2021届高考物理一轮复习课后限时集训14功和功率【含解析】.pdf

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1、2021 届高考物理一轮复习课后限时集训功和功率建议用时：45 分钟1如图所示，两箱相同的货物，现要用电梯将它们从一楼运到二楼，其中图甲是利用扶梯台式电梯运送货物，图乙是用履带式自动电梯运送，假设两种情况下电梯都是匀速地运送货物，下列关于两电梯在运送货物时说法正确的是 ()甲乙A两种情况下电梯对货物的支持力都对货物做正功B图乙中电梯对货物的支持力对货物做正功C图甲中电梯对货物的支持力对货物不做功D图乙中电梯对货物的支持力对货物不做功D 在图甲中，货物随电梯匀速上升时，货物受到的支持力竖直向上，与货物位移方向的夹角小于90，故此种情况下支持力对货物做正功，选项C错误；图乙中，货物受到的支持力与履

2、带式自动电梯接触面垂直，此时货物受到的支持力与货物位移垂直，故此种情况下支持力对货物不做功，故选项A、B 错误，D正确。2.(2019 白银模拟)如图所示，小物块甲从竖直固定的14光滑圆弧轨道顶端由静止滑下，轨道半径为R，圆弧底端切线水平。小物块乙从高为R的光滑斜面顶端由静止滑下。下列判断正确的是()A两物块到达底端时速度相同B两物块运动到底端的过程中重力做功相同C两物块到达底端时动能相同D两物块到达底端时，重力对乙做功的瞬时功率大于重力对甲做功的瞬时功率D 两物块下落的高度相同，根据动能定理，有mgR12mv2，解得v2gR，可知两物块到达底端时的速度大小相等，但方向不同，A 错误；两物块的

3、质量大小关系不确定，故无法判断两物块运动到底端时重力做的功及动能是否相同，B、C错误；在底端时，重力对甲做功的瞬时功率为零，重力对乙做功的瞬时功率大于零，D正确。3质量为 2 kg 的小铁球从某一高度由静止释放，经3 s 到达地面，不计空气阻力，g取 10 m/s2。则()A2 s 末重力的瞬时功率为200 W B2 s 末重力的瞬时功率为400 W C前 2 s 内重力的平均功率为100 W D前 2 s 内重力的平均功率为400 W B 物体只受重力，做自由落体运动，2 s 末速度为v1gt120 m/s，下落 2 s 末重力做功的瞬时功率Pmgv1400 W，故选项A错误，B正确；前2

4、s 内的位移为h212gt2220 m，所以前2 s 内重力的平均功率为P2mgh2t2200 W，故选项C、D错误。4水平路面上的汽车以恒定功率P做加速运动，所受阻力恒定，经过时间t，汽车的速度刚好达到最大，在t时间内()A汽车做匀加速直线运动B汽车加速度越来越大C汽车克服阻力做的功等于PtD汽车克服阻力做的功小于PtD 根据PFv知，随着速度增大牵引力减小，根据牛顿第二定律得aFFfm，加速度减小，故A、B错误；牵引力做功WPt，根据动能定理知，克服阻力做的功小于牵引力做的功，即小于Pt，故 C错误，D正确。5(2019遵义模拟)提高物体(例如汽车)运动速率的有效途径是增大发动机的功率和减

5、小阻力因数(设阻力与物体运动速率的平方成正比，即Ffkv2，k是阻力因数)。当发动机的额定功率为P0时，物体运动的最大速率为vm，如果要使物体运动的速率增大到2vm，则下列办法可行的是 ()A阻力因数不变，使发动机额定功率增大到2P0B发动机额定功率不变，使阻力因数减小到k4C阻力因数不变，使发动机额定功率增大到8P0D发动机额定功率不变，使阻力因数减小到k16C 物体匀速运动时，牵引力与阻力相等，由PFvmFfvmkv3m，要使物体运动的速率增大到2vm，阻力因数不变时，需使发动机额定功率增大到8P0，故 A错误，C正确；发动机额定功率不变时，需使阻力因数减小到k8，故 B、D错误。6.(2

6、018 浙江选考)如图所示，质量为60 kg 的某运动员在做俯卧撑运动，运动过程中可将她的身体视为一根直棒。已知重心在c点，其垂线与脚、两手连线中点间的距离oa、ob分别为 0.9 m和 0.6 m。若她在 1 min 内做了 30 个俯卧撑，每次肩部上升的距离均为0.4 m，则克服重力做的功和相应的功率约为(取g10 m/s2)()A430 J,7 W B4 300 J,70 W C720 J,12 W D7 200 J,120 W B 设重心上升的高度为h，根据相似三角形可知，每次俯卧撑中，有h0.40.90.9 0.6，即h0.24 m。一次俯卧撑中，克服重力做功Wmgh60100.24

