2020届高三物理一轮总复习 第5章《机械能及其守恒定律》1功和功率课时作业 新人教版

功和功率 一、选择题1如图所示，质量为m的物体置于倾角为的斜面上，物体与斜面间的动摩擦因数为，在外力作用下，斜面以加速度a沿水平方向向左做匀加速运动，运动中物体m与斜面体相对静止则关于斜面对m的支持力和摩擦力的下列说法中错误的是()A支持力一定做正功B摩擦力一定做正功C有可能不受摩擦力D摩擦力可能做负功【解析】支持力方向垂直斜面向上，故支持力一定做正功，而摩擦力是否存在需要讨论，若摩擦力恰好为零，此时物体只受重力和支持力，如图所示，此时加速度agtan，当agtan，摩擦力沿斜面向下，摩擦力与位移夹角小于90，则做正功；当agtan，摩擦力沿斜面向上，摩擦力与位移夹角大于90，则做负功综上所述，B是错误的【答案】B2在光滑的水平面上，用一水平拉力F使物体从静止开始移动x，平均功率为P，如果将水平拉力增加为4F，使同一物体从静止开始移动x，平均功率为()A2P B4PC6P D8P【解析】设第一次运动时间为t，则其平均功率表达式为P；第二次加速度为第一次的4倍，由xat2可知时间为，其平均功率为8P，D正确【答案】D3如图所示，三个固定的斜面底边长度相等，斜面倾角分别为30，45，60，斜面的表面情况都一样完全相同的三物体(可视为质点)A，B，C分别从三斜面的顶部滑到底部，在此过程中()A物体A克服摩擦力做的功最多B物体B克服摩擦力做的功最多C物体C克服摩擦力做的功最多D三物体克服摩擦力做的功一样多【解析】设斜面倾角为，斜面底边长为s0，则物体下滑过程中克服阻力做功Wmgcosmgs0，可见W与斜面倾角无关，D正确【答案】D4如图所示，A、B叠放着，A用绳系在固定的墙上，用力F将B拉着右移用FT、fAB和fBA分别表示绳子的拉力、A对B的摩擦力和B对A的摩擦力，则下列叙述中正确的是()AF做正功，fAB做负功，fBA做正功，FT不做功BF和fBA做正功，fAB和FT做负功CF做正功，其他力都不做功DF做正功，fAB做负功，fBA和FT都不做功【解析】力F与物体B的位移同向，故F做正功；fAB与物体B的位移反向，故fAB做负功；fBA作用在A上，A静止不动，故fBA不做功；绳子的拉力FT作用在A和墙上，二者均静止不动，故FT不做功【答案】D5(2020江南联考)下列关于机车以恒定加速度启动后速度v、牵引力F、功率P和位移s随时间变化关系的图象中错误的是()【解析】机车以恒定加速度启动后，在达到额定功率前，做匀加速直线运动，牵引力为恒力，由sat2知st图象是抛物线，由vat知v与t成正比，根据PFvFat，P与t成正比；当达到额定功率P0后功率保持P0不变，速度仍在增大，由P0Fv知牵引力不断减小，但牵引力仍比阻力大，加速度不断减小，当牵引力减小到等于阻力时，加速度为零，机车以最大速度做匀速运动，牵引力不变，所以选项A、B、C均正确，D错误【答案】D6(多选)(2020淄博模拟)一滑块在水平地面上沿直线滑行，t0时速率为1 m/s.从此刻开始在与速度平行的方向上对其施加一水平作用力F，力F和滑块的速度v随时间的变化规律分别如图1和图2所示，则(两图取同一正方向，取重力加速度g10 m/s2)()A滑块的质量为0.5 kgB滑块与水平地面间的动摩擦因数为0.05C第1 s内摩擦力对滑块做功为1 JD第1 s内力F的平均功率为1.5 W【解析】由图1得F11 N，F23 N，由图2知2 s内滑块的加速度不变，即为a m/s21 m/s2，根据牛顿第二定律有F1fma，F2fma，而fmg，解得f1 N，0.05，m2 kg，选项A错误，B正确；由vt图象面积法得第1 s内滑块的位移s1(1)1 m0.5 m，第1 s内摩擦力对滑块做功为W1f|s1|0.5 J，选项C错误；第1 s内力F的平均功率为F23 