2019人教版高三物理一轮课时分层集训14功和功率含解析.doc

由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 课时分层集训(十四)　功和功率 ‎(限时：40分钟)‎ ‎(对应学生用书第289页)‎ ‎[基础对点练]‎ 功的分析与计算 ‎1．运动员在‎110米栏比赛中，主要有起跑加速、途中匀速跨栏和加速冲刺三个阶段，运动员的脚与地面间不会发生相对滑动，以下说法正确的是(　　)‎ A．加速阶段地面对运动员的摩擦力做正功 B．匀速阶段地面对运动员的摩擦力做负功 C．由于运动员的脚与地面间不发生相对滑动，所以不论加速还是匀速，地面对运动员的摩擦力始终不对运动员做功 D．无论加速还是匀速阶段，地面对运动员的摩擦力始终做负功 C　[因运动员的脚与地面间不发生相对滑动，故地面对运动员的静摩擦力对运动员不做功，A、B、D均错误，C正确．]‎ ‎2．如图518所示的a、b、c、d中，质量为M的物体甲受到相同的恒力F的作用，在力F作用下使物体甲在水平方向移动相同的位移．μ表示物体甲与水平面间的动摩擦因数，乙是随物体甲一起运动的小物块，比较物体甲移动的过程中力F对物体甲所做的功的大小(　　)‎ 图518‎ A．Wa最小 B．Wd最大 C．Wa>Wc D．四种情况一样大 D　[四种情况下，拉力F的大小和方向、物体甲移动的位移均相同，由W＝Flcos θ可知，四种情况下拉力F做功相同，D正确．]‎ ‎3. 如图519所示，水平路面上有一辆质量为M的汽车，车厢中有一个质量为m的人正用恒力F向前推车厢，在车以加速度a向前加速行驶距离L的过程中，下列说法正确的是(　　) ‎ 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 ‎【导学号：84370207】‎ 图519‎ A．人对车的推力F做的功为FL B．人对车做的功为maL C．车对人的作用力大小为ma D．车对人的摩擦力做的功为(F－ma)L A　[根据功的公式可知，人对车的推力做功为W＝FL，故A正确；在水平方向上，由牛顿第二定律可知车对人的作用力为F′＝ma，人对车的作用力为－ma，故人对车做的功为W＝－maL，故B错误；因车对人还有支持力，大小等于mg，故车对人的作用力为N＝，故C错误；对人由牛顿第二定律得Ff－F＝ma，解得Ff＝ma＋F，车对人的摩擦力做功为W＝FfL＝(F＋ma)L，故D错误．]‎ 如图所示，质量为m的小球用长为L的轻绳悬挂于O点，用水平恒力F拉着小球从最低点运动到使轻绳与竖直方向成θ角的位置，求此过程中，各力对小球做的功及总功．‎ ‎[解析]　如图，小球在F方向的位移为CB，方向与F同向，则 WF＝F·CB＝F·Lsin θ 小球在重力方向的位移为AC，方向与重力反向，则WG＝mg·AC·cos 180°＝－mg·L(1－cos θ)‎ 绳的拉力FT时刻与运动方向垂直，则WFT＝0‎ 故W总＝WF＋WG＋WFT＝F·Lsin θ－mgL(1－cos θ)．‎ 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 ‎[答案]　见解析 功率的分析与计算 ‎4．(多选)如图5110所示，在外力作用下某质点运动的vt图象为正弦曲线．从图中可以判断(　　)‎ 图5110‎ A．在0～t1时间内，外力的功率先增大后减小 B．在0～t1时间内，外力的功率逐渐为零 C．在t2时刻，外力的功率为零 D．在t3时刻，外力的功率最大 AC　[t＝0时，v＝0，外力F≠0，外力的功率为零，t1时刻，质点的加速度为零，外力F为零，外力的功率为零，所以0～t1时间内，外力的功率先增大后减小，选项A正确，B错误；t2时刻速率为零，此时外力的功率为零，选项C正确；t3时刻，外力为零，外力的功率为零，选项D错误．]‎ 图5111‎ ‎5．