第13讲　功　功率-高三物理二轮复习题.doc

第13讲功功率时间:40分钟1.(多选)下列有关力对物体做功的说法中正确的是()A.静摩擦力对物体一定不做功B.滑动摩擦力可以对物体做正功C.一对作用力和反作用力在相同时间内做功的绝对值一定相等D.作用力做正功时,反作用力可以做负功,也可以做正功2.如图K13-1所示,某同学用一轻绳以斜向上的力拉动木箱,使它沿水平地面匀速运动一段距离,则()图K13-1A.木箱可能不受地面的支持力B.木箱可能不受地面的摩擦力C.拉力做的功一定等于木箱克服摩擦力做的功D.拉力做的功一定大于木箱克服摩擦力做的功3.物体在恒力F作用下由静止开始运动,经时间t发生的位移为x.关于F在t时刻的功率P,下列说法中正确的是()A.F的大小一定时,P与t成正比B.F的大小一定时,P与x成正比C.t一定时,P与F的大小成正比D.x一定时,P与F的大小成正比4.如图K13-2所示,在大小相同的恒力F1和F2的作用下,两个质量相同的物体在水平面上移动相同的距离s(两物体与水平面间的动摩擦因数相同,重力加速度为g),则( )图K13-2A.力F1与F2对物体所做的功相同B.摩擦力对物体所做的功相同C.重力对物体所做的功都是mgsD.合力对物体所做的功相同5.(多选)如图K13-3所示,四个相同的小球在距地面相同的高度以相同的速率分别竖直下抛、竖直上抛、平抛和斜抛,不计空气阻力,则下列关于这四个小球从抛出到落地过程的说法中正确的是()图K13-3A.这四个小球在空中的运动时间相同B.这四个小球落地时的速度大小相同C.重力对每个小球做的功相同D.落地时重力对每个小球做功的瞬时功率相同6.如图K13-4所示,平板车放在光滑水平面上,一个人从车的左端加速向右端跑动,设人受的摩擦力为Ff1,平板车受到的摩擦力为Ff2,下列说法正确的是()图K13-4A.Ff1、Ff2均做负功B.Ff1、Ff2均做正功C.Ff1做负功,Ff2做正功D.因为是静摩擦力,所以Ff1、Ff2做功均为零7.如图K13-5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35,她在1 min内做了50个仰卧起坐,每次上半身重心上升的高度均为0.3 m,则她克服重力做的功W和相应的功率P约为()图K13-5A.W=4500 J,P=75 WB.W=450 J,P=7.5 WC.W=3600 J,P=60 WD.W=360 J,P=6 W8.(多选)质量为2 kg的物体放在动摩擦因数=0.1的水平面上,在水平拉力的作用下由静止开始运动,水平拉力做的功W和物体发生的位移s之间的关系如图K13-6所示,重力加速度g取10 m/s2,则()图K13-6A.此物体在AB段做匀加速直线运动B.此物体在AB段做匀速直线运动C.此物体在OA段做匀加速直线运动D.此物体在OA段做匀速直线运动9. 一滑块在水平地面上沿直线滑行,t=0时其速度为1 m/s,从此刻开始在滑块运动方向上再施加一水平作用力F,力F、滑块的速率v随时间的变化规律分别如图K13-7甲和乙所示,设在第1 s内、第2 s内、第3 s内力F对滑块做的功分别为W1、W2、W3,则以下关系正确的是()图K13-7A.W1=W2=W3B.W1<W2<W3C.W1<W3<W2D.W1=W2<W310.(多选)2019成都二诊 如图K13-8甲所示,质量m=1 kg的物块在平行于斜面向上的拉力F作用下从静止开始沿斜面向上运动,t=0.5 s时撤去拉力,其01.5 s内的速度随时间变化规律如图乙所示,g取10 m/s2,则()图K13-8A.0.5 s时拉力的功率为12 WB.01.5 s内拉力做功为9 JC.1.5 s后物块可能返回D.1.5 s后物块一定静止11.质量为m的汽车在平直路面上由静止匀加速启动,运动过程的v-t图像如图K13-9所示,已知t1时刻汽车达到额定功率,之后保持额定功率运动,整个过程中汽车受到的阻力大小恒定,则()图K13-9A.0t1时间内汽车做匀加速运动且功率恒定B.t1时刻汽车牵引力与t2时刻汽车牵引力相等C.汽车受到的阻力大小为mv12(v2-v1)t1D.t1t2时间内汽车牵引力做功为12mv22-12mv1212.(多选)一辆汽车从静止开始启动,其加速度a与速度的倒数1v的关系如图K13-10所示,已知汽车的质量为m,汽车启动过程受到的阻力恒定,图中b、c、d已知,则()图K13-10A.汽车启动过程的功率越来越大B.汽车启动过程的功率为mbd-cC.汽车启动过程的最大速度为1dD.汽车启动过程受到的阻力为mbcd-c13.某重型气垫船的质量为5.0105 kg,最高时速为108 km/h,装有额定输出功率为9000 kW的燃气轮机.