浙江省2021版高考物理一轮复习第五章机械能及其守恒定律第1节功和功率达标检测含解析 1

浙江省2021版高考物理一轮复习第五章机械能及其守恒定律第1节功和功率达标检测含解析 1

第1节 功和功率 ‎1．(2017·11月浙江选考)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(　　)‎ A．430 J，7 W B．4 300 J，70 W C．720 J，12 W D．7 200 J，120 W 答案：B ‎2．质量为m的汽车，启动后沿平直路面行驶，如果发动机的功率恒为P，且行驶过程中受到的摩擦阻力大小一定，汽车能够达到最大速度为v，那么当汽车的速度为v时，汽车的瞬时加速度的大小为(　　)‎ A. B. C. D. 解析：选B.以恒定功率起步的机车，因P＝Fv，v逐渐增大，F逐渐减小，即牵引力逐渐减小，所以机车做加速度逐渐减小的加速运动，当牵引力等于阻力时，不再加速，速度达到最大，可知阻力为f＝F＝，则当速度为v时，可求得牵引力F′＝＝3，则此时的加速度为a＝＝，故本题的正确选项为B.‎ ‎3．当前我国“高铁”事业发展迅猛，假设一辆高速列车在机车牵引力和恒定阻力作用下，在水平轨道上由静止开始启动，其v－t图象如图所示，已知0～t1时间内为过原点的倾斜直线，t1时刻达到额定功率P，此后保持功率P不变，在t3时刻达到最大速度v3，以后匀速运动．下列判断正确的是(　　)‎ A．从0至t3时间内，列车一直做匀加速直线运动 B．t2时刻的加速度大于t1时刻的加速度 C．在t3时刻以后，机车的牵引力为零 D．该列车所受的恒定阻力大小为 解析：选D.0～t1时间内，列车做匀加速运动，t1～t3时间内，加速度逐渐变小，故A、B错误；t3以后列车做匀速运动，牵引力大小等于阻力大小，故C错误；匀速运动时Ff＝F牵＝，故D正确．‎ 7‎ ‎4.(2017·11月浙江选考)如图所示是具有登高平台的消防车，具有一定质量的伸缩臂能够在5 min内使承载4人的登高平台(人连同平台的总质量为400 kg)上升60 m到达灭火位置．此后，在登高平台上的消防员用水炮灭火，已知水炮的出水量为3 m3/min，水离开炮口时的速率为20 m/s，则用于(　　)‎ A．水炮工作的发动机输出功率约为1×104 W B．水炮工作的发动机输出功率约为4×104 W C．水炮工作的发动机输出功率约为2.4×106 W D．伸缩臂抬升登高平台的发动机输出功率约为800 W 答案：B ‎ [课后达标]‎ 一、选择题 ‎1．一辆汽车在平直公路上从静止开始运动，假设汽车的功率保持不变，所受的阻力恒定，则下列说法正确的是(　　)‎ A．汽车一直做匀加速运动 B．汽车先匀加速运动，后匀速运动 C．汽车先匀加速运动，后匀减速运动直至静止 D．汽车做加速度越来越小的加速运动，直至匀速运动 答案：D ‎2．设飞机飞行中所受阻力与其速度的平方成正比，若飞机以速度v匀速飞行，其发动机功率为P，则飞机以3v匀速飞行时，其发动机的功率为(　　)‎ A．3P　　　　　　　　　　 B．9P C．27P D．无法确定 答案：C ‎3.(2020·湖州质检)如图所示，细线的一端固定于O点，另一端系一小球，在水平拉力作用下，小球以恒定速率在竖直平面内由A点运动到B点，在此过程中拉力的瞬时功率变化情况是(　　)‎ A．逐渐增大　　　　　　　 B．逐渐减小 C．先增大，后减小 D．先减小，后增大 答案：A ‎4．如图所示，木板可绕固定水平轴O转动．木板从水平位置OA缓慢转到OB位置，木板上的物块始终相对于木板静止．在这一过程中，物块的重力势能增加了2 J．用FN表示物块受到的支持力，用Ff表示物块受到的摩擦力．在此过程中，以下判断正确的是(　　)‎ 7‎ A．FN和Ff对物块都不做功 B．FN对物块做功为2 J，Ff对物块不做功 C．FN对物块不做功，Ff对物块做功为2 J D．FN和Ff对物块所做功的代数和为0‎ 答案：B ‎5．中国已成为世界上高铁运营里程最长、在建规模最大的国家．