2021年高考物理一轮复习课时跟踪检测(十五)功和功率.pdf

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1、 课时跟踪检测（十五）功和功率 A 级基础小题练熟练快 1(2020武汉示范高中联考)一个小球被水平抛出，运动 t 时间重力做的功为 W，不计空气阻力，则 t 时刻重力的瞬时功率为()A.W4t B.W2t C.2Wt D.Wt 解析：选 C 设小球做平抛运动的初速度为 v0，t 时刻的速度为 v，根据动能定理有 W12mv212mv02，t 时刻小球的竖直方向分速度 vgt，v2v02v2，t 时刻重力的瞬时功率 Pmgvmg2t，联立解得 P2Wt，选项 C 正确。2(多选)(2019德州市第二次模拟)机动车以恒定的功率在水平路面上以速度 v 匀速行驶，若行驶过程中功率突然变为原来的一半，

2、且以后保持不变，整个过程中机动车受到的阻力不变，以下说法正确的是()A功率改变时，牵引力也立即变为原来的一半 B功率改变后的一小段时间内，牵引力逐渐减小 C功率改变后的一小段时间内，加速度逐渐增大 D经过一段时间后，机动车会以速度v2匀速运动 解析：选 AD 设汽车的牵引力为 F，阻力为 Ff，开始时汽车的速度为 v1，则有 FFf，当汽车突然减小油门，使汽车的功率减小为P2，汽车那一瞬间的速度不变仍为 v1，由 PFv知汽车牵引力会突然变为原来的一半，则汽车做减速运动；同时由于速度降低，功率P2不变，牵引力逐步增大，加速度大小 aFfFm逐渐减小，直到和阻力相等，后以v2的速度做匀速运动，故

3、选项 A、D 正确，B、C 错误。3.用长为 l、不可伸长的细线把质量为 m 的小球悬挂于 O 点，将小球拉至悬线偏离竖直方向 角后放手，运动 t 时间后停在最低点。则在时间 t 内()A小球重力做功为 mgl(1cos)B空气阻力做功为mglcos C小球所受合力做功为 mglsin D细线拉力做功的功率为mgl1cos t 解析：选 A 小球从开始运动到停止的过程中，下降的高度为：hl(1cos)，所以小球的重力做功：WGmghmgl(1cos)，故 A 正确；在小球运动的整个过程中，重力和空气阻力对小球做功，根据动能定理得：WGWf00，所以空气阻力做功 WfWGmgl(1cos)，故

4、B 错误；小球受到的合外力做功等于小球动能的变化，所以 W合000，故 C 错误；由于细线的拉力始终与运动的方向垂直，所以细线的拉力不做功，细线的拉力的功率为 0，故 D 错误。4.(多选)(2019宿迁 2 月调研)如图，某质点沿直线运动的 v-t 图像为余弦曲线，从图中可以判断()A在 0t1时间内，合力逐渐减小 B0t2时间内，合力做正功 C在 t1t2时间内，合力的功率先增大后减小 D在 t2t4时间内，合力做的总功为零 解析：选 CD v-t 图线斜率表示加速度，在 0t1时间内，加速度增大，由牛顿第二定律可知，合力增大，故 A 错误；由动能定理知 0t2时间内，动能增量为 0，即外

5、力做功为0，故 B 错误；t1时刻，F 最大，v0，F 的功率为 0。t2时刻 F0，速度最大，F 的功率为 0，t1t2时间内，外力的功率先增后减，故 C 正确；由动能定理知 t2t4时间内，动能增量为 0，即外力做功为 0，故 D 正确。5(2019黔东南州模拟)某次顶竿表演结束后，演员 A(视为质点)自竿顶由静止开始滑下，如图甲所示。演员 A 滑到竿底时速度正好为零，然后屈腿跳到水平地面上，演员 A 的质量为 50 kg，长竹竿质量为 5 kg，A 下滑的过程中速度随时间变化的图像如图乙所示。重力加速度取 10 m/s2，则 t5 s 时，演员 A 所受重力的功率为()A50 W B50

6、0 W C55 W D550 W 解析：选 B 由 v-t 图像可知，46 s 内 A 向下减速，加速度为 a222 m/s21 m/s2，t5 s 时，A 的速度大小为 v52a2t2 m/s11 m/s1 m/s，故演员 A 所受重力的功率为 PGmAgv550101 W500 W，故 B 正确。6(2020昆明市 4 月质量检测)汽车在限速为 40 km/h 的道路上匀速行驶，驾驶员发现前方斑马线上有行人，于是减速礼让，汽车到达斑马线处时行人已通过斑马线，驾驶员便加速前进，监控系统绘制出该汽车的速度 v 随时间 t 变化的图像如图所示，下列说法正确的是()A减速前该车已超速 B汽车在加速

