2019高考物理一輪復(fù)習(xí) 第五章《機(jī)械能》第1課時 功和功率課時沖關(guān) 新人教版.doc

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第五章 第1課時 功和功率 一、單項選擇題(本題共6小題，每小題6分，共36分) 1．(68520128)(2017廣東廣州執(zhí)信中學(xué)期中考試)如圖所示，水平路面上有一輛質(zhì)量為M的汽車，車廂中有一個質(zhì)量為m的人正用恒力F向前推車廂，在車以加速度a向前加速行駛距離L的過程中，下列說法正確的是(　　) A．人對車的推力F做的功為FL B．人對車做的功為maL C．車對人的作用力大小為ma D．車對人的摩擦力做的功為(F－ma)L 解析：A　[根據(jù)功的公式可知，人對車做功為W＝FL，故A正確；在水平方向上，由牛頓第二定律可知車對人的作用力為F′＝ma，人對車的作用力為－ma，故人對車做的功為W＝－maL，故B錯誤；因車對人還有支持力，大小等于mg，故車對人的作用力為N＝，故C錯誤；對人由牛頓第二定律得f－F＝ma，解得f＝ma＋F，車對人的摩擦力做功為W＝fL＝(F＋ma)L，故D錯誤．] 2．(2017江蘇鎮(zhèn)江模擬)如圖所示，匈牙利大力士希恩考若爾特曾用牙齒拉動50 t的A320客機(jī)．他把一條繩索的一端系在飛機(jī)下方的前輪處，另一端用牙齒緊緊咬住，在52 s的時間內(nèi)將客機(jī)拉動了約40 m．假設(shè)大力士牙齒的拉力約為5103 N，繩子與水平方向夾角θ約為30，則飛機(jī)在被拉動的過程中(　　) A．重力做功約2.0107 J B．拉力做功約1.7105 J C．克服阻力做功約1.5105 J D．合外力做功約2.0105 J 解析：B　[飛機(jī)在水平方向被拉動，故此過程中飛機(jī)的重力不做功，故A錯誤；根據(jù)W＝Fscos θ＝510340 J＝1.7105 J，故B正確；飛機(jī)獲得的動能Ek＝mv2＝501032 J＝5.9104 J，根據(jù)動能定理可知，合外力做功為5.9104 J，又拉力做功1.7105 J，所以克服阻力做功1.11105 J，故C、D均錯誤．] 3．(2017江西余江一中二模)如圖甲所示，靜止在水平地面上的物塊受到水平拉力F的作用，F(xiàn)與時間t的關(guān)系如圖乙所示，設(shè)物塊與地面之間的最大靜摩擦力fm大小與滑動摩擦力大小相等，則 (　　) A．0～t1時間內(nèi)所受摩擦力大小不變 B．t1～t2時間內(nèi)物塊做加速度減小的加速運(yùn)動 C．t2時刻物塊的速度最大 D．t2～t3時間內(nèi)物塊克服摩擦力做功的功率增大 解析：D　[在0～t1時間內(nèi)水平拉力小于最大靜摩擦力，物塊保持不動，摩擦力大小逐漸增大，故A錯誤；t1～t2時間內(nèi)，拉力逐漸增大，摩擦力不變，根據(jù)牛頓第二定律可知，加速度逐漸增大，故B錯誤；t1～t3時間內(nèi)，合力向前，物塊一直加速前進(jìn)，t3時刻后合力反向，物塊要做減速運(yùn)動，所以t3時刻物塊速度最大，故C錯誤；t2～t3時間內(nèi)物塊速度逐漸增大，摩擦力大小不變，根據(jù)P＝fv可知物塊克服摩擦力的功率增大，故D正確．] 4．(2017福建莆田質(zhì)檢)如圖所示，乒乓球運(yùn)動員用同一個乒乓球兩次發(fā)球，乒乓球恰好都在等高處水平向左越過球網(wǎng)，從最高點落到臺面的過程中(不計乒乓球的旋轉(zhuǎn)和空氣阻力)，下列說法正確的是 (　　) A．球第1次過網(wǎng)時的速度小于第2次的 B．球第1次的速度變化量小于第2次的 C．