功10J3.质量为2kg的物体与水平面间的动摩擦因数=0.1,在水平拉力的作用下

2、由静止开始运动,水平拉力做的功W随位移x变化的关系如图所示。重力加速度g取10m/s2,则()A.x=0m至x=3m的过程中,水平拉力为3NB.x=3m至x=9m的过程中,水平拉力为5NC.x=6m时,物体的速度为3m/sD.x=3m至x=9m的过程中,物体做匀加速运动4.(2016北京海淀期中,7)两个完全相同的小球,在同一高度处以相同大小的初速度分别沿水平方向和竖直方向抛出,最后都落到同一水平地面上。不计空气阻力,则下列说法中正确的是()A.两小球落地时速度相同B.两小球落地时,重力的瞬时功率相同C.从抛出至落地,重力对两小球做的功相同D.从抛出至落地,重力对两小球做功的平均功率相同5.(

3、2016北京石景山一模,18)如图所示,位于竖直平面内的一面墙上有A、B、C三个完全相同的窗户。将一个小球斜向上抛出,小球在空中依次飞过A、B、C三个窗户,图中曲线为小球在空中运动的轨迹,轨迹所在的平面靠近竖直墙面,且与墙面平行。不计空气阻力的影响,以下说法中正确的是()A.小球通过窗户A所用的时间最长B.小球通过窗户C的平均速度最大C.小球通过窗户A克服重力做的功最多D.小球通过窗户C克服重力做功的平均功率最小6.(2017北京朝阳期中,7,3分)在一段平直的公路上,汽车保持额定功率P行驶,所受的阻力大小恒为f。已知汽车的质量为m,最大速率为vm。若某时刻汽车的速度大小为v(v<vm)

4、时,汽车的加速度大小为a,所受的牵引力大小为F,则下列关系式正确的是()A.f=B.F=maC.P=(f+ma)vmD.a=-7.(2016北京东城期中,20)利用如图甲所示的装置可以将重物竖直向上提起。已知质量为2kg的物体在外力F作用下由静止开始向上做匀加速运动,其速度随时间的变化关系如图乙所示。滑轮质量、摩擦均不计,g取10m/s2。(1)判断物体处于超重状态还是失重状态;(2)求外力F的大小;(3)求前4s内外力F所做的功。综合提能1.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(

5、)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2.(多选)两实心小球甲和乙由同一种材料制成,甲球质量大于乙球质量。两球在空气中由静止下落,假设它们运动时受到的阻力与球的半径成正比,与球的速率无关。若它们下落相同的距离,则()A.甲球用的时间比乙球长B.甲球末速度的大小大于乙球末速度的大小C.甲球加速度的大小小于乙球加速度的大小D.甲球克服阻力做的功大于乙球克服阻力做的功3.一汽车在平直公路上行驶。从某时刻开始计时,发动机的功率P随时间t的变化如图所示。假定汽车所受阻力的大小f恒定不变。下列描述该汽车的速度v随时间t变化的图线中,可能正确的是()4.(2018北京东城

6、期末)人类总想追求更快的速度,继上海磁悬浮列车正式运营,又有人提出了新设想“高速飞行列车”,并引起了热议。如图1所示,“高速飞行列车”拟通过搭建真空管道,让列车在管道中运行,利用低真空环境和超声速外形减小空气阻力,通过磁悬浮减小摩擦阻力,最大速度可达4000km/h。我们可以用高中物理知识对相关问题做一些讨论,为计算方便,取“高速飞行列车”(以下简称“飞行列车”)的最大速度为v1m=1000m/s;取上海磁悬浮列车的最大速度为v2m=100m/s;参考上海磁悬浮列车的加速度,设“飞行列车”的最大加速度为a=0.8m/s2。图1图2(1)若“飞行列车”在北京和昆明(距离为L=2000km)之间运

7、行,假设列车加速及减速运动时保持加速度大小为最大值,且功率足够大,求从北京直接到达昆明的最短运行时间t。(2)列车高速运行时阻力主要来自于空气阻力,因此我们采用以下简化模型进行估算:设列车所受阻力正比于空气密度、列车迎风面积及列车相对空气运动速率的平方;“飞行列车”与上海磁悬浮列车都采用电磁驱动,可认为二者达到最大速度时功率相同,且外形相同。在上述简化条件下,求在“飞行列车”的真空管道中空气的密度1与磁悬浮列车运行环境中空气密度2的比值。(3)若设计一条线路让“飞行列车”沿赤道穿过非洲大陆,如图2所示,甲站在非洲大陆的东海岸,乙站在非洲大陆的西海岸,分别将列车停靠在站台、从甲站驶向乙站(以最大

