2021高考物理一輪復(fù)習(xí)核心素養(yǎng)測(cè)評(píng)十四功和功率含解析魯科版

1、功和功率(45分鐘100分)一、選擇題(本題共9小題,每小題6分,共54分,17題為單選題,8、9題為多選題)1.如圖所示,電梯與水平地面成角,一人站在電梯上,電梯從靜止開(kāi)始勻加速上升,達(dá)到一定速度后再勻速上升。若以n表示水平電梯對(duì)人的支持力,g為人受到的重力,f為電梯對(duì)人的靜摩擦力,則下列結(jié)論正確的是()a.加速過(guò)程中f0,f、n、g都做功b.加速過(guò)程中f0,n不做功c.加速過(guò)程中f=0,n、g都做功d.勻速過(guò)程中f=0,n、g都不做功【解析】選a。加速過(guò)程中人受力和速度方向如圖所示,由力與速度方向之間夾角的關(guān)系可判定:n、f對(duì)人做正功,g對(duì)人做負(fù)功,故a對(duì),b、c均錯(cuò)。勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),f=0,

2、n做正功,g做負(fù)功,故d錯(cuò)。2.(2020年山東新高考模擬)我國(guó)自主研制的絞吸挖泥船“天鯤號(hào)”達(dá)到世界先進(jìn)水平。若某段工作時(shí)間內(nèi),“天鯤號(hào)”的泥泵輸出功率恒為1104 kw,排泥量為1.4 m3/s,排泥管的橫截面積為0.7 m2。則泥泵對(duì)排泥管內(nèi)泥漿的推力為()a.5106 nb.2107 nc.2109 nd.5109 n【解析】選a。由排泥量和排泥管橫截面積可求排泥速度v=1.4m3/s0.7m2=2 m/s。由p=fv可求f=pv=1107 w2 m/s=5106 n。3.如圖所示,質(zhì)量為m的物塊與轉(zhuǎn)臺(tái)之間的最大靜摩擦力為物塊重力的k倍,物塊與轉(zhuǎn)軸oo相距r,物塊隨轉(zhuǎn)臺(tái)由靜止開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng),

3、當(dāng)轉(zhuǎn)速緩慢增加到一定值時(shí),物塊即將在轉(zhuǎn)臺(tái)上滑動(dòng),在物塊由靜止到相對(duì)滑動(dòng)的瞬間的過(guò)程中,轉(zhuǎn)臺(tái)的摩擦力對(duì)物塊做的功為()a.0b.2kmgrc.2kmgrd.0.5kmgr【解析】選d。根據(jù)牛頓第二定律得kmg=mv2r,根據(jù)動(dòng)能定理得w=12mv2=12kmgr,故d正確,a、b、c錯(cuò)誤。4.汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率為p1,它在水平路面上行駛時(shí)受到的阻力f大小恒定,汽車由靜止開(kāi)始做直線運(yùn)動(dòng),最大車速為v,汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率隨時(shí)間變化的圖象如圖所示。下列說(shuō)法可能正確的是()a.0t1汽車牽引力恒定,t1時(shí)刻牽引力與阻力大小相等b.0t1汽車牽引力逐漸增大,t1時(shí)刻牽引力與阻力大小相等c.0t1汽車做

4、勻加速運(yùn)動(dòng),t1時(shí)刻速度達(dá)到v,然后做勻速直線運(yùn)動(dòng)d.0t1汽車做勻加速直線運(yùn)動(dòng),t1時(shí)刻后做加速度逐漸減小的直線運(yùn)動(dòng),速度達(dá)到v后做勻速直線運(yùn)動(dòng)【解析】選d。在0t1時(shí)間內(nèi),汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的功率均勻增大,故汽車可能以恒定加速度啟動(dòng),牽引力是恒定的,汽車做勻加速直線運(yùn)動(dòng),t1時(shí)刻達(dá)到額定功率,根據(jù)p=fv可知,t1時(shí)刻后汽車速度增大,牽引力減小,則由牛頓第二定律a=f-fm可知加速度減小,汽車做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng),當(dāng)加速度為零時(shí),即牽引力等于阻力時(shí),汽車速度達(dá)到最大,此后汽車做勻速直線運(yùn)動(dòng),故選項(xiàng)d正確,a、b、c錯(cuò)誤。5.(2020泉州模擬)如圖所示是具有登高平臺(tái)的消防車,具有一定質(zhì)量的伸縮臂

5、能夠在5 min內(nèi)使承載4人的登高平臺(tái)(人連同平臺(tái)的總質(zhì)量為400 kg)上升60 m到達(dá)滅火位置。此后,在登高平臺(tái)上的消防員用水炮滅火,已知水炮的出水量為3 m3/min,水離開(kāi)炮口時(shí)的速率為20 m/s,g取10 m/s2,則()a.水炮工作的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率約為1104 wb.水炮工作的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率約為4104 wc.水炮工作的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率約為2.4106 wd.伸縮臂抬升登高平臺(tái)的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率約為800 w【解析】選b。水炮的發(fā)動(dòng)機(jī)作用是把水從地面運(yùn)到炮口處,再由水炮發(fā)射出去,因此發(fā)動(dòng)機(jī)做的功轉(zhuǎn)化為水發(fā)射時(shí)的動(dòng)能和重力勢(shì)能,所以輸出功率p=wt=mgh+12mv2t,每秒射出水的質(zhì)

