全国版高考物理一轮复习第6章机械能及其守恒定律22功功率能力训练

22 功 功率1(2017江苏南通模拟)(多选)如图所示，有三个相同的小球A、B、C，其中小球A沿高为h、倾角为的光滑斜面以初速度v0从顶端滑到底端，小球B以同样大小的初速度从同等高度处竖直上抛，小球C在同等高度处以初速度v0水平抛出，则()A小球A到达地面时的速度最大B从开始至落地，重力对它们做功相同C从开始运动至落地过程中，重力对它们做功的平均功率一定相同D三个小球到达地面时，小球B重力的瞬时功率最大答案BD解析三个小球在运动的过程中都是只有重力做功，机械能守恒，所以根据机械能守恒定律可知三个小球落地时动能相等，速度的大小相等，故A错误。重力做功只与初、末位置有关，三个小球的起点和终点的高度差一样，所以重力做的功相同，故B正确。由题可知，B与C在空中运动的时间显然不同，平均功率等于做功的大小与所用时间的比值，小球重力做的功相同，但是时间不同，所以重力做功的平均功率不同，故C错误。小球落地时的速度的大小相等而方向不同，由于A、C两球都有水平方向的分速度，而B球没有水平方向的分速度，所以B球竖直方向的速度最大，由瞬时功率的公式可以知道，B球的重力的瞬时功率最大，故D正确。2.(2017江苏扬州中学模拟)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的是()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解析对球进行受力分析，如图所示，球受到竖直向下的重力mg，垂直于斜面向上的弹力N2，挡板对它水平向右的弹力N1，而球的位移方向水平向左，重力方向与位移方向垂直，重力不做功，故A正确。由于整个装置向左减速运动，加速度水平向右，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正确。设加速度为a，斜面的倾角为，根据牛顿第二定律得，竖直方向：N2cosmg0，水平方向：N1N2sinma，由上分析知N10，因为挡板对球的弹力N1的方向与位移方向相反，所以N1一定做负功，故C错误、D正确。3(2017河北衡水中学二调)(多选)竖直上抛一球，球又落回原处，已知空气阻力的大小正比于球的速度，下述分析正确的是()A上升过程中克服重力做的功大于下降过程中重力做的功B上升过程中克服阻力做的功等于下降过程中克服阻力做的功C上升过程中合力做的功的绝对值大于下降过程中合力做的功的绝对值D上升过程中克服重力做功的最大瞬时功率大于下降过程中重力做功的最大瞬时功率答案CD解析上升过程中克服重力做的功等于下降过程中重力做的功为mgh，A错误；在上升过程中的平均速度大于下降过程中的平均速度，而空气阻力的大小正比于球的速度，所以在上升过程中的平均阻力大于下降过程中的平均阻力，位移大小是相等的，所以上升过程中克服阻力做的功大于下降过程中克服阻力做的功，B错误；物体在上升的过程中，受到的阻力向下，在下降的过程中受到的阻力向上，所以在上升时球受到的合力大，上升过程中合力做的功的绝对值大于下降过程中合力做的功的绝对值，C正确；上升过程中克服重力做功的最大瞬时功率在初始位置，下降过程中重力做功的最大瞬时功率也在回到原位置处，由于有阻力做负功，所以落回原点的速度小于抛出时的速度，根据Pmgv可知，上升过程中克服重力做功的最大瞬时功率大于下降过程中重力做功的最大瞬时功率，D正确。4列车在空载情况下以恒定功率P经过一平直的路段，通过某点时速率为v，加速度大小为a1；当列车满载货物再次经过同一点时，功率和速率均与原来相同，但加速度大小变为a2。重力加速度大小为g。设阻力是列车重力的k倍，则列车满载与空载时的质量之比为()A. B.C. D.答案A解析由PFv、Ffma及fkmg得m，由题干知空载与满载货物时通过同一点时功率和速率均相同，即P、v不变，所以，A正确。