高考物理三輪沖刺題型歸納講練專題09 功和功率（原卷版）

專題09功和功率[題型導(dǎo)航]題型一功的分析和計(jì)算 1題型二功率的分析和計(jì)算 4題型三機(jī)車啟動(dòng)問題 6[考點(diǎn)分析]題型一功的分析和計(jì)算 1．功的正負(fù)(1)0≤α<90°，力對(duì)物體做正功．(2)90°<α≤180°，力對(duì)物體做負(fù)功，或者說物體克服這個(gè)力做了功．(3)α＝90°，力對(duì)物體不做功．2．功的計(jì)算：W＝Flcos_α(1)α是力與位移方向之間的夾角，l為物體對(duì)地的位移．(2)該公式只適用于恒力做功．(3)功是標(biāo)(填“標(biāo)”或“矢”)量．如圖所示，以恒定速率v1＝0.5m/s運(yùn)行的傳送帶與水平面間的夾角α＝37°，轉(zhuǎn)軸間距L＝4m。工作人員沿傳送方向以速度v2＝1.5m/s從傳送帶頂端推下一件m＝2kg的小包裹（可視為質(zhì)點(diǎn)）。小包裹與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.8。取重力加速度g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。求：（1）小包裹相對(duì)傳送帶滑動(dòng)時(shí)加速度a的大??；（2）小包裹在傳送帶上減速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t和位移s的大小。（3）小包裹與傳送帶之間的摩擦力對(duì)小包裹做的功。（多選）如圖甲所示，質(zhì)量m＝0.5kg，初速度v0＝10m/s的物體，受到一個(gè)與初速度方向相反的外力F的作用，沿粗糙的水平面滑動(dòng)，經(jīng)3s撤去外力，直到物體停止，整個(gè)過程物體的v﹣t圖象如圖乙所示，g取10m/s2，則（）A．物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2 B．0～2s內(nèi)F做的功為﹣8J C．0～7s內(nèi)摩擦力做功為﹣25J D．0～7s內(nèi)物體滑行的總位移為29m（多選）如圖，一輛卡車要將疊放在車廂上的A、B兩塊鋼材卸下，A鋼材疊放在B鋼材的上面，A與B、B與車廂的動(dòng)摩擦因數(shù)分別為μ1和μ2，已知μ1＞μ2，現(xiàn)在隨著卡車的液壓桿緩慢撐起，車廂會(huì)繞車廂末端O順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，下列說法正確的是（）A．在A、B均未滑動(dòng)過程中，A的合外力不變 B．在A、B均未滑動(dòng)過程中，車廂對(duì)B的摩擦力不做功 C．在A、B均未滑動(dòng)時(shí)，A對(duì)B的摩擦力沿車廂向上 D．隨著轉(zhuǎn)動(dòng)角度增大，A會(huì)先滑動(dòng)（多選）質(zhì)量為2千克的物體，放在動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.1的水平面上，在水平拉力的作用下，由靜止開始運(yùn)動(dòng)，水平拉力做的功W和物體發(fā)生的位移S之間的關(guān)系如圖所示，則（）A．此物體在AB段做勻加速直線運(yùn)動(dòng) B．此物體在AB段做勻速直線運(yùn)動(dòng) C．此物體在OA段做勻加速直線運(yùn)動(dòng) D．此物體在OA段做勻速直線運(yùn)動(dòng)如圖（a）所示，質(zhì)量為m＝2kg的物塊以初速度v0＝20m/s從圖中所示位置開始沿粗糙水平面向右運(yùn)動(dòng)，同時(shí)物塊受到一水平向左的恒力F作用，在運(yùn)動(dòng)過程中物塊速度隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖（b）所示，g取10m/s2．試求：（1）物塊在0﹣4s內(nèi)的加速度a1的大小和4﹣8s內(nèi)的加速度a2的大?。唬?）