高考物理總復習專題五機械能第1講功、功率練習含答案

第1講功、功率知識鞏固練1.(2023年岳陽一中模擬)如圖所示，一物塊相對木板向右從板上A點滑至板上B點，木板上A、B兩點間距離為5米，同時木板在地面上向左滑行3米，圖甲為滑行前，圖乙為滑行后，在此過程中物塊受到木板對它的滑動摩擦力大小為20N，則物塊所受的摩擦力做功為()A.-160J B.-100C.100J D.-40J【答案】D【解析】物塊所受的摩擦力做的功為W＝Fxcosθ＝-20×(5-3)＝-40J，故D正確.2.(2023年汕頭二模)成語“簸揚糠秕”常用于自謙，形容自己無才而居前列.成語源于如圖所示的勞動情境，在恒定水平風力作用下，從同一高度由靜止釋放的米粒和糠秕落到地面不同位置.空氣阻力忽略不計，下列說法正確的是()A.從釋放到落地的過程中，米粒和糠秕重力做功相同B.從釋放到落地的過程中，作用于米粒和糠秕的風力做功相同C.從釋放到落地的過程中，糠秕的運動時間大于米粒的運動時間D.落地時，米粒重力的瞬時功率大于糠秕重力的瞬時功率【答案】D【解析】由重力做功為WG＝mgh，可知重力做功不僅與高度有關，還與物體的質量有關，雖然米粒和糠下落的高度相同，但二者質量不同，因此從釋放到落地的過程中，米粒和糠重力做功不相同，故A錯誤；由于下落過程中，風力水平且大小恒定，但米粒和糠的水平位移不同，根據(jù)W＝FLcosθ，可知，風力對米粒和糠做功不相同，故B錯誤；由于忽略空氣阻力，則米粒和糠在豎直方向均做自由落體運動，而下落高度相同，則可知米粒和糠從釋放到落地的過程中運動時間相同，故C錯誤；根據(jù)功率的計算公式可知重力的瞬時功率為PG＝mgv，米粒和糠在豎直方向均作自由落體運動，且運動時間相同，則可知二者在豎直方向的速度相同，但二者質量不同，米粒的質量大于糠秕的質量，因此可知，落地時，米粒重力的瞬時功率大于糠秕重力的瞬時功率，故D正確.3.如圖所示是我國自主研發(fā)的全自動無人值守望遠鏡，它安裝在位于南極大陸的昆侖站，電力供應僅為1×103W.若用國際單位制基本單位的符號來表示W(wǎng)，下列正確的是()A.N·s B.N·m/sC.kg·m/s D.kg·m2/s3【答案】D4.質量為1kg的物體在豎直向上的拉力和重力的作用下運動，規(guī)定豎直向上為正方向，其運動的v-t圖像如圖所示.則()A.0~5s內的物體向上運動，10~25s內物體向下運動B.0~5s內拉力做正功，10~20s內拉力也做正功C.0~10s內物體的平均速度為1m/sD.第2.5s末和第15s末，重力的瞬時功率不相同【答案】B【解析】速度—時間圖像中速度的正負表示運動方向，所以0~5s內物體的速度為正，且速度均勻增大，10~20s內物體的速度為正，且速度均勻減小，兩個時間段里物體都是朝著正方向運動，即向上運動，兩個時間段里拉力都是向上，位移向上，所以拉力都做正功，A錯誤，B正確；速度—時間圖像與坐標軸圍成的面積表示位移，所以0~10s內物體的位移為x＝12(5+10)×2＝15m，所以平均速度為v＝xt＝1510m/s＝1.5m/s，第2.5s末速度為v1＝1m/s，第15s末速度為v2＝1m/s，根據(jù)公式P＝5.(多選)如圖所示是健身用的“跑步機”示意圖，質量為m的運動員踩在與水平面成α角的靜止皮帶上，運動員用力向后蹬皮帶，皮帶運動過程中受到的阻力恒為f.使皮帶以速度v勻速向后運動，則在此運動過程中，下列說法正確的是()A.人腳對此皮帶的摩擦力是皮帶運動的動力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【答案】AD【解析】皮帶受摩擦力而運動，故皮帶受到的摩擦力是皮帶運動的動力，A正確；人對皮帶的摩擦力使皮帶產生了位移，故人對皮帶做正功，B錯誤；人對皮帶的力為摩擦力，故人對皮帶做功的功率P＝fv，D正確，C錯誤.6.(多選)我國科學家正在研制航母艦載機使用的電磁彈射器.艦載機總質量為3.0×104kg，設起飛過程中發(fā)動機的推力恒為1.0×105N，彈射器有效作用長度為100m，推力恒定，要求艦載機在水平彈射結束時速度大小達到80m/s.彈射過程中艦載機所受總推力為彈射器和發(fā)動機推力之和，假設所受阻力為總推力的20%，則下列說法正確的是()A.