7、阶段的加速度大小为 3 m/s2 C驾驶员开始减速时距斑马线 18 m D汽车在加速阶段发动机的输出功率保持不变 解析：选 B 由图像可知，汽车减速前的行驶速度为 v010 m/s36 km/h，未超速，故 A 错误；汽车在加速阶段的加速度大小为：avt825.53.5 m/s23 m/s2，故 B 正确；由速度时间图像不能精确求解汽车开始减速时距斑马线的距离，故 C 错误；加速阶段，汽车做匀加速直线运动，由牛顿第二定律 Ffma 知，牵引力 F 恒定，速度增加，据 PFv知，功率 P 增加，故 D 错误。7(2019吉林五地六校期末)一辆小汽车在水平路面上由静止启动，在前 5 s 内做匀加速

8、直线运动，5 s 末达到额定功率，之后保持额定功率继续运动，其 v-t 图像如图所示。已知汽车的质量为 m1103 kg，汽车受到地面的阻力为车重的110，则下列说法正确的是()A汽车在前 5 s 内的牵引力为 5102 N B汽车速度为 25 m/s 时的加速度为 5 m/s2 C汽车的额定功率为 100 kW D汽车的最大速度为 80 m/s 解析：选 C 前 5 s 内的加速度 avt205 m/s24 m/s2，根据牛顿第二定律得 Ffma，解得牵引力 Ffma0.11104 N11034 N5103 N，故 A 错误；额定功率 PFv5 00020 W100 000 W100 kW，

9、故 C 正确；当汽车的速度是 25 m/s 时，牵引力 FPv100 00025 N4 000 N，汽车的加速度 aFfm4 0000.111041103m/s23 m/s2，故 B 错误；当牵引力与阻力相等时，汽车的速度最大，最大速度 vmPFPf100 0001 000 N100 m/s，故 D 错误。B 级增分题目练通抓牢 8(多选)如图所示，轻绳一端受到大小为 F 的水平恒力作用，另一端通过定滑轮与质量为 m、可视为质点的小物块相连。开始时绳与水平方向的夹角为。当小物块从水平面上的 A 点被拖动到水平面上的 B 点时，位移为 L，随后从 B 点沿斜面被拖动到定滑轮 O 处，BO 间距离

10、也为 L。小物块与水平面及斜面间的动摩擦因数均为，若小物块从 A 点运动到O 点的过程中，F 对小物块做的功为 WF，小物块在 BO 段运动过程中克服摩擦力做的功为Wf，则以下结果正确的是()AWFFL(cos 1)BWF2FLcos CWfmgLcos 2 DWfFLmgLsin 2 解析：选 BC 小物块从 A 点运动到 O 点，拉力 F 的作用点移动的距离 x2Lcos，所以拉力 F 做的功 WFFx2FLcos，A 错误，B 正确；由几何关系知斜面的倾角为 2，所以小物块在 BO 段受到的摩擦力 fmgcos 2，则 WffLmgLcos 2，C 正确，D 错误。9(多选)(2018江

11、苏高考)如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端连接一小物块，O 点为弹簧在原长时物块的位置。物块由 A 点静止释放，沿粗糙程度相同的水平面向右运动，最远到达 B 点。在从 A 到 B 的过程中，物块()A加速度先减小后增大 B经过 O 点时的速度最大 C所受弹簧弹力始终做正功 D所受弹簧弹力做的功等于克服摩擦力做的功 解析：选 AD 小物块由 A 点开始向右加速运动，弹簧压缩量逐渐减小，F弹减小，由F弹Ffma 知，a 减小；当运动到 F弹Ff时，a 减小为零，此时小物块速度最大，弹簧仍处于压缩状态；由于惯性，小物块继续向右运动，此时 FfF弹ma，小物块做减速运动，且随着压缩量继续减小，a 逐渐

12、增大；当越过 O 点后，弹簧开始被拉伸，此时 F弹Ffma，随着拉伸量增大，a 继续增大，综上所述，从 A 到 B 过程中，物块加速度先减小后增大，在 O 点左侧 F弹Ff时速度达到最大，故 A 正确，B 错误。在 AO 段物块所受弹簧弹力做正功，在 OB 段做负功，故 C 错误。由动能定理知，从 A 到 B 的过程中，弹力做功与摩擦力做功之和为 0，故 D 正确。10一辆汽车在平直公路上以恒定功率 P0匀速行驶，行驶的速度为 v0。由于前方出现险情，汽车要减速慢行，驾驶员在 t1时刻将发动机的功率减半，以12P0的恒定功率行驶到 t2时刻通过险情区之后，驾驶员立即将功率增大到 P0，以恒定功

13、率 P0继续向前行驶到 t3时刻，整个过程汽车所受阻力恒为 f，则在 0t3这段时间内，汽车的速度随时间变化的关系图像可能是()解析：选 B 在 0t1时间内，汽车以功率 P0、速度 v0匀速行驶时，牵引力与阻力平衡，v-t 图线应为一段横线；t1t2时间内，汽车的功率减为12P0的瞬间，汽车速度仍为 v0，汽车的牵引力突然减小到原来的一半，阻力 f 没有变化，汽车的牵引力小于阻力，汽车开始做减 速运动，速度减小，由牛顿第二定律得 fP02vma1，可知汽车的加速度逐渐减小，即 v-t图线的斜率逐渐减小，汽车做加速度逐渐减小的减速运动，当汽车速度 v 降至v02时，汽车牵引力再次等于阻力，汽车

