功、功率及动能定理 训练题-高考物理一轮复习（含答案）

功、功率及动能定理训练题

一、选择题

1.如图所示，水平路面上有一辆汽车，车厢中有一质量为〃?的人正用恒力F向前推车厢，在车以

加速度〃向前加速行驶距离L的过程中，下列说法正确的是()

A.人对车的推力广做的功为FLB.人对车做的功为〃也L

C.车对人的摩擦力做的功为(F+〃心力D.车对人的作用力大小为〃心

2.如图所示，小物块甲从竖直固定的!光滑圆弧轨道顶端由静止滑下，轨道半径为R,圆弧轨道底

端切线水平。小物块乙从高为R的光滑斜面顶端由静止滑下。不计空气阻力，下列判断正确的是

()

A.两物块到达底端时速度相同

B.两物块运动到底端的过程重力做的功相同

C.两物块到达底端时动能相同

D.两物块到达底端时，重力对乙做功的瞬时功率大于重力对甲做功的瞬时功率

3.如图所示，轻质弹簧的左端固定，并处于自然伸长状态。有一质量为/〃的小物块，以一定的初速

度v从A点向左沿水平地面运动，压缩弹簧后被弹回，运动到4点恰好静止。物块向左运动的最

大距离为s,与地面间的动摩茶因数为小重力加速度为g,弹簧未超出弹性限度。在上述过程中

()

A.物块克服摩擦力做的功为零B.物块克服摩擦力做的功为2囚呻

C.弹簧的最大弹性势能为5〃?旷D.弹簧的最大弹性势能为a”?/+

4.2021年4月16日，全球首条无人驾驶“云巴”在重庆空山正式开通，这是一种采用无人驾驶技术

的小运量轨道交通系统。已知质量为〃2=8xl()3kg的“云巴”在平直轨道上以速度匕=I08km/h匀

速行驶时，发动机的功率为尸=120kW；因路段限制进入限速区时，“云巴”自动将功率调整为原

2

来的§，并保持该功率行驶，设所受阻力大小恒定，经/=5s后，“云巴”再次匀速行驶，重力加速

度取g=10m/s2.则以下说法错误的是()

A.刚调整功率的瞬间“云巴”的加速度大小为7m/s2

6

B.再次匀速行驶时“云巴”的速度大小为72km/h

C.功率调整后的5s内“云巴”行驶的距离为600m

2

D.再次匀速行驶时“云巴”的牵引力大小为原来的j

5.如图所示，轻质弹簧•端固定，另•端与质量为，〃的圆环相连，圆环套在倾斜的粗糙固定杆上，

杆与水平面之间的夹角为圆环在A处时弹簧竖直且处于原长。将圆环从A处静止释放，到达C

处时速度为零。若圆环在。处获得沿杆向上的速度打恰好能回到A。已知AC=L,8是AC的中点,

弹簧始终在弹性限度之内，重力加速度为g,则()

A.下滑过程中，环受到的合力不断减小

B.下滑过程中，环与杆因摩擦产生的热量为!〃♦

C.从C到A过程，弹簧对环做的功为〃?弘sina

D.环经过3点时，上滑的速度大于下滑的速度

6.质量为400kg的赛车在平直赛道上以恒定功率加速，受到的阻力不变，其加速度。与速度的倒数

’的关系如图所示，则赛车()

V

A.速度随时间均匀增大B.加速度随时间均匀增大

C.输出功率为160kWD.所受阻力大小为1600N

7.地面上质量为〃?=3kg的物体在竖直向上的力/作用下由静止开始向上运动，力尸随物体离地面

高度x的变化关系如图所示，物体上升的最大高度为〃（图中，=5m/=4m）,重力加速度为

A.加速度的最大值为10m/s?B.4=48N

C.物体离地高度为2.5m时速度最大D.动能的最大值为20J

8「•辆测试性能的小轿车从静止开始沿平直公路行驶，其牵引力厂与车速倒数’的关系如图所示。

V

已知整车质量（包括司机）为1200kg,行驶过程中阻力大小恒定，汽车从开始启动到最大速度过

程的位移为50m。以下说法正确的是（）

A.汽车所受阻力为20（X）N

B.汽车匀加速阶段的加速度大小为417m/s?

