2019屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 第五章 能量和運(yùn)動(dòng) 課時(shí)作業(yè)14 功和功率.doc

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課時(shí)作業(yè)（十四）功和功率 [基礎(chǔ)小題練] 1.(2018山東濟(jì)南一中上學(xué)期期中)如圖所示，小球位于光滑的曲面上，曲面體位于光滑的水平地面上，從地面上看，在小球沿曲面下滑的過(guò)程中，曲面體對(duì)小球的作用力(　　) A．垂直于接觸面，做功為零 B．垂直于接觸面，做負(fù)功 C．不垂直于接觸面，做功為零 D．不垂直于接觸面，做正功 【解析】　小球下滑，重力勢(shì)能減少，減少的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為小球的動(dòng)能和曲面體的動(dòng)能，小球?qū)η骟w做正功，而曲面體對(duì)小球的作用力做負(fù)功，B正確． 【答案】　B 2.(2018安慶模擬)如圖所示，擺球質(zhì)量為m，懸線長(zhǎng)度為L(zhǎng)，把懸線拉到水平位置后放手．設(shè)在擺球從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程中空氣阻力的大小F阻不變，則下列說(shuō)法正確的是(　　) A．重力做功為mgL B．懸線的拉力做功為0 C．空氣阻力做功為－mgL D．空氣阻力做功為－F阻πL 【解析】　擺球下落過(guò)程中，重力做功為mgL，A正確；懸線的拉力始終與速度方向垂直，故做功為0，B正確；空氣阻力的大小不變，方向始終與速度方向相反，故做功為－F阻πL，C錯(cuò)誤，D正確． 【答案】　ABD 3.如圖所示，小球在水平拉力作用下，以恒定速率v沿豎直光滑圓軌由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，在此過(guò)程中拉力的瞬時(shí)功率變化情況是(　　) A．逐漸減小 B．逐漸增大 C．先減小，后增大 D．先增大，后減小 【解析】　小球速率不變，合力的功率為零，只有重力和F對(duì)小球做功，重力做負(fù)功，F(xiàn)做正功，根據(jù)速度方向與重力方向的變化關(guān)系，重力的瞬時(shí)功率越來(lái)越大，所以拉力的瞬時(shí)功率逐漸增大． 【答案】　B 4．如圖所示，木板可繞固定水平軸O轉(zhuǎn)動(dòng)．木板從水平位置OA緩慢轉(zhuǎn)到OB位置，木板上的物塊始終相對(duì)于木板靜止．在這一過(guò)程中，物塊的重力勢(shì)能增加了2 J．用FN表示物塊受到的支持力，用f表示物塊受到的摩擦力．在此過(guò)程中，以下判斷正確的是(　　) A．FN和f對(duì)物塊都不做功 B．FN對(duì)物塊做功為2 J，f對(duì)物塊不做功 C．FN對(duì)物塊不做功，f對(duì)物塊做功為2 J D．FN和f對(duì)物塊所做功的代數(shù)和為0 【解析】　由做功的條件可知：只要有力，并且物塊沿力的方向有位移，那么該力就對(duì)物塊做功．由受力分析知，支持力FN做正功，但摩擦力f方向始終和速度方向垂直，所以摩擦力不做功．由動(dòng)能定理知WN－mgh＝0，故支持力FN做功為mgh. 【答案】　B 5．質(zhì)量為m的汽車(chē)，以恒定的功率P從靜止開(kāi)始在平直路面上行駛一段距離s后達(dá)到最大速度vm，經(jīng)歷時(shí)間為t，若行駛中阻力Ff恒定，則以下關(guān)系式正確的是(　　) A．vm＝ B．P＝Ffvm C．Pt＝mv D．Pt＝Ffs 【解析】　根據(jù)P＝Fv，F(xiàn)－Ff＝ma，若保持功率P不變，可知汽車(chē)做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，達(dá)到最大速度vm后，做勻速運(yùn)動(dòng)，所以A錯(cuò)誤；勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，F(xiàn)＝Ff，所以P＝Ffvm，故B正確；對(duì)加速過(guò)程，根據(jù)動(dòng)能定理可知：Pt－Ffs＝mv－0，所以C、D錯(cuò)誤． 【答案】　B 6．列車(chē)在空載情況下以恒定功率P經(jīng)過(guò)一平直的路段，通過(guò)某點(diǎn)時(shí)速率為v，加速度大小為a1；當(dāng)列車(chē)滿載貨物再次經(jīng)過(guò)同一點(diǎn)時(shí)，功率和速率均與原來(lái)相同，但加速度大小變?yōu)閍2.重力加速度大小為g.