6、量m=1 000360 kg=50 kg,代入得p=4104 w,選項(xiàng)b正確,a、c錯(cuò)誤;伸縮臂的發(fā)動(dòng)機(jī)做功把人和登高平臺(tái)抬高了60 m,伸縮臂本身有一定的質(zhì)量,伸縮臂自身的重力勢(shì)能也增加,所以伸縮臂發(fā)動(dòng)機(jī)的功率大于p1=(m人+m臺(tái))ght=4001060560 w=800 w,選項(xiàng)d錯(cuò)誤。6.在考駕駛證的科目二階段,有一項(xiàng)測(cè)試叫半坡起步,這是一條類似于凸型橋面設(shè)計(jì)的坡道。要求學(xué)員在半坡定點(diǎn)位置a啟動(dòng)汽車,一段時(shí)間后勻速率通過(guò)最高點(diǎn)b以及剩下路段,如圖所示。下列說(shuō)法正確的是()a.若汽車以額定功率從a點(diǎn)加速到b點(diǎn),牽引力一直增大b.在最高點(diǎn)b汽車處于平衡狀態(tài)c.在最高點(diǎn)b汽車對(duì)路面的壓力小于

7、汽車的重力d.汽車從a到b運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,合外力做功為0【解析】選c。由p=fv可知,若汽車以額定功率從a點(diǎn)加速到b點(diǎn),牽引力一直減小,選項(xiàng)a錯(cuò)誤;勻速率通過(guò)最高點(diǎn)b以及剩下路段,在最高點(diǎn)b汽車做勻速圓周運(yùn)動(dòng),加速度向下,不是平衡狀態(tài),是失重狀態(tài),在最高點(diǎn)b汽車對(duì)路面的壓力小于汽車的重力,選項(xiàng)b錯(cuò)誤,c正確;汽車從a到b運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,動(dòng)能增大,由動(dòng)能定理可知,合外力做正功,選項(xiàng)d錯(cuò)誤。7.某位工人師傅用如圖所示的裝置,將重物從地面沿豎直方向拉到樓上,在此過(guò)程中,工人師傅沿地面以速度v向右勻速直線運(yùn)動(dòng),當(dāng)質(zhì)量為m的重物上升高度為h時(shí)輕繩與水平方向成角(重力加速度大小為g,滑輪的質(zhì)量和摩擦均不計(jì)),在此

8、過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是()a.人的速度比重物的速度小b.輕繩對(duì)重物的拉力小于重物的重力c.重物的加速度不斷增大d.繩的拉力對(duì)重物做功為mgh+12m(vcos)2【解題指導(dǎo)】解答本題應(yīng)注意以下三點(diǎn):(1)將人的速度分解為沿繩子方向和垂直于繩子方向,沿繩子方向的速度等于重物的速度。(2)根據(jù)重物的速度變化確定運(yùn)動(dòng)和受力情況。(3)根據(jù)動(dòng)能定理求拉力對(duì)重物做的功?！窘馕觥窟xd。將人的速度分解為沿繩子方向和垂直于繩子方向,沿繩子方向的速度等于重物的速度,根據(jù)平行四邊形定則得,vg=vcos,人在勻速向右運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,繩子與水平方向的夾角減小,所以重物的速度增大,重物做加速上升運(yùn)動(dòng),且拉力大于重物的重

9、力,故a、b錯(cuò)誤;由vg=vcos可知重物的加速度減小,故c錯(cuò)誤;根據(jù)動(dòng)能定理得w-mgh=12mvg2-0,解得w=mgh+12m(vcos)2,故d正確。8.一輛質(zhì)量為m的汽車在平直公路上以功率p、速度v0勻速行駛時(shí),牽引力為f0?，F(xiàn)汽車以恒定的功率p駛上傾角為30的斜坡,已知汽車在斜坡上行駛時(shí)所受的摩擦阻力是在平直路面上的34,重力加速度為g,則下列說(shuō)法中正確的是 ()a.汽車在斜坡上達(dá)到最大速度時(shí)牽引力為34f0b.汽車在斜坡上達(dá)到最大速度時(shí)牽引力為34f0+12mgc.汽車能達(dá)到的最大速度為v0d.汽車能達(dá)到的最大速度為4p3f0+2mg【解析】選b、d。汽車在平直公路上勻速行駛時(shí),

