人教版2019必修第二冊(cè)高一物理同步練習(xí)專題01功與功率-功與功率綜合(原卷版+解析)

功和功率（綜合）1．如圖所示，一個(gè)大人和一個(gè)小孩進(jìn)行登樓比賽，他們同時(shí)從底層出發(fā)，最后到達(dá)六樓，小孩比大人先到。下面說法正確的是()A．小孩的重力勢(shì)能的變化一定大B．大人的重力勢(shì)能的變化一定大C．小孩的重力做功的功率一定更大D．大人的重力做功的功率一定更大2.如圖所示，在某滑雪場(chǎng)滑雪者從O點(diǎn)由靜止沿斜面自由滑下，接著在水平面上滑至N點(diǎn)停下，斜面、水平面與滑雪板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)都為μ＝0.1，滑雪者(包括滑雪板)的質(zhì)量為m＝50kg，g取10m/s2，O、N兩點(diǎn)間的水平距離為s＝100m。在滑雪者經(jīng)過ON段運(yùn)動(dòng)的過程中，克服摩擦力做的功為()A．1250J B．2500JC．5000J D．7500J3．某廂式貨車在裝車時(shí)，用木板做成斜面，將貨物沿斜面拉到車上，拉力方向始終平行于接觸面。第一次裝卸工人用長(zhǎng)木板搭成與地面夾角較小的斜面，將貨物從所在位置直接沿斜面拉到車上；第二次裝卸工人用較短木板搭成與地面夾角較大的斜面，先沿水平地面拉動(dòng)貨物，再通過短木板搭成的斜面將貨物拉到車上。兩次拉動(dòng)過程中，貨物與貨車的水平距離保持不變，貨物與地面及兩斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均相同，則兩次拉動(dòng)過程中，關(guān)于摩擦力對(duì)貨物所做的功，下列說法正確的是()A．第一次拉動(dòng)貨物過程中，貨物克服摩擦力做功較多B．第二次拉動(dòng)貨物過程中，貨物克服摩擦力做功較多C．兩次拉動(dòng)貨物過程中，貨物克服摩擦力做功相同D．兩次拉動(dòng)貨物過程中，貨物克服摩擦力做功多少無法比較4.(多選)如圖所示，兩個(gè)完全相同的小球從水平地面上方的同一點(diǎn)O分別以初速度v1、v2水平拋出，落在地面上的位置分別是A、B，O′是O在地面上的豎直投影，且O′A∶AB＝1∶2。若不計(jì)空氣阻力，則兩小球()A．初速度大小之比為1∶2B．重力對(duì)兩個(gè)小球做功相同C．重力做功的平均功率相同D．落地瞬間重力的瞬時(shí)功率相同5.起重機(jī)的鋼索將重物由地面吊到空中某個(gè)高度，其v-t圖像如圖所示，則鋼索拉力的功率隨時(shí)間變化的圖像可能是下列選項(xiàng)圖中的哪一個(gè)()6．如圖甲所示，滑輪質(zhì)量、摩擦均不計(jì)，質(zhì)量為2kg的物體在拉力F作用下由靜止開始向上做勻加速運(yùn)動(dòng)，其速度隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖乙所示，由此可知()A．物體加速度大小為2m/s2B．F的大小為21NC．4s末F的功率為42WD．4s內(nèi)F的平均功率為42W7.無人機(jī)是利用無線電遙控設(shè)備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機(jī)，它具有體積小、造價(jià)低、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，隨著民用無人機(jī)的快速發(fā)展，廣告、影視、婚禮視頻記錄等正越來越多地出現(xiàn)無人機(jī)的身影，如圖所示是我國新研究生產(chǎn)的一款航拍器無人機(jī)。該款無人機(jī)的總質(zhì)量為m＝2.0kg，內(nèi)置電動(dòng)勢(shì)E＝15.2V、容量A＝4500mA·h的智能電池，其內(nèi)電阻忽略不計(jì)。