W1.5 W，选项D正确【答案】BD7把动力装置分散安装在每节车厢上，使其既具有牵引动力，又可以载客，这样的客车车辆叫做动车几节自带动力的车辆(动车)加几节不带动力的车辆(也叫拖车)编成一组，就是动车组，假设动车组运行过程中受到的阻力与其所受重力成正比，每节动车与拖车的质量都相等，每节动车的额定功率都相等若1节动车加3节拖车编成的动车组的最大速度为120 km/h；则6节动车加3节拖车编成的动车组的最大速度为()A120 km/h B240 km/hC320 km/h D480 km/h【解析】若1节动车和3节拖车编号的动车组的最大速度为v1120 km/h；则6节动车和3节拖车编成的动车组的最大速度为v24v1120 km/h320 km/h，故选项C正确【答案】C8两辆完全相同的汽车，都拖着完全相同的拖车以相同的速度在平直公路上匀速齐头并进，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，则一段时间后(假设均未达到最大功率)()A甲车超前，乙车落后B乙车超前，甲车落后C它们齐头并进D甲车先超过乙车，后乙车又超过甲车【解析】拖车与汽车脱离之前，汽车的牵引力等于摩擦力，脱离之后，汽车受到的摩擦力Ff减小，因为甲汽车的牵引力F保持不变，所以其将做匀加速直线运动，且加速度的大小为a(FFf)/m，而乙汽车保持原来的功率不变做加速运动，根据PFv可知，其牵引力会随其速度的逐渐增大而减小，其加速度大小也会从a(FFf)/m逐渐减小，可见，甲车的速度较大，甲车超前，乙车落后【答案】A9(多选)用一水平拉力使质量为m的物体从静止开始沿粗糙的水平面运动，物体的vt图象如图所示下列表述正确的是()A在0t1时间内拉力逐渐减少B在0t1时间内物体做曲线运动C在t1t2时间内拉力的功率不为零D在t1t2时间内合外力做功mv2【解析】由图可知，在0t1时间物体加速度减小，由a(Ff)/m知拉力逐渐减小，A正确；vt图象无法表示曲线运动，B错；在t1t2时间内拉力不为零，故功率不为零，C正确；在t1t2时间内合外力为零，故合外力做功为零，D错【答案】AC10(多选)质量为m的汽车在平直公路上加速行驶，受到的阻力恒为f.当速度为v时，汽车发动机输出功率为P，则此时汽车的()A牵引力为 B牵引力大于C加速度为 D加速度小于【解析】本题考查功率、牵引力、速度的关系及牛顿第二定律，意在考查学生的理解能力功率、牵引力、速度的关系为PFv，A对、B错；由牛顿第二定律有Ffma，F，a，C错、D对【答案】AD11(多选)物体沿直线运动的vt关系如图所示，已知在第1秒内合外力对物体做的功为W，则()A从第1秒末到第3秒末合外力做功为4WB从第3秒末到第5秒末合外力做功为2WC从第5秒末到第7秒末合外力做功为WD从第3秒末到第4秒末合外力做功为0.75W【解析】从第1秒末到第3秒末物体做匀速直线运动，说明物体所受合外力为零，故合外力做功为零，A错误；从第3秒末到第5秒末物体加速度大小是第1秒内加速度的一半，所以这段时间的合外力是第1秒内合外力的一半，而位移是第1秒内位移的2倍，考虑位移方向与合外力方向相反，所以这段时间内合外力做功为W，B错误；第3秒末到第4秒末物体位移是从第3秒末到第5秒末位移的四分之三，D正确；第5秒末到第7秒末合外力方向与位移方向相同，同理可知这段时间的合外力是第1秒内合外力的一半，而位移是第1秒内位移的2倍，所以这段时间内合外力做功为W，C正确【答案】CD二、非选择题12.