7、 J 144 J，所以一分钟内克服重力做的总功为W总NW4 320 J，功率PW总t72 W，故选项B正确。7(多选)一辆 CRH2型动车组的总质量M2.0 105kg，额定输出功率为4 800 kW。假设该动车组在水平轨道上运动时的最大速度为270 km/h，受到的阻力Ff与速度v满足Ffkv，g取 10 m/s2。下列说法正确的是()A该动车组以最大速度行驶时的牵引力为6.4 104 N B从题中给出的数据可算出k1.0 103Ns/mC当匀速行驶的速度为最大速度一半时，动车组受到的阻力为1.6 104 N D当匀速行驶的速度为最大速度一半时，动车组的输出功率为1 200 kW AD 最大

8、速度为vm270 km/h 75 m/s，根据PFv，得该动车组以最大速度行驶时的牵引力为FPvm4 80010375 N6.4 104N，故 A正确；当牵引力与阻力相等时，速度达到最大，则有FFfkvm，解得kFvm6.4 10475Ns/m853.3 N s/m，故B 错误；当匀速行驶的速度为vvm2时，则有Ffkv853.3752 N3.2 104N，此时牵引力FFf3.2 104N，动车组输出功率PFv3.2 104752W 1 200 kW，故 C错误，D正确。8.(2019 山东师大附中二模)汽车沿平直公路以恒定功率P从静止开始启动，如图所示为牵引力F与速度v的关系，加速过程在图中

9、的T点结束，所用的时间t8 s，通过的路程s50 m,8 s 后汽车做匀速运动，若汽车所受阻力始终不变，则()A汽车做匀速运动时的牵引力大小为2105 N B汽车所受的阻力大小为4104 N C汽车的恒定功率为1.6 105 W D汽车的质量为8103 kg C 汽车的加速过程在T点结束，即此后汽车沿平直路面做匀速运动，由平衡条件和图象信息可得Ff 0，汽车做匀速运动时的牵引力大小为F2104 N，故 A错误；汽车所受的阻力大小f2104 N，故 B错误；由图象信息得汽车的恒定功率PFv21048 W1.6 105 W，故 C正确；汽车加速运动过程，牵 引 力 做 功 为WPt，根 据 动 能

10、 定 理 可 得Ptfs12mv2，解 得m2Ptfsv22 1.6 105821045064 kg 8.75103 kg，故 D错误。9(多选)(2019 江苏宿迁期末)一辆汽车以速度v0在平直的公路上匀速行驶。到达某处时，司机减小油门使汽车输出功率减小为原来的一半，并保持该功率行驶。假设汽车受到的阻力恒定，从减小油门开始，下列能正确表示汽车加速度a、速度v、时间t之间的关系的是()A B C D AD 由牛顿第二定律可知fF牵ma，即Pv0Pvma，因PP2，解得aP2m1vPmv0，由题意可知，当1v1v0，aP2m1vPmv0，故 A正确，B错误；汽车匀速行驶时牵引力等于阻力，即fF牵

11、Pv0；功率突然减小一半，PP2，汽车的速度由于惯性来不及变化，此时vv0，则根据PFv，牵引力立刻减小一半，小于阻力，合力变为反方向，汽车做减速运动；功率一定时，速度减小，牵引力增大，合力减小，加速度减小，故汽车做加速度不断减小的减速运动，当牵引力增大到等于阻力时，加速度减为零，此时速度刚好减为v02，汽车再次以v02的速度做匀速直线运动，故C错误，D正确。10.(2019 黄山一模)一辆 F1 赛车含运动员的总质量约为600 kg，在一次F1 比赛中，赛车在平直赛道上以恒定功率加速，受到的阻力不变，其加速度a和速度的倒数1v的关系如图所示，则赛车在加速的过程中()A速度随时间均匀增大B加速