5(2018黑龙江哈师大附中期末)测定运动员体能的一种装置如图所示，运动员质量为m1，绳拴在腰间沿水平方向跨过滑轮(不计滑轮质量及摩擦)，下悬一个质量为m2的重物，人用力蹬传送带而人的重心不动，使传送带以速率v匀速向右运动。下面是人对传送带做功的四种说法，其中正确的是()A人对传送带不做功B人对传送带做负功C人对传送带做功的功率为m2gvD人对传送带做功的功率为(m1m2)gv答案C解析人对传送带的摩擦力方向向右，传送带在力的方向上有位移，所以人对传送带做功，摩擦力和位移的方向相同，故做正功，故A、B错误。人的重心不动，绳对人的拉力和传送带对人的摩擦力平衡，而拉力等于m2g，所以传送带对人的摩擦力等于m2g，由牛顿第三定律可得人对传送带的摩擦力也等于m2g，所以人对传送带做功的功率为m2gv，故C正确，D错误。6(2017安徽安庆二中月考)(多选)一质量为m的木块静止在光滑的水平面上。从t0开始，将一个大小为F的水平恒力作用在该木块上，下列说法正确的是()A木块在经历时间t1的过程中，水平恒力F做的功为B木块在经历时间t1的过程中，在t1时刻力F的瞬时功率为C木块在经历时间t1的过程中，在t1时刻力F的瞬时功率为D木块在经历时间t1的过程中，水平恒力F做功的平均功率为答案AC解析由牛顿第二定律可得a，t1时刻木块的速度为vat1t1，t1时间内木块通过的位移为xat，恒力F做的功为WFx，A正确；所以t1时刻F的瞬时功率为PFvFt1，B错误，C正确；力F做功的平均功率为，D错误。7(2017昆明七校调研)(多选)物体受到水平推力F的作用在粗糙水平面上做直线运动。通过力和速度传感器监测到推力F、物体速度v随时间t变化的规律分别如图甲、乙所示。取g10 m/s2，则下列说法正确的是()A物体的质量m0.5 kgB物体与水平面间的动摩擦因数0.4C第2 s内物体克服摩擦力做的功W2 JD前2 s内推力F做功的平均功率3 W答案ABC解析由题图甲、乙可知，在12 s内推力F23 N，物体做匀加速直线运动，其加速度a2 m/s2，由牛顿第二定律可得F2mgma；在23 s，推力F32 N，物体做匀速直线运动，由平衡条件可知mgF3；联立解得m0.5 kg，0.4，A、B正确；由速度时间图象与t轴所围的面积表示位移可得，第2 s内物体位移x1 m，克服摩擦力做的功Wfmgx2 J，C正确；第1 s内物体没动，推力不做功，第2 s内，推力做功WF2x3 J，即前2 s内推力F做功为W3 J，前2 s内推力F做功的平均功率 W1.5 W，D错误。8(2017徐州模拟)一辆汽车在平直的公路上以某一初速度运动，运动过程中保持恒定的牵引功率，其加速度a和速度的倒数的关系图象如图所示。若已知汽车的质量，则根据图象所给的信息，不能求出的物理量是()A汽车的功率B汽车行驶的最大速度C汽车所受到的阻力D汽车运动到最大速度所需的时间答案D解析由FFfma，PFv可得：a，对应图线可知k40，已知汽车的质量m可求出汽车的功率P，由a0时，0.05可得：vm20 m/s，再由vm，可求出汽车受到的阻力Ff，但无法求出汽车运动到最大速度所需的时间。故选D。9(2017广东广州二模)(多选)如图，倾角为30的自动扶梯在工作电压为380 V的电动机带动下以0.4 m/s的恒定速率向斜上方运动，电动机的最大输出功率为4.9 kW，空载时电动机中的电流为5 A，若载人时扶梯的运动速率和空载时相同。设所载人的平均质量为60 kg，重力加速度g取10 m/s2。不计一切损耗，则扶梯匀速运行过程中()A站在扶梯上的人不受摩擦力作用B扶梯可同时乘载的最多人数为25人C扶梯可同时乘载的最多人数为40人D无论空载、承载或满载，电动机的输出功率均为4.9 kW答案AB解析因扶梯斜向上匀速运行，故站在扶梯上的人竖直方向和水平方向均受力平衡，则水平方向不受摩擦力作用，A正确；维持扶梯运转的功率P0UI380 V5 A1900 W1.9 kW，电动机的最大输出功率为P最大4.9 kW，可用于输送顾客的功率PP最大P04.9 kW1.9 kW3 kW，输送一个人的功率PGvsin30mgvsin3060 kg10 N/kg0.4 m/ssin30120 W，同时乘载的最多人数n25(人)，B正确、C错误；空载时电动机的输出功率为1.9 kW，满载时电动机的输出功率为4.9 kW，D错误。