若該款無人機(jī)正常工作時(shí)電池輸出穩(wěn)定的電流為I＝4.5A，飛行時(shí)電動(dòng)機(jī)工作效率η＝80%，智能電池還要提供其他設(shè)施正常工作的功率為P1＝8.4W，假設(shè)無人機(jī)飛行時(shí)所受到空氣阻力恒為Ff＝4N，g取10m/s2。求：(1)充滿一次電，該無人機(jī)理論上正常工作的最長(zhǎng)時(shí)間t；(2)電動(dòng)機(jī)的輸出功率P2；(3)該款無人機(jī)豎直上升飛行時(shí)的最大速度vmax。8．(多選)如圖甲所示，水平面上一質(zhì)量為m的物體在水平力F的作用下開始加速運(yùn)動(dòng)，力F的功率P保持恒定，運(yùn)動(dòng)過程中物體所受的阻力Ff大小不變，物體速度最終達(dá)到最大值vmax，此過程中物體速度的倒數(shù)eq\f(1,v)與加速度a的關(guān)系圖像如圖乙所示。僅在已知功率P的情況下，根據(jù)圖像所給信息可知以下說法正確的是()A．vmax＝10m/s B．m＝eq\f(P,30)C．圖像的斜率為eq\f(Ff,P) D．Ff＝0.1P9.如圖所示為某種太陽能無人駕駛試驗(yàn)汽車，安裝有5m2的太陽能電池板和蓄能電池，該太陽能電池板在有效光照條件下單位面積輸出的電功率為40W。車上安裝有效率為80%的電動(dòng)機(jī)。該車在正常啟動(dòng)和行駛時(shí)僅由蓄能電池供電。某次，電動(dòng)機(jī)以恒定的機(jī)械功率1250W啟動(dòng)，汽車最大行駛速度為90km/h。假設(shè)汽車行駛時(shí)受到的阻力與其速度成正比，則汽車()A．以最大速度行駛時(shí)牽引力大小為5NB．所受阻力與速度的比值為2N·s/mC．保持90km/h的速度行駛1h至少需要有效光照6.25hD．僅用太陽能電池板供電時(shí)可獲得10m/s的最大行駛速度10．一輛汽車在平直公路上以恒定功率P0勻速行駛，行駛的速度為v0。由于前方出現(xiàn)險(xiǎn)情，汽車要減速慢行，駕駛員在t1時(shí)刻將發(fā)動(dòng)機(jī)的功率減半，以eq\f(1,2)P0的恒定功率行駛到t2時(shí)刻通過險(xiǎn)情區(qū)之后，駕駛員立即將功率增大到P0，以恒定功率P0繼續(xù)向前行駛到t3時(shí)刻，整個(gè)過程汽車所受阻力恒為Ff，則在0～t3這段時(shí)間內(nèi)，汽車的速度隨時(shí)間變化的關(guān)系圖像可能是()11．一物塊在一個(gè)水平拉力作用下沿粗糙水平面運(yùn)動(dòng)，其v-t圖像如圖甲所示，水平拉力的P-t圖像如圖乙所示，g＝10m/s2，求：(1)物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ；(2)物塊運(yùn)動(dòng)全過程中水平拉力所做的功W；(3)物塊在0～2s內(nèi)所受的水平拉力大小F。功和功率（綜合）1．如圖所示，一個(gè)大人和一個(gè)小孩進(jìn)行登樓比賽，他們同時(shí)從底層出發(fā)，最后到達(dá)六樓，小孩比大人先到。下面說法正確的是()A．小孩的重力勢(shì)能的變化一定大B．大人的重力勢(shì)能的變化一定大C．小孩的重力做功的功率一定更大D．大人的重力做功的功率一定更大答案：B解析：從底層到達(dá)六樓，重力勢(shì)能增加，ΔEp＝mgh，大人與小孩上升的高度相等，大人的質(zhì)量大，重力勢(shì)能的增量大，故A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；小孩的重力做功W＝－mgh，比大人的重力做功少，小孩所用時(shí)間短，根據(jù)功率P＝eq\f(W,t)，無法比較大人和小孩的重力做功功率的大小，故C、D項(xiàng)錯(cuò)誤。