假设该重型气垫船在海面航行过程所受的阻力F阻与速度v满足F阻=kv,下列说法正确的是()A.该重型气垫船的最大牵引力为3.0105 NB.由题中给出的数据可算出k=1.0104 Ns/mC.当以最高时速一半的速度匀速航行时,气垫船所受的阻力大小为3.0105 ND.当以最高时速一半的速度匀速航行时,气垫船发动机的输出功率为4500 kW14. 南昌市秋水广场拥有亚洲最大的音乐喷泉群.一同学在远处观看秋水广场喷泉表演时,估测喷泉中心主喷水口的水柱约有40层楼高,表演结束时,靠近观察到该主喷水管口的圆形内径约有10 cm,由此估算驱动主喷水的水泵功率是()A.5102 WB.5103 WC.5104 WD.5105 W15.高速连续曝光照相机可在底片上重叠形成多个图像.现利用这架照相机对某款家用汽车的加速性能进行研究,图K13-11为汽车做匀加速直线运动时连续三次曝光的照片,图中汽车的实际长度为4 m,照相机每两次曝光的时间间隔为2.0 s.已知该汽车的质量为1000 kg,额定功率为90 kW,汽车运动过程中所受的阻力始终为1500 N.(1)求该汽车的加速度大小.(2)若汽车由静止开始以此加速度做匀加速运动,则匀加速运动状态能保持多长时间?(3)汽车所能达到的最大速度是多少?(4)若该汽车从静止开始运动,牵引力不超过3000 N,求汽车运动2400 m所用的最短时间(汽车已经达到最大速度).图K13-111.BD解析 两个物体之间的摩擦力是一对作用力和反作用力,它们大小相等、方向相反,但它们分别作用在两个物体上,两个物体的位移没有必然联系.如果受摩擦力作用的物体的位移方向与摩擦力方向相同,则摩擦力对该物体做正功;如果受摩擦力作用的物体的位移方向与摩擦力方向相反,则摩擦力对该物体做负功;如果受摩擦力作用的物体的位移方向与摩擦力方向垂直(如静摩擦力提供向心力情景)或物体位移为零,则摩擦力对该物体不做功.因此滑动摩擦力、静摩擦力都可能对物体做正功或负功,也可能不做功,选项A错误,B正确.同理,一对作用力和反作用力一定大小相等、方向相反,而相互作用的两物体所发生的位移不一定大小相等,所以一对作用力和反作用力在相同的时间内做功的绝对值不一定相等,选项C错误.作用力和反作用力方向相反,其对应的受力对象的位移方向可能相同,也可能相反,所以作用力做正功时,反作用力可以做负功,也可以做正功,还可以不做功,选项D正确. 2.C解析 对木箱分析可知,木箱一定受重力和拉力作用,由于拉力有水平方向的分力,而木箱匀速运动,所以地面对木箱一定有摩擦力,则地面对木箱一定有支持力作用,故A、B错误;木箱运动过程中只有拉力和摩擦力做功,根据动能定理可知,拉力做的功一定等于木箱克服摩擦力做的功,故C正确,D错误.3.A解析 由P=Fv=FFmt=F2mt可知,F的大小一定时,P与t成正比;t一定时,P与F的二次方成正比,选项A正确,C错误.由P=Fv=F2Fmx可知,F的大小一定时,P与x的平方根成正比;x一定时,P与FF 的大小成正比,选项B、D错误.4.A解析 由功的定义式W=Flcos ,可得力F1与F2对物体所做的功相同,选项A正确;摩擦力Ff=FN,摩擦力大小不同,对物体所做的功不同,选项B错误;重力对物体所做的功为零,合力对物体所做的功为各力做功的代数和,因摩擦力做功不同,故合力做功不同,选项C、D错误.5.BC解析 四个小球抛出后,加速度都是g,在竖直方向上都做匀变速直线运动,设高度为h,则对于第1个球,有h=v0t+12gt2,第二个球先上升后下落,返回出发点时,速率等于v0,则竖直上抛小球的运动时间大于竖直下抛小球运动时间,第三个球做平抛运动,有h=12gt2,第四个球在竖直方向上做竖直上抛运动,运动时间比平抛运动的时间长,故竖直下抛的小球运动时间最短,竖直上抛的小球运动时间最长,故A错误.重力做功WG=mgh,高度h相等,重力相等,则重力对每个小球做的功相同,由动能定理可知,这四个小球落地时的速度大小相同,故B、C正确.小球落地时重力做功的瞬时功率P=mgvy,vy是竖直方向的分速度,四个小球落地时竖直方向的分速度不全相同,则重力做功的瞬时功率不全相同,故D错误.6.C解析 人在车上跑动过程中已经不能被看作一个质点,当其中一只脚和车接触时,受静摩擦力的方向向右,此脚相对车静止,与车一起向左运动,即人受到的静摩擦力方向与作用点位移的方向相反,所以人受的摩擦力Ff1对人做负功;根据牛顿第三定律,人对车的摩擦力向左,而车的位移也向左,则Ff2做正功,选项C正确.7.A解析 每次上半身重心上升的高度均为0.3 m,则她每一次克服重力做的功W=3550100.3 J=90 J,1 min内克服重力所做的功W总=50W=5090 J=4500 J,相应的功率约为 P=W总t=450060 