球兩次落到臺面時重力的瞬時功率相等 D．球兩次落到臺面過程中重力的平均功率不相等 解析：C　[球下落的高度相同，由h＝gt2可知下落的時間相等，因球第1次比第2次通過的水平位移大，根據(jù)x＝vt可知，球第1次過網(wǎng)時的速度大于第2次過網(wǎng)時的速度．球在水平方向做勻速直線運(yùn)動，在豎直方向做自由落體運(yùn)動，故速度變化量只在豎直方向，由Δv＝gt可得速度變化量相等．重力的瞬時功率P＝mgvy，落地時豎直方向的速度相等，故球兩次落到臺面時重力的瞬時功率相等．平均功率等于功除以時間，重力兩次做的功相同，時間也相同，重力兩次的平均功率也相同．故選C.] 5．(68520129)(2017山西康杰中學(xué)、長治二中、臨汾一中、忻州中學(xué)四校聯(lián)考)質(zhì)量m＝20 kg的物體，在大小恒定的水平外力F的作用下，沿水平面做直線運(yùn)動.0～2 s內(nèi)F與運(yùn)動方向相反，2～4 s內(nèi)F與運(yùn)動方向相同，物體的vt圖象如圖所示．g取10 m/s2，則(　　) A．拉力F的大小為100 N B．物體在4 s時拉力的瞬時功率為120 W C．4 s內(nèi)拉力所做的功為480 J D．4 s內(nèi)物體克服摩擦力做的功為320 J 解析：B　[取物體初速度方向為正方向，由圖象可知物體與水平面間存在摩擦力，由圖象可知0～2 s內(nèi)，－F－f＝ma1且a1＝－5 m/s2；2～4 s內(nèi)，－F＋f＝ma2且a2＝－1 m/s2，聯(lián)立以上兩式解得F＝60 N，f＝40 N，A錯誤．由P＝Fv得4 s時拉力的瞬時功率為120 W，B正確．由W＝Pt得4 s內(nèi)拉力所做的功為－480 J，C錯誤．摩擦力做功W＝fs，摩擦力始終與速度方向相反，故s為路程，由圖象可知總路程為12 m,4 s內(nèi)物體克服摩擦力做的功為480 J，D錯誤．] 6．(2017福建廈門雙十中學(xué)期中)一輛汽車在水平路面上勻速直線行駛，阻力恒定為f.t1時刻駛?cè)胍欢巫枇?f的路段繼續(xù)行駛．t2時刻駛出這段路，阻力恢復(fù)為f.行駛中汽車功率恒定，則汽車的速度v及牽引力F隨時間t的變化圖象可能是(　　) 解析：A　[t1之前，汽車做勻速直線運(yùn)動，牽引力與阻力相等，t1時刻后阻力變?yōu)?f，汽車做減速運(yùn)動，由P＝Fv知，隨著速度的減小，牽引力逐漸增大，即汽車做加速度逐漸減小的減速運(yùn)動，當(dāng)牽引力增到2f時，汽車做勻速運(yùn)動．t2時刻后，汽車駛出這段路，阻力恢復(fù)為f，這時牽引力為2f大于阻力f，汽車做加速運(yùn)動，由P＝Fv知，隨著速度增大，牽引力逐漸減小，加速度逐漸減小．由以上分析可知，A正確．] 二、多項選擇題(本題共4小題，每小題6分，共24分．全部選對的得6分，部分選對的得3分，有選錯或不答的得0分) 7．(2017重慶育才中學(xué)月考)質(zhì)量為m的物體在水平恒定外力F作用下沿水平面做勻加速直線運(yùn)動，一段時間后撤去外力，已知物體的vt圖象如圖所示，則下列說法正確的有(　　) A．物體所受摩擦力大小為 B．水平拉力大小是物體所受摩擦力大小的2倍 C．物體在加速階段的平均速度大于減速階段的平均速度 D．0～3t0時間內(nèi)物體克服摩擦力做功的平均功率為 解析：AD　[由vt圖象知物體在加速階段的加速度大小為a1＝，在減速階段的加速度大小為a2＝，由牛頓第二定律知物體所受摩擦力大小為f＝ma2＝，A正確；而F－f＝ma1，即水平拉力大小為F＝，是物體所受摩擦力大小的3倍，B錯誤；由vt圖象知物體在加速階段的平均速度和在減速階段的平均速度均為，C錯誤；0～3t0時間內(nèi)物體的位移為x＝，所以克服摩擦力做功的平均功率為P＝＝，D正確．] 