2.如圖所示，在某滑雪場(chǎng)滑雪者從O點(diǎn)由靜止沿斜面自由滑下，接著在水平面上滑至N點(diǎn)停下，斜面、水平面與滑雪板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)都為μ＝0.1，滑雪者(包括滑雪板)的質(zhì)量為m＝50kg，g取10m/s2，O、N兩點(diǎn)間的水平距離為s＝100m。在滑雪者經(jīng)過ON段運(yùn)動(dòng)的過程中，克服摩擦力做的功為()A．1250J B．2500JC．5000J D．7500J答案：C解析：設(shè)斜面的傾角為θ，則滑雪者從O到N的運(yùn)動(dòng)過程中克服摩擦力做的功Wf＝μmgxOMcosθ＋μmgxMN，由題圖可知，xOMcosθ＋xMN＝s，兩式聯(lián)立可得Wf＝μmgs＝0.1×50×10×100J＝5000J，故A、B、D錯(cuò)誤，C正確。3．某廂式貨車在裝車時(shí)，用木板做成斜面，將貨物沿斜面拉到車上，拉力方向始終平行于接觸面。第一次裝卸工人用長(zhǎng)木板搭成與地面夾角較小的斜面，將貨物從所在位置直接沿斜面拉到車上；第二次裝卸工人用較短木板搭成與地面夾角較大的斜面，先沿水平地面拉動(dòng)貨物，再通過短木板搭成的斜面將貨物拉到車上。兩次拉動(dòng)過程中，貨物與貨車的水平距離保持不變，貨物與地面及兩斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均相同，則兩次拉動(dòng)過程中，關(guān)于摩擦力對(duì)貨物所做的功，下列說法正確的是()A．第一次拉動(dòng)貨物過程中，貨物克服摩擦力做功較多B．第二次拉動(dòng)貨物過程中，貨物克服摩擦力做功較多C．兩次拉動(dòng)貨物過程中，貨物克服摩擦力做功相同D．兩次拉動(dòng)貨物過程中，貨物克服摩擦力做功多少無法比較答案：C解析：本題考查摩擦力做功的特點(diǎn)。第一次拉動(dòng)貨物過程中，貨物克服摩擦力做功Wf1＝μmgcosθ·L1，第二次拉動(dòng)貨物過程中，貨物克服摩擦力做功Wf2＝μmgcosα·L2＋μmgx，由題意可知L1cosθ＝L2cosα＋x，則Wf1＝Wf2，A、B、D錯(cuò)誤，C正確。4.(多選)如圖所示，兩個(gè)完全相同的小球從水平地面上方的同一點(diǎn)O分別以初速度v1、v2水平拋出，落在地面上的位置分別是A、B，O′是O在地面上的豎直投影，且O′A∶AB＝1∶2。若不計(jì)空氣阻力，則兩小球()A．初速度大小之比為1∶2B．重力對(duì)兩個(gè)小球做功相同C．重力做功的平均功率相同D．落地瞬間重力的瞬時(shí)功率相同答案：BCD解析：平拋運(yùn)動(dòng)的高度相同，則運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相同，因?yàn)閮尚∏虻乃轿灰浦葹?∶3，根據(jù)v0＝eq\f(x,t)知，初速度之比為1∶3，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)WG＝mgh可知，重力對(duì)兩個(gè)小球做功相同，選項(xiàng)B正確；根據(jù)P＝eq\f(WG,t)可知，重力做功的平均功率相同，選項(xiàng)C正確；小球落地的豎直速度vy＝eq\r(2gh)，則落地瞬間重力的瞬時(shí)功率P＝mgvy＝mgeq\r(2gh)，即兩球落地瞬間重力的瞬時(shí)功率相同，選項(xiàng)D正確。5.起重機(jī)的鋼索將重物由地面吊到空中某個(gè)高度，其v-t圖像如圖所示，則鋼索拉力的功率隨時(shí)間變化的圖像可能是下列選項(xiàng)圖中的哪一個(gè)()答案：B解析：本題考查v-t圖像和P-t圖像的相關(guān)判斷。