高三物理一轮复习题功和功率.docx
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高三物理一轮复习题功和功率
高三物理一轮复习题--功和功率
功和功率
一、选择题
1.下列关于作用力、反作用力的做功问题中,说法正确的是( )
A.作用力做功,反作用力也必定做功
B.作用力做正功,反作用力一定做负功
C.作用力的做功数值一定等于反作用力的做功数值
D.单纯根据作用力的做功情况不能判断反作用力的做功情况
2.自动电梯以恒定v0匀速上升,一个质量为m的人沿电梯匀速往上走,在t秒内走过此电梯.电梯长为l,电梯斜面倾角为α,则( )
A.电梯对该人做功为mglsinα
B.电梯对该人做功为mgv0tsinα
C.重力的功率为
D.重力的功率为mgv0sinα
3.(2012·福州模拟)如图5-1-10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2J.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( )
A.FN和Ff对物块都不做功
B.FN对物块做功为2J,Ff对物块不做功
C.FN对物块不做功,Ff对物块做功为2J
D.FN和Ff对物块所做功的代数和为0
4.用铁锤把小铁钉钉入木板,设木板对钉子的阻力与钉进木板的深度成正比,已知铁锤第一次将钉子钉进d,如果铁锤第二次敲钉子时对钉子做的功与第一次相同,那么,第二次钉子进入木板的深度是( )
A.(
-1)dB.(
-1)dC.
dD.
d
5.(原创题)2011年9月17日,国际田联钻石联赛布鲁赛尔站,约翰·布莱克以19秒26的恐怖成绩获得男子200米金牌,只比“闪电”博尔特名下的现世界纪录慢0.07秒.布莱克在比赛中,先做加速运动,然后匀速运动,最后加速冲刺.已知他的脚与地面间不会发生相对滑动,以下说法正确的是( )
A.加速阶段地面对他的摩擦力做正功
B.匀速阶段地面对他的摩擦力做负功
C.由于他的脚与地面间不发生相对滑动,所以不论加速还是匀速,地面对他的摩擦力始终不对他做功
D.无论加速还是匀速阶段,地面对他的摩擦力始终做负功
6.(2012·黄冈模拟)如图5-1-11所示,质量相同的两物体处于同一高度,A沿固定在地面上的光滑斜面下滑,B自由下落,最后到达同一水平面,则( )
A.重力对两物体做的功相同
B.重力的平均功率相同
C.到达底端时重力的瞬时功率PA=PB
D.到达底端时两物体的动能相同,速度相同
7.设汽车在启动阶段所受阻力恒定并做匀加速直线运动,则在这过程中( )
A.牵引力增大,功率增大B.牵引力不变,功率增大
C.牵引力增大,功率不变D.牵引力不变,功率不变
8.如图5-1-12所示,用长为2L的轻绳悬挂一个质量为m的物体,一水平拉力施于轻绳中点拉绳,直到上段绳偏离竖直方向θ角,若拉力大小恒为F,则此过程中F做的功为( )
A.FLB.FLcosθC.FLsinθD.mgL(1-cosθ)
9.(2012·长沙模拟)在光滑的水平面上,用一水平拉力F使物体从静止开始移动x,平均功率为P,如果将水平拉力增加为4F,使同一物体从静止开始移动x,平均功率为( )
A.2PB.4PC.6PD.8P
10.(2010·高考新课标全国卷)如图5-1-13所示,在外力作用下某质点运动的v-t图象为正弦曲线.从图中可以判断( )
A.在0~t1时间内,外力做正功B.在0~t1时间内,外力的功率逐渐增大
C.在t2时刻,外力的功率最大D.在t1~t3时间内,外力做的总功为零
11.(2012·广东六校联合体联考)如图5-1-14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μmgLB.等于μmgL
C.小于μmgLD.以上三种情况都有可能
12.(2012·东城区模拟)以恒定的功率P行驶的汽车以初速度v0冲上倾角一定的斜坡,设受到的阻力(不包括汽车所受重力沿斜面向下的分力)恒定不变,则汽车上坡过程中的v-t图象可能是
( )
13.一起重机的钢绳由静止开始匀加速提起质量为m的重物,当重物的速度为v1时,起重机的有用功率达到最大值P,以后起重机保持该功率不变,继续提升重物,直到以最大速度v2匀速上升为止,物体上升的高度为h,则整个过程中,下列说法正确的是( )
A.钢绳的最大拉力为
B.钢绳的最大拉力为
C.重物的最大速度v2=
D.重物匀加速运动的加速度为
-g
14.(2012·银川模拟)提高物体(例如汽车)运动速率的有效途径是增大发动机的功率和减小阻力因数(设阻力与物体运动速率的平方成正比,即Ff=kv2,k是阻力因数).当发动机的额定功率为P0时,物体运动的最大速率为vm,如果要使物体运动的速率增大到2vm,则下列办法可行的是( )
A.阻力因数不变,使发动机额定功率增大到2P0
B.发动机额定功率不变,使阻力因数减小到
C.阻力因数不变,使发动机额定功率增大到8P0
D.发动机额定功率不变,使阻力因数减小到
二、计算题
15.在检测某种汽车性能的实验中,质量为3×103kg的汽车由静止开始沿平直公路行驶,达到的最大速度为40m/s,利用传感器测得此过程中不同时刻该汽车的牵引力F与对应速度v,并描绘出如图5-1-17所示的F-
图象(图线ABC为汽车由静止到最大速度的全过程,AB、BO均为直线).假设该汽车行驶中所受的阻力恒定,根据图线ABC,求:
(1)该汽车的额定功率.
