2020届高三全国名校联考12月月考物理功和功率试题及答案

2020 届高三全国名校联考 12 月月考物理功和功率试题及答案 1、（2020·江西省宜春市奉新县一中高三上学期第四次月考）如图所示，倾斜的传送带上有一工件始终与 传送带保持相对静止，则（ ） A. 当传送带向上匀速运行时，物体克服重力和摩擦力做功 B. 当传送带向下匀速运行时，只有重力对物体做功 C. 当传送带向上匀加速运行时，摩擦力对物体做正功 D. 不论传送带向什么方向运行，摩擦力都做负功 【答案】C 【解析】 A、当传送带向上匀速运行时，根据平衡条件知，摩擦力沿斜面向上，则摩擦力做正功，故不是克服摩擦力 做功，A 错误；B、当传送带向下匀速运行时，根据平衡条件知，摩擦力沿斜面向上，则摩擦力做负功，不 是只有重力对物体做功，B 错误；C、当传送带向上匀加速运行时，根据牛顿第二定律知合外力沿斜面向上， 则摩擦力一定是沿斜面向上的，摩擦力做正功，C 正确；D、由前面分析知摩擦力可以做正功，故 D 错误； 故选 C． 【点睛】物体一起运动说明它们由共同的加速度，根据牛顿第二定律可以判断物体受到的摩擦力的方向， 注意平衡状态下受力情况． 2、（2020·湖南省高三上学期第三次月考）如图所示，AB 为竖直固定的四分之一粗糙圆弧 轨道，O 为圆心，P 为圆弧 AB 的中点，OA 水平，OB 竖直，轨道半径 R=0.5m，一质量 m=1kg 的小物块以 的速度从 A 到 B 做匀速圆周运动，重力加速度 g=10m/s2，则下列说法正确的是2m/sA. 在 A 到 B 的过程中合力对小物块的冲量为零 B. 在 P 点时，重力的瞬时功率为 10W C. 小物块在 AP 段克服摩擦力做的功等于在 PB 段克服摩擦力做的功 D. 在 B 点时，小物块对圆弧轨道的压力大小为 14N 【答案】BD 【解析】 A、根据动量定律可得在 A 到 B 的过程中合力对小物块的冲量为 ，故 A 错误； B、P 为圆弧 AB 的中点，PO 与竖直方向的夹角为 ，根据功率公式 可得在 P 点时重力的瞬 时功率为 ，故 B 正确； C、根据动能定律可得小物块在 AP 段克服摩擦力做的功 ，在 PB 段克服摩擦力做的功 ，故 C 错误； D、在 B 点时，根据牛顿第二定律可得圆弧轨道对小物块的支持力大小为 ，根据牛 顿第三定律可得小物块对圆弧轨道的压力大小为 14N，故 D 正确； 故选 BD． 【点睛】在 A 到 B 的过程中合力是变力，根据动量定律求合力对小物块的冲量，根据功率公式 求在 P 点时重力的瞬时功率；根据动能定律求小物块运动过程中克服摩擦力做的功． 3、（2020·陕西省高三第一次模拟考试）一辆小汽车在水平路面上由静止启动，在前 5s 内做匀加 速直线运动，5s 末达到额定功率，之后保持以额定功率运动 其 图象如图所示 已知汽车的质量为 ，汽车受到地面的阻力为车重的 倍，则以下说法正确的是 　　 2 2 ·I P mv N s= ∆ = = 45° cosP Fv θ= 0cos45 10P mgv W= = 1 cos45fW mgR= ° 2 (1 cos45 )fW mgR= − ° 2 14vN mg m NR = + = cosP Fv θ= . v t− . 31 10m kg= × 0.1 ( )A. 汽车在前 5s 内的牵引力为 B. 汽车速度为 时的加速度为 C. 汽车的额定功率为 100 kW D. 汽车的最大速度为 80 【答案】AC 【解析】 由速度时间图线知，匀加速运动的加速度大小 a= m/s2＝4m/s2，根据牛顿第二定律得，F-f=ma，解得牵 引力 F=f+ma=1000+4000N=5000N，故 A 正确．汽车的额定功率 P=Fv=5000×20W=100000W=100kW，汽车 在 25m/s 时 的 牵 引 力 F′ ＝ N ＝ 4000N ， 根 据 牛 顿 第 二 定 律 得 ， 加 速 度 ，故 B 错误，C 正确．