高考物理一輪復(fù)習(xí)課時練習(xí) 第6章第1練　功、功率　機車啟動問題（含詳解）

1．(2023·新課標(biāo)卷·15)無風(fēng)時，雨滴受空氣阻力的作用在地面附近會以恒定的速率豎直下落。一質(zhì)量為m的雨滴在地面附近以速率v下落高度h的過程中，克服空氣阻力做的功為(重力加速度大小為g)()A．0 B．mghC.eq\f(1,2)mv2－mgh D.eq\f(1,2)mv2＋mgh2.(2023·安徽合肥市第一中學(xué)期中)如圖所示，木塊B上表面是水平的，木塊A置于B上，并與B保持相對靜止，一起沿固定的光滑斜面由靜止開始下滑，在下滑過程中()A．A所受的合力對A做正功B．B對A的彈力對A做正功C．B對A的摩擦力對A做負功D．A對B的作用力對B做正功3.(2023·河南洛陽市第一中學(xué)檢測)質(zhì)量為2kg的物體靜止在光滑的水平面上，從某時刻起，對物體施加一方向不變的水平拉力F，該拉力與物體的位移x的關(guān)系圖像如圖所示，則物體在x＝7m處時的速度大小為()A．2eq\r(10)m/s B．2eq\r(5)m/sC．5m/s D．4m/s4.(2023·北京市海淀區(qū)中關(guān)村中學(xué)模擬)兩個完全相同的小球A、B，在某一高度處以相同大小的初速度v0分別沿水平方向和豎直方向拋出，如圖所示，不計空氣阻力，則下列說法正確的是()A．兩小球落地時速度相同B．兩小球落地時，重力的瞬時功率相同C．從開始運動至落地，重力對兩小球做的功相同D．從開始運動至落地，重力對兩小球做功的平均功率相同5．(多選)(2022·廣東卷·9改編)如圖所示，某無人駕駛小車在水平MN段以恒定功率200W、速度5m/s勻速行駛，在斜坡PQ段以恒定功率570W、速度2m/s勻速行駛。已知小車總質(zhì)量為50kg，MN＝PQ＝20m，PQ段的傾角為30°，重力加速度g取10m/s2，不計空氣阻力。下列說法正確的有()A．從M到N，小車牽引力大小為40NB．從M到N，小車克服摩擦力做功800JC．從P到Q，小車重力勢能增加1×104JD．從P到Q，小車克服摩擦力做功700J6．(2023·北京卷·11)如圖所示，一物體在力F作用下沿水平桌面做勻加速直線運動。已知物體質(zhì)量為m，加速度大小為a，物體和桌面之間的動摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g，在物體移動距離為x的過程中()A．摩擦力做功大小與F方向無關(guān)B．合力做功大小與F方向有關(guān)C．F為水平方向時，F(xiàn)做功為μmgxD．F做功的最小值為max7．(2023·黑龍江佳木斯市模擬)用鐵錘把小鐵釘釘入木板，設(shè)木板對釘子的阻力與釘進木板的深度成正比。已知鐵錘第一次將釘子釘進d，如果鐵錘第二次敲釘子時對釘子做的功與第一次相同，那么，第二次釘子進入木板的深度為()A．(eq\r(3)－1)d B．(eq\r(2)－1)dC.eq\f(\r(5)－1d,2) D.eq\f(\r(2),2)d8．(2023·山東淄博市一模)電動自行車在平直路面上勻速行駛，某一時刻從車上掉落一貨物，車行駛的功率不變，貨物掉落前后車速隨時間的變化圖像較符合實際的是()9.(2023·湖北卷·4)兩節(jié)動車的額定功率分別為P1和P2，在某平直鐵軌上能達到的最大速度分別為v1和v2。現(xiàn)將它們編成動車組，設(shè)每節(jié)動車運行時受到的阻力在編組前后不變，則該動車組在此鐵軌上能達到的最大速度為()A.eq\f(P1v1＋P2v2,P1＋P2) B.eq\f(P1v2＋P2v1,P1＋P2)C.eq\f(P1＋P2v1v2,P1v1＋P2v2) D.eq\f(P1＋P2v1v2,P1v2＋P2v1)10.(2023·廣東梅州市期末)某款汽車在某基地水平測試場進行加速測試的v－t圖像如圖所示，該車加速至P點后功率達到最大值P0，加速至Q點后速度達到最大。