2019届高中物理二轮复习热点题型专练专题5.1功和功率含解析.pdf

专题 5.1 功和功率专题 5.1 功和功率 1.把A、B两相同小球在离地面同一高度处以相同大小的初速度v0分别沿水平方向和竖直方 向抛出，不计空气阻力，如图所示，则下列说法正确的是 ( ) A两小球落地时速度相同 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，重力对两小球做的功相同 D从开始运动至落地，重力对两小球做功的平均功率相同 答案：C 2一辆汽车从静止出发，在平直的公路上加速前进，如果发动机的牵引力保持恒定，汽车 所受阻力保持不变，在此过程中 ( ) A汽车的速度与时间成正比 B汽车的位移与时间成正比 C汽车做变加速直线运动 D汽车发动机做的功与时间成正比 答案：A 解析：由FFfma可知，因汽车牵引力F保持恒定，故汽车做匀加速直线运动，C 错误； 由vat可知，A 正确；而xat2，故 B 错误；由WFF·xF·at2可知，D 错误。 1 2 1 2 3.如图所示， 一物体在水平恒力作用下沿光滑的水平面做曲线运动， 当物体从M点运动到N 点时，其速度方向恰好改变了 90°，则物体在M点到N点的运动过程中，物体的动能将 ( ) A不断增大 B不断减小 C先减小后增大 D先增大后减小 答案：C 解析：从运动合成与分解看受力，必有M方向的力，使其沿M方向速度减小到 0，由于有N 方向的速度，必有沿N方向的力，即合力为恒力，方向与初速度方向为钝角，故合力做负功， 故动能减小；随着运动的变化合外力的方向与运动方向间的夹角逐渐减小，为锐角，合外力做 正功，动能增加。 4.在水平面上，有一弯曲的槽道AB，槽道由半径分别为 和R的两个半圆构成。如图所示。 R 2 现用大小恒为F的拉力将一光滑小球从槽道A点拉至B点，若拉力F的方向时时刻刻均与小球 运动方向一致，则此过程中拉力所做的功为 ( ) A零 BFR C FR D2FR 3 2 答案：C 5如图所示，小物体位于光滑的斜面上，斜面位于光滑的水平地面上，从地面上看，在小 物块沿斜面下滑的过程中，斜面对小物块的作用力 ( ) A垂直于接触面，做功为零 B垂直于接触面，做功不为零 C不垂直于接触面，做功为零 D不垂直于接触面，做功不为零 答案：B 解析：如图所示，物块初始位置为A，终末位置为B，A到B的位移为s，斜面对小物块的 作用力为N，方向始终垂直斜面向上，且从地面看N与位移s方向间夹角为钝角，所以斜面对物 块的作用力对物块做功不为零，且为负值。故 B 项正确。 6如图所示，某同学斜向上抛出一石块，空气阻力不计。下列关于石块在空中运动过程中 的速率v、加速度a、水平方向的位移x和重力的瞬时功率P随时间t变化的图象中，正确的是 ( ) 答案：C 7一滑块在水平地面上沿直线滑行，t0 时其速度为 1m/s。从此刻开始在滑块运动方向 上再施加一水平作用力F，力F和滑块的速度v随时间t的变化规律分别如图甲和乙所示。设在 第 1s 内、 第 2s 内、 第 3s 内力F对滑块做的功分别为W1、W2、W3， 则以下关系式正确的是 ( ) AW1W2W3 BW1W3W4 C落地瞬间重力的功率P1P2P3P4 D全程重力做功平均功率 1234 PPPP 解析：D 图甲、乙中小球在竖直方向均做自由落体运动，故t1t2，其中h为竖直 2h g 高度，对图丙，gtsin ，t3，其中为斜面倾角，比较图丙和图丁， h sin 1 2 2 3 2h gsin2 由动能定理可知， 两小球从初始位置到水平面上同一高度处速度大小总相等， 但小球4的路程长， 因此t1t2vy3vy40，故落地瞬间重力的功率P1P2P3P4，选项 C 错误；综合分析， 可知全程重力做功平均功率 ，故 1234，选项 D 正确 P W t PPPP 22. (多选)质量为 2×103 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 的关系图象如图所示已知行驶过程中最大车速为 30 m/s，设阻力恒定，则( ) 1 v A汽车所受阻力为 6×103 N B汽车在车速为 5 m/s 时，加速度为 3 m/s2 C汽车在车速为 15 m/s 时，加速度为 1 m/s2 D汽车在行驶过程中的最大功率为 6×104 W 23.