（新课标）2020高考物理一轮复习 课时作业21 功和功率（含解析）新人教版

功和功率一、选择题1如图所示，力F大小相等，物体沿水平面运动的位移l也相同，下列哪种情况F做功最少()答案D解析A项中，拉力做功为：WFs；B项中，拉力做功为：WFscos30Fs；C项中，拉力做功为：WFscos30Fs；D项中，拉力做功为：WFscos60Fs；故D图中拉力F做功最小2(2018海南)某大瀑布的平均水流量为5 900 m3/s，水的落差为50 m已知水的密度为1.00103 kg/m3.在大瀑布水流下落过程中，重力做功的平均功率约为()A3106 WB3107 WC3108 W D3109 W答案D解析设在很短时间t内有质量为m的水落下，重力做功的平均功率P水的质量mQt代入数据解得，P3109 W.3.如图所示，光滑斜面放在水平面上，斜面上用固定的竖直挡板挡住一个光滑的重球当整个装置沿水平面向左减速运动的过程中，关于重球所受各力做功情况的说法中错误是()A重力不做功B斜面对球的弹力一定做正功C挡板对球的弹力可能不做功D挡板对球的弹力一定做负功答案C解析对小球进行受力分析如图：重力方向与位移方向垂直，重力不做功，故A项正确由于整个装置向左减速运动，加速度水平向右，则N10，N1的方向与位移方向相反，所以N1一定做负功故C项错误，D项正确竖直方向受力平衡，则得N20，且N2与位移的夹角为锐角，斜面对球的弹力一定做正功故B项正确4.如图所示，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PAPBB重力的平均功率PAPBC重力的瞬时功率PAPBD重力的瞬时功率PAtB，由P知PAPB，A、B两项错误；由匀变速直线运动公式可知落地时两物体的速度大小相等，方向不同，重力的瞬时功率PAmgvsin，PBmgv，显然PAPB，故C项错误，D项正确5(2018黄浦区二模)质量为m的汽车，起动后沿平直路面行驶，如果发动机的功率恒为P，且行驶过程中受到的阻力大小一定，汽车速度能够达到的最大值为v，那么当汽车的车速为时，汽车的瞬时加速度的大小为()A. B.C. D.答案A解析当牵引力等于阻力时，速度最大，根据PFvfv得，阻力的大小f.当速度为时，牵引力F，根据牛顿第二定律得，加速度a.故A项正确，B、C、D三项错误6(2018课标全国)(多选)地下矿井中的矿石装在矿车中，用电机通过竖井运送到地面某竖井中矿车提升的速度大小v随时间t的变化关系如图所示，其中图线分别描述两次不同的提升过程，它们变速阶段加速度的大小都相同；两次提升的高度相同，提升的质量相等不考虑摩擦阻力和空气阻力对于第次和第次提升过程()A矿车上升所用的时间之比为45B电机的最大牵引力之比为21C电机输出的最大功率之比为21D电机所做的功之比为45答案AC解析A项，设第次提升过程矿车上升所用的时间为t.根据vt图像的面积表示位移，得：v0(t2t0)解得t2.5t0.所以第次和第次提升过程矿车上升所用的时间之比为2t0t45，故A项正确B项，两次矿车匀加速运动的加速度相同，所以电机的最大牵引力相等，故B项错误C项，设电机的最大牵引力为F.第次电机输出的最大功率为P1Fv0，第次电机输出的最大功率为P2Fv0，因此电机输出的最大功率之比为21，故C项正确D项，电机所做的功与重力做功之和为零，因此电机做功之比为W1W211，故D项错误7.如图所示，在倾角为的斜面(足够长)上某点，以速度v0水平抛出一个质量为m的小球，则在小球从抛出至离开斜面最大距离时，其重力的瞬时功率为(重力加速度为g)()Amgv0sin B.mgv0sinCmg Dmgv0tan答案D解析将平抛运动分解为沿斜面方向和垂直于斜面方向，则y方向上的分速度vyv0sin，y方向上的加速度aygcos.