当牵引力等于阻力时，速度最大，则最大 速度 ，故 D 错误．故选 AC． 点睛：本题考查了汽车恒定加速度启动的问题，理清整个过程中的运动规律，结合牛顿第二定律和运动学 公式综合求解，知道牵引力等于阻力时，汽车的速度最大． 4、（2020·江西省南昌市安义中学高三上学期 12 月月考）如图所示，水平传送带在电动机带动下始终保持 以速度 v 匀速运动，某时刻一质量为 m 的物块轻放在传送带的左端。在物块放上传送带到物块与传送带相 对静止的过程中，下列说法正确的是（ ） A. 皮带对物块所做 功为 B. 物块对皮带所做的功为 的 35 10 N× 25 /m s 25 /m s /m s 20 5 100000 25 P v ＝ 2 24000 1000 / 3 /1000 F fa m s m sm ′− −′ = ＝ ＝ 100000 / 100 /1000m Pv m s m sf ＝ ＝ ＝ 21 2 mv− 21 2 mvC. 由于传送该物块电动机需要多做的功为 D 物块与传送带间摩擦因素越大，系统产热越多 【答案】C 【解析】 物块相对传送带静止时物块的速度等于传送带速度 v； A．对物块，由动能定理得 皮带对物块所做的功为 ，故 A 错误； B．设经过时间 t 物块与皮带速度相等，物块的位移 皮带的位移： 皮带对物块做功 物块对皮带做功 故 B 错误； C．由于传送该物块电动机需要多做的功等于皮带克服摩擦力所做的功，即为 故 C 正确； D．电动机多做的功转化成了物体的动能和系统的内能，所以系统产生的热量为 . 2mv 21 2W mv= 21 2W mv= 2 vtx =物块 2x vt x= =皮带 物块 21 2W fx mv= =物块 22W fx fx mv′ = − = − = −皮带 物块 2=W mv与动摩擦因数无关，故 D 错误。 故选 C。 5、（2020·江西省南昌市安义中学高三上学期 12 月月考）一辆汽车在平直的公路上运动，运动过程中先保 持某一恒定加速度，后保持恒定的牵引功率，其牵引力和速度的图像如图所示，若已知汽车的质量 m，牵 引力 F1 和速度 v1 及该车所能达到的最大速度 v3，运动过程中阻力大小恒定，则根据图像所给信息，下列说 法正确的是 A. 汽车行驶过程中所受阻力 B. 速度为 时的加速度大小为 C. 汽车运动中的最大功率为 D. 恒定加速时，加速度为 【答案】A 【解析】 AC．当速度为 v1 时，功率达到额定功率，为 P=F1v1 匀速行驶时，牵引力等于阻力，故 2 21 1 2 2Q W mv mv= − = 1 1 3 Fv v 2v 1 1 2 Fv mv 1 3Fv 1F m 1 1 3 3 3 FvPf F v v = = =故 A 正确，C 错误； B．速度为 v2 时，根据牛顿第二定律，有 解得 故 B 错误； D．根据牛顿第二定律，有恒定加速时，加速度 故 D 错误。 故 A 正确。 6、（2020·江西省南昌市安义中学高三上学期 12 月月考）如图是在购物商场里常见的电梯，左图为阶梯电 梯，右图为斜面电梯，设两电梯中各站一个质量相同的乘客随电梯匀速上行，若两电梯高度相同，速度相 同，且两乘客用相同时间到达电梯顶端，则两种情况( ) A. 摩擦力对乘客做功相同 B. 两乘客机械能的增量相同 C. 电梯对乘客支持力的做功相同 D. 电梯对乘客支持力的冲量相同 【答案】B 2 2 P f mav − = 1 1 1 1 2 2 3 Fv Fva mv mv = − 1 1 1 1 3 F f F Fva m m mv −= = −【解析】 A．左图为阶梯电梯，进行受力分析，则为：重力与支持力，两者相平衡，不受摩擦力作用，右图为斜面电 梯，受到重力、垂直于斜面的支持力与沿斜面向上的静摩擦力，所以摩擦力对乘客做功不相同，故 A 错误； B．