14、再次做匀速直线运动；t2t3时间内，汽车的功率恢复到 P0的瞬间，汽车速度为12v0，汽车的牵引力大于阻力，汽车开始做加速运动，速度增大，由牛顿第二定律得P0vfma2，可知汽车的加速度逐渐减小，即 v-t 图线的斜率逐渐减小，汽车做加速度逐渐减小的加速运动，当汽车速度 v 升至 v0时，汽车牵引力等于阻力，汽车再次做速度为v0的匀速直线运动，选项 B 正确。11.(2020南通市第一次模拟)用一随时间均匀变化的水平拉力 F拉静止在水平面上的物体。已知 Fkt(k2 N/s)，物体与水平面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，物体的加速度 a 随时间 t 变化的图像如图所示，g 取 10 m/s2，

15、则不可以计算出()A物体的质量 B物体与水平面间的动摩擦因数 Ct4 s 时物体的速度 D04 s 内拉力 F 做的功 解析：选 D 物体受重力、地面的支持力、拉力和与拉力方向相反的摩擦力，根据牛顿第二定律得：Fmgma，解得：aFmg2mtg，由 a 与 F 图线得到：04m10，28m10，联立解得 m2 kg，0.2；a-t 图像所围成的面积表示速度的变化量，所以 04 s 内有 vv012222 m/s，t4 s 时物体的速度 v2 m/s；由于物体先静止后又做变加速运动，F 为变力，不能直接利用做功公式求出拉力 F 做的功；无法利用匀变速直线运动规律求 04 s 内位移，无法求出摩擦

16、力做功，所以无法根据动能定理求拉力 F 做的功，故不可以计算出的是 D，可以计算出的是 A、B、C。12(多选)(2019黔东南州第一次模拟)如图(a)，倾角为 37的斜面固定在水平地面上。物块在与斜面成 37、大小 F10 N 的拉力作用下，从底端 A 点沿斜面向上做匀加速运动，经 t10 s 物块运动到 B 点，物块运动的 v-t 图像如图(b)所示。已知物块与斜面间的动摩擦因数 0.5，重力加速度 g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8。下列说法正确的是()A物块的质量 m1 kg B物块的加速度 a1 m/s2 CA、B 两点的距离 x100 m Dt10 s 时拉力

17、的功率 P80 W 解析：选 ABD v-t 图像的斜率表示物体运动的加速度，故物块沿斜面上滑的加速度为a10010 m/s21 m/s2，对物块受力分析，根据牛顿第二定律可知在沿斜面方向上有 Fcos mgsin(mgcos Fsin)ma，解得 m1 kg，A、B 正确；v-t 图像与坐标轴围成的面积表示位移，所以 A、B 两点间的距离为 x121010 m50 m，C 错误；在 t10 s时，速度为 10 m/s，故拉力的功率为 PFcos v80 W，D 正确。13(2018天津高考)我国自行研制、具有完全自主知识产权的新一代大型喷气式客机 C919 首飞成功后，拉开了全面试验试飞的新

18、征程。假设飞机在水平跑道上的滑跑是初速度为零的匀加速直线运动，当位移 x1.6103 m 时才能达到起飞所要求的速度 v80 m/s。已知飞机质量m7.0104 kg，滑跑时受到的阻力为自身重力的 0.1 倍，重力加速度取 g10 m/s2。求飞机滑跑过程中(1)加速度 a 的大小；(2)牵引力的平均功率 P。解析：(1)飞机做初速度为零的匀加速直线运动，有 v22ax 代入数据解得 a2 m/s2。(2)飞机受到的阻力 F阻0.1mg 设发动机的牵引力为 F，根据牛顿第二定律有 FF阻ma 飞机滑跑过程中的平均速度 v v2 所以牵引力的平均功率 PF v 联立式得 P8.4106 W。答案

19、：(1)2 m/s2(2)8.4106 W 14(2019宜昌五校联考)如图所示，质量为 m1 kg 的滑块 A 放在质量为 M2 kg 的长木板 B 上，B 放在水平地面上，A 与 B 之间、B 与地面之间的动摩擦因数均为 0.1，B的长度为 L2.5 m，A 的大小不计。A、B 之间由一绕过光滑轻质动滑轮的柔软轻绳相连，开始时 A 位于 B 的最左端，滑轮位于 B 的右端。给滑轮施加一水平恒力 F20 N，滑轮两侧与 A、B 相连的绳子保持水平，重力加速度 g 取 10 m/s2。求：(1)A 在 B 上滑行的时间；(2)A 从 B 的最左端滑到最右端过程中水平恒力 F 做的功。解析：(1)设绳中张力大小为 T，则分别对 A、B 分析，根据牛顿第二定律有 Tmgma1，Tmg(mM)gMa2，其中 TF2，根据运动学规律有 x112a1t2，x212a2t2，而由位移关系得 x1x2L，联立解得 t1 s。(2)此过程中滑轮的位移 xx2L2，F 做的功 WFx，联立解得 W65 J。答案：(1)1 s(2)65 J