則下列說法正確的是()A．勻加速的過程中運動位移為v0t0B．運動過程中受到阻力的大小為eq\f(2P0,vm)C．加速過程中牽引力的最大值為eq\f(P0,v0)D．vm與v0的大小之比為3∶111.(多選)地下礦井中的礦石裝在礦車中，用電機通過豎井運送至地面。某豎井中礦車提升的速度大小v隨時間t的變化關(guān)系如圖所示，其中圖線①②分別描述兩次不同的提升過程，它們變速階段加速度的大小都相同；兩次提升的高度相同，質(zhì)量相等。不考慮摩擦阻力和空氣阻力。對于第①次和第②次提升過程，下列說法正確的有()A．礦車上升所用的時間之比為4∶5B．電機的最大牽引力之比為2∶1C．電機輸出的最大功率之比為2∶1D．電機所做的功之比為4∶512．(多選)(2023·湖南省長沙一中一模)如圖所示為某型號汽車的速度v與牽引力F大小倒數(shù)的圖像，vm表示最大速度。已知汽車在水平路面上由靜止啟動，ab平行于v軸，bc反向延長過原點O。已知阻力恒定，汽車質(zhì)量為2×103kg，下列說法正確的是()A．從a到b汽車持續(xù)的時間為20sB．由b到c過程汽車做勻加速直線運動C．汽車額定功率為50kWD．汽車能夠獲得的最大速度為12m/s第1練功、功率機車啟動問題1．B[由于雨滴是勻速下落，所以受力平衡，空氣阻力等于重力，F(xiàn)f＝mg，所以克服空氣阻力做的功為：W克f＝Ff·h＝mgh，選項B正確。]2．A[A、B作為整體，由牛頓第二定律得(mA＋mB)·gsinθ＝(mA＋mB)a，解得a＝gsinθ，由牛頓第二定律知，A所受合力方向沿斜面向下，與速度方向相同，故A所受合力對A做正功，故A正確；B對A的彈力豎直向上，與速度方向的夾角大于90°，故B對A的彈力對A做負功，故B錯誤；B對A的摩擦力方向水平向左，與速度方向的夾角小于90°，故B對A的摩擦力對A做正功，故C錯誤；由于aA＝gsinθ，可知B對A的摩擦力和支持力的合力大小為mAgcosθ，方向垂直斜面向上，由牛頓第三定律知，A對B的作用力垂直斜面向下，與B的運動方向垂直，則A對B的作用力對B不做功，故D錯誤。]3．A[根據(jù)F－x圖像與x軸所圍的面積表示功，則物體從0運動到7m過程拉力做的功為W＝3×4J＋eq\f(4＋10,2)×4J＝40J，由動能定理得W＝eq\f(1,2)mv2－0，解得v＝2eq\r(10)m/s，故選A。]4．C[兩球運動過程中機械能守恒，則兩小球落地時速度大小相同，但是方向不同，選項A錯誤；兩小球落地時，B球豎直速度較大，根據(jù)PG＝mgvy可知，B球重力的瞬時功率較大，選項B錯誤；根據(jù)W＝mgh可知，從開始運動至落地，重力對兩小球做的功相同，選項C正確；從開始運動至落地，B球運動時間較長，根據(jù)eq\x\to(P)＝eq\f(W,t)可知，B球重力做功的平均功率較小，選項D錯誤。]5．ABD[小車從M到N，依題意有P1＝Fv1＝200W，代入數(shù)據(jù)解得F＝40N，故A正確；依題意，小車從M到N，因勻速行駛，小車所受的摩擦力大小為Ff1＝F＝40N，則摩擦力做功為W1＝－40×20J＝－800J，則小車克服摩擦力做功為800J，故B正確；依題意，從P到Q，重力勢能增加量為ΔEp＝mg·PQsin30°＝5000J，故C錯誤；依題意，小車從P到Q，摩擦力大小為Ff2，有Ff2＋mgsin30°＝eq\f(P2,v2)，摩擦力做功為W2＝－Ff2·PQ，聯(lián)立解得W2＝－700J，則小車克服摩擦力做功為700J，故D正確。]6．D[設(shè)力F與水平方向的夾角為θ，則摩擦力為Ff＝μ(mg－Fsinθ)，摩擦力做功大小Wf＝μ(mg－Fsinθ)x，即摩擦力做功大小與F的方向有關(guān)，選項A錯誤；合力做功大小W＝F合x＝max，可知合力做功大小與力F方向無關(guān)，選項B錯誤；當(dāng)力F水平時，則有F＝ma＋μmg，力F做功為WF＝Fx＝(ma＋μmg)x，選項C錯誤；因合外力做功大小為max，大小一定，而合外力做的功等于力F與摩擦力Ff做功的代數(shù)和，而當(dāng)Fsinθ＝mg時，摩擦力Ff＝0，摩擦力做功為零，力F做功最小，最小值為max，選項D正確。]