12、度随时间均匀增大C发动机输出功率为240 kW D所受阻力大小为24 000 N C 本题考查根据a-1v图象分析功率变化问题。由题图可知，加速度变化，故赛车做变加速直线运动，故 A错误；a-1v函数方程为a400v4(m/s2)，赛车加速运动，速度增大，加速度减小，故B错误；对赛车受力分析，受重力、支持力、牵引力和摩擦力，根据牛顿第二定律，有Ffma，其中FPv；联立得aPmvfm；结合图线可知，当赛车的速度最大时，加速度为零，故a0 时，1vm0.01 s/m，vm100 m/s，所以最大速度为100 m/s；由图象可知fm 4 m/s2，则f4600 N2 400 N；P额fvm2 40

13、0100 W240 kW，故 C正确，D错误。11质量为1.0 103 kg 的汽车，沿倾角为30的斜坡由静止开始运动，汽车在运动过程中所受摩擦阻力大小恒为2 000 N，汽车发动机的额定输出功率为5.6 104 W，开始时以a1 m/s2的加速度做匀加速运动(g取 10 m/s2)。求：(1)汽车做匀加速运动的时间t1；(2)汽车所能达到的最大速率；(3)若斜坡长143.5 m，且认为汽车到达坡顶之前，已达到最大速率，则汽车从坡底到坡顶需多长时间？解析(1)由牛顿第二定律得Fmgsin 30 Ffma设匀加速过程的末速度为v，则有PFvvat1解得t17 s。(2)当达到最大速度vm时，a0

14、，则有P(mgsin 30 Ff)vm解得vm8 m/s。(3)汽车匀加速运动的位移x112at21，在后一阶段对汽车由动能定理得Pt2(mgsin 30 Ff)x212mv2m12mv2又有xx1x2解得t215 s故汽车运动的总时间为tt1t222 s。答案(1)7 s(2)8 m/s(3)22 s 12(2019衡水模拟)如图甲所示，在水平路段AB上有一质量为2103kg 的汽车(可视为质点)，正以 10 m/s 的速度向右匀速运动，汽车前方的水平路段BC较粗糙，汽车通过整个ABC路段的v-t图象如图乙所示(在t15 s 处水平虚线与曲线相切)，运动过程中汽车发动机的输出功率保持20 k

15、W不变，假设汽车在两个路段上受到的阻力(含地面摩擦力和空气阻力等)各自有恒定的大小。求：甲乙(1)汽车在AB路段上运动时所受阻力f1的大小；(2)汽车刚好开过B点时加速度a的大小；(3)BC路段的长度。解析(1)汽车在AB路段做匀速直线运动，根据平衡条件，有：F1f1PF1v1解得：f1Pv12010310 N2 000 N。(2)t15 s 时汽车处于平衡状态，有：F2f2PF2v2解得：f2Pv2201035 N4 000 N 刚好开过B点时汽车的牵引力仍为F1，根据牛顿第二定律，有：f2F1ma解得：a1 m/s2。(3)对于汽车在BC路段运动，由动能定理得：Ptf2s12mv2212m

16、v21解得：s68.75 m。答案(1)2 000 N(2)1 m/s2(3)68.75 m 13.在检测某种汽车性能的实验中，质量为3103kg 的汽车由静止开始沿平直公路行驶，达到的最大速度为 40 m/s，利用传感器测得此过程中不同时刻该汽车的牵引力F与对应的速度v，并描绘出如图所示的F-1v图象(图线ABC为汽车由静止到达到最大速度的全过程，AB、BO均为直线)。假设该汽车行驶过程中所受的阻力恒定，根据图线ABC，求：(1)该汽车的额定功率；(2)该汽车由静止开始运动，经过35 s 达到最大速度40 m/s，求其在BC段的位移大小。解析(1)图线AB表示牵引力F不变，即F8 000 N

17、，阻力Ff不变，汽车由静止开始做匀加速直线运动；图线BC的斜率表示汽车的功率P不变，达到额定功率后，汽车所受牵引力逐渐减小，汽车做加速度减小的变加速直线运动，直至达到最大速度40 m/s，此后汽车做匀速直线运动。由题图可知：当达到最大速度vmax40 m/s 时，牵引力为Fmin2 000 N 由平衡条件FfFmin可得Ff2 000 N 由公式PFminvmax得额定功率P8104 W。(2)匀加速运动的末速度vBPF，代入数据解得vB10 m/s 汽车由A到B做匀加速运动的加速度为aFFfm2 m/s2设汽车由A到B所用时间为t1，由B到C所用时间为t2、位移为x，则t1vBa5 s，t235 s 5 s30 s B点之后，对汽车由动能定理可得Pt2Ffx12mv2C12mv2B，代入数据可得x75 m。答案(1)8 104 W(2)75 m