恒力F的大小及物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ；（1）8s內(nèi)恒力F所做的功。如圖所示，一本質(zhì)量分布均勻的大字典置于水平桌面上，字典總質(zhì)量M＝1.5kg，寬L＝16cm，高H＝6cm。一張白紙（質(zhì)量和厚度均可忽略不計(jì)，頁面大于字典頁面）夾在字典最深處，白紙離桌面的高度h＝2cm。假設(shè)字典中同一頁紙上的壓力分布均勻，白紙上、下表面與字典書頁之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ1，字典與桌面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2，且各接觸面的最大靜摩擦力近似等于滑動(dòng)摩擦力，重力加速度g取10m/s2。（1）水平向右拉動(dòng)白紙，要使字典能被拖動(dòng)，求μ1與μ2滿足的關(guān)系；（2）若μ1＝0.25，μ2＝0.4，求將白紙從字典中水平向右抽出拉力至少做的功W。題型二功率的分析和計(jì)算1．公式P＝eq\f(W,t)和P＝Fv的區(qū)別P＝eq\f(W,t)是功率的定義式，P＝Fv是功率的計(jì)算式．2．平均功率的計(jì)算方法(1)利用eq\x\to(P)＝eq\f(W,t).(2)利用eq\x\to(P)＝F·eq\x\to(v)cosα，其中eq\x\to(v)為物體運(yùn)動(dòng)的平均速度．3．瞬時(shí)功率的計(jì)算方法(1)利用公式P＝Fvcosα，其中v為t時(shí)刻的瞬時(shí)速度．(2)P＝F·vF，其中vF為物體的速度v在力F方向上的分速度．(3)P＝Fv·v，其中Fv為物體受到的外力F在速度v方向上的分力．如圖所示一半徑為R、圓心為O的圓弧軌道在豎直平面內(nèi)；繞豎直軸O1O2以角速度ω轉(zhuǎn)動(dòng)，相同的滑塊A、B和圓弧軌道一起轉(zhuǎn)動(dòng)，其中OB處于水平方向，OA與OO1方向成37°角，A相對(duì)于圓弧軌道剛好沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，B剛好相對(duì)于圓弧軌道靜止。已知重力加速度為g，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。下列說法中正確的是（）A．圓弧軌道轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω=4gB．滑塊與圓弧軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=4C．A的重力做功的功率小于B的重力做功的功率 D．當(dāng)圓弧軌道轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度增大時(shí)滑塊A有沿圓弧切線向下運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)2022年2月9日，在北京冬奧會(huì)自由式滑雪女子大跳臺(tái)決賽中，我國選手谷愛凌成功奪冠。圖甲為滑雪大跳臺(tái)的滑道示意圖，其主要由助滑道、跳臺(tái)、著落坡組成，在助滑道與跳臺(tái)之間用一段彎曲滑道銜接，助滑道與著落坡均可以視為傾斜直道。運(yùn)動(dòng)員由起點(diǎn)滑下，從跳臺(tái)飛出后，在空中完成系列動(dòng)作，最后落至著落坡。運(yùn)動(dòng)員離開跳臺(tái)至落到著落坡階段的軌跡如圖乙所示，P為這段軌跡的最高點(diǎn)，不計(jì)空氣阻力，運(yùn)動(dòng)員可視為質(zhì)點(diǎn)。則下列說法正確的是（）A．運(yùn)動(dòng)員一直處于超重狀態(tài) B．運(yùn)動(dòng)員在P點(diǎn)的速度為0 C．運(yùn)動(dòng)員在P點(diǎn)重力的瞬時(shí)功率為0 D．運(yùn)動(dòng)員落至著陸坡時(shí)的速度方向與剛離開起跳臺(tái)時(shí)的速度大小無關(guān)隨著科技的發(fā)展，我國未來的航空母艦上將安裝電磁彈射器以縮短飛機(jī)的起飛距離，如圖所示，航空母艦的水平跑道總長l＝180m，其中電磁彈射區(qū)的長度為l1＝80m，在該區(qū)域安裝有直線電機(jī)，該電機(jī)可從頭至尾提供一個(gè)恒定的牽引力F牽。