由于两电梯做速度相同的匀速运动，两乘客机械能的增量为增加的重力势能，由于两乘客的质量相等， 电梯高度相同，所以两乘客机械能的增量相同，故 B 正确； C．左图中的支持力与重力大小相等，方向竖直向上，支持力做正功，右图中的支持力与位移垂直，所以不 做功，故 C 错误； D．左图中的支持力方向竖直向上，右图的支持力垂直电梯斜向上方，所以电梯对乘客支持力的冲量方向不 同，所以电梯对乘客支持力的冲量不相同，故 D 错误。 故选 B。 7、（2020·江西省新余市一中高三上学期第四次段考）一质量为m 的物体静止在水平地面上,在水平拉力 F 的作用下开始运动,在 0~6s 内其速度与时间关系图象和拉力的功率与时间关系图象如图所示,取 g=10m/s2,下 列判断正确的是( ) A. 拉力 F 的大小为 4N,且保持不变 B. 物体的质量 m 为 2kg C. 0~6s 内物体克服摩擦力做功 24J D. 0~6s 内拉力做的功为 156J 【答案】BD 【解析】 A、在 0-2s 内物体做加速运动，2-6s 内做匀速运动，由受力分析可知，拉力不恒定，故 A 错误； B、在 2-6s 内 P=Fv， ，故 f=F=4N，在甲图中 ，由牛顿第二P 24F= = N=4NV 6 2 26a= / 3 /2 v m s m st ∆ = =∆定律可知 F′-f=ma，在 2s 末，P′=F′v，联立解得 m=2kg，F′=10N，故 B 正确； C、由图象可知在 0-6s 内通过的位移为 x=30m，故摩擦力做功为 Wf=fx=4×30=120J，故 C 错误； D、由动能定理可知 ， ，故 D 正确； 故选 BD． 8、（2020·江西省新余市一中高三上学期第四次段考）三角形传送带以 1m/s 的速度逆时针匀速转动，两边 的传送带长都是 6m 且与水平方向的夹角均为 37°．现有两个小物块 A、B 从传送带顶端都以 1m/s 的初速度 沿传送带下滑，物块与传送带间的动摩擦因数都是 0.5，（g 取 10m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8）下列说 法正确的是（　　） A. 物块 A 先到达传送带底端 B. 物块 A、B 同时到达传送带底端 C. 传送带对物块 A 做正功，对物块 B 做负功 D. 物块 A、B 在传送带上的划痕长度之比为 1：2 【答案】BD 【解析】 A、对 A，因为 ，则 A 物体所受摩擦力沿斜面向上，向下做匀加速直线运动，B 所 受摩擦力沿斜面向上，向下做匀加速直线运动，两物体匀加速直线运动的加速度相等，位移相等，则运动 的时间相等，故 A 错误，B 正确； C、传送带对 A、B 的摩擦力方向与速度方向相反都沿传送带向上，传送带对物块 A 和物块 B 做负功，故C 错误； D、对 A，划痕的长度等于 A 的位移减为传送带的位移，以 A 为研究对象，由牛顿第二定律得： ，由运动学公式 得运动时间分别为： ，所以皮带运动的位移为 ，所以 A 对皮带的划痕为： ； 21 2fW W mv− = 2 21 1 2 6 120 1562 2fW mv W J J= + = × × + = 37 37mgsin mgcosµ° > ° 22 /a m s= 21 2x vt at= + 2t s= 2x vt m= = 1 6 2 4x m m m∆ = − =对 B，划痕的长度等于 B 的位移加上传送带的位移，同理得出 B 对皮带的划痕为 ，所以 划痕之比为 1：2，故 D 正确； 故选 BD． 【点睛】解决本题的关键能正确对其受力分析，判断 A、B 在传送带上的运动规律，结合运动学公式分析求 解；特别分析划痕时，找出物理量间的关系是解据划痕的关键． 