高考物理总复习专题五机械能第1讲功、功率练习含答案

第1讲功、功率知识巩固练1.(2023年岳阳一中模拟)如图所示，一物块相对木板向右从板上A点滑至板上B点，木板上A、B两点间距离为5米，同时木板在地面上向左滑行3米，图甲为滑行前，图乙为滑行后，在此过程中物块受到木板对它的滑动摩擦力大小为20N，则物块所受的摩擦力做功为()A.-160J B.-100C.100J D.-40J【答案】D【解析】物块所受的摩擦力做的功为W＝Fxcosθ＝-20×(5-3)＝-40J，故D正确.2.(2023年汕头二模)成语“簸扬糠秕”常用于自谦，形容自己无才而居前列.成语源于如图所示的劳动情境，在恒定水平风力作用下，从同一高度由静止释放的米粒和糠秕落到地面不同位置.空气阻力忽略不计，下列说法正确的是()A.从释放到落地的过程中，米粒和糠秕重力做功相同B.从释放到落地的过程中，作用于米粒和糠秕的风力做功相同C.从释放到落地的过程中，糠秕的运动时间大于米粒的运动时间D.落地时，米粒重力的瞬时功率大于糠秕重力的瞬时功率【答案】D【解析】由重力做功为WG＝mgh，可知重力做功不仅与高度有关，还与物体的质量有关，虽然米粒和糠下落的高度相同，但二者质量不同，因此从释放到落地的过程中，米粒和糠重力做功不相同，故A错误；由于下落过程中，风力水平且大小恒定，但米粒和糠的水平位移不同，根据W＝FLcosθ，可知，风力对米粒和糠做功不相同，故B错误；由于忽略空气阻力，则米粒和糠在竖直方向均做自由落体运动，而下落高度相同，则可知米粒和糠从释放到落地的过程中运动时间相同，故C错误；根据功率的计算公式可知重力的瞬时功率为PG＝mgv，米粒和糠在竖直方向均作自由落体运动，且运动时间相同，则可知二者在竖直方向的速度相同，但二者质量不同，米粒的质量大于糠秕的质量，因此可知，落地时，米粒重力的瞬时功率大于糠秕重力的瞬时功率，故D正确.3.如图所示是我国自主研发的全自动无人值守望远镜，它安装在位于南极大陆的昆仑站，电力供应仅为1×103W.若用国际单位制基本单位的符号来表示W，下列正确的是()A.N·s B.N·m/sC.kg·m/s D.kg·m2/s3【答案】D4.质量为1kg的物体在竖直向上的拉力和重力的作用下运动，规定竖直向上为正方向，其运动的v-t图像如图所示.则()A.0~5s内的物体向上运动，10~25s内物体向下运动B.0~5s内拉力做正功，10~20s内拉力也做正功C.0~10s内物体的平均速度为1m/sD.第2.5s末和第15s末，重力的瞬时功率不相同【答案】B【解析】速度—时间图像中速度的正负表示运动方向，所以0~5s内物体的速度为正，且速度均匀增大，10~20s内物体的速度为正，且速度均匀减小，两个时间段里物体都是朝着正方向运动，即向上运动，两个时间段里拉力都是向上，位移向上，所以拉力都做正功，A错误，B正确；速度—时间图像与坐标轴围成的面积表示位移，所以0~10s内物体的位移为x＝12(5+10)×2＝15m，所以平均速度为v＝xt＝1510m/s＝1.5m/s，第2.5s末速度为v1＝1m/s，第15s末速度为v2＝1m/s，根据公式P＝5.(多选)如图所示是健身用的“跑步机”示意图，质量为m的运动员踩在与水平面成α角的静止皮带上，运动员用力向后蹬皮带，皮带运动过程中受到的阻力恒为f.使皮带以速度v匀速向后运动，则在此运动过程中，下列说法正确的是()A.人脚对此皮带的摩擦力是皮带运动的动力B.人对皮带不做功C.人对皮带做功的功率为mgvD.人对皮带做功的功率为fv【答案】AD【解析】皮带受摩擦力而运动，故皮带受到的摩擦力是皮带运动的动力，A正确；人对皮带的摩擦力使皮带产生了位移，故人对皮带做正功，B错误；人对皮带的力为摩擦力，故人对皮带做功的功率P＝fv，D正确，C错误.6.(多选)我国科学家正在研制航母舰载机使用的电磁弹射器.舰载机总质量为3.0×104kg，设起飞过程中发动机的推力恒为1.0×105N，弹射器有效作用长度为100m，推力恒定，要求舰载机在水平弹射结束时速度大小达到80m/s.