2020版高考物理一轮复习（教师备用题库）第11讲+功功率

2020版高考物理一轮复习（教师备用题库）第11讲+功功率

第11讲 功 功率 教师备用题库 ‎1.(2018天津理综,2,6分)滑雪运动深受人民群众喜爱。某滑雪运动员(可视为质点)由坡道进入竖直面内的圆弧形滑道AB,从滑道的A点滑行到最低点B的过程中,由于摩擦力的存在,运动员的速率不变,则运动员沿AB下滑过程中(　　)‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ A.所受合外力始终为零 B.所受摩擦力大小不变 C.合外力做功一定为零 D.机械能始终保持不变 答案　C　本题考查匀速圆周运动中的受力分析、滑动摩擦力的决定因素、动能定理和功能关系。由于运动员在竖直面内的圆弧形滑道上运动时速率不变,故做匀速圆周运动,所受的合外力提供向心力,因此合外力不为零,选项A错误;运动员下滑过程中受到重力、滑道支持力和滑动摩擦力,运动员从A到B的过程中,重力沿滑道切线方向的力逐渐变小,运动员的速率不变,则运动员沿滑道切线方向的合外力始终为零,故其所受摩擦力逐渐减小,选项B错误;由动能定理知,合外力做的功等于动能的变化量,因速率不变,则动能不变,故合外力做功为零,选项C正确;机械能的改变量等于摩擦力做的功,故机械能减少,选项D错误。‎ ‎2.(2018课标Ⅲ,19,6分)地下矿井中的矿石装在矿车中,用电机通过竖井运送到地面。某竖井中矿车提升的速度大小v随时间t的变化关系如图所示,其中图线①②分别描述两次不同的提升过程,它们变速阶段加速度的大小都相同;两次提升的高度相同,提升的质量相等。不考虑摩擦阻力和空气阻力。对于第①次和第②次提升过程,(　　)‎ A.矿车上升所用的时间之比为4∶5‎ B.电机的最大牵引力之比为2∶1‎ C.电机输出的最大功率之比为2∶1‎ D.电机所做的功之比为4∶5‎ 答案　AC　本题考查v-t图像的应用。在v-t图像中,图线的斜率表示物体运动的加速度,而两次提升过程变速阶段加速度的大小都相同,即在v-t图像中,它们变速阶段对应的图线要么重合,要么平行,由图中 几何关系可得:第②次所用时间t=‎5‎‎2‎t0,即矿车上升所用时间之比为4∶5,选项A正确;对矿车受力分析可知,当矿车向上做匀加速直线运动时,电机的牵引力最大,即F-mg=ma,得F=mg+ma,即最大牵引力之比为1∶1,选项B错误;在第①次提升过程中,电机输出的最大功率P1=(mg+ma)v0,在第②次提升过程中,电机输出的最大功率P2=(mg+ma)·‎1‎‎2‎v0,即P‎1‎P‎2‎=‎2‎‎1‎,选项C正确;对①②两次提升过程,由动能定理可知W-mgh=0,即W‎1‎W‎2‎=‎1‎‎1‎,选项D错误。‎ ‎3.(2017课标Ⅱ,14,6分)如图,一光滑大圆环固定在桌面上,环面位于竖直平面内,在大圆环上套着一个小环。小环由大圆环的最高点从静止开始下滑,在小环下滑的过程中,大圆环对它的作用力(　　)‎ ‎　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 ‎ A.一直不做功 B.一直做正功 C.始终指向大圆环圆心 D.始终背离大圆环圆心 答案　A　本题考查圆周运动、功。小环在固定的光滑大圆环上滑动,做圆周运动,其速度沿大圆环切线方向,大圆环对小环的弹力(即作用力)垂直于切线方向,与速度垂直,故大圆环对小环的作用力不做功,选项A正确、B错误。开始时大圆环对小环的作用力背离圆心,到达圆心等高点时弹力提供向心力,故大圆环对小环的作用力指向圆心,选项C、D错误。‎ ‎4.(多选)汽车发动机的额定功率为80 kW,汽车的质量为m=2×103 kg,如果汽车从静止开始先做匀加速直线运动,加速度大小为2 m/s2,运动过程中阻力恒为4×103 N,则(　　)‎ A.汽车从静止启动后能达到的最大速度为20 m/s B.汽车从静止启动后能达到的最大速度为10 m/s C.匀加速直线运动的时间为5 s D.汽车从静止到达到最大速度的过程中的平均速度大于10 m/s 答案　ACD　当汽车的牵引力与阻力相等时,汽车的速度最大,根据P=fvm得,汽车的最大速度vm=Pf=‎80000‎‎4000‎ m/s=20 m/s,故A正确,B错误。根据牛顿第二定律得,F-f=ma,解得F=f+ma=4 000 N+2 000×2 N=8 000 N,汽车匀加速直线运动的末速度v=PF=‎80000‎‎8000‎ m/s=10 m/s,则匀加速直线运动的时间t=va=‎10‎‎2‎ s=5 s,故C正确。‎ 汽车从静止到达到最大速度的过程有匀加速直线运动、变加速直线运动;若一直匀加速,平均速度为10 m/s,因为有加速度逐渐变小的加速运动,则平均速度大于10 m/s,故D正确。‎ ‎5.汽车在平直的公路上以额定功率行驶,行驶一段距离后关闭发动机,测出了汽车动能Ek与位移x的关系图像如图所示。已知汽车的质量为1×103 kg,汽车运动过程中所受地面的阻力恒定,空气的阻力不计。求:‎ ‎(1)汽车受到地面的阻力大小;‎ ‎(2)汽车的额定功率;‎ ‎(3)汽车加速运动的时间。‎ 答案　(1)2×103 N　(2)8×104 W　(3)16.25 s 解析　(1)由图像可知,汽车减速运动的位移x=1 100 m-700 m=400 m 汽车匀速运动的动能Ek1=8×105 J 汽车在地面的阻力f作用下减速直至停止 由动能定理有-fx=0-Ek1,解得f=2×103 N ‎(2)因为Ek1=‎1‎‎2‎mv2,解得汽车匀速运动时的速度v=40 m/s 汽车匀速运动时牵引力大小等于阻力大小,故汽车的额定功率P=fv=8×104 W ‎(3)根据题图可知汽车加速运动过程中的位移x0=500 m 汽车的初动能Ek0=5×105 J 根据动能定理有Pt-fx0=Ek1-Ek0‎ 解得t=16.25 s