2020版高三物理一輪復(fù)習(xí) 功率綜合訓(xùn)練

1、2020版高三物理一輪復(fù)習(xí) 功率 1.如圖所示,一根不可伸長的輕繩兩端各系一個小球a和b,跨在兩根固定在同一高度的光滑水平細(xì)桿上,質(zhì)量為3m的a球置于地面上,質(zhì)量為m的b球從水平位置靜止釋放.當(dāng)a球?qū)Φ孛鎵毫偤脼榱銜r,b球擺過的角度為.下列結(jié)論正確的是( )A.=90B.=45C.b球擺動到最低點(diǎn)的過程中,重力對小球做功的功率先增大后減小D.b球擺動到最低點(diǎn)的過程中,重力對小球做功的功率一直增大解析:設(shè)b球能擺到最低點(diǎn),由機(jī)械能守恒得.又T-mg=mv2/l可得T=3mg,則A正確,B錯誤.球b在擺動過程中豎直速度先增大后減小,所以重力的功率先增大后減小,則C正確,D錯誤.答案:AC2.一根

2、質(zhì)量為M的直木棒,懸掛在O點(diǎn),有一只質(zhì)量為m的猴子抓著木棒,如圖甲所示.剪斷懸掛木棒的細(xì)繩,木棒開始下落,同時猴子開始沿木棒向上爬.設(shè)在一段時間內(nèi)木棒沿豎直方向下落,猴子對地的高度保持不變,忽略空氣阻力,則圖乙的四個圖象中能正確反映在這段時間內(nèi)猴子做功的功率隨時間變化的關(guān)系的是( )解析:猴子對地的高度不變,所以猴子受力平衡.設(shè)猴子的質(zhì)量為m,木棒對猴子的作用力為F,則有F=mg,設(shè)木棒重力為Mg,則木棒受合外力為F+Mg=mg+Mg,根據(jù)牛頓第二定律:Mg+mg=Ma,可見a是恒量,t時刻木棒速度v=at.猴子做功的功率P=mgv=mgat,P與t為正比例關(guān)系,故B正確.答案:B3.(原創(chuàng)題

3、)在雄壯的中國人民解放軍進(jìn)行曲中,胡錦濤主席乘國產(chǎn)紅旗牌檢閱車,穿過天安門城樓,經(jīng)過金水橋,駛上長安街,檢閱了44個精神抖擻、裝備精良的地面方隊.若胡錦濤主席乘坐的國產(chǎn)紅旗牌檢閱車的額定功率為P,檢閱車勻速行進(jìn)時所受阻力為Ff,在時間t內(nèi)勻速通過總長為L的44個精神抖擻、裝備精良的地面方隊,由此可知( )A.在時間t內(nèi)檢閱車的發(fā)動機(jī)實(shí)際做功為PtB.檢閱車勻速行進(jìn)的速度為C.檢閱車勻速行進(jìn)時地面對車輪的摩擦力為滑動摩擦力D.檢閱車的實(shí)際功率為解析:在檢閱車檢閱時,在水平道路上行進(jìn)速度很慢,發(fā)動機(jī)的實(shí)際功率一定小于額定功率,在時間t內(nèi)檢閱車的發(fā)動機(jī)實(shí)際做功一定小于Pt,選項A錯誤;由P=Ffv計

4、算出的速度為檢閱車的最大速度,檢閱車勻速行進(jìn)的速度一定小于,選項B錯誤;檢閱車勻速行進(jìn)時地面對車輪的摩擦力為靜摩擦力,選項C錯誤;檢閱車勻速行進(jìn)的速度為,牽引力F等于阻力Ff,檢閱車的實(shí)際功率為P=,選項D正確.答案:D4.一起重機(jī)的鋼繩由靜止開始勻加速提起質(zhì)量為m的重物,當(dāng)重物的速度為v1時,起重機(jī)的有用功率達(dá)到最大值P之后,起重機(jī)保持該功率不變,繼續(xù)提升重物.直到以最大速度v2勻速上升為止,則整個過程中,下列說法錯誤的是( )A.鋼繩的最大拉力為P/v1B.鋼繩的最大拉力為P/v2C.重物的最大速度為P/mgD.重物做勻加速運(yùn)動的時間為解析:在勻加速提升重物的階段,鋼繩的拉力大小不變,速度