C.汽车变加速过程的运动时间为7.5s

D.汽车从静止开始运动到最大速度共需用时7.74s

9.质量为2kg的物体放在动摩擦因数为〃=01的水平地面上，在水平拉力尸的作用下由静止开始

运动，拉力做的功W和物体的位移s之间的关系如图所示，重力加速度g=10m/s2,物体从静止

到位移为9m的过程中，下刻说法中正确的是（）

A.物体先做匀加速运动，然后做匀减速运动B.拉力尸的平均功率为6.75W

C.摩擦力做的功力-I8JD.拉力〜的最大瞬时功率为12W

10.某同学参加学校运动会立定跳远项目比赛，起跳直至着地过程如图，测量得到比赛成绩是2.5m,

目测重心上升最大高度约0.8m,忽略空气阻力，g取lOm/s?。则起跳过程该同学所做的力约为（）

A.65JB.350JC.700JD.1250J

二、综合题

11.如图甲所示，一质量为〃?=0.5kg的电动玩具车，从倾角为0=30。的长直轨道底端，由静止开

始沿轨道向上运动，4s末功率达到最大值，之后保持该功率不变继续运动，运动的图像如图

乙所示，其中段为曲线，其他部分为直线。已知玩具车运动过程中所受摩擦阻力恒为自身重力

3

的二，空气阻力不计。取重力加速度g=10m/s2。

（1）求玩具车运动过程中的最大功率P;

（2）求玩具车在4s末时（图乙中A点）的速度大小4；

（3）若玩具车在12s末刚好到达轨道的顶端.求轨道K度L

12.如图所示，倾角为37。的粗糙斜面/W底端与半径R=0.4m的光滑半圆轨道8C平滑相连，。点

为轨道圆心，为圆轨道直径且处于竖直方向，A、C两点等高，质量〃?=lkg的滑块从A点由

静止开始下滑，恰能滑到与。点等高的。点，MX10m/s\sin370=0.6,cos370=0.8o

（1）求滑块与斜面间的动摩擦因数4；

（2）若滑块能到达C点，求滑块从A点沿斜面滑下时的初速度%的最小值；

（3）若滑块高开。点的速度大小为4m/s,求滑块从C点飞出至落到斜面上所经历的时间上

答案

1.答案：AC

解析：人对车的推力为凡在力产的方向上，车行驶了距离L,则推力产做的功为此，故A正确;