設(shè)阻力是列車(chē)重力的k倍，則列車(chē)滿載與空載時(shí)的質(zhì)量之比為(　　) A. B． C. D． 【解析】　由P＝Fv、F－f＝ma及f＝kmg得m＝，由題干知空載與滿載貨物時(shí)通過(guò)同一點(diǎn)時(shí)功率和速率均相同，即P、v不變，所以＝，A正確． 【答案】　A [創(chuàng)新導(dǎo)向練] 7．生活科技——行駛中電動(dòng)車(chē)的功率問(wèn)題 一個(gè)高中生騎電動(dòng)車(chē)以20 km/h的速度勻速行駛，電動(dòng)車(chē)所受的阻力是人和車(chē)總重力的.已知人和車(chē)的總質(zhì)量約為80 kg，重力加速度大小g取10 m/s2，則此時(shí)電動(dòng)車(chē)電機(jī)的輸出功率約為(　　) A．50 W B．100 W C.450 W D．800 W 【解析】　車(chē)在勻速行駛時(shí)，人和車(chē)受力平衡，人和車(chē)受到的阻力大小為f＝mg＝800 N＝80 N，此時(shí)的功率P＝Fv＝fv＝444 W，所以C正確． 【答案】　C 8．科技物理——?jiǎng)榆?chē)組中的功率與速度的制約關(guān)系 把動(dòng)力裝置分散安裝在每節(jié)車(chē)廂上，使其既具有牽引動(dòng)力，又可以載客，這樣的客車(chē)車(chē)輛叫做動(dòng)車(chē)．幾節(jié)自帶動(dòng)力的車(chē)輛(動(dòng)車(chē))加幾節(jié)不帶動(dòng)力的車(chē)輛(也叫拖車(chē))編成一組，就是動(dòng)車(chē)組，假設(shè)動(dòng)力車(chē)組運(yùn)行過(guò)程中受到的阻力與其所受重力成正比，每節(jié)動(dòng)車(chē)與拖車(chē)的質(zhì)量都相等，每節(jié)動(dòng)車(chē)的額定功率都相等．若1節(jié)動(dòng)車(chē)加3節(jié)拖車(chē)編成的動(dòng)車(chē)組的最大速度為120 km/h；則6節(jié)動(dòng)車(chē)加3節(jié)拖車(chē)編成的動(dòng)車(chē)組的最大速度為(　　) A．120 km/h B．240 km/h C．320 km/h D．480 km/h 【解析】　若1節(jié)動(dòng)車(chē)加3節(jié)拖車(chē)編成的動(dòng)車(chē)組的最大速度為v1＝＝120 km/h；則6節(jié)動(dòng)車(chē)加3節(jié)拖車(chē)編成的動(dòng)車(chē)組的最大速度為v2＝＝4v1＝120 km/h＝320 km/h.故選項(xiàng)C正確． 【答案】　C 9．生活實(shí)際——汽車(chē)爬坡行駛中功率與速度的制約關(guān)系 一汽車(chē)以速度v0在平直路面上勻速行駛，在t＝0時(shí)刻汽車(chē)進(jìn)入一定傾角的上坡路段，設(shè)汽車(chē)行駛過(guò)程中受到的阻力大小恒定不變，發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率不變，已知汽車(chē)上坡路面足夠長(zhǎng)．從t＝0時(shí)刻開(kāi)始，汽車(chē)運(yùn)動(dòng)的vt圖象可能正確的有(　　) 【解析】　汽車(chē)在平直路面上以速度v0勻速行駛時(shí)，設(shè)汽車(chē)受到的阻力大小為f，汽車(chē)的牽引力大小為F，t＝0時(shí)刻汽車(chē)上坡，加速度a＝，汽車(chē)立即減速，又牽引力F＝隨速度減小而增大，汽車(chē)做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)加速度減小為0時(shí)，汽車(chē)勻速運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)D正確． 【答案】　D 10．生活科技——水電站發(fā)電過(guò)程中的功和功率問(wèn)題 一水電站的水流量是100 m3/s，上游攔河壩內(nèi)水位高80 m，假設(shè)水位下落過(guò)程中重力做的功全部變成水的動(dòng)能，利用水流對(duì)水輪機(jī)做功，已知水輪機(jī)的效率是90%，水的密度ρ＝1.0103 kg/m3，重力加速度大小g取10 m/s2.則(　　) A．每小時(shí)流過(guò)水輪機(jī)的水的質(zhì)量為3.6105 kg B．每小時(shí)流過(guò)水輪機(jī)的水沖擊水輪機(jī)的動(dòng)能為2.881011 J C．每小時(shí)水流對(duì)水輪機(jī)做的有用功為3.21011 J D．