2020版高考物理人教版（山东专用）一轮复习练习：第五章 第1节　功　功率　动能定理 .doc

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1、第五章机械能第1节功功率动能定理1.物体在合外力作用下做直线运动的v-t图像如图所示.下列表述正确的是(A)A.在01 s内,合外力做正功B.在02 s内,合外力总是做负功C.在12 s内,合外力不做功D.在03 s内,合外力总是做正功解析:根据物体做直线运动的vt图像和动能定理可知,物体在01 s内做匀加速运动,合外力做正功,A正确;物体在13 s内做匀减速运动,合外力做负功,B,C,D错误.2. 如图,质量为m的小猴子在荡秋千,大猴子用水平力F缓慢将秋千拉到图示位置后由静止释放,此时藤条与竖直方向夹角为,小猴子到藤条悬点的长度为L,忽略藤条的质量.在此过程中正确的是(C)A.缓慢上拉过程中

2、拉力F做的功WF=FLsin B.缓慢上拉过程中小猴子重力势能增加mgLcos C.小猴子再次回到最低点时重力的功率为零D.由静止释放到最低点小猴子重力的功率逐渐增大解析:缓慢上拉过程中拉力F是变力,由动能定理,F做的功等于克服重力做的功,即WF=mgL(1-cos ),重力势能增加mgL(1-cos ),选顼A,B错误;小猴子由静止释放时速度为零,重力的功率为零,再次回到最低点时重力与速度方向垂直,其功率也为零,则小猴子下降过程中重力的功率先增大后减小,选项C正确,D错误.3. (多选)如图所示,摆球质量为m,悬绳长为L,把悬绳拉到水平位置后放手.设在摆球从A点运动到B点的过程中空气阻力F阻

3、的大小不变,重力加速度大小为g.则下列说法正确的是(AD)A.重力做功为mgLB.绳的拉力做功为mgLC.空气阻力F阻做功为-mgLD.空气阻力F阻做功为-F阻L解析:小球下落L的过程中,重力做功为mgL,选项A正确;绳的拉力始终与速度方向垂直,拉力做功为0,选项B错误;空气阻力F阻大小不变,方向始终与速度方向相反,故空气阻力F阻做功为W=-F阻L,选项C错误,D正确.4.(2019湖北黄冈模拟)一女士站立在台阶式自动扶梯上正在匀速上楼,一男士站立在履带式自动扶梯上正在匀速上楼.下列关于两人受到的力做功判断正确的是(A)A.支持力对女士做正功B.支持力对男士做正功C.摩擦力对女士做负功D.摩擦

4、力对男士做负功解析:(甲)图中,人匀速上楼,不受静摩擦力,摩擦力不做功,支持力向上,与速度方向成锐角,则支持力做正功.故A正确,C错误;(乙)图中,支持力与速度方向垂直,支持力不做功,摩擦力方向与速度方向相同,做正功.故B,D错误.5. (多选)如图所示,在外力作用下某质点运动的vt图像为正弦曲线.从图中可以判断(AD)A.在0t1时间内,外力做正功B.在0t1时间内,外力的功率逐渐增大C.在t2时刻,外力的功率最大D.在t1t3时间内,外力做的总功为零解析:由vt图像可知,在0t1时间内,由于质点的速度增大,根据动能定理可知,外力对质点做正功,选项A正确;在0t1时间内,因为质点的加速度减小

5、,故所受的外力减小,由图可知t1时刻外力为零,故功率为零,因此外力的功率不是逐渐增大的,选项B错误;在t2时刻,由于质点的速度为零,故此时外力的功率最小,且为零,选项C错误;在t1t3时间内,因为质点的初末动能不变,故外力做的总功为零,选项D正确.6. (多选)如图所示,质量为m的小球(可视为质点)用长为L的细线悬挂于O点,静止在A位置.现用水平力F缓慢地将小球从A拉到B位置而静止,细线与竖直方向夹角为=60,此时细线的拉力为T1,然后撤去水平力F,小球从B返回到A点时细线的拉力为T2,则(AD)A.T1=T2=2mgB.从A到B,拉力F做功为mgLC.从B到A的过程中,小球受到的合外力大小不

6、变D.从B到A的过程中,小球重力的瞬时功率先增大后减小解析: 小球在A,B点受力如图所示,在B点由平衡条件得,T1=2mg,从B到A由机械能守恒定律得mgL(1-cos 60)=mv2,在A点由牛顿第二定律得T2-mg=,解得T2=2mg,故A项正确;从A到B对球由动能定理得WF-mgL(1-cos 60)=0,则拉力做功为WF=mgL,B项错误;从B到A的过程小球做变速圆周运动,所受合外力为变力,C项错误;在B点P=0,在A点P=0,而在AB之间P0,故D项正确.7. (2018辽宁沈阳一模)(多选)质量为2103 kg的汽车由静止开始沿平直公路行驶,行驶过程中牵引力F和车速倒数的关系图像如