8．(2017河南模擬)質(zhì)量為2 kg的物塊，放在水平面上，物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.1，在水平拉力的作用下物塊由靜止開始運(yùn)動，水平拉力做的功W隨物塊的位移x變化的關(guān)系如圖所示．重力加速度g取10 m/s2，下列說法正確的是(　　) A．在x＝0至x＝2 m的過程中，物塊的加速度大小是1 m/s2 B．在x＝4 m時，摩擦力的瞬時功率是4 W C．在x＝2 m至x＝6 m的過程中，物塊做勻加速直線運(yùn)動 D．在x＝0至x＝6 m的過程中，拉力的平均功率是4 W 解析：ABD　[Wx圖線的斜率表示水平拉力F的大小，由圖可知，x＝0至x＝2 m的過程中，水平拉力為F1＝4 N，由牛頓第二定律有F1－μmg＝ma解得a＝1 m/s2，故A正確．根據(jù)圖象可知，x＝4 m對應(yīng)拉力做的功W＝12 J，0～4 m的過程中，根據(jù)動能定理有W－μmgx＝mv2，解得v＝2 m/s，則在x＝4 m時，摩擦力的瞬時功率是P＝μmgv＝0.12102 W＝4 W，故B正確．Wx圖線的斜率表示水平拉力F的大小，由圖可知，x＝2 m至x＝6 m的過程中，水平拉力F2＝2 N，而f＝μmg＝2 N，F(xiàn)2＝f，物塊做勻速直線運(yùn)動，故C錯誤．在x＝0至x＝2 m的過程中物塊的運(yùn)動時間t1＝＝2 s，在x＝2 m至x＝6 m的過程中物塊的運(yùn)動時間t2＝ s＝2 s，在x＝0至x＝6 m的過程中，拉力的平均功率＝＝ W＝4 W，故D正確．] 9．(2017四川成都七中第一次理科綜合)如圖所示，輕質(zhì)彈簧一端固定在水平面上，另一端放置一質(zhì)量m＝1 kg的小球，小球此時處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)用豎直向上的拉力F作用在小球上，使小球開始向上做勻加速直線運(yùn)動，經(jīng)0.2 s彈簧剛好恢復(fù)到原長，此時小球的速度為1 m/s，整個過程彈簧始終在彈性限度內(nèi)，g取10 m/s2.下列說法正確的是 (　　) A．在0～0.2 s內(nèi)，拉力的最大功率為15 W B．彈簧的勁度系數(shù)為100 N/cm C．在0.2 s時撤去外力，則小球在全過程中能上升的最大高度為15 cm D．在0～0.2 s內(nèi)，拉力F對小球做的功等于1.5 J 解析：AC　[小球從靜止開始向上做勻加速直線運(yùn)動，經(jīng)0.2 s彈簧剛好恢復(fù)到原長，此時小球的速度v＝1 m/s，0.2 s內(nèi)小球的位移x＝t＝0.1 m，加速度a＝＝5 m/s2.剛開始彈簧靜止，故mg＝kx，解得k＝＝100 N/m，故B錯誤．對小球受力分析，小球受重力、拉力和彈簧的彈力，根據(jù)牛頓第二定律有F－mg＋k＝ma，解得F＝5＋250t2(t≤0.2 s)，拉力F的功率P＝Fv＝Fat＝(5＋250t2)5t，當(dāng)t＝0.2 s時，拉力功率達(dá)到最大，為Pm＝15 W，故A正確．撤去F后，小球離開彈簧做豎直上拋運(yùn)動，能繼續(xù)上升的最大高度為h＝＝0.05 m，故小球在全過程中能上升的最大高度為H＝x＋h＝0.15 m＝15 cm，故C正確．在0～0.2 s內(nèi)拉力F＝5＋250t2(t≤0.2 s)，逐漸增加，最大為15 N，位移為0.1 m，故拉力做的功W<15 N0.1 m＝1.5 J，故D錯誤．] 10．