10(2017湖南师大附中二模)一摩托车在竖直的圆轨道内侧做匀速圆周运动，人和车的总质量为m，轨道半径为R，车经最高点时发动机功率为P0、车对轨道的压力为mg。设轨道对摩托车的阻力与车对轨道的压力成正比，则()A车经最低点时对轨道的压力为mgB车运动过程中发动机的功率一直不变C车经最低点时发动机功率为3P0D车从最高点到最低点的过程中，人和车的重力做功的功率不变答案C解析在最高点，向心力大小为FnN1mg2mg，摩托车做匀速圆周运动，向心力大小不变，则在最低点N2mgFn，得N23mg，根据牛顿第三定律得车经最低点时摩托车对轨道的压力为3mg，A错误；在最高点，发动机功率P0F1vN1vmgv，在最低点发动机功率为PF2vN2v3mgv，则有P3P0，B错误、C正确；摩托车做匀速圆周运动，速度大小不变，人和车的重力大小不变，车从最高点到最低点的过程中，重力方向和速度方向的夹角先变小再变大，重力功率先变大再变小，D错误。11(2017全国卷)如图，一光滑大圆环固定在桌面上，环面位于竖直平面内，在大圆环上套着一个小环。小环由大圆环的最高点从静止开始下滑，在小环下滑的过程中，大圆环对它的作用力()A一直不做功 B一直做正功C始终指向大圆环圆心 D始终背离大圆环圆心答案A解析光滑大圆环对小环只有弹力作用。弹力方向沿大圆环的半径方向(下滑过程先背离圆心，后指向圆心)，与小环的速度方向始终垂直，不做功，A正确。12(2015海南高考)假设摩托艇受到的阻力的大小正比于它的速率。如果摩托艇发动机的输出功率变为原来的2倍，则摩托艇的最大速率变为原来的()A4倍 B2倍 C.倍 D.倍答案D解析设fkv，当阻力等于牵引力时，速度最大；输出功率变化前，有PFvfvkv2，变化后有2PFvkv2，联立解得vv，D正确。13(2016天津高考)(多选)我国高铁技术处于世界领先水平。和谐号动车组是由动车和拖车编组而成的，提供动力的车厢叫动车，不提供动力的车厢叫拖车。假设动车组各车厢质量均相等，动车的额定功率都相同，动车组在水平直轨道上运行过程中阻力与车重成正比。某列动车组由8节车厢组成，其中第1、5节车厢为动车，其余为拖车，则该动车组()A启动时乘客受到车厢作用力的方向与车运动的方向相反B做匀加速运动时，第5、6节与第6、7节车厢间的作用力之比为32C进站时从关闭发动机到停下来滑行的距离与关闭发动机时的速度成正比D与改为4节动车带4节拖车的动车组最大速度之比为12答案BD解析启动时，动车组做加速运动，加速度方向向前，乘客受到竖直向下的重力和车厢对乘客的作用力，由牛顿第二定律可知，这两个力的合力方向向前，所以启动时乘客受到车厢作用力的方向一定倾斜向前，A错误；设每节车厢质量为m，动车组在水平直轨道上运行过程中阻力与车重成正比，则有每节车厢所受阻力fkmg。设动车组匀加速直线运动的加速度为a，每节动车的牵引力为F，对8节车厢组成的动车组整体，由牛顿第二定律得，2F8f8ma；设第5节车厢对第6节车厢的拉力为F5，把第6、7、8节车厢作为整体进行受力分析，由牛顿第二定律得，F53f3ma，解得F5；设第6节车厢对第7节车厢的拉力为F6，把第7、8节车厢作为整体进行受力分析，由牛顿第二定律得，F62f2ma；解得F6；则F5F632，B正确；关闭发动机后，动车组在阻力作用下滑行，由匀变速直线运动规律，滑行距离x，与关闭发动机时速度的二次方成正比，C错误；设每节动车的额定功率为P，当有2节动车带6节拖车时，2P8fv1m；当改为4节动车带4节拖车时，4P8fv2m；联立解得v1mv2m12，D正确。