9、（2020·辽宁省辽河油田二中高三上学期 12 月摸底考试）某质量为m 的电动玩具小车在平直的水泥路上 由静止沿直线加速行驶．经过时间 t 前进的距离为 x，且速度达到最大值 vm，设这一过程中电动机的功率恒 为 P，小车受阻力恒为 F，则 t 时间内（　　） A. 小车做匀加速运动 B. 小车受到的牵引力逐渐增大 C. 合外力对小车所做的功为 Pt D. 牵引力对小车所做的功为 Fx+ mvm2 【答案】D 【解析】 电动机功率恒定，P=F 牵 v，结合牛顿第二定律可知 F 牵-F=ma，v=at 可知，当速度增大时，牵引力减小，加 速度减小，故小车做加速度减小的变加速运动，故 AB 错误；整个过程中，牵引力做正功，阻力做负功，故 合力做功为 W= mvm2，Pt 为牵引力所做的功，故 C 错误；整个过程中，根据动能定理可知 Pt−Fx＝ mvm2，解得 Pt=Fx+ mvm2，故 D 正确；故选 D. 点睛：小车的恒定功率启动方式是一种最快的启动方式，是加速度不断减小的加速运动，运动学公式不再 适用，但可以根据动能定理列式求解． 10、（2020·陕西省安康中高三上学期 12 月月考）如图所示，木块B 上表面是水平的，当木块 A 置于 B 上， 并与 B 保持相对静止，一起沿固定的光滑斜面由静止开始下滑，在下滑过程中（　　） 2 6 2 8x m m∆ = + = 1 2 1 2 1 2 1 2A. A 所受的合外力对 A 做正功 B. B 对 A 的弹力做正功 C. B 对 A 的摩擦力做正功 D. A 对 B 做正功 【答案】AC 【解析】 木块向下加速运动，故动能增加，由动能定理可知，木块 A 所受合外力对 A 做正功，故 A 正确；A、B 整 体具有沿斜面向下的加速度，设为 a，将 a 正交分解为竖直方向分量 a1，水平分量 a2，如图所示，由于具有 水平分量 a2，故必受水平向左摩擦力 f，A 受力如图所示， 所以 A 受到支持力做负功，摩擦力做正功，故 B 错误，C 正确；由牛顿第二定律得； 竖直方向上； mg﹣N=ma1① 水平方向上：f=ma2② 假设斜面与水平方向的夹角为 θ，摩擦力与弹力的合力与水平方向夹角为 α，由几何关系得； a1=gsinθsinθ ③ a2=gsinθcosθ ④ tanα= ⑤ 联立①至⑤得： N ftanα= =cotθ=tan（ ﹣θ） 即 α+θ= 所以 B 对 A 的作用力与斜面垂直，所以 B 对 A 不做功，由牛顿第三定律得，A 对 B 的作用力垂 直斜面向下，所以 A 对 B 也不做功，故 D 错误．故选 AC． 11、（2020·内蒙古通辽市科左后旗甘旗卡二中高三上学期 12 月月考）一辆汽车在平直公路上运动，受到 的阻力恒定为 f，运动的最大速度为 vm．下列说法正确的是（　　） A. 汽车以恒定额定功率行驶时，牵引力 F 与速度 v 成正比 B. 在汽车匀加速运动过程中，当发动机的实际功率等于额定功率时，速度就达到 vm C. 汽车运动的最大速度 vm 与额定功率 Pm 满足 Pm＝fvm D. 当汽车以恒定速度行驶时，发动机的实际功率一定等于额定功率 【答案】C 【解析】 A. 汽车以恒定额定功率行驶时，由 P=Fv 可知牵引力与速度成反比，故 A 项与题意不相符； B. 汽车匀加速运动时，阻力恒定，根据牛顿第二定律可知牵引力恒定，由 P=Fv，知发动机的实际功率不 断增大，当发动机的实际功率等于额定功率时，开始做加速度逐渐减小的加速运动，功率不变，速度变大， 故 B 项与题意不相符； C. 当汽车匀速运动时，牵引力等于阻力，即 F=f，当速度达到最大时，Pm 满足 Pm=Fvm=fvm，故 C 项与 题意相符； D. 当汽车以恒定速度行驶时，如果速度没有达到最大速度，发动机的实际功率将小于额定功率，故 D 项与 题意不相符． cos sin θ θ 2 π 2 π