弹射过程中舰载机所受总推力为弹射器和发动机推力之和，假设所受阻力为总推力的20%，则下列说法正确的是()A.弹射器的推力大小为1.1×106NB.弹射器对舰载机所做的功为1.1×108JC.弹射器对舰载机做功的平均功率为8.8×107WD.舰载机在弹射过程中的加速度大小为32m/s2【答案】ABD【解析】设总推力为F，则舰载机受到的合外力为0.8F，由动能定理有Fx＝12mv2-0，可求出F＝1.2×106N，减去发动机的推力，得出弹射器的推力为1.1×106N，A正确；弹射器对舰载机所做的功W弹＝F弹x＝1.1×108J，B正确；舰载机的平均速度为v＝v0+v2＝40m/s，则弹射器做功的平均功率P弹＝F弹v＝4.4×107W，C错误；舰载机的加速度a＝v227.如图，消防员用高压水枪喷出的强力水柱冲击着火物，直径为D的水柱以水平速度v垂直射向着火物.假设水流进入水枪的速度忽略不计，水柱冲击着火物后速度为零，水的密度为ρ.下列说法正确的是()A.单位时间流经水枪的水的体积为12πvDB.水枪对水做功的功率为18πρD2vC.水柱对着火物的冲击力为18πρD2vD.水枪水平向前喷水时，消防员对水枪的作用力方向水平向前【答案】B【解析】单位时间流经水枪的水的体积为V＝vtS＝v×1×14πD2＝14πvD2，A错误；水枪对水做功的功率为P＝12Δmv2Δt＝12vΔt14πD2ρ·v2Δt＝18πρD2v3，B正确；根据动量定理FΔt＝Δm·v综合提升练8.(2023年广州五校联考)如图所示，“复兴号”是我国自主研发的具有完全知识产权的新一代高速列车.质量为m的列车从静止开始以恒定功率P在平直轨道上运动，经时间t达到该列车运行的最大速度vm，假设列车行驶过程中所受到的阻力保持不变.则t时间内()A.列车一直在做匀加速直线运动B.合外力做功为PtC.列车克服阻力做功Pt-1D.列车的位移为12vm【答案】C【解析】由于列车从静止开始以恒定功率启动，所以P＝Fv，F-f＝ma，由此可知，列车速度增大，牵引力减小，加速度减小，列车做加速度减小的加速运动，A错误；列车在运动过程中，根据动能定理有W合＝Pt-fx＝12mvm2，B错误；列车克服阻力做功为W克f＝fx＝Pt-12mvm2，C正确；列车做加速度减小的加速运动，所以列车的位移9.(多选)两轮平衡车(如图所示)广受年轻人的喜爱，它的动力系统由电池驱动，能够输出的最大功率为P0，小明驾驶平衡车在水平路面上沿直线运动，受到的阻力恒为Ff.已知小明和平衡车的总质量为m，从启动到加速至最大速度的整个过程中，小明和平衡车可视为质点，不计小明对平衡车做的功.设平衡车启动后的一段时间内，由静止开始做加速度为a的匀加速直线运动，则()A.平衡车做匀加速直线运动过程中能达到的最大速度为v＝PB.平衡车运动过程中所需的最小牵引力为F＝FfC.平衡车达到最大速度所用的时间t＝PD.平衡车能达到的最大行驶速度v0＝P【答案】AB【解析】当平衡车的实际功率达到最大功率时匀加速直线运动速度达到最大值，则有P0＝Fv，根据牛顿第二定律可知F-Ff＝ma，联立可得平衡车做匀加速直线运动过程中能达到的最大速度为v＝P0Ff+ma，A正确；平衡车在运动过程中，根据牛顿第二定律可知F-Ff＝ma，牵引力最小时即加速度为零时，因此牵引力最小值为F＝Ff，B正确；启动后从静止到最大速度，平衡车先做匀加速直线运动，所用时间为t＝va＝P0(Ff+ma)a，之后平衡车做加速度减小的变加速运动，也需要一段时间，所以平衡车达到最大速度所用的时间大于P10.如图所示，水平传送带正以v＝2m/s的速度运行，两端水平距离l＝8m，把一质量m＝2kg的物块轻轻放到传送带的A端，物块在传送带的带动下向右运动，若物块与传送带间的动摩擦因数μ＝0.1，不计物块的大小，g取10m/s2，则把这个物块从A端传送到B端的过程中，摩擦力对物块做功的平均功率是多少？1s时，摩擦力对物块做功的功率是多少？皮带克服摩擦力做功的功率是多少？解：物块受向右的摩擦力Ff＝μmg，加速度为a＝μg，当物块与传送带相对静止时，物块的位移为x＝