2025版高考物理一輪復習第五章機械能課時1功和功率課時訓練含解析新人教版

PAGE9-課時1功和功率1.物質(zhì)、能量、信息構(gòu)成世界的基本要素,下面關(guān)于能量的相識中錯誤的是(D)A.能量是一個守恒量B.同一個物體可能同時具有多種形式的能量C.物體對外做了功,它肯定具有能量D.地面上滾動的足球最終停下來,說明能量消逝了解析:能量的概念是在人類對能量守恒的相識過程中形成的,它的重要特性就是守恒,物體對外做功的過程即能量釋放的過程,功是能量轉(zhuǎn)化的標記和量度。地面上滾動的足球最終停下來,其機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,能量并沒有消逝。故選項A,B,C正確,D錯誤。2.一物體做勻速直線運動,某時刻起受到兩個相互垂直、大小分別為F1和F2的恒力作用,經(jīng)一段時間后,在這兩個力的方向上發(fā)生的位移大小分別為s1和s2,則在這段時間內(nèi)這兩個力對物體做的總功為(B)A.(F1+F2)(s1+s2)B.F1s1+F2s2C.FD.(解析:依據(jù)力的獨立作用原理,F1和F2對物體做的功分別為F1s1和F2s2,則兩個力對物體做的總功為F1s1+F2s2。3.如圖甲為一女士站立在臺階式自動扶梯上正在勻速上樓,如圖乙為一男士站立在履帶式自動人行道上正在勻速上樓。下列關(guān)于兩人受到的力做功推斷正確的是(A)A.甲圖中支持力對人做正功B.乙圖中支持力對人做正功C.甲圖中摩擦力對人做負功D.乙圖中摩擦力對人做負功解析:甲圖中,人勻速上樓,不受摩擦力,摩擦力不做功,支持力向上,與速度方向成銳角,則支持力做正功,故選項A正確,C錯誤;乙圖中,支持力與速度方向垂直,支持力不做功,摩擦力方向與速度方向相同,做正功,故選項B,D錯誤。4.如圖所示,演員正在進行雜技表演。由圖可估算出他將一只雞蛋拋出的過程中對雞蛋所做的功最接近于(A)A.0.3J B.3JC.30J D.300J解析:依據(jù)生活常識,20個雞蛋大約1kg,表演者拋出的高度按0.5m計算,則拋出過程中對雞蛋做的功為W=mgh=120×10×5.如圖所示的盤山馬路依山而建,這樣修建的目的是(A)A.減小汽車上山所需的牽引力B.增加汽車的功率C.削減汽車上山過程所做的功D.提高汽車的機械效率解析:汽車在上山過程中,汽車重力沿斜面的分力是阻力,為使汽車前進,減小阻力可以減小牽引力,故盤山馬路依山而建的目的是減小汽車上山所需的牽引力,從而可以使汽車更簡單開上山坡。6.一片質(zhì)量約5×10-4kg的秋葉自5m高的樹枝上落下并飄落到地面,此過程中重力的平均功率最接近于(g=10m/s2A.0.005W B.0.025W C.0.05W D.0.1W解析:由于空氣阻力不能忽視,秋葉飄落到地面的運動不能視為自由落體運動。作為估算,下落時間取5s,重力做功為W=mgh=2.5×10-2J,所以重力的平均功率為P=Wt=5×10-37.一起重機將質(zhì)量為m的貨物由靜止起先以加速度a勻加速提升,在t時間內(nèi)上升h高度,設在t時間內(nèi)起重機對貨物的拉力做功為W,在時間t末拉力的瞬時功率為P,則(D)A.W=mah B.W=mghC.P=mgat D.P=m(g+a)at解析:對貨物受力分析,由牛頓其次定律得,F-mg=ma,起重機對貨物的拉力為F=m(g+a),依據(jù)恒力的功的公式可得,W=m(g+a)h,選項A,B錯誤;在時間t末,貨物的速度為v=at,依據(jù)瞬時功率的表達式可得,P=m(g+a)at,選項C錯誤,D正確。8.質(zhì)量為m的物體靜止在傾角為θ的斜面上,物體與斜面間的動摩擦因數(shù)為μ,現(xiàn)使斜面水平向左以速度v勻速移動距離l。物體與斜面相對靜止,以下說法正確的是(A)A.斜面體對物體做的總功是0B.重力對物體做的功為mglC.摩擦力對物體做的功為μmglcosθD.