7、图所示.已知行驶过程中最大车速为30 m/s,设阻力恒定,则(CD)A.汽车所受阻力为6103 NB.汽车在车速为5 m/s时,加速度为3 m/s2C.汽车在车速为15 m/s时,加速度为1 m/s2D.汽车在行驶过程中的最大功率为6104 W解析:当牵引力等于阻力时,速度最大,由图线可知阻力大小f=2 000 N,选项A错误;倾斜图线的斜率表示功率,可知P=fv=2 00030 W=60 000 W,车速为5 m/s时,汽车做匀加速直线运动,加速度a=m/s2=2 m/s2,选项B错误;当车速为15 m/s时,牵引力F= N=4 000 N,则加速度a= m/s2=1 m/s2,选项C正确;

8、汽车的最大功率等于额定功率,等于60 000 W,选项D正确.8.下表是一辆电动车的部分技术指标,其中的额定车速是指电动车满载的情况下,在平直道路上以额定功率匀速行驶时的速度.额定车速18 km/h电源输出电压36 V整车质量40 kg充电时间68 h载重80 kg电动机的额定输出功率180 W电源36 V电动机的额定工作电压/电流36 V/6 A请根据表中的数据,完成下列问题(g取10 m/s2).(1)在行驶的过程中,电动车受到的阻力是车重(包括载重)的k倍,假定k是定值,试推算k的大小;(2)若电动车以额定功率行驶,求速度为3 m/s时的加速度是多少?解析:(1)由表可得到P出=180

9、W,车速v=18 km/h=5 m/s,由P出=Fv,匀速直线运动时有F=f,其中f=k(M+m)g,解得k=0.03.(2)当车速v=3 m/s时,牵引力F=,由牛顿第二定律知F-k(M+m)g=(m+M)a,解得a=0.2 m/s2.答案:(1)0.03(2)0.2 m/s29.(多选)我国科学家正在研制航母舰载机使用的电磁弹射器.舰载机总质量为3.0104 kg,设起飞过程中发动机的推力恒为1.0105 N;弹射器有效作用长度为100 m,推力恒定.要求舰载机在水平弹射结束时速度大小达到80 m/s.弹射过程中舰载机所受总推力为弹射器和发动机推力之和,假设所受阻力为总推力的20%,则(A

10、BD)A.弹射器的推力大小为1.1106 NB.弹射器对舰载机所做的功为1.1108 JC.弹射器对舰载机做功的平均功率为8.8107 WD.舰载机在弹射过程中的加速度大小为32 m/s2解析:设总推力为F,位移为x,阻力F阻=20%F,对舰载机加速过程由动能定理得Fx-20%Fx=mv2,解得F=1.2106 N,弹射器推力F弹=F-F发=1.2106 N-1.0105 N=1.1106 N,A正确;弹射器对舰载机所做的功为W=F弹x=1.1106100 J=1.1108 J,B正确;弹射器对舰载机做功的平均功率P=F弹=4.4107 W,C错误;根据运动学公式v2=2ax,得a=32 m/

11、s2,D正确.10. (多选)如图所示,斜面顶端A与另一点B在同一水平线上,甲、乙两小球质量相等.小球甲沿光滑斜面以初速度v0从顶端A滑到底端,小球乙以同样的初速度从B点抛出,不计空气阻力,则(AC)A.两小球落地时速率相同B.两小球落地时,重力的瞬时功率相同C.从开始运动至落地过程中,重力对它们做功相同D.从开始运动至落地过程中,重力的平均功率相同解析:由于斜面光滑,且不计空气阻力,故两小球运动过程中只有重力做功,由机械能守恒定律可知两小球落地时速率相同,故选项A正确;由于A小球沿斜面做匀加速运动,B小球做斜抛运动,它们落地时的速度方向不同,故两小球落地时,重力的瞬时功率不相同,选项B错误;