如图5111所示，质量相同的两物体从同一高度由静止开始运动，A沿着固定在地面上的光滑斜面下滑，B做自由落体运动．两物体分别到达地面时，下列说法正确的是 (　　)‎ A．重力的平均功率A>B B．重力的平均功率A＝B C．重力的瞬时功率PA＝PB D．重力的瞬时功率PAtB，由P＝知A3>4‎ D　[图甲、乙中小球在竖直方向均做自由落体运动，故t1＝t2＝，其中h为竖直高度，对图丙，＝gtsin θ，t3＝，其中θ为斜面倾角，比较图丙和图丁，由动能定理可知，两小球从初始位置到水平面上同一高度处速度大小总相等，但小球4的路程长，因此t1＝t2vy4＝0，故落地瞬间重力的功率P1＝P2>P3>P4，选项C错误；综合分析，可知全程重力做功平均功率＝‎ 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 ，故1＝2>3>4，选项D正确．]‎ 机车启动模型 ‎8．(多选)(2018·南昌模拟)某汽车在平直公路上以功率P、速度v0匀速行驶时，牵引力为F0.在t1时刻，司机减小油门，使汽车的功率减为，此后保持该功率继续行驶，t2时刻，汽车又恢复到匀速运动状态．有关汽车牵引力F、速度v的几种说法，其中正确的是(　　)‎ A．t2后的牵引力仍为F0‎ B．t2后的牵引力小于F0‎ C．t2后的速度仍为v0‎ D．t2后的速度小于v0‎ AD　[由P＝F0v0可知，当汽车的功率突然减小为时，瞬时速度还没来得及变化，则牵引力突然变为，汽车将做减速运动，随着速度的减小，牵引力逐渐增大，汽车做加速度逐渐减小的减速运动，当速度减小到使牵引力又等于阻力时，汽车再做匀速运动，由＝F0·v2可知，此时v2＝，故A、D正确．]‎ ‎9．(多选)(2018·济南模拟)汽车从静止匀加速启动，最后做匀速运动，其速度随时间及加速度、牵引力和功率随速度变化的图象如图所示，其中正确的是(　　)‎ A　　　　　B　　　　　C　　　　　D ACD　[汽车启动时由P＝Fv和F－Ff＝ma可知，匀加速启动过程中，牵引力F、加速度a恒定不变，速度和功率均匀增大，当功率增大到额定功率后保持不变，牵引力逐渐减小到与阻力相等，加速度逐渐减小到零，速度逐渐增大到最大速度，故A、C、D正确，B错误．]‎ ‎10．(多选)(2018·河南灵宝模拟)总质量为m的汽车在平直公路上以速度v0‎ 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 匀速行驶时，发动机的功率为P，司机为合理进入限速区，减小了油门，使汽车功率立即减小到P并保持该功率继续行驶，设汽车行驶过程中所受阻力大小不变，从司机减小油门开始，汽车的速度v t图象如图5113所示，t1时刻后，汽车做匀速运动，汽车因油耗而改变的质量可忽略．则在0～t1时间内，下列说法正确的是(　　) ‎ ‎【导学号：84370209】‎ 图5113‎ A．t＝0时，汽车的加速度大小为 B．汽车的牵引力不断增大 C．阻力所做的功为mv－Pt1‎ D．汽车行驶的位移为＋ BD　[开始汽车做匀速直线运动，阻力f＝，t＝0时刻，汽车的牵引力F＝＝，根据牛顿第二定律得，汽车的加速度大小a＝＝＝，故A错误．在0～t1时间内，汽车做减速运动，速度减小，功率不变，根据P＝Fv知，牵引力不断增大，故B正确．根据动能定理知，Pt1－Wf＝m2－mv，解得克服阻力做功Wf＝mv＋Pt1，故C错误．汽车行驶的位移s＝＝＋，故D正确．故选B、D.]‎ ‎[考点综合练]‎ ‎11. 质量m＝‎20 kg的物体，在大小恒定的水平外力F 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 的作用下，沿水平面做直线运动.0～2 s内F与运动方向相反，2～4 s内F与运动方向相同，物体的vt图象如图5114所示．