斜面對物體的支持力做功的功率為mgvcosθ解析:由題意可知,物體處于平衡狀態(tài),受力如圖所示,由平衡條件知斜面體對物體作用力的合力豎直向上與速度方向垂直,則作用力做的總功為0,A正確;重力方向豎直向下與速度方向垂直,重力不做功,B錯誤;由于FN=mgcosθ,Ff=mgsinθ,則摩擦力做的功Wf=-Ffcosθ·l=-mglsinθcosθ,支持力做功的功率為P=FNsinθ·v=mgv·sinθcosθ,故C,D錯誤。9.假設摩托艇受到的阻力的大小正比于它的速率。假如摩托艇發(fā)動機的輸出功率變?yōu)樵瓉淼?倍,則摩托艇的最大速率變?yōu)樵瓉淼?D)A.4倍 B.2倍 C.3倍 D.2倍解析:設Ff=kv,當阻力等于牽引力時,速度最大,輸出功率改變前,有P=Fv=Ffv=kv2,改變后有2P=F′v′=Ff′v′=kv′2,聯(lián)立解得v′=2v,選項D正確。10.動車組是幾節(jié)自帶動力的車輛(動車)加幾節(jié)不帶動力的車輛(也叫拖車)編成一組。假設動車組運行過程中受到的阻力與其所受重力成正比,每節(jié)動車與拖車的質(zhì)量都相等,每節(jié)動車的額定功率都相等。若1節(jié)動車加4節(jié)拖車編成的動車組的最大速度為120km/h,則3節(jié)動車加7節(jié)拖車編成的動車組的最大速度為(C)A.120km/h B.240km/hC.180km/h D.300km/h解析:設動車的功率為P,每節(jié)動車所受阻力為f,則1節(jié)動車和4節(jié)拖車的最大速度v=P5f=120km/h,則3節(jié)動車和7節(jié)拖車的最大速度v1=3P11.據(jù)《科技日報》2018年7月17日報道,上海中車公司生產(chǎn)的全球最大功率無人遙控潛水器近日在上海下線。該潛水器自重5×103kg,主要用于深海搜尋和打撈等。若在某次作業(yè)中,潛水器將4×103A.0.5×103s B.1.0×103sC.1.5×103s D.2.0×103s解析:重物勻速運動,其速度約為v=PG=180×1運動的時間約為t=30002s=1.5×12.起重機的鋼索將重物由地面吊到空中某一高度,其速度—時間圖象如圖所示,則鋼索拉力的功率隨時間改變的圖象可能是(B)解析:從vt圖象可知,物體先做勻加速運動,后做勻速運動,最終做勻減速運動,依據(jù)P=Fv,F-f=ma可知,在勻加速變到勻速瞬間拉力F突然變小,功率P也將突然變小,從勻速變到勻減速時,拉力F突然變小,功率P也突然變小,B正確。實力提升13.(多選)地下礦井中的礦石裝在礦車中,用電機通過豎井運輸?shù)降孛?。某豎井中礦車提升的速度大小v隨時間t的改變關(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,提升的質(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(AC)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∶5解析:由圖線①知,上升總高度h=12v0·2t0=v0t0由圖線②知,加速階段和減速階段上上升度之和h1=12·v02·(t02+t02在勻速階段,h-h1=12v0·t′,解得t′=32故第②次提升過程所用時間為t02+32t0+t02兩次上升所用時間之比為2t0∶52t0=4∶由于加速階段①,②次加速度相同,故最大牽引力相同,選項B錯誤;在加速上升階段,由牛頓其次定律知,F-mg=ma,F=m(g+a),則第①次在t0時刻,功率P1=F·v0,第②次在t02時刻,功率P2=F·而第②次在勻速階段,功率P2′=F′·v02=mg·v0可知,電機輸出的最大功率之比P1∶P2=2∶1,選項C正確;由動能定理知,兩個過程動能改變量相同,克服重力做功相同,故兩次電機做功也相同,選項D錯誤。