报道称，新一代高速列车正常持续运行牵引功率达 9 000 kW，速度为300 km/h.假设一列高速列车从杭州到金华运行路程为150 km，则(　　)‎ A．列车从杭州到金华在动力上消耗的电能约为9 000 kW·h　‎ B．列车正常持续运行时的阻力大小约为105 N C．如果该列车以150 km/h运动，则牵引功率为4 500 kW D．假设从杭州到金华阻力大小不变，则列车克服阻力做功大小等于阻力与位移的乘积 解析：选B.根据题意，不知道该列车运行时间，所以无法求出杭州到金华列车消耗的电能，A错误；根据P＝Fv可知，F＝1.08×105 N，B正确；列车的瞬时速度为150 km/h，但不能确定是匀速运动还是其他运动，所以不能确定牵引功率，C错误；假设阻力大小不变，则克服阻力做功应该为阻力大小与其路程的乘积，D错误．‎ ‎6．(2020·丽水高三期中)如图所示为牵引力F和车速的倒数的关系图象，若汽车质量为2×103 kg，它由静止开始沿平直的公路行驶，设阻力恒定且最大车速为30 m/s，则(　　)‎ A．汽车所受的阻力为6×103 N B．汽车的速度为15 m/s时，功率为6×104 W C．汽车匀加速运动的加速度为3 m/s2‎ D．汽车匀加速所需的时间为7.5 s 答案：B ‎7．(2020·温州乐清期中)塔吊吊起货物沿竖直方向匀速上升过程中，钢丝绳对货物的拉力及其功率变化说法正确的是(　　)‎ A．拉力增大，功率不变 B．拉力不变，功率变大 C．拉力减小，功率变大 D．拉力不变，功率不变 解析：选D.因为货物匀速上升，知F＝mg，则拉力不变，根据P＝Fv知，拉力功率不变．故D正确，A、B、C错误．‎ 7‎ ‎8.“激流勇进”是一种常见的水上机动游乐设备，常见于主题游乐园中．游客们在一定安全装置的束缚下，沿着设计好的水道漂行．其间通常会有至少一次大幅度的机械提升和瞬时跌落．图中所示为游客们正坐在皮筏艇上从高处沿斜坡水道向下加速滑行，在此过程中下列说法正确的是(　　)‎ A．合力对游客做负功 B．皮筏艇对游客不做功 C．重力对游客做正功 D．游客的机械能增加 答案：C ‎9．(2020·宁波质检)汽车发动机的额定功率是60 kW，汽车的质量为2×103 kg，在平直路面上行驶，受到的阻力是车重的0.1.若汽车从静止出发，以0.5 m/s2的加速度做匀加速运动，则出发50 s时，汽车发动机的实际功率为(g取10 m/s2)(　　)‎ A．25 kW B．50 kW C．60 kW D．75 kW 解析：选C.汽车受到的阻力Ff＝0.1mg＝2 000 N，汽车以0.5 m/s2的加速度做匀加速运动，由牛顿第二定律得F－Ff＝ma，解得F＝3 000 N，若50 s内车做匀加速运动，则v＝at＝25 m/s，50 s末汽车功率P＝Fv＝75 000 W＝75 kW，但汽车发动机的额定功率是60 kW，则50 s 内车不是匀加速运动，而是先匀加速运动后变加速运动，出发50 s时，汽车发动机的实际功率为60 kW，故C正确．‎ ‎10．一辆汽车在平直的公路上以某一初速度运动，运动过程中保持恒定的牵引功率，其加速度a和速度的倒数的关系图象如图所示．若已知汽车的质量，则根据图象所给的信息，不能求出的物理量是(　　)‎ A．汽车的功率 B．汽车行驶的最大速度 C．汽车所受到的阻力 D．汽车运动到最大速度所需的时间 解析：选D.由F－Ff＝ma，P＝Fv可得：a＝·－，对应图线可知，＝k＝40，可求出汽车的功率P，由a＝0时，＝0.05可得：vm＝20 m/s，再由vm＝，可求出汽车受到的阻力Ff，但无法求出汽车运动到最大速度的时间．‎ 7‎ ‎11.(2020·浙江温岭高二月考)如图是武广铁路上某机车在性能测试过程中的v－t图象，测试时机车先以恒定的牵引力F启动发动机使机车在水平铁轨上由静止开始运动，t1时刻机车关闭发动机，到t2时刻机车完全停下．图象中θ>α，设整个测试过程中牵引力F做的功和克服摩擦力f做的功分别为W1、W2，0～t1时间内F做功的平均功率和全过程克服摩擦力f做功的平均功率分别为P1、P2，则下列判断正确的是(　　)‎ A．