一架質(zhì)量為m＝2.0×104kg的飛機(jī)，其噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)可以提供恒定的推力F推＝1.2×105N。假設(shè)飛機(jī)在航母上的阻力恒為飛機(jī)重力的0.2倍。若飛機(jī)可看作質(zhì)量恒定的質(zhì)點(diǎn)，離艦起飛速度v＝40m/s，航空母艦始終處于靜止?fàn)顟B(tài)，（取g＝10m/s2）下列說法正確的是（）A．飛機(jī)在前一階段的加速度大小4.0m/s2 B．飛機(jī)在電磁彈射區(qū)末的速度大小v1＝20m/s C．電磁彈射器的牽引力F牽的大小為2×104N D．電磁彈射器在彈射過程中的功率是不變的（多選）一質(zhì)量為m＝1kg的質(zhì)點(diǎn)靜止于光滑水平面上，從t＝0時(shí)起，第1秒內(nèi)受到F＝2N的水平外力作用，第2秒內(nèi)受到同方向的F＝1N的外力作用。下列判斷正確的是（）A．第1秒末的瞬時(shí)速度是2m/s B．第2秒內(nèi)的位移是2m C．第2秒內(nèi)外力所做的功是1.25J D．0～2s內(nèi)外力的平均功率是2.25W題型三機(jī)車啟動(dòng)問題1．機(jī)車以恒定功率啟動(dòng)的運(yùn)動(dòng)過程分析所以機(jī)車達(dá)到最大速度時(shí)a＝0，F(xiàn)＝f，P＝Fvm＝fvm，這一啟動(dòng)過程的v－t圖像如圖1所示，其中vm＝eq\f(P,f).2．機(jī)車以恒定加速度啟動(dòng)的運(yùn)動(dòng)過程分析所以機(jī)車在勻加速運(yùn)動(dòng)中達(dá)到最大速度v0時(shí)，F(xiàn)＝f＋ma，P＝Fv0，v0＝eq\f(P,f＋ma)<eq\f(P,f)＝vm，v0繼續(xù)增大到vm，加速度逐漸減小到零，最后仍有vm＝eq\f(P,f)，做勻速運(yùn)動(dòng)．這一運(yùn)動(dòng)過程的v－t圖像如圖2所示．說明(1)以恒定加速度啟動(dòng)時(shí)，勻加速結(jié)束時(shí)速度并未達(dá)到最大速度vm.(2)兩種啟動(dòng)方式最終最大速度的計(jì)算均為vm＝eq\f(P,f).（多選）在一次檢測(cè)寶駿E200電動(dòng)汽車時(shí)，駕駛員駕車由靜止開始沿平直公路做直線運(yùn)動(dòng)，直至達(dá)到最大速度30m/s。在此過程中利用傳感器測(cè)得各時(shí)刻汽車的牽引力F與對(duì)應(yīng)的速度v，并描繪出F?1A．從A→B過程中，做勻速運(yùn)動(dòng) B．從B→C過程中，做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng) C．做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，加速度大小為3m/s2 D．受到的阻力大小為1200N，最大功率為36kW為了更好適應(yīng)市場(chǎng)需求，長安公司推出某新能源純電版汽車，該電動(dòng)汽車的質(zhì)量為2t、其電池每次充滿電后的總電能為60kW?h。某次汽車電池電能耗盡時(shí)，采用直流充電樁對(duì)汽車進(jìn)行充電，充電的平均電流為40A、平均電壓為400V，需要用時(shí)4h才能將電池充滿電。當(dāng)汽車在平直道路上以90kW的額定輸出功率行駛，其最大車速為40m/s，重力加速度g取10m/s2，假設(shè)汽車所受阻力與汽車的速率成正比。根據(jù)以上信息，下列說法中正確的是（）A．當(dāng)汽車電池電能耗盡后，直流充電樁對(duì)汽車的充電效率為92% B．當(dāng)汽車的輸出功率減半，汽車在平直道路上行駛時(shí)的最大車速也會(huì)減半 C．若汽車以額定輸出功率行駛，當(dāng)車速為20m/s時(shí)，汽車的加速度約為1.69m/s2 D．