7．B[鐵錘每次敲釘子時對釘子做的功等于釘子克服阻力做的功，由于阻力與深度成正比，可用阻力的平均值求功，據(jù)題意可得W＝eq\x\to(F1)d＝eq\f(kd,2)d，W＝eq\x\to(F2)d′＝eq\f(kd＋kd＋d′,2)d′，聯(lián)立解得d′＝(eq\r(2)－1)d，故A、C、D錯誤，B正確。]8．A[電動自行車的功率P＝Fv，勻速行駛時，牽引力等于阻力，即F＝Ff，加速度a＝0。貨物掉落后瞬間速度未變，系統(tǒng)質(zhì)量減小，阻力減小為Ff′，牽引力大于阻力，具有向前的加速度，車開始加速，由于功率不變，則牽引力逐漸減小，加速度減小，當(dāng)牽引力趨近于Ff′時，加速度趨近于0，電動自行車達到最大速度v′＝eq\f(P,Ff′)，以后繼續(xù)做勻速運動，故選A。]9．D[由題意可知兩節(jié)動車分別有P1＝Ff1v1，P2＝Ff2v2，當(dāng)將它們編組后有P1＋P2＝(Ff1＋Ff2)v，聯(lián)立可得v＝eq\f(P1＋P2v1v2,P1v2＋P2v1)，故選D。]10．C[v－t圖像中，圖像與時間軸所圍面積表示位移，可知勻加速的過程中運動位移為x0＝eq\f(v0t0,2)，故A錯誤；汽車加速至Q點后速度達到最大，受力平衡，牽引力大小等于阻力，則有Ff＝eq\f(P0,vm)，故B錯誤；0～t0，汽車做勻加速直線運動，牽引力恒定，t0～3t0內(nèi)做加速度減小的變加速直線運動，該過程牽引力減小，可知勻加速過程的牽引力最大，由于該車加速至P點后功率達到最大值P0，則有F0＝eq\f(P0,v0)，即加速過程中牽引力的最大值為eq\f(P0,v0)，故C正確；若汽車在0～3t0時間內(nèi)一直做勻加速直線運動，則在3t0時速度vm＝3v0，而實際在t0～3t0時間內(nèi)，加速度一直減小，vm<3v0，故eq\f(vm,v0)<3，故D錯誤。]11．AC[由題圖可得，變速階段的加速度大小a＝eq\f(v0,t0)，設(shè)第②次所用時間為t2，根據(jù)速度—時間圖像與時間軸所圍的面積表示位移(此題中為提升的高度)可知，eq\f(1,2)×2t0×v0＝eq\f(1,2)[t2＋(t2－t0)]×eq\f(1,2)v0，解得t2＝eq\f(5t0,2)，所以第①次和第②次礦車上升所用時間之比為2t0∶eq\f(5t0,2)＝4∶5，選項A正確。由于兩次提升過程變速階段的加速度大小相同，在勻加速階段，由牛頓第二定律，F(xiàn)－mg＝ma，可得電機的最大牽引力之比為1∶1，選項B錯誤。由功率公式P＝Fv可知，電機輸出的最大功率之比等于最大速度之比，為2∶1，選項C正確。加速上升過程的加速度a1＝eq\f(v0,t0)，加速上升過程的牽引力F1＝ma1＋mg＝m(eq\f(v0,t0)＋g)，減速上升過程的加速度a2＝－eq\f(v0,t0)，減速上升過程的牽引力F2＝ma2＋mg＝m(g－eq\f(v0,t0))，勻速運動過程的牽引力F3＝mg。第①次提升過程做功W1＝F1×eq\f(1,2)×t0×v0＋F2×eq\f(1,2)×t0×v0＝mgv0t0；第②次提升過程做功W2＝F1×eq\f(1,2)×eq\f(1,2)t0×eq\f(1,2)v0＋F3×eq\f(3,2)t0×eq\f(1,2)v0＋F2×eq\f(1,2)×eq\f(1,2)t0×eq\f(1,2)v0＝mgv0t0，兩次做功相同，選項D錯誤。]12．AC[根據(jù)v＝eq\f(P,F)，可知額定功率等于圖線的斜率，P＝eq\f(10,\f(1,5)×10－3)W＝50kW，C正確；根據(jù)P＝Fv，由b到c過程汽車功率不變，隨著汽車速度的增大，牽引力減??；根據(jù)牛頓第二定律得F－Ff＝ma汽車所受阻力不變，隨著牽引力的