(2017福建泉州一診)如圖甲所示，在傾角為37的粗糙且足夠長的斜面的底端，一質(zhì)量m＝2 kg、可視為質(zhì)點的滑塊壓縮一輕彈簧并鎖定，滑塊與彈簧不相連．t＝0時解除鎖定，計算機(jī)通過傳感器描繪出滑塊的vt圖象如圖乙所示，其中ab段為曲線，bc段為直線，g取10 m/s2，sin 37＝0.6，cos 37＝0.8，則下列說法正確的是(　　) A．在滑塊與彈簧脫離之前，滑塊一直做加速運(yùn)動 B．滑塊在0.15 s末的加速度為－8 m/s2 C．滑塊在0.1 s末克服重力做功的功率為32 W D．滑塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為0.25 解析：BD　[0～0.1 s為滑塊和彈簧接觸的過程，由圖象可知，滑塊先做加速運(yùn)動后做減速運(yùn)動，故A錯誤；vt圖線的斜率代表加速度，0.1～0.2 s內(nèi)滑塊的加速度a＝＝ m/s2＝－8 m/s2，故B正確；在0.1 s末滑塊的速度為1.6 m/s，克服重力做功的功率為PG＝mgvsin 37＝19.2 W，故C錯誤；在0.1～0.2 s內(nèi)，對滑塊，由牛頓第二定律可知－mgsin 37－μmgcos 37＝ma，解得μ＝＝0.25，故D正確．] 三、非選擇題(本題2小題，共40分．寫出必要的文字說明和重要的演算步驟，有數(shù)值計算的要注明單位) 11．(68520130)(20分)1.3 L夏利N3轎車發(fā)動機(jī)的最大功率為63 kW，汽車滿載質(zhì)量為1 225 kg，最高車速是165 km/h，汽車在平直路面上行駛(g取10 m/s2)問： (1)汽車所受阻力與車重的比值是多少？ (2)若汽車從靜止開始，以1.0 m/s2的加速度做勻加速運(yùn)動，則這一過程能維持多長時間？ 解析：(1)達(dá)到最大速度時，a＝0，即牽引力F＝f(f為汽車所受的阻力)． vmax＝＝， f＝＝ N≈1.37103 N， k＝＝≈0.11. (2)以恒定的加速度a從靜止開始運(yùn)動，物體在達(dá)到最大功率之前做勻加速運(yùn)動，速度越來越大，由ma＝F－f，Pmax＝Fvt，vt＝at得F＝ma＋f，Pmax＝(ma＋f)at，t＝ ＝ s≈24.3 s. 答案：(1)0.11　(2)24.3 s 12．(68520131)(20分)(2017寧夏模擬)日本大地震以及隨后的海嘯給日本帶來了巨大的損失．災(zāi)后某中學(xué)的部分學(xué)生組成了一個課題小組，對海嘯的威力進(jìn)行了模擬研究，他們設(shè)計了如下的模型：如圖甲所示，在水平地面上放置一個質(zhì)量為m＝4 kg的物體，讓其在隨位移均勻減小的水平推力作用下運(yùn)動，推力F隨位移x變化的圖象 如圖乙所示，已知物體與地面之間的動摩擦因數(shù)為μ＝0.5，取g＝10 m/s2. (1)在運(yùn)動的過程中物體的最大加速度為多大？ (2)在距出發(fā)點什么位置時，物體的速度達(dá)到最大？ (3)物體在水平面上運(yùn)動的最大位移是多少？ 解析：(1)由牛頓第二定律有F－μmg＝ma 當(dāng)推力F＝100 N時，物體所受合外力最大，加速度最大代入數(shù)據(jù)解得a＝－μg＝20 m/s2. (2)由圖象可得推力隨位移x變化的關(guān)系為： F＝100－25x 速度最大時，物體加速度為零，則F＝μmg 代入數(shù)據(jù)解得x＝3.2 m. (3)由Fx圖象可知推力對物體做的功 WF＝Fx0＝200 J 由動能定理知WF－μmgxm＝0， 代入數(shù)據(jù)得：xm＝10 m. 答案：(1)20 m/s2　(2)x＝3.2 m處　(3)10 m