8、速度)、从乙站驶向甲站(以最大速度)三种情况中,车内乘客对座椅压力的大小记为F1、F2、F3,请通过必要的计算将F1、F2、F3按大小排序。(已知地球赤道长度约为4104km,一天的时间取86000s)答案精解精析基础巩固1.D1J=1N1m=(1kgm/s2)1m=1kgm2/s2,A、B、C错误,D正确,故选D。2.B设手对物体的作用力为F,物体质量为m,上升高度为h,则F-mg=ma,v2=2ah,解得F=12N,故WF=Fh=12J,W合=Ek=2J,WG克=mgh=10J,因此B不正确。3.C由W=Fx知W-x图中斜率k=F,x=0m至x=3m的过程中,水平拉力F1=5N,A错误;x

9、=3m至x=9m的过程中,水平拉力F2=2N,B错误;x=6m时,WF-Wf=mv2,21J-0.12106J=2kgv2,得v=3m/s,C正确;x=3m至x=9m的过程F2=2N,f=2N,合力为零,物体做匀速运动,D错误。4.C平抛的小球与竖直方向抛出的小球落地速度方向不同,A错误;根据机械能守恒,两个小球落地速度大小相同,但由于方向不同,故竖直方向的分量不同,故重力的瞬时功率不同,B错误。由于两个小球初、末位置高度差相同,故重力对两小球做功相同,C正确;两小球重力做功相同,两个小球运动时间不同,故重力做功的平均功率不相同,D错误。5.D小球做斜上抛运动,可以分解成水平方向的匀速直线运动

10、,竖直方向的上抛运动。水平方向的运动和竖直方向的运动具有等时性。小球竖直方向速度逐渐减小,而A、B、C三个窗户的竖直高度相等,所以通过窗户A所用时间最短,通过窗户C所用时间最长,A选项错误。小球竖直方向速度逐渐减小,水平方向速度不变,所以小球通过窗户A的平均速度最大,通过窗户C的平均速度最小,B选项错误。小球通过A、B、C三个窗户时克服重力做的功相等,C选项错误。由P=Gv知,小球通过窗户A克服重力做功的平均功率最大,通过窗户C克服重力做功的平均功率最小,D选项正确。6.D汽车的功率是指牵引力的功率,汽车保持额定功率行驶时,当牵引力等于阻力时,汽车速度最大,此时有:P=fvm,选项A、C错误;

11、速度达到最大之前,牵引力大于阻力,根据牛顿第二定律有:F-f=maa=-,选项B错误,选项D正确。7.答案(1)超重状态(2)10.5N(3)84J解析(1)物体由静止开始向上做匀加速运动,加速度方向竖直向上,处于超重状态。(2)由速度-时间图线的斜率表示加速度,得物体的加速度为:a=m/s2=0.5m/s2。根据牛顿第二定律得:2F-mg=ma,则F=N=10.5N。(3)4s内物体的位移为:x=at2=0.542m=4m,则拉力作用点的位移为:s=2x=8m外力F所做的功为:W=Fs=10.58J=84J。综合提能1.A小环在固定的光滑大圆环上滑动,做圆周运动,其速度沿大圆环切线方向,大圆

12、环对小环的弹力(即作用力)垂直于切线方向,与速度垂直,故大圆环对小环的作用力不做功,选项A正确、B错误。开始时大圆环对小环的作用力背离圆心,到达圆心等高点时弹力提供向心力,故大圆环对小环的作用力指向圆心,选项C、D错误。2.BD甲、乙下落的时间与加速度有关,应先求加速度,由m甲=V甲=()得R甲=,阻力f甲=kR甲=k,由牛顿第二定律知a甲=g-k,同理a乙=g-k,因m甲>m乙,所以a甲>a乙,故C项错误;再由位移公式h=at2可知t甲<t乙,故A项错误;再由速度位移公式v2=2ah得v甲>v乙,B项正确;甲球受到的阻力大,甲、乙下落距离相等,故甲球克服阻力做的功大于

13、乙球克服阻力做的功,D项正确。3.A由题意知汽车发动机的功率为P1、P2时,汽车匀速运动的速度v1、v2满足P1=fv1、P2=fv2,即v1=、v2=。若t=0时刻v0<v1,则0t1时间内汽车先加速,有:-f=ma1,可见a1随着v的增大而减小,选项B、D错误。若v0=v1,汽车在0t1时间内匀速运动,因选项中不涉及v0>v1的情况,故不作分析。在t1时刻,发动机的功率突然由P1增大到P2,而瞬时速度未来得及变化,则由P=Fv知牵引力突然增大,则汽车立即开始做加速运动,有:-f=ma2,同样,a2随v的增大而减小,直到a2=0时开始匀速运动,故A正确、C错误。4.答案(1)3250s(2)(3)见解析解析(1)“飞行列车”以最大加速度a=0.8m/s2加速到最大速度v1m=1000m/s,通过的距离x0=625km因为x0<,所以列车加速到v1m后保持一段匀速运动,最后以相同大小的加速度匀减速到站停下,用时最短。加速和减速阶段用时相等:t加=t减=1250s匀速阶段用时为:t匀=750s所以最短运行时间t=t加+t减+t匀=3250s(2)列车功率为P,以最大速度vm匀速运行时,牵引力等于阻力f,此时有P=Fvm=fvm由题中简化条件可以写出:阻力f=kS,因此P=kS。“飞行列车