14. (2017福建厦门一中模拟)(多选)质量为m的汽车在平直路面上启动，启动过程的速度时间图象如图所示，其中OA为过原点的一条直线。从t1时刻起汽车的功率保持不变，整个运动过程中汽车所受阻力恒为Ff，则()A0t1时间内，汽车的牵引力等于mB汽车在t1t2时间内的功率等于t2以后的功率Ct1t2时间内，汽车的功率等于v1Dt1t2时间内，汽车的平均速度等于答案BC解析0t1时间内，汽车做匀加速直线运动，加速度a，根据牛顿第二定律得，FFfma，解得牵引力FFfm，A错误；从t1时刻起汽车的功率保持不变，可知汽车在t1t2时间内的功率等于t2以后的功率，B正确；汽车的额定功率PFv1v1，C正确；t1t2时间内，汽车做变加速直线运动，由速度时间图象分析可得，汽车的平均速度大于 ，D错误。15. (2017江西赣州统测)(多选)在倾角为的光滑斜面上有两个用轻弹簧连接的物块A和B，它们的质量分别为3m和2m，弹簧的劲度系数为k，C为一固定挡板，系统处于静止状态。现用一沿斜面方向的恒力F拉物块A使之沿斜面向上运动，当B刚离开C时，A的速度为v，加速度方向沿斜面向上、大小为a，则()A从静止到B刚离开C的过程中，A发生的位移为B从静止到B刚离开C的过程中，重力对A做的功为CB刚离开C时，恒力对A做功的功率为(5mgsin2ma)vD当A的速度达到最大时，B的加速度大小为a答案AD解析开始A处于静止状态，弹簧处于压缩状态，根据平衡条件有3mgsinkx1，解得弹簧的压缩量x1，当B刚离开C时，B对挡板的弹力为零，有kx22mgsin，解得弹簧的伸长量x2，可知从静止到B刚离开C的过程中，A发生的位移xx1x2，A正确；从静止到B刚离开C的过程中，重力对A做的功W3mgxsin，B错误；当B刚离开C时，根据牛顿第二定律得F3mgsinkx23ma，解得F5mgsin3ma，则恒力对A做功的功率PFv(5mgsin3ma)v，C错误；当A的速度达到最大时，A受到的合外力为0，则对A有F3mgsinT0，所以T2mgsin3ma，弹簧对A的拉力和对B的拉力大小相等，即TT，B沿斜面方向受到的合力FBT2mgsin2ma，解得aa，D正确。16(2017常州模拟)高速连续曝光照相机可在底片上重叠形成多个图象。现利用这架照相机对MD2000家用汽车的加速性能进行研究，如图为汽车做匀加速直线运动时三次曝光的照片，图中汽车的实际长度为4 m，照相机曝光的时间间隔为2.0 s。已知该汽车的质量为1000 kg，额定功率为90 kW，汽车运动过程中所受的阻力始终为1500 N。(1)试利用图示，求该汽车的加速度；(2)若汽车由静止开始以此加速度做匀加速直线运动，匀加速直线运动状态最多能保持多长时间；(3)汽车所能达到的最大速度是多大；(4)若该汽车从静止开始运动，牵引力不超过3000 N，求汽车运动2400 m所用的最短时间(汽车已经达到最大速度)。答案(1)1.5 m/s2(2)20 s(3)60 m/s(4)70 s解析(1)汽车的实际长度为4 m，在照片上占了8小格，所以每小格表示实际长度为 m0.5 m。那么由题图可得汽车在第1个2.0 s时间内的位移x1180.5 m9 m，第2个2.0 s时间内的位移x2300.5 m15 m汽车的加速度a1.5 m/s2。(2)由FFfma得，汽车牵引力FFfma(150010001.5) N3000 N汽车做匀加速运动的末速度v m/s30 m/s匀加速运动保持的时间t1 s20 s。(3)汽车所能达到的最大速度vm m/s60 m/s。(4)牵引力不超过3000 N，由(2)知匀加速运动的时间t120 s，运动的距离x1t120 m300 m所以，后阶段以恒定功率运动的距离x2(2400300) m2100 m对后阶段以恒定功率运动，有：P额t2Ffx2m(vv2)解得t250 s所以最短时间为t总t1t2(2050) s70 s。