一汽车在平直公路上行驶从某时刻开始计时，发动机的功率P随时间t的变化如图所 示假定汽车所受阻力的大小f恒定不变下列描述该汽车的速度v随时间t变化的图线中， 可能正确的是( ) 解析：A 由PFvFavmax ，A 正确，B、C、D 错误 v Ffma a0时 P f 24高速连续曝光照相机可在底片上重叠形成多个图象现利用这架照相机对 MD2000 家 用汽车的加速性能进行研究，如图为汽车做匀加速直线运动时三次曝光的照片，图中汽车的实 际长度为 4 m， 照相机每两次曝光的时间间隔为 2.0 s 已知该汽车的质量为 1 000 kg， 额定功率 为 90 kW，汽车运动过程中所受的阻力始终为 1 500 N. (1)试利用图示，求该汽车的加速度 (2)若汽车由静止开始以此加速度做匀加速运动，匀加速运动状态最多能保持多长时间 (3)汽车所能达到的最大速度是多大 (4)若该汽车从静止开始运动，牵引力不超过 3 000 N，求汽车运动 2 400 m 所用的最短时 间(汽车已经达到最大速度) (3)汽车所能达到的最大速度 vm m/s60 m/s P额 f 90 × 103 1.5 × 103 (4)由(1)、(2)知匀加速运动的时间t120 s 运动的距离x1×20 m300 m vt1 2 30 2 所以，后阶段以恒定功率运动的距离 x2(2 400300) m2 100 m 对后阶段以恒定功率运动，有： P额t2fx2m(vv2) 1 2 2 m 解得t250 s 所以，所求时间为t总t1t2(2050) s70 s 答案：(1)1.5 m/s2 (2)20 s (3)60 m/s (4)70 s。 25 某兴趣小组制作了一 “石炮” ， 结构如图所示。 测得其长臂的长度L4.8m， 石块 “炮弹” 的质量m10.0kg，初始时长臂与水平面间的夹角30°。在水平地面上演练，将石块装在 长臂末端的开口箩筐中，对短臂施力，使石块升高并获得速度，当长臂转到竖直位置时立即停 止转动，石块即被水平抛出，熟练操作后，石块水平射程稳定在x19.2m。不计空气阻力，长 臂和箩筐的质量忽略不计。求： (1)石炮被水平抛出的初速度是多大？ (2)要达到上述射程人要做多少功？ 答案：(1)16m/s (2)2000J 26. 质量为 2kg 的物体静止在水平地面上， 物体与地面间的动摩擦因数为 0.2， 最大静摩擦 力与滑动摩擦力大小视为相等。t0 时，物体受到方向不变的水平拉力F的作用，F的大小在 不同时间段内有不同的值，具体情况如表格所示(g取 10m/s2)。求： 时间t(s) 02244668 拉力F(N)4848 (1)4s 末拉力的瞬时功率； (2)68s 内拉力所做的功； (3)8s 内拉力的平均功率。 答案：(1)32W (2)96J (2)20W 解析：(1)在 02s 内，拉力等于 4N，最大静摩擦力等于 4N，故物体静止。 在 24s 内，拉力F8N，由牛顿第二定律得 Fmgma 解得a2m/s2 位移为x1a(t)24m 1 2 4s 末物体的速度大小vat4m/s 4s 末拉力的瞬时功率PFv8×4m32W 27解放军某部队用直升飞机抢救一个峡谷中的伤员，直升飞机在空中悬停，其上有一起 重机通过悬绳将伤员从距飞机 102m 的谷底由静止开始起吊到机舱里。已知伤员的质量为 80kg， 其伤情允许最大加速度为 2m/s2，起重机的最大输出功率为 9.6kW。为安全地把伤员尽快吊起， 操作人员采取的办法是：先让起重机以伤员允许向上的最大加速度工作一段时间，接着让起重 机以最大功率工作，达最大速度后立即以最大加速度减速，使伤员到达机舱时速度恰好为零，g 取 10m/s2。求： (1)吊起过程中伤员的最大速度； (2)伤员向上做匀加速运动的时间； (3)把伤员从谷底吊到机舱所用的时间。 答案：(1)12m/s (2)5s (3)14.6s 解析：(1)吊起过程中当伤员做匀速运动时其速度最大，此时悬绳中的拉力Fmg 根据PmaxF·vmax 解得吊起过程中伤员的最大速度vm12m/s (2)设伤员向上做匀加速运动时受到悬绳的拉力为F1，做匀加速运动的最大速度为v1， 根据牛顿第二定律，得F1mgma 再根据PmaxF1·v1，联立解得v110m/s 所以伤员向上做匀加速运动的时间 t1s5s v a 10 2 (3)第一阶段，伤员向上做匀加速运动的距离 x1at25m 1 2 2 1 第三阶段，伤员向上做匀减速运动的时间 t3s6s v a 012 2 竖直方向的位移x3×t336m 0vmax 2 第二阶段，恒定功率下的运动，由动能定理，得