(2020四川卷)严重雾霾天气对国计民生已造成了严重的影响汽车尾气是形成雾霾的重要污染源“铁腕治污”已成为国家的工作重点地铁列车可实现零排放，大力发展地铁，可以大大减少燃油公交车的使用，减少汽车尾气排放若一地铁列车从甲站由静止启动后做直线运动，先匀加速运动20 s达最高速度72 km/h，再匀速运动80 s，接着匀减速运动15 s到达乙站停住设列车在匀加速运动阶段牵引力为1106 N，匀速运动阶段牵引力的功率为6103 kW，忽略匀减速运动阶段牵引力所做的功(1)求甲站到乙站的距离；(2)如果燃油公交车运行中做的功与该列车从甲站到乙站牵引力做的功相同，求公交车排放气态污染物的质量(燃油公交车每做1焦耳功排放气态污染物3106克)【解析】(1)设列车匀加速直线运动阶段所用的时间为t1，距离为s1；在匀速直线运动阶段所用的时间为t2，距离为s2，速度为v；在匀减速直线运动阶段所用的时间为t3，距离为s3；甲站到乙站的距离为s.则s1vt1s2vt2s3vt3ss1s2s3联立式并代入数据得s1 950 m(2)设列车在匀加速直线运动阶段的牵引力为F，所做的功为W1；在匀速直线运动阶段的牵引力的功率为P，所做的功为W2.设燃油公交车做的功W与该列车从甲站到乙站牵引力做的功相同时，排放的气态污染物质量为M.则W1Fs1W2Pt2WW1W2M(3109 kgJ1)W联立式并代入数据得M2.04 kg【答案】(1)1 950 m(2)2.04 kg13如图所示，水平传送带正以2 m/s的速度运行，两端水平距离l8 m，把一质量m2 kg的物块轻轻放到传送带的A端，物块在传送带的带动下向右运动，若物块与传送带间的动摩擦因数0.1，求把这个物块从A端传送到B端的过程中，摩擦力对物块做功的平均功率(不计物块的大小，g取10 m/s2)【解析】物块刚放到传送带上时，由于与传送带有相对运动，物块受向右的滑动摩擦力，物块做加速运动，摩擦力对物块做功，物块受向右的摩擦力为：fmg0.1210 N2 N，加速度为ag0.110 m/s21 m/s2物块与传送带相对静止时的位移为：s2 m.摩擦力做功为：Wfs22 J4 J相对静止后物块与传送带之间无摩擦力，此后物块匀速运动到B端，物块由A端到B端所用的时间为：t5 s则物块在被传送过程中所受摩擦力的平均功率为：P0.8 W.【答案】0.8 W14.(2020汕头模拟)一传送带装置示意如图，传送带在AB区域是倾斜的，倾角30.工作时传送带向上运行的速度保持v2 m/s不变现将质量均为m2 kg的小货箱(可视为质点)一个一个在A处放到传送带上，放置小货箱的时间间隔均为T1 s，放置时初速度为零，小货箱一到达B处立即被取走已知小货箱刚放在A处时，前方相邻的小货箱还处于匀加速运动阶段，此时两者相距为s10.5 m传送带装置由电动机带动，传送带与轮子间无相对滑动，不计轮轴处的摩擦，取g10 m/s2.(1)求小货箱在传送带上做匀加速运动的加速度大小；(2)AB的长度至少多长才能使小货箱最后的速度能达到v2 m/s?(3)除了刚释放货箱的时刻，若其它时间内总有4个货箱在传送带上运动，求每运送一个小货箱电动机对外做多少功？并求电动机的平均输出功率.【解析】(1)小货箱刚放在A处时，前方相邻的小货箱已经运动了时间T.有s1aT2代入数据解得加速度大小：a1 m/s2.(2)AB的长度至少为l，则货箱的速度达到v2 m/s时，有v22al代入数据解得AB的长度至少为：l2 m.(3)传送带上总有4个货箱在运动，说明货箱在A处释放后经过t4T的时间运动至B处货箱匀加速运动的时间是t12 s设货箱受到的滑动摩擦力大小为f，由牛顿运动定律得fmgsinma这段时间内，传送带克服该货箱的摩擦力做的功：W1fvt1代入数据解得W148 J货箱在此后的时间内随传送带做匀速运动，传送带克服该货箱的摩擦力做的功W2mgsinv(tt1)代入数据解得W240 J每运送一个小货箱电动机对外做的功：WW1W288 J放置小货箱的时间间隔为T，则每隔时间T就有一个小货箱到达B处，因此电动机的平均输出功率：88 W.【答案】(1)1 m/s2(2)2 m(3)88 J88 W