5、達(dá)到v1時其功率為P,則拉力F=P/v1,由動量定理(F-mg)t1=mv1可知勻加速運(yùn)動的時間為在達(dá)到最大功率后,重物繼續(xù)加速,牽引力開始減小,一直減小到等于重力時物體開始勻速上升,速度達(dá)到最大,此時有F=mg,P=Fv2,所以v2=P/mg,可見鋼繩的拉力在勻加速階段最大,故只有B項錯誤.答案:B5.如圖所示是一種清洗車輛用的手持式噴水槍.設(shè)槍口截面積為0.6 cm2,噴出水的速度為20 m/s(水的密度為1103 kg/m3).當(dāng)它工作時,估計水槍的平均功率為( )A.12 W B.120 W C.240 W D.1200 W解析:1 s內(nèi)水槍射出的水質(zhì)量為sv,這部分水增加的動能為,所

6、以水槍的平均功率sv3=240 W.答案:C6.提高介質(zhì)中物體(例如汽車)運(yùn)動速率的有效途徑是增大發(fā)動機(jī)的功率和減小阻力因數(shù)(設(shè)介質(zhì)阻力與物體運(yùn)動速率的平方成正比,即f=kv2,k是阻力因數(shù)).當(dāng)發(fā)動機(jī)的額定功率為P0時,物體運(yùn)動的最大速度為vm,如果要使物體運(yùn)動速率增大到2vm,則下列辦法可行的是( )A.阻力因數(shù)不變,使發(fā)動機(jī)額定功率增大到2P0B.發(fā)動機(jī)額定功率不變,使阻力因數(shù)減小到C.阻力因數(shù)不變,使發(fā)動機(jī)額定功率增大到8P0D.發(fā)動機(jī)額定功率不變,使阻力因數(shù)減小到解析:本題是考查機(jī)車啟動中的牽引力的功率的典型問題,物體運(yùn)動的最大速度為勻速運(yùn)動時的速度,此時牽引力與阻力相等,由公式P0

7、=Fvm=Ffvm=kv2_mvm=kv3_m,若速率增大到2vm,則牽扯力的功率的表達(dá)式為P=8kv3_m,則當(dāng)阻力因數(shù)不變時,即k=k時,則P=8P0,A錯,C對;當(dāng)發(fā)動機(jī)額定功率不變時,即P0=P時,則k=8k,k=,D對,B錯.答案:CD7.如圖所示是健身的“跑步機(jī)”示意圖,質(zhì)量為m的運(yùn)動員踩在與水平面成角的靜止皮帶上,運(yùn)動員用力向后蹬皮帶,皮帶在運(yùn)動過程中受到的阻力恒為f.當(dāng)皮帶以速度v勻速運(yùn)動過程中,下列說法中正確的是( )A.人腳對皮帶的摩擦力是皮帶運(yùn)動的動力B.人對皮帶不做功C.人對皮帶做功的功率為mgvD.人對皮帶做功的功率為fv解析:皮帶在人的作用下運(yùn)動,人對皮帶有壓力和摩

8、擦力兩個力作用,壓力既不對人做功,也不對皮帶做功,故摩擦力是皮帶運(yùn)動的動力,A正確.由于皮帶在摩擦力作用下運(yùn)動了,有位移,故人對皮帶做了正功,功率為P=Fv=fv,故B錯誤,選AD.答案:AD8.一輛汽車在平直公路上勻速行駛,發(fā)動機(jī)的功率為P,牽引力為F0,速度為v0.t1時刻,司機(jī)減少了油門,使汽車的功率立即減小一半,并保持該功率繼續(xù)行駛,到t2時刻,汽車又恢復(fù)了勻速行駛.則圖中關(guān)于汽車牽引力F汽車速度v在這個過程中隨時間t變化的圖象正確的是( )解析:當(dāng)汽車以速度v0勻速行駛時,牽引力與阻力平衡,F0=f.t1時刻,汽車功率減為,牽引力減為,小于阻力f,汽車做減速運(yùn)動,加速度大小為隨著v的

9、減小,a也減小,最終a=0,汽車將再次做勻速運(yùn)動,所以A正確,B錯誤;由可知v減小,F增大,汽車再次勻速運(yùn)動時,牽引力與阻力仍平衡,即牽引力重新等于F0,故C錯誤,D正確.答案:AD9.上海某高校研制的體積只相同于芝麻的八分之一質(zhì)量僅125 mg的電磁型微電動機(jī),經(jīng)上?？萍记閳笱芯克脟H聯(lián)機(jī)檢索證實(shí),是目前世界上最輕的電磁型微電動機(jī).它轉(zhuǎn)速可達(dá)1.2104 r/min,輸出推力為5 N,轉(zhuǎn)軸的直徑約為0.5 mm.它的綜合技術(shù)性能達(dá)到世界一流水平.請你估算出該電動機(jī)轉(zhuǎn)軸國家級的線速度_ m/s,該電動機(jī)的輸出功率_W.解析:轉(zhuǎn)軸邊緣的線速度v=r=0.314 m/s,電動機(jī)的輸出功率P=Fv