W1>W2，F＝2f B．W1＝W2，F>2f C．P12f D．P1＝P2，F＝2f 解析：选B.机车整个运动过程中，根据动能定理有W1－W2＝0，所以W1＝W2，又P1＝，P2＝，因t2>t1，所以P1>P2；根据牛顿第二定律，机车的牵引力为F时的加速度大小a1＝，关闭发动机后机车加速度大小a2＝，根据v－t图象斜率的意义可知a1>a2，即F－f >f，所以有F >2f，综上分析可知，B正确．‎ ‎12.如图所示，汽车停在缓坡上，要求驾驶员在保证汽车不后退的前提下向上启动，这就是汽车驾驶中的“坡道起步”，驾驶员的正确操作是：变速杆挂入低速挡，徐徐踩下加速踏板，然后慢慢松开离合器，同时松开手刹，汽车慢慢启动，下列说法正确的是(　　)‎ A．变速杆挂入低速挡，是为了增大汽车的输出功率 B．变速杆挂入低速挡，是为了能够提供较大的牵引力 C．徐徐踩下加速踏板，是为了让牵引力对汽车做更多的功 D．徐徐踩下加速踏板，是为了让汽车的输出功率保持为额定功率 解析：选B.由P＝Fv可知，在功率一定的情况下，当速度减小时，汽车的牵引力就会增大，此时更容易上坡，则换低速挡，增大牵引力，故A错误，B正确；徐徐踩下加速踏板，发动机的输出功率增大，根据P＝Fv可知，是为了增大牵引力，故C、D错误．‎ ‎13．一物体在粗糙的水平面上滑行．从某时刻起，对该物体再施加一水平恒力F，则在此后的一段时间内(　　)‎ A．如果物体改做匀速运动，则力F一定对物体做负功 B．如果物体改做匀加速直线运动，则力F一定对物体做正功 C．如果物体仍做匀减速运动，则力F一定对物体做负功 D．如果物体改做曲线运动，则力F一定对物体不做功 解析：选B.物体在粗糙的水平面上做匀减速直线运动．施加一水平恒力F后，如果物体改做匀速运动，则力F一定与摩擦力等大、反向，与物体运动方向相同，对物体做正功，A错误；如果物体改做匀加速直线运动，则力F一定与物体运动方向相同，且大于摩擦力，‎ 7‎ 力F对物体做正功，B正确；如果物体仍做匀减速运动，则力F可能与物体运动方向相同，但大小小于摩擦力，对物体做正功，也可能与物体运动方向相反，对物体做负功，C错误；只要物体受力F与物体运动方向不共线，物体就做曲线运动，力F与速度的夹角既可以是锐角也可以是钝角，还可以是直角，各种做功情况都有可能，D错误．‎ ‎14.(2020·舟山高二期中)在水平面上，有一弯曲的槽道弧AB，槽道由半径分别为和R的两个半圆构成(如图所示)，现用大小恒为F的拉力将一光滑小球从A点沿滑槽道拉至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．0 B．FR C.πFR D．2πFR 解析：选C.虽然拉力方向时刻改变，但力与运动方向始终一致，用微元法，在很小的一段位移内可以看成恒力，小球的路程为πR＋π，则拉力做的功为πFR，故C正确．‎ 二、非选择题 ‎15．如图甲所示，在水平路段AB上有一质量为2×103 kg的汽车，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t＝15 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 kW 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：‎ ‎(1)汽车在AB路段上运动时所受的阻力Ff1；‎ ‎(2)汽车刚好到达B点时的加速度a；‎ ‎(3)BC路段的长度．‎ 解析：(1)汽车在AB路段时，有F1＝Ff1，‎ P＝F1v1，Ff1＝，联立解得：‎ Ff1＝ N＝2 000 N.‎ ‎(2)t＝15 s时汽车处于平衡态，有F2＝Ff2，‎ P＝F2v2，Ff2＝，‎ 7‎ 联立解得：Ff2＝ N＝4 000 N.‎ t＝5 s时汽车开始减速运动，有F1－Ff2＝ma，‎ 解得a＝－1 m/s2.‎ ‎(3)Pt－Ff2x＝mv－mv 解得x＝68.75 m.‎ 答案：(1)2 000 N　(2)－1 m/s2　‎ ‎(3)68.75 m 7‎