2021版高考物理一轮复习课时提升作业十四功和功率含解析

2021版高考物理一轮复习课时提升作业十四功和功率含解析

功 和 功 率 ‎(建议用时40分钟)‎ ‎1.图甲为一女士站在台阶式自动扶梯上匀速上楼(忽略扶梯对手的作用),图乙为一女士站在履带式自动扶梯上匀速上楼,两人相对扶梯均静止,下列关于力做功判断正确的是 (　　)‎ A.甲图中支持力对人做正功 B.甲图中摩擦力对人做负功 C.乙图中支持力对人做正功 D.乙图中摩擦力对人做负功 ‎【解析】选A。题图甲中,人匀速上楼,不受静摩擦力,摩擦力不做功,支持力竖直向上,与速度方向为锐角,则支持力做正功,故A正确,B错误;题图乙中,支持力方向与速度方向垂直,支持力不做功,摩擦力方向与速度方向相同,做正功,故C、D错误。‎ ‎2.(2019·宁波模拟)高中体育课上身高1米7的小明同学参加俯卧撑体能测试,在60 s内完成35次标准动作,则此过程中该同学克服重力做功的平均功率最接近于 (　　)‎ A.45 W B.90 W C.180 W D.250 W ‎【解析】选C。高中同学体重大约60 kg,做俯卧撑时向上运动的位移大约0.5 m,则克服重力做功的平均功率P=≈180 W,故选C。‎ ‎3.(2019·杭州模拟)如图所示,质量为50 kg的同学在做仰卧起坐运动。若该同学上半身的质量约为全身质量的,她在1 min内做了50个仰卧起坐,每次上半身重心上升的距离均为0.3 m,则她克服重力做的功W和相应的功率P约为(　　)‎ 8‎ A.W=4 500 J　P=75 W B.W=450 J　P=7.5 W C.W=3 600 J　P=60 W D.W=360 J　P=6 W ‎【解析】选A。每次上半身重心上升的距离均为0.3 m,则她每一次克服重力做的功:W=mgh=×50×10×0.3 J=90 J;1分钟内克服重力所做的功:W总=50W=50×‎ ‎90 J=4 500 J;相应的功率约为:P== W=75 W,故A正确,B、C、D错误,故选A。‎ ‎4.某质量为m的电动玩具小车在平直的水泥路上由静止沿直线加速行驶。经过时间t,小车前进的距离为x,且速度达到最大值vm,设这一过程中电动机的功率恒为P,小车受阻力恒为F,则t时间内 (　　)‎ A.小车做匀加速运动 B.小车受到的牵引力逐渐增大 C.合外力对小车所做的功为Pt D.牵引力对小车所做的功为Fx+m ‎【解析】选D。电动机功率恒定,P=F牵v,结合牛顿第二定律可知F牵-F=ma,v=at可知,当速度增大时,牵引力减小,加速度减小,故小车做加速度减小的变加速运动,故A、B错误;整个过程中,牵引力做正功,阻力做负功,故合力做功为W=‎ m,Pt为牵引力所做的功,故C错误;整个过程中,根据动能定理可知Pt-Fx=‎ m,解得Pt=Fx+m,故D正确;故选D。‎ 8‎ ‎5.如图所示,在某次马戏表演中,一根轻质细绳穿过轻质定滑轮,一端系有重物。一只猴子在驯兽师的引导下,跳起抓住空中细绳的另一端,猴子抓住细绳同时即向上爬行,由此带动重物加速上升,并使猴子保持离地高度不变。从猴子抓住细绳开始计时到某一时刻所经历时间记为t,时间t内猴子对外所做功记为W。以为纵坐标,t为横坐标,作-t图象,该图象是下图中的 (　　)‎ ‎【解析】选B。对猴子受力分析,猴子保持离地高度不变,说明猴子相对地面静止,所受静摩擦力等于重力即f=mg,设重物加速度为a,则W=f·h=mg·at2,推得=mgat,可知B正确。‎ ‎6.如图所示,匈牙利大力士希恩考·若尔特曾用牙齿拉动50 t的A320客机。他把一条绳索的一端系在飞机下方的前轮处,另一端用牙齿紧紧咬住,在52 s的时间内将客机拉动了约40 m。假设大力士牙齿的拉力约为5×103 N恒定不变,绳子与水平方向夹角θ约为30°,则飞机在被拉动的过程中 (　　)‎ A.重力做功约2.0×107 J ‎ B.拉力做功约1.7×105 J C.克服阻力做功约为1.5×105 J D.合外力做功约为2.0×105 J ‎【解析】选B。由于飞机在水平面上运动,所以重力不做功,故A错误;由功的公式 8‎ W=Fxcosθ=5×103×40× J≈1.73×105 J,故B正确;D项:飞机获得的动能Ek=mv2=×50×103× J=5.9×104 J,根据动能定理可知,合外力做功为5.9×104 J,又拉力做功1.7×105 J,所以克服阻力做功1.11×105 J,故C、D错误。‎ ‎7.(2019·绍兴模拟)如图所示的书架放在1 m高的桌面上,三层书架的层高均为30 cm,隔板厚度不计。