10、=1.57 W.答案:0.314 1.5710.為了響應(yīng)國家的“節(jié)能減排”號召,某同學(xué)采用了一個家用汽車的節(jié)能方法,在符合安全行駛要求的情況下,通過減少汽車后備箱中放置的不常用物品和控制加油量等措施,使汽車負(fù)載減少.假設(shè)汽車以72 km/h的速度勻速行駛時,負(fù)載改變前后汽車受到的阻力分別為2000 N和1950 N.請計算該方法使汽車發(fā)動機(jī)輸出功率減少了多少?解析:(1)v=72 km/h=20 m/s,由P=Fv得P1=F1v=f1v P2=F2v=f2v故P=P1-P2=(f1-f2)v=1103 W.答案:1103 W11.質(zhì)量為m=4000 kg的卡車,額定輸出功率為P=60 kW,當(dāng)

11、它從靜止出發(fā)沿坡路前進(jìn)時每行駛100 m,升高5 m,所受阻力大小為車重的0.1倍,取g=10 m/s2,試求:(1)卡車能否保持牽引力為8000 N不變在坡路上行駛?(2)卡車在直路上行駛時能達(dá)到最大的速度為多大?這時牽引力為多大?(3)如果卡車用4000 N的牽引力以12 m/s的速度上坡,到達(dá)坡頂時,速度為4 m/s,那么卡車在這一段路程中的最大功率為多少?平均功率是多少?解析:分析汽車上坡過程中受力情況,牽引力F,重力mg=4104 N,f=kmg=4103 N,支持力 N,依題意sin=.(1)汽車上坡時,若F=8000 N,而f+mgsin=4103 N+4104() N=6103

12、 N,即Ff+mgsin時,汽車加速上坡,速度不斷增大,其輸出功率P=Fv也不斷增大,長時間后,將超出其額定輸出功率,所以汽車不能保持牽引力為8000 N不變上坡.(2)汽車上坡時,速度越來越大,必須不斷減小牽引力以保證輸出功率不超過額定輸出功率,當(dāng)牽引力F=f+mgsin時,汽車加速度為0,速度增到最大,設(shè)為vm,則P=Fv=(f+mgsin)vmvm= m/s=10 m/s.F=f+mgsin=4103 N+4104() N=6103 N.(3)若牽引力F=4000 N,汽車上坡時,速度不斷減小,所以最初的功率即為最大,P=Fv=400012 W=4.8104 W.整個過程中,平均功率AK

13、P-=Fv=4000W=3.2104 W.答案:(1)不能 (2)10 m/s 6103 N (3)4.8104 W 3.2104 W12.環(huán)保汽車將為2020年上海世博會服務(wù).某輛以蓄電池為驅(qū)動能源的環(huán)保汽車,總質(zhì)量m=3103 kg.當(dāng)它在水平路面上以v=36 km/h的速度勻速行駛時,驅(qū)動電機(jī)的輸入電流I=50 A,電壓U=300 V.在此行駛狀態(tài)下(1)求驅(qū)動電機(jī)的輸入功率P電;(2)若驅(qū)動電機(jī)能夠?qū)⑤斎牍β实?0%轉(zhuǎn)化為用于牽引汽車前進(jìn)的機(jī)械功率P機(jī),求汽車所受阻力與車重的比值(g取10 m/s2);(3)設(shè)想改用太陽能電池給該車供電,其他條件不變,求所需太陽能電池板的最小面積.結(jié)合計算結(jié)果,簡述你對該設(shè)想的思想.已知太陽輻射的總功率P0=41026 W,太陽到地球的距離r=1.51011 m,太陽光傳播到達(dá)地面的過程中大約有30%的能量損耗,該車所用太陽能電池的能量轉(zhuǎn)化效率約為15%.解析:(1)驅(qū)動電機(jī)的輸入功率P電=IU=1.5104 W(2)在勻速行駛時P機(jī)=0.9P電=Fv=fv,f=0.9P電/v得汽車所受阻力與車重之比f/mg=0.045.(3)當(dāng)陽光垂直電池板入射時,所