0～t1時(shí)間內(nèi)，重物做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律知，鋼索拉力F1不變，且F1>mg，鋼索拉力的功率P＝F1v＝F1at，勻加速運(yùn)動(dòng)結(jié)束時(shí)，鋼索拉力的瞬時(shí)功率P1＝m(g＋a)v1，t1～t2時(shí)間內(nèi)，重物做勻速直線運(yùn)動(dòng)，鋼索拉力F2不變，且F2＝mg，鋼索拉力的功率P2＝mgv1<P1，t2～t3時(shí)間內(nèi)，重物做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律知，鋼索拉力F3不變，且F3<mg，鋼索拉力的功率P3＝F3v＝(mg－ma′)[v1－a′(t－t2)]<mgv1＝P2，A、C、D錯(cuò)誤，B正確。6．如圖甲所示，滑輪質(zhì)量、摩擦均不計(jì)，質(zhì)量為2kg的物體在拉力F作用下由靜止開始向上做勻加速運(yùn)動(dòng)，其速度隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖乙所示，由此可知()A．物體加速度大小為2m/s2B．F的大小為21NC．4s末F的功率為42WD．4s內(nèi)F的平均功率為42W答案：C解析：由題圖乙可知，v-t圖像的斜率表示物體加速度的大小，即a＝0.5m/s2，由2F－mg＝ma可得F＝10.5N，A、B錯(cuò)誤；4s末F的作用點(diǎn)的速度大小為vF＝2v物＝4m/s，故4s末F的功率為P＝FvF＝42W，C正確；4s內(nèi)物體上升的高度h＝4m，力F的作用點(diǎn)的位移l＝2h＝8m，拉力F所做的功W＝Fl＝84J，故平均功率P＝eq\f(W,t)＝21W，D錯(cuò)誤。7.無人機(jī)是利用無線電遙控設(shè)備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機(jī)，它具有體積小、造價(jià)低、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，隨著民用無人機(jī)的快速發(fā)展，廣告、影視、婚禮視頻記錄等正越來越多地出現(xiàn)無人機(jī)的身影，如圖所示是我國新研究生產(chǎn)的一款航拍器無人機(jī)。該款無人機(jī)的總質(zhì)量為m＝2.0kg，內(nèi)置電動(dòng)勢(shì)E＝15.2V、容量A＝4500mA·h的智能電池，其內(nèi)電阻忽略不計(jì)。若該款無人機(jī)正常工作時(shí)電池輸出穩(wěn)定的電流為I＝4.5A，飛行時(shí)電動(dòng)機(jī)工作效率η＝80%，智能電池還要提供其他設(shè)施正常工作的功率為P1＝8.4W，假設(shè)無人機(jī)飛行時(shí)所受到空氣阻力恒為Ff＝4N，g取10m/s2。求：(1)充滿一次電，該無人機(jī)理論上正常工作的最長(zhǎng)時(shí)間t；(2)電動(dòng)機(jī)的輸出功率P2；(3)該款無人機(jī)豎直上升飛行時(shí)的最大速度vmax。答案：(1)1h(2)48W(3)2m/s解析：(1)由題意可得理論上正常工作的最長(zhǎng)時(shí)間t＝eq\f(A,I)＝eq\f(4500×10－3,4.5)h＝1h。(2)由P2＝(IU－P1)η，又U＝E，解得P2＝48W。(3)當(dāng)加速度a＝0時(shí)速度最大，即F＝Ff＋mgP2＝Fv＝(Ff＋mg)vmax，解得vmax＝2m/s。8．(多選)如圖甲所示，水平面上一質(zhì)量為m的物體在水平力F的作用下開始加速運(yùn)動(dòng)，力F的功率P保持恒定，運(yùn)動(dòng)過程中物體所受的阻力Ff大小不變，物體速度最終達(dá)到最大值vmax，此過程中物體速度的倒數(shù)eq\f(1,v)與加速度a的關(guān)系圖像如圖乙所示。