水輪機(jī)的功率為7.2107 W 【解析】　每小時(shí)流過(guò)水輪機(jī)的水的體積V＝100 m3/s3 600 s＝3.6105 m3，由ρ＝得，水的質(zhì)量m＝3.6108 kg，A錯(cuò)誤；水下落過(guò)程中重力做的功W＝Gh＝mgh＝2.881011 J，由題知，水位下落過(guò)程中重力做的功全部都變成水的動(dòng)能，這些水沖擊水輪機(jī)的動(dòng)能E＝W＝2.881011 J，B正確；由η＝得每小時(shí)水流對(duì)水輪機(jī)做的有用功W有＝ηE＝2.61011 J，C錯(cuò)誤；水輪機(jī)的功率P＝＝＝7.2107 W，D正確． 【答案】　BD [綜合提升練] 11．如圖甲所示，在水平路段AB上有一質(zhì)量為2103 kg的汽車(chē)，正以10 m/s的速度向右勻速運(yùn)動(dòng)，汽車(chē)前方的水平路段BC較粗糙，汽車(chē)通過(guò)整個(gè)ABC路段的vt圖象如圖乙所示(在t＝15 s處水平虛線與曲線相切)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率保持20 kW不變，假設(shè)汽車(chē)在兩個(gè)路段上受到的阻力(含地面摩擦力和空氣阻力等)各自有恒定的大?。? (1)求汽車(chē)在AB路段上運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的阻力Ff1； (2)求汽車(chē)剛好到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的加速度a； (3)求BC路段的長(zhǎng)度． 【解析】　(1)汽車(chē)在AB路段時(shí)，有F1＝Ff1，P＝F1v1，F(xiàn)f1＝， 聯(lián)立解得：Ff1＝ N＝2 000 N. (2)t＝15 s時(shí)汽車(chē)處于平衡狀態(tài)，有F2＝Ff2，P＝F2v2，F(xiàn)f2＝，聯(lián)立解得：Ff2＝ N＝4 000 N. t＝5 s時(shí)汽車(chē)開(kāi)始減速運(yùn)動(dòng)，有F1－Ff2＝ma， 解得a＝－1 m/s2. (3)對(duì)BC段由動(dòng)能定理可得Pt－Ff2x＝mv－mv 解得x＝68.75 m. 【答案】　(1)2 000 N　(2)－1 m/s2　(3)68.75 m 12．幾節(jié)自帶動(dòng)力的車(chē)輛(動(dòng)車(chē))加幾節(jié)不帶動(dòng)力的車(chē)輛(也叫拖車(chē))編成一組，就是動(dòng)車(chē)組． (1)假設(shè)動(dòng)車(chē)組運(yùn)行過(guò)程中受到的阻力與其所受重力成正比，每節(jié)動(dòng)車(chē)與拖車(chē)的質(zhì)量都相等，每節(jié)動(dòng)車(chē)的額定功率都相等．若1節(jié)動(dòng)車(chē)加3節(jié)拖車(chē)編成的動(dòng)車(chē)組的最大速度為120 km/h；則6節(jié)動(dòng)車(chē)加3節(jié)拖車(chē)編成的動(dòng)車(chē)組的最大速度為多少？ (2)若動(dòng)車(chē)組運(yùn)動(dòng)阻力正比于其速度，已知?jiǎng)榆?chē)組的功率為P0時(shí)能達(dá)到的最大速度是v，若要求提速一倍，則動(dòng)車(chē)組功率是多少？ (3)若動(dòng)車(chē)組從靜止開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)t1時(shí)間動(dòng)車(chē)組達(dá)到最大功率P，然后以該最大功率繼續(xù)加速，又經(jīng)過(guò)t2時(shí)間達(dá)到最大速度v0，設(shè)運(yùn)動(dòng)阻力恒定，動(dòng)車(chē)組總質(zhì)量為m，求動(dòng)車(chē)組整個(gè)加速距離． 【解析】　(1)設(shè)每節(jié)動(dòng)車(chē)的功率為P，每節(jié)動(dòng)車(chē)的重力是G，阻力為kG 1節(jié)動(dòng)車(chē)加3節(jié)拖車(chē)P＝F1v1＝4kGv1 6節(jié)動(dòng)車(chē)加3節(jié)拖車(chē)6P＝F2v2＝9kGv2 v1＝120 km/h，得到v2＝320 km/h. (2)阻力正比于速度F阻＝kv，最大速度時(shí)F－F阻＝0 則P0＝Fv＝kv2 車(chē)速提升一倍，P＝k(2v)2＝4kv2＝4P0. (3)最大功率是P，最大速度是v0，則阻力為F阻＝ 勻加速過(guò)程功率隨時(shí)間均勻增加，發(fā)動(dòng)機(jī)的平均功率是，設(shè)整個(gè)加速距離是x，根據(jù)動(dòng)能定理有t1＋Pt2－F阻x＝mv， 解得x＝. 【答案】　(1)320 km/h　(2)4P0 (3)