g取‎10 m/s2，则(　　)‎ 图5114‎ A．拉力F的大小为100 N B．物体在4 s时拉力的瞬时功率为120 W C．4 s内拉力所做的功为480 J D．4 s内物体克服摩擦力做的功为320 J B　[取物体初速度方向为正方向，由图象可知物体与水平面间存在摩擦力，由图象可知0～2 s内，－F－f＝ma1且a1＝－‎5 m/s2；2～4 s内，－F＋f＝ma2且a2＝－‎1 m/s2，联立以上两式解得F＝60 N，f＝40 N，A错误．‎ ‎4 s时拉力的瞬时功率为120 W，B正确．4 s内拉力所做的功为－480 J，C错误．摩擦力做功W＝fs，摩擦力始终与速度方向相反，故s为路程，由图象可知总路程为‎12 m,4 s内物体克服摩擦力做的功为480 J，D错误．]‎ ‎12. 如图5115所示，建筑工人通过滑轮装置将一质量是‎100 kg的料车沿30°角的斜面由底端匀速地拉到顶端，斜面长L是‎4 m，若不计滑轮的质量和各处的摩擦力，g取10 N/kg，求这一过程中：‎ 图5115‎ ‎(1)人拉绳子的力做的功；‎ ‎(2)物体的重力做的功；‎ ‎(3)物体受到的各力对物体做的总功．‎ ‎[解析]　(1)工人拉绳子的力F＝mgsin θ 工人将料车拉到斜面顶端时，拉绳子的长度l＝‎‎2L 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 根据公式W＝Flcos α得 W1＝mgsin θ·‎2L＝2 000 J.‎ ‎(2)重力做功 W2＝－mgh＝－mgLsin θ＝－2 000 J.‎ ‎(3)由于料车在斜面上匀速运动，则料车所受的合力F合为零，故W总＝F合·L＝0.‎ ‎[答案]　(1)2 000 J　(2)－2 000 J　(3)0‎ ‎13．高速连续曝光照相机可在底片上重叠形成多个图象．现利用这架照相机对MD－2000家用汽车的加速性能进行研究，如图5116为汽车做匀加速直线运动时三次曝光的照片，图中汽车的实际长度为‎4 m，照相机每两次曝光的时间间隔为2.0 s．已知该汽车的质量为1 ‎000 kg，额定功率为90 kW，汽车运动过程中所受的阻力始终为1 500 N.‎ 图5116‎ ‎(1)试利用图示，求该汽车的加速度；‎ ‎(2)若汽车由静止开始以此加速度做匀加速运动，匀加速运动状态最多能保持多长时间；‎ ‎(3)汽车所能达到的最大速度是多大；‎ ‎(4)若该汽车从静止开始运动，牵引力不超过3 000 N，求汽车运动2 ‎400 m所用的最短时间(汽车已经达到最大速度). ‎ ‎【导学号：84370210】‎ ‎[解析]　(1)由图可得汽车在第1个2 s时间内的位移x1＝‎‎9 m 第2个2 s时间内的位移x2＝‎‎15 m 汽车的加速度a＝＝‎1.5 m/s2.‎ ‎(2)由F－Ff＝ma得，汽车牵引力 F＝Ff＋ma＝(1 500＋1 000×1.5)N ‎＝3 000 N 汽车做匀加速运动的末速度 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费 v＝＝m/s＝‎30 m/s 匀加速运动保持的时间 t1＝＝ s＝20 s.‎ ‎(3)汽车所能达到的最大速度 vm＝＝m/s＝‎60 m/s.‎ ‎(4)由(1)、(2)知匀加速运动的时间t1＝20 s，运动的距离x1′＝＝×‎20 m＝‎‎300 m 所以，后阶段以恒定功率运动的距离 x2′＝(2 400－300)m＝2 ‎‎100 m 对后阶段以恒定功率运动，有：‎ P额t2－Ffx2′＝m(v－v2)‎ 解得t2＝50 s 所以，所求时间为t总＝t1＋t2＝(20＋50)s＝70 s.‎ ‎[答案]　(1)‎1.5 m/s2　(2)20 s　(3)‎60 m/s　(4)70 s 由莲山课件提供http://www.5ykj.com/ 资源全部免费