彈射器的推力大小為1.1×106NB.彈射器對艦載機所做的功為1.1×108JC.彈射器對艦載機做功的平均功率為8.8×107WD.艦載機在彈射過程中的加速度大小為32m/s2【答案】ABD【解析】設總推力為F，則艦載機受到的合外力為0.8F，由動能定理有Fx＝12mv2-0，可求出F＝1.2×106N，減去發(fā)動機的推力，得出彈射器的推力為1.1×106N，A正確；彈射器對艦載機所做的功W彈＝F彈x＝1.1×108J，B正確；艦載機的平均速度為v＝v0+v2＝40m/s，則彈射器做功的平均功率P彈＝F彈v＝4.4×107W，C錯誤；艦載機的加速度a＝v227.如圖，消防員用高壓水槍噴出的強力水柱沖擊著火物，直徑為D的水柱以水平速度v垂直射向著火物.假設水流進入水槍的速度忽略不計，水柱沖擊著火物后速度為零，水的密度為ρ.下列說法正確的是()A.單位時間流經(jīng)水槍的水的體積為12πvDB.水槍對水做功的功率為18πρD2vC.水柱對著火物的沖擊力為18πρD2vD.水槍水平向前噴水時，消防員對水槍的作用力方向水平向前【答案】B【解析】單位時間流經(jīng)水槍的水的體積為V＝vtS＝v×1×14πD2＝14πvD2，A錯誤；水槍對水做功的功率為P＝12Δmv2Δt＝12vΔt14πD2ρ·v2Δt＝18πρD2v3，B正確；根據(jù)動量定理FΔt＝Δm·v綜合提升練8.(2023年廣州五校聯(lián)考)如圖所示，“復興號”是我國自主研發(fā)的具有完全知識產權的新一代高速列車.質量為m的列車從靜止開始以恒定功率P在平直軌道上運動，經(jīng)時間t達到該列車運行的最大速度vm，假設列車行駛過程中所受到的阻力保持不變.則t時間內()A.列車一直在做勻加速直線運動B.合外力做功為PtC.列車克服阻力做功Pt-1D.列車的位移為12vm【答案】C【解析】由于列車從靜止開始以恒定功率啟動，所以P＝Fv，F(xiàn)-f＝ma，由此可知，列車速度增大，牽引力減小，加速度減小，列車做加速度減小的加速運動，A錯誤；列車在運動過程中，根據(jù)動能定理有W合＝Pt-fx＝12mvm2，B錯誤；列車克服阻力做功為W克f＝fx＝Pt-12mvm2，C正確；列車做加速度減小的加速運動，所以列車的位移9.(多選)兩輪平衡車(如圖所示)廣受年輕人的喜愛，它的動力系統(tǒng)由電池驅動，能夠輸出的最大功率為P0，小明駕駛平衡車在水平路面上沿直線運動，受到的阻力恒為Ff.已知小明和平衡車的總質量為m，從啟動到加速至最大速度的整個過程中，小明和平衡車可視為質點，不計小明對平衡車做的功.設平衡車啟動后的一段時間內，由靜止開始做加速度為a的勻加速直線運動，則()A.平衡車做勻加速直線運動過程中能達到的最大速度為v＝PB.平衡車運動過程中所需的最小牽引力為F＝FfC.平衡車達到最大速度所用的時間t＝PD.平衡車能達到的最大行駛速度v0＝P【答案】AB【解析】當平衡車的實際功率達到最大功率時勻加速直線運動速度達到最大值，則有P0＝Fv，根據(jù)牛頓第二定律可知F-Ff＝ma，聯(lián)立可得平衡車做勻加速直線運動過程中能達到的最大速度為v＝P0Ff+ma，A正確；平衡車在運動過程中，根據(jù)牛頓第二定律可知F-Ff＝ma，牽引力最小時即加速度為零時，因此牽引力最小值為F＝Ff，B正確；啟動后從靜止到最大速度，平衡車先做勻加速直線運動，所用時間為t＝va＝P0(Ff+ma)a，之后平衡車做加速度減小的變加速運動，也需要一段時間，所以平衡車達到最大速度所用的時間大于P10.如圖所示，水平傳送帶正以v＝2m/s的速度運行，兩端水平距離l＝8m，把一質量m＝2kg的物塊輕輕放到傳送帶的A端，物塊在傳送帶的帶動下向右運動，若物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ＝0.1，不計物塊的大小，g取10m/s2，則把這個物塊從A端傳送到B端的過程中，摩擦力對物塊做功的平均功率是多少？1s時，摩擦力對物塊做功的功率是多少？皮帶克服摩擦力做功的功率是多少？解：物塊受向右的摩擦力Ff＝μmg，加速度為a＝μg，當物塊與傳送帶相對靜止時，物塊的位移為x＝