假设每本书质量为1 kg,高度为20 cm,每层书架可竖直摆放10本书,一开始所有书全部都平铺在水平地面上。现将书搬到书架上并竖直放满书架,需要做的功为 (　　)‎ A.435 J B.420 J C.120 J D.390 J ‎【解析】选B。每本书摆放过程中,外力做功等于克服重力做功W=mgh,h为重心上升高度,所以将10本书放到第一层时做功 ‎10×1×10×1.1 J=110 J 将10本书放到第二层时做功 ‎10×1×10×1.4 J=140 J 将10本书放到第三层时做功 ‎10×1×10×1.7 J=170 J 所以做的总功为 ‎110 J+140 J+170 J=420 J 故B符合题意。‎ ‎8.如图,半径为R的孔径均匀的圆形弯管水平放置,小球在管内以足够大的初速度v0在水平面内做圆周运动,小球与管壁间的动摩擦因数为μ,设从开始运动的一周内小球从A到B和从B到A的过程中摩擦力对小球做的功分别为W1和W2,在这一周内摩擦力做的总功为W3,则下列关系式正确的是 (　　)‎ 8‎ A.W1W2;W1和W2均为负功,有W3=W1+W2,故本题只有D项正确。‎ ‎9.(2017·浙江11月选考真题)如图所示是具有登高台的消防车,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 ‎【解析】选B。根据能量的转化可知,水炮发动机每分钟做的功应为W1=mgh+mv2‎ ‎=3×1 000×10×60 J+×3×1 000×202 J=2.4×106 J,于是其功率为P1=4×‎ ‎104 W,故B正确,A、C错误;伸缩臂发动机5 min内做的功为W2=Mgh=400×10×‎ 8‎ ‎60 J=2.4×105 J,于是其功率为P2=800 W,但伸缩臂自身也存在质量,也会消耗能量,所以发动机输出功率一定大于800 W,故D错误。‎ ‎10.如图所示,滑雪者由静止开始沿斜坡从A点自由滑下,然后在水平面上前进至B点停下。已知斜坡、水平面与滑雪板之间的动摩擦因数都为μ,滑雪者(包括滑雪板)的质量为m。A、B两点间的水平距离为L。在滑雪者经过AB段运动的过程中,克服摩擦力做的功 (　　)‎ A.大于μmgL　　　 B.等于μmgL C.小于μmgL D.以上三种情况都有可能 ‎【解题指导】解答本题要明确以下两点:‎ ‎(1)摩擦力做功与路程有关。‎ ‎(2)AC和CB段路程与水平距离L的关系。‎ ‎【解析】选B。设斜面的倾角为θ,则滑雪者从A到B的运动过程中克服摩擦力做的功为 ‎=μmgcosθ+μmg ①‎ 由题图可知cosθ+=L ②‎ 由①②两式联立可得:=μmgL,故B正确。‎ ‎11.如图所示,水平传送带正以2 m/s 的速度运行,两端水平距离l=8 m,把一质量m=2 kg的物块轻轻放到传送带的A端,物块在传送带的带动下向右运动,若物块与传送带间的动摩擦因数μ=0.1,则把这个物块从A端传送到B端的过程中,不计物块的大小,g取10 m/s2,求: ‎ ‎(1)摩擦力对物块做的功是多少?‎ ‎(2)摩擦力对物块做功的平均功率。‎ ‎【解析】(1)物块刚放到传送带上时,由于与传送带有相对运动,物块受向右的滑动摩擦力,物块做加速运动,摩擦力对物块做功,物块受向右的摩擦力:Ff=μmg=‎ ‎0.1×2×10 N=2 N,‎ 8‎ 加速度:a=μg=0.1×10 m/s2=1 m/s2‎ 物块与传送带相对静止时的位移:x==2 m 摩擦力做功:W=Ffx=2×2 J=4 J ‎(2)相对静止后物块与传送带之间无摩擦力,此后物块匀速运动到B端,物块由A端到B端所 用的时间:t=+=5 s 则物块在被传送过程中所受摩擦力的平均功率:P==0.8 W 答案:(1)4 J　(2)0.8 W ‎12.(2019·浙江4月选考真题)小明以初速度v0=10 m/s竖直向上抛出一个质量m=0.1 kg的小皮球,最后在抛出点接住。假设小皮球在空气中所受阻力大小为重力的0.1倍。求小皮球:‎ ‎(1)上升的最大高度。‎ ‎(2)从抛出到接住的过程中重力和空气阻力所做的功。‎ ‎(3)上升和下降的时间。‎ ‎【解析】(1)上升过程:mg+Ff=ma1‎ 解得a1=11 m/s2‎ 上升的最大高度:h== m ‎(2)重力做功:WG=0‎ 空气阻力做功:Wf=-Ff·2h=- J ‎(3)上升的时间:t1== s 下降过程:mg-Ff=ma2‎ 解得a2=9 m/s2　h=a2‎ 8‎ 解得t2= s 答案:(1) m　(2)0　- J　(3) s　 s 8‎