在水平方向上，由牛顿第二定律可知车对人的合力方向向左，大小为〃口（竖直方向无位移，故竖

直方向的力可以不考虑），贝!人对车水平方向上的作用力大小为阳"，方向向右；车向左运动了距

离L,故人对车做的功为-〃以L,故B错误；竖直方向车对人的作用力大小为"田，则车对人的作

用力大小F'=+（〃口＞，故D错误；人在水平方向受到卜的反作用力和车对人向左的摩擦

力，则/一尸二〃口，BPf=ma+F,故车对人的摩擦力做的功为（尸+〃⑺L,故C正确。

2.答案：D

解析：速度是矢量，显然两物块到达底端时速度方向不同，所以A错误；重力做的功W=〃火力，

虽然财相同，但两物块的质量大小未知，故无法判断两物块运动到底端时重力做的功及动能是否

相同，B、C错误；两物块运动到底端时，甲在竖宜方向的分速度为零，重力对甲做功的瞬时功率

为零，乙在竖直方向的分速度向下,重力对乙做功的瞬时功率大于零，D正确。

3.答案：B

解析：本题考查动能定理的应用。整个过程中，物块所受的摩擦力大小为了=〃〃名，始终恒定，

摩擦力•直做负功，根据功的定义可得物块克服摩擦力做的功为W,=,故A错

误，B正确：物块向左运动的过程中，根据动能定理可知-"加夕-综=0-；〃＞，解得弹簧的最大

弹性势能稣〃咫$，故C、D错误。

4.答案：D

解析：本题考查机车启动问题。“云巴”在平直轨道上以速度匕=l（）8km/h=30m/s匀速行驶时，

此时发动机的功率为尸=120kW,当“云巴”匀速行驶时，牵引力尸二/,根据尸=尸匕=,加，解得

F=/=4000N,因路段限制进入限速区时，将功率调整为原来的2;，此时：2尸二尸片，解得

QfV）A

TN,刚调整功率瞬间，根据牛顿第二定律得/一/=〃也，解得“=-二川人2,刚调整功

36

率的瞬间加速度大小为，m/s2,A正确；保持调整后的功率行驶；经过5s再次匀速，则

6'一匕

।I2

解得%=20m/s=72km/h,B正确；根据动能定理得一〃?*――〃"=—仆，解得x=600m,

'2-23

C正确；当匀速后，云巴的牵引力与摩擦阻力相等，为4000N,D错误。

5.答案：BD

解析：本题考查含弹簧系统的能量变化问题。圆环从4处由静止开始下滑，初速度为零，到达。

处的速度为零，圆环先做加速运动，再做减速运动，所以加速度先减小，后增大，则合力先减小

后增大，故A错误。分析圆环从4处由静止开始下滑到C史过程，设高度下降了力，克服摩擦力

做的功大小为必，克服弹力做的功大小为叫一根据动能定理得〃?以-叼-%)=。：圆环在C处

获得沿杆向上的速度y，恰好能回到A,根据动能定理得-〃的+%-叼=0-J加，解得

2

Wf=^-mv,所以环与杆因摩擦产生的热量为故B正确。根据B选项分析得

44

%=〃侬?_,加，又6=Lsina,解得%=，咫Lsina—夕加，故c错误。圆环从4处由静止开

始下滑到8过程，根据动能定理得〃?吗;i=g〃n，；-0,圆环从8处上滑到A的过程，根据

动能定理得-〃侬'-1殍+%=。-；，〃喑，由于叼＞。，所以/〃喏，则环经过点时，上

滑的速度大于下滑的速度，故D正确.

6.答案：CD

解析：由题图可•知，加速度是变化的，故赛车做变加速直线运动，速度不是均匀增大，选项A错

误；由题图可知，赛车速度增大时，加速度逐渐减小，故赛车做加速度逐渐减小的加速运动，选

项B错误；由尸二网和“―/=〃也可得—工，结合,图象可得

mvmv

/=4/w(N),P=400m(W),代入数据解得/=1600N,P=160kW,选项C、D正确。

7.答案：D

解析：因作用在物体上的力F均匀减小，所以物体加速度先减小至零然后反向增加，由图象可得

力尸随高度x变化的关系式为-去，而k=§,则可以计算出物体到达力处时力

F=F1=F0弋,物体从地面到/7处过程中，由动能定理得叫一咫%=0,而%=(优+耳)/?，

H2

可得用=警3=5°N，代入数据解得"=1°N，物体在初位置时加速度冈满足外一〃名二〃?4，

2H一"

20

代入数据解得4=ym/s2,方向向上，在。处时加速度生满足"火-£=〃?%,代入数据解得

a,=?m/s2,方向向下，所以加速度的最大值不为10m/s，分析可知，该运动中当加速度为零

时速度最大，即尸=佻？时速度最大，有〃笆=4-与'X，代入数据解得，此时x=2m,物体速度

最大时动能也最大，由动能定理得，此时物体动能线=用一〃?gx=©FX2J-3X10X2J=20J。

综上所述，选项A、B、C错误，D正确。

8.答案：AC

解析：当牵引力等于阻力时，速度最大，由图线可知阻力大小/=2000N,故A正确；倾斜图线

的斜率表示功率，可知〃=&=."=2000x25W=50000W=50kW,在匀加速阶段，根据牛顿第

二定律可知尸-/=〃也，解得。=£二/=誓会见m/s2=2.5m/s2,故B错误；匀加速达到的

m1200

最大速度为匀加速所需时间4:上二4s,速度达到10m/s后开始做

F3000a

加速度减小的加速运动，最大速度嗫=25m/s,全过程用动能定理《乙+A2-介=；加4-0,解

得q=7.5s,故C正确：/=4+%=1L5s,故D错误。

9.答案：BC

解析：本题考查功率的计算。物体运动过程中，摩擦力大小/=W"g=2N,根据W=△,由题图

可知，在。〜3m位移内，拉力大小Z="^=5N>/,物体做加速运动；在3〜9m内，拉力大小

IV97-15

6=」=M「N=2N=/,物体做匀速运动，A错误；在0~3m位移内，根据牛顿第二定律可

s29-3

得"-/=又根据匀变速运动位移与时间关系可得心得％=2S,此时物体的速度

「研=3m/s,在3~9m位移内，物体做匀速运动，所用时间G=*"=2s,拉力尸的平均功率

v

_W27

P=——=—W=6.75W,B正确；摩擦力做功吗=J=-2X9J=T8J,C正确；在位移为

Z|II。2I，

3m时，物体的速度最大，拉力尸的瞬时功率最大，P=^v=5x3W=15W,D错误。

10.答案：C

解析：该同学离地后做斜上抛运动，从起跳到达到最大高度的过程中，竖直方向做加速度大小为g

的匀减速直线运动，则/=R=0・4S,竖直方向初速度j=gf=4m/s,水平方向做匀速直线运

动，则匕=^=[^m/s=3.125m/s,则起跳时的速度%=斤彳=5.1m/s,假设该同学的

质量为50kg,根据动能定理得，起跳过程该同学所做的功为W=；〃"：=650J,最接近的是C选

项，故选C。

11.答案：(1)40W

(2)8m/s

(3)93.75m

解析：解•：(I)由题意得，当玩具车达到最大速度i，=l()m/s匀速运动时，

牵引力尸=mgsin300+6mg

最大功率P=R，

解得P=40W

（2）玩具车在。〜4s内做匀加速直线运动，设加速度为。，牵引力为£

由牛顿第二定律得耳-（mgsin30"+^-