当y方向上的分速度为零时，小球距离斜面最远，则t则竖直方向获得的速度为vygtv0tan，故重力的瞬时功率为Pmgvymgv0tan，故D项正确8(2018丹东一模)一汽车在平直公路上行驶从某时刻开始计时，发动机的功率P随时间t的变化如图所示假定汽车所受阻力的大小f恒定不变下列描述该汽车的速度v随时间t变化的图像中，可能正确的是()答案A解析在0t1时间内，如果匀速，则vt图像是与时间轴平行的直线，如果是加速，vt图像先是平滑的曲线，后是平行于横轴的直线；在t1t2时间内，功率突然减小，由PFv知，故牵引力突然减小，是减速运动，根据PFv，由于速度逐渐减小，且功率恒定，故牵引力逐渐增加；加速度减小，是加速度减小的减速运动，当加速度为0时，汽车开始做匀速直线运动，此时速度v2.所以在t1t2时间内，即vt图像也先是平滑的曲线，后是平行于横轴的直线故A项正确，B、C、D三项错误9(2018温州模拟)近几年有轨电车在我国多个城市开通运营给该车充电的充电桩安装在公交站点，在乘客上下车的时间里可把电容器充满假设这种电车的质量(含乘客)m15 t，充电桩电能转化电车机械能的效率为75%，以速度10 m/s正常匀速行驶时，一次充满可持续正常行驶5 km，电车受到的平均阻力为车重的0.02倍，则()A这种电车正常匀速行驶时发动机输出功率为3103 WB若某次进站从接近没电到充满电，电车从充电桩所获得的能量为1.5107 JC若某次进站从接近没电到充满电用时20 s，则充电桩为电车充电时的平均功率为1106 WD若按电价0.72元/kWh来计算，从接近没电到充满电需要电费40.0元答案C解析A项，电车的重力：Gmg15103kg10 N/kg1.5105 N，所受阻力：f0.02G0.021.5105 N3 000 N，电车匀速行驶，则牵引力Ff3 000 N，电车正常匀速行驶时的功率：P行Fv3 000 N10 m/s3.0104 W，故A项错误；B项，电车每次充满电后持续正常行驶5 km，电车做功：WFs3103 N5103 m1.5107 J，电车从充电桩所获得的能量：E2107 J，故B项错误；C项，若某次进站从接近没电到充满电用时20 s，则充电桩为电车充电时的平均功率为P1106 W，故C项正确；D项，若按电价0.72元/kWh来计算，从接近没电到充满电需要电费Y0.72元4元，故D项错误10(2018南平二模)(多选)一辆机动车在平直的公路上由静止启动如图所示，图线A表示该车运动的速度与时间的关系，图线B表示该车的功率与时间的关系设机车在运动过程中阻力不变，则以下说法正确的是()A022 s内机动车先做加速度逐渐减小的加速运动，后做匀速运动B运动过程中机动车所受阻力为1 500 NC机动车速度为5 m/s时牵引力大小为3103 ND机动车的质量为562.5 kg答案BD解析A项，根据速度时间图像可知，机动车先做匀加速运动，后做变加速运动，最后做匀速运动，故A项错误；B项，最大速度vm12 m/s，根据图线B可以机车的额定功率为：P018 000 W，当牵引力等于阻力时，速度取到最大值，则阻力为：f N1 500 N，故B项正确；C项，06 s内的加速度为：a m/s2 m/s2，匀加速运动的牵引力为：F N2 250 N，保持不变，故C项错误；D项，根据牛顿第二定律得：Ffma解得：m562.5 kg，故D项正确11(多选)完全相同的两辆汽车，都拖着完全相同的拖车，以相同的速度在平直公路上以速度v匀速齐头并迸，汽车与拖车的质量均为m，某一时刻两拖车同时与汽车脱离之后，甲汽车保持原来的牵引力继续前进，乙汽车保持原来的功率继续前进，经过一段时间后甲车的速度变为2v，乙车的速度变为1.5v，若路面对汽车的阻力恒为车重的0.1倍，取g10 m/s2，则此时()A甲乙两车在这段时间内的位移之比为43B甲车的功率增大到原来的4倍C甲乙两车在这段时间内克服阻力做功之比为1211D甲乙两车在这段时间内牵引力做功之比为32答案CD解析汽车拖着拖车时做匀速运动，受牵引力F0.12mg，P10.12mgv.