僅在已知功率P的情況下，根據(jù)圖像所給信息可知以下說法正確的是()A．vmax＝10m/s B．m＝eq\f(P,30)C．圖像的斜率為eq\f(Ff,P) D．Ff＝0.1P答案：ABD解析：當(dāng)加速度為零時(shí)，物體做勻速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)刻的牽引力等于阻力，速度為最大值，由功率的計(jì)算公式可得P＝Fv，由牛頓第二定律得F－Ff＝ma，整理得eq\f(1,v)＝eq\f(m,P)a＋eq\f(Ff,P)，圖像斜率k＝eq\f(m,P)＝eq\f(0.1,3)，解得m＝eq\f(P,30)，故B正確，C錯(cuò)誤；圖像縱軸截距eq\f(Ff,P)＝0.1，解得Ff＝0.1P，故D正確；最大速度vmax＝eq\f(P,F)＝eq\f(P,Ff)＝10m/s，故A正確。9.如圖所示為某種太陽能無人駕駛試驗(yàn)汽車，安裝有5m2的太陽能電池板和蓄能電池，該太陽能電池板在有效光照條件下單位面積輸出的電功率為40W。車上安裝有效率為80%的電動(dòng)機(jī)。該車在正常啟動(dòng)和行駛時(shí)僅由蓄能電池供電。某次，電動(dòng)機(jī)以恒定的機(jī)械功率1250W啟動(dòng)，汽車最大行駛速度為90km/h。假設(shè)汽車行駛時(shí)受到的阻力與其速度成正比，則汽車()A．以最大速度行駛時(shí)牽引力大小為5NB．所受阻力與速度的比值為2N·s/mC．保持90km/h的速度行駛1h至少需要有效光照6.25hD．僅用太陽能電池板供電時(shí)可獲得10m/s的最大行駛速度答案：B解析：本題考查機(jī)車啟動(dòng)問題。以最大速度行駛時(shí)牽引力大小為F＝eq\f(P,vm)＝eq\f(1250W,25m/s)＝50N，A錯(cuò)誤；試驗(yàn)汽車以最大速度行駛時(shí)所受阻力與牽引力大小相等，即F阻＝F＝50N，由F阻＝kvm得k＝eq\f(F阻,vm)＝eq\f(50N,25m/s)＝2N·s/m，B正確；由能量守恒定律，保持90km/h的速度行駛1h至少需要的有效光照時(shí)間為t＝eq\f(Pt′,P1Sη)＝eq\f(1250W×1h,40W/m2×5m2×80%)＝7.8125h，C錯(cuò)誤；若僅用太陽能電池板供電，則P1Sη＝kvm′·vm′，解得最大行駛速度為vm′＝4eq\r(5)m/s，D錯(cuò)誤。10．一輛汽車在平直公路上以恒定功率P0勻速行駛，行駛的速度為v0。由于前方出現(xiàn)險(xiǎn)情，汽車要減速慢行，駕駛員在t1時(shí)刻將發(fā)動(dòng)機(jī)的功率減半，以eq\f(1,2)P0的恒定功率行駛到t2時(shí)刻通過險(xiǎn)情區(qū)之后，駕駛員立即將功率增大到P0，以恒定功率P0繼續(xù)向前行駛到t3時(shí)刻，整個(gè)過程汽車所受阻力恒為Ff，則在0～t3這段時(shí)間內(nèi)，汽車的速度隨時(shí)間變化的關(guān)系圖像可能是()答案：B解析：在0～t1時(shí)間內(nèi)，汽車以功率P0，速度v0勻速行駛時(shí)，牽引力與阻力平衡，v-t圖像應(yīng)為一段橫線，t1～t2時(shí)間內(nèi)，汽車的功率減為eq\f(1,2)P0的瞬間，汽車速度仍為v0，汽車的牽引力突然減小到原來的一半，阻力Ff沒有變化，汽車的牽引力小于阻力，汽車開始做減速運(yùn)動(dòng)，速度減小，由牛頓第二定律得Ff－eq\f(P0,2v)＝ma1，可知汽車的加速度逐漸減小，即v-t圖像的斜率逐漸減小，汽車做加速度逐漸減小的減速運(yùn)動(dòng)。當(dāng)汽車速度由v0降至eq\f(v0,2)時(shí)，汽車牽引力再次等于阻力，汽車再次做勻速直