浙江专版2021年高考物理一轮复习微专题突破练专题7功和功率含解析

浙江专版2021年高考物理一轮复习微专题突破练专题7功和功率含解析

专题7　功 和 功 率 ‎(建议用时40分钟)‎ ‎1.如图,在以下所描述的情景中,关于力做功判断正确的是 (　　)‎ A.如图甲所示,运动员下滑过程中,雪面的支持力做正功 B.如图乙所示,运动员借助撑竿起跳过程中,克服撑竿做功 C.如图丙所示,运动员将冰壶向前推的过程中,对冰壶做正功 D.如图丁所示,杠铃被举在空中时,运动员对杠铃做正功 ‎【解析】选C。雪面的支持力与人的运动方向始终垂直,做功为零,故A错误;运动员借助撑竿起跳过程中,撑竿对人做正功,不能说成克服撑竿做功,故B错误;运动员将冰壶向前推的过程中,推力与冰壶运动方向一致,对冰壶做正功,故C正确;杠铃被举在空中时,在推力方向上没有位移,不做功,故D错误。‎ ‎2.物体A、B均静止在水平地面上,现用恒力F1拉物体A,用恒力F2推物体B,两物体运动的位移大小均为L,如图甲、乙所示,已知F1与F2大小相等,关于F1与F2对物体A、B做功W1与W2的关系,正确的是 (　　)‎ A.W1=W2‎ B.W1与W2的绝对值相等,而W1>0,W2<0‎ C.W1>W2>0‎ D.W1=W2<0‎ ‎【解析】选A。由题可知F1与F2大小相等,F1、F2与水平面之间的夹角均为30°,两物体运动的位移大小均为L。由W=FLcos θ,可知两力做功一定相等,故A正确,B、C、D错误。‎ ‎3.一物体置于光滑水平面上,受互相垂直的水平力F1、F2作用,如图,经一段位移,F1做功为6 J,克服F2做功为8 J,则F1、F2的合力做功为 (　　)‎ - 6 -‎ A.14 J　 B.10 J C.-2 J　　 D.2 J ‎【解析】选C。功是标量,所以F1、F2的合力做功应等于两个力做功的代数和,即6 J-8 J=-2 J,故C正确。‎ ‎4.一人乘电梯从顶楼下降到底楼,在此过程中经历了先加速、后匀速、再减速的运动过程,则电梯对人的支持力做功情况是 (　　)‎ A.加速时做正功,匀速时不做功,减速时做负功 B.加速时做正功,匀速和减速时都做负功 C.始终做负功 D.始终做正功 ‎【解析】选C。根据力对物体做功的定义W=Fscos θ(其中公式中θ是力F与位移s间的夹角),可知若0°≤θ<90°,则力F做正功;若θ=90°,则力F不做功;若90°<θ≤180°,则力F做负功(或者说物体克服力F做了功)。人乘电梯从顶楼下降到底楼,在此过程中,他虽然经历了先加速,后匀速,再减速的运动过程,但是支持力的方向始终向上,与位移方向相反,即θ=180°,所以支持力始终做负功,C正确。‎ ‎5.设在平直的公路上一位高一学生以一般速度骑自行车(大约5 m/s),所受阻力约为车、人总重力的0.02倍,则骑车人的功率最接近于 (　　)‎ A.10-1 kW　 B.10-3 kW C.1 kW　 D.10 kW ‎【解析】选A。设人和车的质量为70 kg,重力就是700 N,则受到的阻力的大小为14 N,假设骑自行车的速度为5 m/s,则匀速行驶时,骑车人的功率为:P=Fv=fv ‎=14×5 W=70 W,最接近100 W=0.1 kW。故选A。‎ ‎6.质量为2 kg的物体做自由落体运动,经过2 s落地。g取10 m/s2。关于重力做功的功率,下列说法正确的是 (　　)‎ A.下落过程中重力做的功是800 J B.下落过程中重力的平均功率是400 W C.落地前的瞬间重力的瞬时功率是200 W D.落地前的瞬间重力的瞬时功率是400 W - 6 -‎ ‎【解析】选D。根据h=gt2=×10×22 m=20 m,则重力做功为W=mgh=2×10×20 J ‎=400 J,故A错误;重力做功的平均功率== W=200 W,故B错误;落地时物体的速度v=gt=10×2 m/s=20 m/s,则重力做功的瞬时功率P=mgv=20×20 W=‎ ‎400 W,故C错误,D正确。‎ ‎7.(2019·杭州模拟)特斯拉Model S标配全轮驱动双电机,P100D Model S更有高性能后置电机,与高效率的前置电机联动,实现超跑级别的加速表现,仅需 ‎2.7 s,即可从静止加速至100 km/h。假设驾驶员与车总质量为2 200 kg,则在此加速过程中,下列说法中正确的是 (　　)‎ A.合力做功约8.5×105 J B.牵引力做功约8.5×105 J C.合力做功的平均功率约为3 150 kW D.