拖车脱离后，对甲车，因为保持牵引力不变，有F0.1mgma，2vvat，联立解得a1 m/s2，tv(s)，x1vtat2v2，对乙车，因为保持功率不变，由动能定理：P1t0.1mgx2m(1.5v)2mv2，解得x2v2，故有，A项错误；甲车的功率与速度成正比，故B项错误；汽车克服阻力做功为Wfx，故，C项正确；而牵引力做功之比，D项正确12.(2018衡水一模)(多选)根据列车显示屏上的速度显示每隔五秒钟记录一次速度值，画出了从列车启动到达到标准速度的一段时间内的速度时间图线如图所示其中OA段为直线，AB段为曲线，BC段为直线.60 s后，列车以额定功率行驶通过查阅资料可知动车组列车总质量为600 t，列车运行机械阻力恒为1.46104 N，列车运行速度在200 km/h以下时空气阻力f风kv2(k6.00 Nm2s2，v为列车速度)小明根据以上信息做出的以下判断正确的是()A启动最初60 s时间内动车组牵引力和空气阻力做的总功约1.3107 JB动车组的额定功率可达9.6103 kWC列车速度为180 km/h时的加速度约为0.27 m/s2D以标准速度匀速行驶时的空气阻力为6.0104 N答案BC解析A项，108 km/h30 m/s，180 km/h50 m/s，360 km/h100 m/s由图可知，在前60 s内，物体的位移是：xv1t13060 m900 m前60 s内，牵引力、机械阻力与空气阻力做功，由动能定理可得：(Ff1f2)xmv12可知，在启动最初60 s时间内动车组牵引力和空气阻力做的总功：W(Ff2)xmv12f1x代入数据可得：W2.8107 J故A项错误；B项，由题图可知，0t1阶段，汽车做匀加速直线运动，a，当速度是30 m/s时，空气阻力：f21kv126.00302 N5 400 N由牛顿第二定律可得：F1f1f21ma，代入数据联立得，F13.2105 N，所以，机车的功率：PF1v13.210530 W9.6106 W9.6103 kW.故B项正确；C项，列车速度为180 km/h50 m/s时的加速度的牵引力：F2，f22kv2由牛顿第二定律可得：F2f1f22ma代入数据，联立得：a0.27 m/s2.故C项正确；D项，在标准速度匀速行驶时的：PF3v3；匀速运动时，受力平衡，得：F3f1f23代入数据，联立得：f238.14104 N，故D项错误二、非选择题13质量为1.0103 kg的汽车，沿倾角为30的斜坡由静止开始运动，汽车在运动过程中所受摩擦阻力大小恒为2 000 N，汽车发动机的额定输出功率为5.6104 W，开始时以a1 m/s2的加速度做匀加速运动(g10 m/s2)求：(1)汽车做匀加速运动的时间t1；(2)汽车所能达到的最大速率；(3)若斜坡长143.5 m，且认为汽车到达坡顶之前，已达到最大速率，则汽车从坡底到坡顶需多长时间？答案(1)7 s(2)8 m/s(3)22 s解析(1)由牛顿第二定律得Fmgsin30Ffma设匀加速过程的末速度为v，则有PFvvat1解得t17 s(2)当达到最大速度vm时，a0，则有P(mgsin30Ff)vm解得vm8 m/s(3)汽车匀加速运动的位移x1at12在后一阶段对汽车由动能定理得Pt2(mgsin30Ff)x2mvm2mv2又有xx1x2解得t215 s故汽车运动的总时间为tt1t222 s.8