W=75 W,选项A正确.8.BC解析 物体在水平面上运动,水平拉力与物体运动方向相同,物体受到的滑动摩擦力大小Ff=mg=2 N,物体在OA段受到的水平拉力大小F1=W1s1=153 N=5 N,可见,水平拉力大于摩擦力,则物体在OA段做匀加速直线运动;物体在AB段受到的水平拉力大小F2=W2s2=27-156 N=2 N,水平拉力等于摩擦力,则物体在AB段做匀速直线运动,故B、C正确9.B解析 在第1 s内,滑块的位移为x1=0.5 m,力F做的功为W1=F1x1=10.5 J=0.5 J;第2 s内,滑块的位移为x2=0.5 m,力F做的功为W2=F2x2=30.5 J=1.5 J;第3 s内,滑块的位移为x3=1 m,力F做的功为W3=F3x3=21 J=2 J,所以W1<W2<W3,故B正确.10.AC解析 00.5 s内物块的位移x1=120.52 m=0.5 m,0.51.5 s内物块的位移x2=1212 m=1 m,由图像可知,各阶段的加速度a1=4 m/s2,a2=-2 m/s2,设斜面倾角为,斜面与物块间的动摩擦因数为,根据牛顿第二定律,00.5 s内,有F-mgcos -mgsin =ma1,而0.51.5 s内,有-mgcos -mgsin =ma2,联立解得F=6 N,但无法求出和,0.5 s时拉力的功率P=Fv=12 W,故A正确.01.5 s内的前0.5 s内拉力才做功,其大小W=Fx1=3 J,故B错误.无法求出和,不清楚tan 与的大小关系,故无法判断物块能否静止在斜面上,C正确,D错误.11.C解析 在0t1时间内汽车做匀加速运动,加速度a恒定,由牛顿第二定律可得F=ma+F阻,根据功率公式P=Fv知,随着速度的增大,汽车的功率也在增大,选项A错误;在t1时刻汽车牵引力F1=ma+F阻,而在t2时刻达到最大速度,此时牵引力等于阻力,F2=F阻,故两个时刻的牵引力不相等,选项B错误;t1时刻汽车的功率为P=F1v1=mv1t1+F阻v1 ,t2时刻汽车的功率为P=F2v2=F阻v2,根据功率相等可得F阻=mv12(v2-v1)t1,选项C正确;根据动能定理可知,t1t2时间内,有Pt-W阻=12mv22-12mv12 ,选项D错误.12.BD解析 汽车从静止启动,由P=Fv,F-F阻=ma,可得a=Pm1v-F阻m,结合图像知Pm=bd-c,解得P=mbd-c,故汽车的功率P保持不变,选项A错误,B正确;加速度为0时,速度最大,由1vm=c,可得最大速度vm=1c,选项C错误;汽车启动过程中受到的阻力F阻=Pvm=mbcd-c,选项D正确.13.B解析 气垫船的最大速度v=108 km/h=30 m/s,在额定输出功率下以最高时速匀速行驶时牵引力最小,此时牵引力与阻力相等,根据P=Fv得,气垫船的最小牵引力Fmin=Pv=910630 N=3.0105 N,故在速度达到最大前,牵引力F>3.0105 N,选项A错误;气垫船以最高时速匀速运动时,所受的阻力F阻=Fmin=3.0105 N,根据F阻=kv得 k=3.010530 Ns/m=1.0104 Ns/m,选项B正确;以最高时速一半的速度匀速航行时,气垫船所受的阻力为F阻=kv2=12F阻=1.5105 N,此时气垫船发动机的输出功率为P=Fv2=F阻v2=1.510515 W=2250 kW,选项C、D错误.14.D解析 管口的圆形内径约有10 cm,则半径r5 cm=0.05 m,根据实际情况,每层楼高h3 m,所以喷水的高度H=40h120 m,则水离开管口的速度v=2gH,设驱动主喷水的水泵功率为P,在接近管口很短一段时间t内喷出的水的质量为m=vtS=r2vt,根据动能定理得Pt=12mv2,解得P=r2v325105 W,故D正确.15.(1)1.5 m/s2(2)20 s(3)60 m/s(4)70 s解析 (1)由图可知,汽车在第1个2 s时间内的位移x1=9 m,在第2个2 s时间内的位移x2=15 m故汽车的加速度a=x2-x1T2=1.5 m/s2.(2)由F-F阻=ma,解得汽车的牵引力F=3000 N汽车做匀加速运动的末速度v=P额F=901033103 m/s=30 m/s故匀加速运动保持的时间t1=va=301.5 s=20 s.(3)汽车所能达到的最大速度vm=P额F阻=901031.5103 m/s=60 m/s.(4)匀加速运动的时间t1=20 s匀加速运动的距离x1=v2t1=30220 m=300 m则以额定功率运动的距离x2=2400 m-300 m=2100 m对以额定功率运动阶段,有P额t2-F阻x2=12mvm2-12mv2解得t2=50 s所以最短时间为t总=t1+t2=20 s+50 s=70 s.