(2)该汽车由静止开始运动,经过35s达到最大速度40m/s,求其在BC段的位移.
答案解析:
1.答案:
D
2.解析:
选BC.在人走过此电梯的过程中,人的动能未变,但重力势能增加了mglsinα.在此过程时间t内电梯只运动了v0t的位移,也就是说电梯只能把人送到v0tsinα的高度,所以B正确,A错误;重力的作用点在人身上,故C正确,D错误.
3.解析:
选B.由做功的条件可知:
只要有力,并且物块沿力的方向有位移,那么该力就对物块做功.由受力分析知,支持力FN做正功,但摩擦力Ff方向始终和速度方向垂直,所以摩擦力不做功.由动能定理W-mgh=0,故支持力FN做功为mgh,B正确.
4.解析:
选B.在将钉子钉入木板的过程中,随着深度的增加,阻力成正比地增加,这属于变力做功问题,由于力与位移成正比,可求出力对位移的平均值,将变力转化为恒力来处理.
根据题意可得
第一次做功:
W=F1d=
d.
第二次做功:
W=F2d′=
d′.
联立解得d′=(
-1)d.
5.解析:
选C.由于布莱克的脚与地面间不发生相对滑动,地面对他产生摩擦力的瞬间,力的作用点位移为零,所以地面对他的摩擦力不做功,选项C正确.
6.解析:
选A.由于两个物体质量相同、下落高度相同,所以重力对两物体做的功相同,A选项正确.由于下落的时间不同,所以重力的平均功率不相同,B选项错误.根据机械能守恒可知,两物体到达底端时动能相同,即速度大小相同、方向不同,D选项错误.由瞬时功率的计算式可得PA=mgvsinθ(θ为斜面倾角),PB=mgv,因此,到达底端时重力的瞬时功率PA7.解析:
选B.汽车在启动阶段做匀加速直线运动,其加速度为定值,由F-Ff=ma知牵引力F不变;又由P=Fv知功率P增大,B正确.
8.解析:
选C.由于F为恒力,用功的定义式计算,轻绳中点在F方向上的位移为Lsinθ,F做功WF=FLsinθ,故C正确.
9.解析:
选D.拉力由F变为4F,加速度变为原来的4倍,由x=
at2知,通过位移x的时间变为原来的
,由P=
得P′=
=8P,故D正确.
10.解析:
选AD.0~t1和t2~t3时间内,质点做加速运动,外力做正功,故选项A正确;t1~t3时间内,动能变化为零,外力做的总功为零,故选项D正确;0~t1时间内,由图看速度大小变化和图象斜率表示加速度,加速度对应合外力,根据P=Fv可以得出外力的功率先增大后减小,故选项B错误;t2时刻,速率为零,此时外力的功率为零,选项C错误.
11.解析:
选B.设斜面的倾角为θ,则对滑雪者从A到B的运动过程中摩擦力做的功为:
WFf=μmgACcosθ+μmgCB①,由图可知ACcosθ+CB=L②,由①②两式联立可得:
WFf=μmgL,故B正确.
12.解析:
选C.对汽车进行受力分析,根据牛顿第二定律可得:
-mgsinθ-f=ma,上坡过程,若汽车的速度v增大,加速度a减小,加速度减为零后,速度保持不变,根据v-t图象的特点,斜率表示加速度,可以判断出C正确.
13.解析:
选BCD.由F-mg=ma和P=Fv可知,重物匀加速上升过程中钢绳拉力大于重力且不变,达到最大功率P后,随v增加,钢绳拉力F变小,当F=mg时重物达到最大速度v2,故v2=
,最大拉力F=mg+ma=
,A错误,B、C正确.由
-mg=ma得:
a=
-g,D正确.
14.解析:
选CD.速度达到最大时,
=kv
即P=kv
.由此可知,当vm增大到2vm时,若k不变,功率P变为原来的8倍,若功率不变,阻力因数变为原来的
.
15.解析:
(1)由图线分析可知:
图线AB表示牵引力F不变即F=8000N,阻力Ff不变,汽车由静止开始做匀加速直线运动;图线BC的斜率表示汽车的功率P不变,达到额定功率后,汽车所受牵引力逐渐减小,汽车做加速度减小的变加速直线运动,直至达最大速度40m/s,此后汽车做匀速直线运动
由图可知:
当最大速度vmax=40m/s时,牵引力为Fmin=2000N
由平衡条件Ff=Fmin可得:
Ff=2000N
由公式P=Fminvmax得:
额定功率P=8×104W.
(2)匀加速运动的末速度vB=
求得:
vB=10m/s
汽车由A到B做匀加速直线运动的加速度
a=
=2m/s2
设汽车由A到B所用时间为t1,由B到C所用时间为t2,位移为x:
则t1=
=5s
则t2=35s-5s=30s
B点之后,对汽车由动能定理可得:
Pt2-Ffx=
mv
-
mv
代入数据可得:
x=75m.
答案:
(1)8×104W
(2)75m