牵引力做功的平均功率约为3 150 kW ‎【解析】选A。v0=100 km/h=27.8 m/s,根据动能定理得:W合=mv2-0=×2 200×‎ ‎27.82 J=8.5×105 J,而W合=W牵-W阻=8.5×105 J,故W牵=W阻+8.5×105 J>8.5×‎ ‎105 J,故A正确,B错误;根据P合== W=315 kW,故C错误;因W牵>8.5×‎ ‎105 J,故牵引力做功的平均功率大于315 kW,故D错误;故选A。‎ ‎8.汽车以恒定功率P、初速度v0冲上倾角一定的斜坡时,汽车受到的阻力恒定不变,则汽车上坡过程的v -t图象不可能是选项图中的 (　　)‎ ‎【解析】选A。汽车冲上斜坡,受重力mg、支持力N、牵引力F和阻力f,设斜面的坡角为θ,根据牛顿第二定律,有F-mgsinθ-f=ma,其中P=Fv,故-mgsinθ - 6 -‎ ‎-f=ma;若a>0,则汽车加速运动,加速度会减小,当加速度减为零时,速度达到最大,故选项C正确,A错误;若a=0,则汽车速度不变,做匀速运动,故选项B正确;若a<0,即加速度沿斜面向下,汽车减速,故加速度会减小,当加速度减为零时,速度达到最小,故选项D正确;故不可能的图象是选项A。‎ ‎9.(2019·金华模拟)一辆小汽车在水平路面上由静止启动,在前5 s内做匀加速直线运动,5 s末达到额定功率,之后以额定功率运动。其v -t图象如图所示。已知汽车的质量为m=2×103 kg,汽车受到地面的阻力为车重的0.1倍,则以下说法正确的是 (　　)‎ A.汽车在前5 s内的牵引力为4×103 N B.汽车在前5 s内的牵引力为4.6×103 N C.汽车的额定功率为60 kW D.汽车的最大速度为20 m/s ‎【解析】选C。由题知,汽车受到的阻力f=0.1×2×103×10 N=2×103 N;前5 s内,由图知a=2 m/s2,由牛顿第二定律:F-f=ma,得:F=f+ma=(2×103+2×103×2)N ‎=6×103 N,故A、B错误;t=5 s末功率达到额定功率,则有:P=Fv=6×103×10 W ‎=6×104 W=60 kW,故C正确;当牵引力等于阻力时,汽车达到最大速度,则最大速度vm== m/s=30 m/s,故D错误。‎ ‎10.“绿色奥运”是2008年北京奥运会的三大理念之一,奥组委决定在各比赛场馆使用新型节能环保电动车,江汉大学的500名学生担任了司机,负责接送比赛选手和运输器材。在检测某款电动车性能的某次实验中,质量为8×102 kg的电动车由静止开始沿平直公路行驶,达到的最大速度为15 m/s,利用传感器测得此过程中不同时刻电动车的牵引力F与对应的速度v,并描绘出F-图象(图中AB、BO均为直线)。假设电动车行驶中所受的阻力恒定,求此过程中: ‎ - 6 -‎ ‎(1)电动车的额定功率。‎ ‎(2)电动车由静止开始运动,经过多长时间,速度达到2 m/s?‎ ‎【解析】(1)分析图线可知:电动车由静止开始做匀加速直线运动,达到额定功率后,做牵引力逐渐减小的变加速直线运动,达到最大速度后做匀速直线运动。‎ 最大速度:vmax=15 m/s 最小牵引力:Fmin=400 N 恒定阻力:f=Fmin=400 N 额定功率:P=Fminvmax=6 kW　‎ ‎(2)由v=得v=3 m/s 又:a=,得:a=2 m/s2　‎ 由t=,将v′=2 m/s代入上式解得t=1 s 答案:(1)6 kW　(2)1 s ‎11.一辆汽车的质量是5×103 kg,发动机的额定功率为60 kW,汽车所受阻力恒为5 000 N,如果汽车从静止开始以0.5 m/s2的加速度做匀加速直线运动,功率达到最大后又以额定功率运动了一段距离后汽车达到了最大速度,在整个过程中,汽车运动了125 m。求:‎ ‎(1)汽车在额定功率下能达到的最大速度。‎ ‎(2)汽车在匀加速运动阶段的位移。‎ ‎(3)在整个过程中,汽车发动机的牵引力做功多少。‎ ‎【解析】(1)牵引力与阻力相等时汽车匀速运动,此时速度最大,‎ 汽车行驶的最大速度为 vm== m/s=12 m/s;‎ ‎(2)由牛顿第二定律可知在匀加速阶段有:‎ - 6 -‎ F-f=ma ‎ 解得:F=7 500 N 由P=Fv可知达到额定功率时速度为:‎ v== m/s=8 m/s 由v2=2ax得:x= m=64 m;‎ ‎(3)由动能定理得:W-fs=m 解得:W=m+fs=9.85×105 J。‎ 答案:(1)12 m/s　(2)64 m　(3)9.85×105 J - 6 -‎