12、由于重力做功与路径无关,只与始末位置的高度差有关,故从开始运动至落地过程中,重力对它们做功相同,选项C正确;由于两小球的运动规律不同,所以从开始运动至落地过程中所用时间不同,由P=可知重力的平均功率不同,选项D错误.11.(2019湖北武汉质检)(多选)如图所示,车头的质量为m,两节车厢的质量也均为m.已知车的额定功率为P,阻力为车总重力的k倍,重力加速度为g,则下列说法正确的是(BD)A.汽车挂一节车厢时的最大速度是挂两节车厢时的两倍B.汽车挂一节车厢时的最大速度为C.若汽车挂两节车厢时的最大速度为v,汽车始终以恒定功率P前进,则汽车的速度为v时的加速度为-gkD.汽车挂两节车厢并以最大速度

13、行驶,某时刻后面的一节车厢突然脱离,要想使汽车的速度不变,汽车的功率必须变为P解析:挂一节车厢时,根据P=2kmgv1,挂两节车厢时,P=3kmgv,可得汽车挂一节车厢时的最大速度是挂两节车厢时的1.5倍,选项A错误;根据P=2kmgv1,可得汽车挂一节车厢时的最大速度为v1=,选项B正确;汽车挂两节车厢运动的速度为时,牵引力F=,阻力f=3kmg,加速度a=-3gk,选项C错误;由P=3kmgv,可得v=,某时刻后面的一节车厢突然脱离,要想使汽车的速度不变,汽车做匀速运动,牵引力变为2kmg,汽车的功率必须变为2kmgv=P,选项D正确.12.如图(甲)所示,轻弹簧左端固定在竖直墙上,右端点

14、在O位置.质量为m的物块A(可视为质点)以初速度v0从距O点右方s0处的P点向左运动,与弹簧接触后压缩弹簧,将弹簧右端压到O点位置后,A又被弹簧弹回.A离开弹簧后,恰好回到P点.物块A与水平面间的动摩擦因数为.求:(1)物块A从P点出发又回到P点的过程,克服摩擦力所做的功.(2)O点和O点间的距离s1.(3)如图(乙)所示,若将另一个与A完全相同的物块B(可视为质点)与弹簧右端拴接,将A放在B右边,向左推A,B,使弹簧右端压缩到O点位置,然后从静止释放,A,B共同滑行一段距离后分离.分离后物块A向右滑行的最大距离s2是多少?解析:(1)物块A从P点出发又回到P点的过程,根据动能定理得克服摩擦力

15、所做的功为Wf=m.(2)物块A从P点出发又回到P点的过程,根据动能定理得2mg(s1+s0)=m解得s1=-s0.(3)A,B在弹簧处于原长处分离,设此时它们的共同速度是v1,弹出过程弹力做功为WF只有A时,从O到P有WF-mg(s1+s0)=0-0,A,B共同从O到O有WF-2mgs1=2m分离后对A有m=mgs2联立以上各式可得s2=s0-.答案:(1)m(2)-s0(3)s0-13.(2019山东泰安模拟)如图(甲)所示,一固定在地面上的足够长斜面,倾角为37,物体A放在斜面底端挡板处,通过不可伸长的轻质绳跨过光滑轻质滑轮与物体B相连接,B的质量M=1 kg,绳绷直时B离地面有一定高度

16、.在t=0时刻,无初速度释放B,由固定在A上的速度传感 器得到的数据绘出的 物体A沿斜面向上运动的v-t图像如图(乙)所示.若B落地后 不反 弹,g取10 m/s2,sin 37=0.6,cos 37=0.8.求:(1)B下落的加速度大小a;(2)A沿斜面向上运动的过程中,绳的拉力对A做的功W;(3)A(包括传感器)的质量m及A与斜面间的动摩擦因数;(4)在00.75 s内摩擦力对A做的功.解析:(1)由题图(乙)可知,前0.5 s内,A,B以相同大小的加速度做匀加速运动,0.5 s末速度大小为2 m/s.a= m/s2=4 m/s2.(2)前0.5 s,绳绷直,设绳的拉力大小为F;后0.25

17、 s,绳松弛,拉力为0,前0.5 s,A沿斜面发生的位移s=vt=0.5 m对B由牛顿第二定律有Mg-F=Ma代入数据解得F=6 N所以绳的拉力对A做的功W=Fs=3 J.(3)前0.5 s,对A由牛顿第二定律有F-(mgsin 37+mgcos 37)=ma后0.25 s,由题图(乙)得A的加速度大小a= m/s2=8 m/s2对A由牛顿第二定律有mgsin 37+mgcos 37=ma可得F=m(a+a)代入数据解得m=0.5 kg,=0.25.(4)物体A在斜面上先加速后减速,滑动摩擦力的方向不变,一直做负功在00.75 s内物体A的位移为s=0.752 m=0.75 mW摩=-mgscos 37=-0.75 J.答案:(1)4 m/s2(2)3 J(3)0.5 kg0.25(4)-0.75 J