14.一汽車在平直馬路上以20kW的功率行駛,t1時刻駛?cè)肓硪欢巫枇愣ǖ钠街瘪R路,其vt圖象如圖所示,已知汽車的質(zhì)量為2×103kgA.t1前汽車受到的阻力大小為2×103NB.t1后汽車受到的阻力大小為2×103NC.t1時刻汽車加速度突然變?yōu)?m/s2D.t1～t2時間內(nèi)汽車的平均速度為7.5m/s解析:t1前汽車勻速,有P=F1v1=f1v1,得f1=Pv1=20×10310N=2×103N,A項正確;進入另一段馬路后最終以v2=5m/s勻速,得出f2=Pv2=20×1035N=4×103N,B項錯誤;t1時刻牽引力為2×103N,阻力瞬間變?yōu)?×103N,加速度為a=15.修建高層建筑常用到塔式起重機。在起重機將質(zhì)量m=5×103kg的重物豎直吊起的過程中,重物由靜止起先向上做勻加速直線運動,加速度a=0.2m/s2,當起重機輸出功率達到其允許的最大值時,保持該功率直到重物做vm=1.02m/s的勻速運動。取g=10m/s功。求:(1)起重機允許輸出的最大功率。(2)重物做勻加速運動所經(jīng)驗的時間和起重機在第2s末的輸出功率。解析:(1)設起重機允許輸出的最大功率為P0,重物達到最大速度時,拉力F0等于重力。P0=F0vm即P0=mgvm代入數(shù)據(jù)得P0=5.1×104W(2)勻加速運動結(jié)束時,起重機達到允許輸出的最大功率,設此時重物受到的拉力為F,速度為v1,勻加速運動經(jīng)驗時間為t1,有P0=Fv1F-mg=mav1=at1聯(lián)立代入數(shù)據(jù)得t1=5st=2s時,重物處于勻加速運動階段,設此時速度為v2,輸出功率為P,則v2=atP=Fv2聯(lián)立代入數(shù)據(jù)得P=2.04×104W。答案:(1)5.1×104W(2)2.04×104W16.某一有霧的早晨,一艘質(zhì)量為m=500t的輪船,從某碼頭由靜止起航做直線運動,并保持發(fā)動機的輸出功率等于額定功率不變,經(jīng)t0=10min后,達到最大行駛速度vm=20m/s,霧也恰好散開,此時船長突然發(fā)覺航線正前方s0=480m處,有一只拖網(wǎng)漁船以v=5m/s的速度沿垂直航線方向勻速運動,且此時漁船船頭恰好位于輪船的航線上,輪船船長馬上下令實行制動措施,附加了制動力F=1.0×105N,結(jié)果在漁船的拖網(wǎng)剛好越過輪船的航線時,輪船也剛好從該點通過,從而避開了事故的發(fā)生,已知漁船連拖網(wǎng)總長L=200m。求:(1)輪船減速時的加速度a多大?(2)輪船的額定功率P多大?(3)發(fā)覺漁船時,輪船已離開碼頭多遠?解析:(1)減速運動的時間t=Lv因為s0=vmt-12at2所以加速度a=0.4m/s2。(2)輪船做減速運動時F+f=ma,f=1×105N則P=F牽vm=fvm=2×106W。(3)對輪船運用動能定理有Pt0-fs=12m解得s=1.1×104答案:(1)0.4m/s2(2)2×106W(3)1.1×1017.某輛以蓄電池為驅(qū)動能源的環(huán)保汽車,總質(zhì)量m=3×103kg。當它在水平路面上以v=36km/h的速度勻速行駛時,驅(qū)動電機的輸入電流I=(1)求驅(qū)動電機的輸入功率P電;(2)若驅(qū)動電機能夠?qū)⑤斎牍β实?0%轉(zhuǎn)化為用于牽引汽車前進的機械功率P,求汽車所受阻力與車重的比值(g取10m/s2);(3)設想改用太陽能電池給該車供電,其他條件不變,求所需的太陽能電池板的最小面積。結(jié)合計算結(jié)果,簡述你對該設想的思索。已知太陽輻射的總功率P0=4×1026W,太陽到地球的距離r=1.5×1011解析:(1)驅(qū)動電機的輸入功率P電=UI=1.5×104W。(2)在勻速行駛時P機=0.9P電=Fv=fv,所以f=0.汽車所