若汽車以額定輸出功率行駛，當(dāng)車速為20m/s時(shí)，汽車的加速度為1.125m/s2一小孩用質(zhì)量為m的電動(dòng)玩具車在平直路面上試車，如果電動(dòng)機(jī)提供的水平向前的牽引力F隨時(shí)間t變化的圖線如圖所示，玩具車在t0時(shí)刻開始運(yùn)動(dòng)，玩具車受到的阻力恒定不變，則玩具車的加速度a、速度v、位移x和電動(dòng)機(jī)的輸出功率P隨時(shí)間t變化的大致圖線正確的是（）A． B． C． D．（多選）當(dāng)全國多數(shù)省市享受高鐵、動(dòng)車帶來的“速度與激情”時(shí)，西北地區(qū)唯一未通高鐵的寧夏經(jīng)過多年苦候，終于等來了高鐵建設(shè)。正在施工中的銀西高鐵跨陜西、甘肅、寧夏三省區(qū)，是穿過陜甘寧革命老區(qū)腹地的第一條高鐵，2020年底銀西高鐵全線通車后，從西安到銀川將由14小時(shí)縮短至3小時(shí)左右。和諧號(hào)動(dòng)車組是由動(dòng)車和拖車編組而成，提供動(dòng)力的車廂叫動(dòng)車，不提供動(dòng)力的車廂叫拖車，如圖所示。假設(shè)動(dòng)車組各車廂質(zhì)量均相等，動(dòng)車的額定功率都相同，動(dòng)車組在水平直軌道上運(yùn)行過程中阻力與車重成正比.某列車組由8節(jié)車廂組成，其中第1、5節(jié)車廂為動(dòng)車，其余為拖車，則該動(dòng)車組（）A．啟動(dòng)時(shí)乘客受到車廂作用力的方向與車運(yùn)動(dòng)的方向相反 B．做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，第5、6節(jié)與第6、7節(jié)車廂間的作用力之比為3：2 C．進(jìn)站時(shí)從關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)到停下來滑行的距離與關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)的速度成正比 D．與改為4節(jié)動(dòng)車帶4節(jié)拖車的動(dòng)車組最大速度之比為1：2下面是某品牌新能源汽車介紹中的一段文字：“將近6米的超長車身設(shè)計(jì)，使得整車車頂集成的太陽能芯片面積達(dá)到了6平方米左右。極富流線型的整車造型，使整車風(fēng)阻大幅下降。全車采用鋁合金框架并結(jié)合碳纖維車身，整車質(zhì)量僅700千克，這一輕量化設(shè)計(jì)使整車能耗極低。”（1）上述新能源汽車采用混合動(dòng)力裝置，發(fā)動(dòng)機(jī)最大輸出功率為30kW，在實(shí)驗(yàn)路段上行駛時(shí)所受總阻力約為車和駕駛員總重的0.1倍。試估算體重為50kg的工程師駕駛這種汽車在實(shí)驗(yàn)路段上行駛的最高車速；（2）為進(jìn)一步測(cè)試汽車性能，該工程師行駛時(shí)采集了某一段運(yùn)動(dòng)過程的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪出了汽車牽引力F與車速倒數(shù)v﹣1間的關(guān)系圖線ABC，如圖所示。請(qǐng)根據(jù)圖線描述該汽車的運(yùn)動(dòng)情況，并求B點(diǎn)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率；（3）目前制作太陽能電池的最好的材料為砷化鎵，其將光能轉(zhuǎn)化為電能的效率可達(dá)到31.6%。如果已知太陽輻射的總功率P0＝4×1026W，太陽到地球的距離r＝1.5×1011m，太陽光傳播到達(dá)地面的過程中大約有34%的能量損失。試通過計(jì)算分析，若這種汽車只采用純太陽能驅(qū)動(dòng)，且能保持最大輸出功率30kW不變的可行性。公交站點(diǎn)1與站點(diǎn)2之間的道路由水平路面AB段、CD段及傾角為15°的斜坡BC段組成，斜坡足夠長。一輛公交車額定功率為210kW，載人后總質(zhì)量為8000kg。該車在AB段以54k