10、牽引力等于阻力,則f=f0,當(dāng)汽車在斜坡上勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)速度最大,則f-mgsin30-34f0=0,解得f=34f0+12mg,故a錯(cuò)誤,b正確;由p=fv得汽車的最大速度為vm=pf=4p3f0+2mg,故c錯(cuò)誤,d正確。9.如圖所示為某汽車在平直公路上啟動(dòng)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)功率p隨時(shí)間t變化的圖象,p0為發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率。已知在t2時(shí)刻汽車的速度已經(jīng)達(dá)到最大值vm,汽車所受阻力大小與速度大小成正比。由此可得()a.在t3時(shí)刻,汽車速度一定等于vmb.在t1t2時(shí)間內(nèi),汽車一定做勻速運(yùn)動(dòng)c.在t2t3時(shí)間內(nèi),汽車一定做勻速運(yùn)動(dòng)d.在發(fā)動(dòng)機(jī)功率達(dá)到額定功率前,汽車一定做勻加速運(yùn)動(dòng)【解析】選a、c。已知在t

11、2時(shí)刻汽車的速度已經(jīng)達(dá)到最大值vm,此后汽車做勻速直線運(yùn)動(dòng),速度不變,所以在t3時(shí)刻,汽車速度一定等于vm,故a正確;0t1時(shí)間內(nèi)汽車的功率均勻增加,汽車所受阻力增大,汽車做變加速直線運(yùn)動(dòng),汽車的功率在t1時(shí)刻達(dá)到額定功率,根據(jù)p=fv,速度繼續(xù)增大,牽引力減小,則加速度減小,則在t1t2時(shí)間內(nèi)汽車做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng),故b、d錯(cuò)誤;在t2t3時(shí)間內(nèi),汽車已達(dá)到最大速度,且功率保持不變,汽車一定做勻速直線運(yùn)動(dòng),故c正確。二、計(jì)算題(16分,需寫(xiě)出規(guī)范的解題步驟)10.目前,上海有若干輛超級(jí)電容車試運(yùn)行,運(yùn)行中無(wú)需連接電纜,只需在乘客上車間隙充電30秒到1分鐘,就能行駛3到5千米。假設(shè)有一輛超

12、級(jí)電容車,質(zhì)量m=2103 kg,額定功率p=60 kw,當(dāng)超級(jí)電容車在平直水平路面上行駛時(shí),受到的阻力ff是車重的0.1倍,g取10 m/s2。(1)超級(jí)電容車在此路面上行駛所能達(dá)到的最大速度是多少?(2)若超級(jí)電容車從靜止開(kāi)始,保持以0.5 m/s2的加速度做勻加速直線運(yùn)動(dòng),這一過(guò)程能維持多長(zhǎng)時(shí)間?(3)若超級(jí)電容車從靜止開(kāi)始,保持額定功率做加速運(yùn)動(dòng),50 s后達(dá)到最大速度,求此過(guò)程中超級(jí)電容車的位移大小。【解析】(1)當(dāng)超級(jí)電容車速度達(dá)到最大時(shí),超級(jí)電容車的牽引力與阻力平衡,即f=ffff=kmg=2 000 np=ffvm解得:vm=pff=30 m/s。(2)超級(jí)電容車做勻加速運(yùn)動(dòng),

13、由牛頓第二定律得:f1-ff=ma解得:f1=3 000 n設(shè)超級(jí)電容車剛達(dá)到額定功率時(shí)的速度為v1,p=f1v1v1=pf1=20 m/s設(shè)超級(jí)電容車勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t,則:v1=at解得:t=v1a=40 s。(3)從靜止到達(dá)到最大速度整個(gè)過(guò)程牽引力與阻力做功,由動(dòng)能定理得:pt2-ffx=12mvm2解得:x=1 050 m。答案:(1)30 m/s(2)40 s(3)1 050 m11.(10分)(多選)如圖所示,位于水平面上的同一物體在恒力f1的作用下,做速度為v1的勻速直線運(yùn)動(dòng);在恒力f2的作用下,做速度為v2的勻速直線運(yùn)動(dòng),已知f1與f2的功率相同。則可能有()a.f1=f2,

14、v1v2c.f1f2,v1f2,v1v2【解析】選b、d。設(shè)f1與水平面間的夾角為,根據(jù)題述,f1與f2的功率相同,則有f1v1cos=f2v2。若f1=f2,則有v1cos=v2,即v1v2;若f1f2且v1v2,f1v1cos=f2v2可能成立,選項(xiàng)b、d正確,a錯(cuò)誤。若f1f2且v1v2,則f1v1cos=f2v2肯定無(wú)法成立,選項(xiàng)c錯(cuò)誤。12.(20分)如圖甲所示,在水平路段ab上有一質(zhì)量為2103 kg的汽車(可視為質(zhì)點(diǎn)),正以10 m/s的速度向右勻速運(yùn)動(dòng),汽車前方的水平路段bc較粗糙,汽車通過(guò)整個(gè)abc路段的v-t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)程中汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率保持20 kw不變,假設(shè)汽車在兩個(gè)路段上受到的阻力(含地面摩擦力和空氣阻力等)各自有恒定的大小。求:(1)汽車在ab路段上運(yùn)動(dòng)時(shí)所受阻力ff1的大小。(2)汽車剛好開(kāi)過(guò)b點(diǎn)時(shí)加速度a的大小。(3)bc路段的長(zhǎng)度?！窘馕觥?(1)汽車在ab路段做勻速直線運(yùn)動(dòng),根據(jù)平衡條件得:f1=ff1p=f1v1解