高考物理一轮总复习第5章机械能课时规范练15功和功率.docx

课时规范练15功和功率基础对点练1.(正负功的判断)载人飞行包是一个单人低空飞行装置,其发动机用汽油作为燃料提供动力,可以垂直起降,也可以快速前进。则在飞行包(包括人)竖直匀速降落的过程中(空气阻力不可忽略),下列说法正确的是()A.发动机对飞行包做正功B.飞行包的重力做负功C.空气阻力对飞行包做负功D.飞行包的合力做负功2.(功率的计算)(2022甘肃金昌期末)如图所示,质量为2 kg的物体以10 m/s的初速度水平抛出,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.下落过程中重力的平均功率是400 WB.下落过程中重力的平均功率是100 WC.落地前的瞬间重力的瞬时功率是200 WD.落地前的瞬间重力的瞬时功率是400 W3.(功率的计算)在抢险救灾工作中常见到直升机的身影,如图所示,直升机悬停在空中,用绳索将伤员由静止向上吊起,绳索对伤员做功的功率恒定,则在伤员加速上升的过程中(不计空气阻力),下列说法正确的是()A.绳索对伤员的拉力越来越大B.伤员克服重力做功的功率恒定C.伤员运动的速度变化得越来越快D.合力对伤员做功的功率越来越小4.(图像法求功)用铁锤把钉子钉入木板,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深度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为()A.(3-1)dB.(2-1)dC.(5-1)d2D.22d5.(多选)(功、功率的计算)图甲、乙是一辆质量m=6×103 kg的公共汽车在t=0和t=4 s末两个时刻的照片。当t=0时,汽车刚启动(汽车的运动可看成匀加速直线运动)。图丙是车内横杆上悬挂的拉手环经放大后的图像,测得=15°。根据题中提供的信息,可以估算出的物理量有()A.汽车的长度B.4 s末汽车的速度C.4 s内汽车牵引力所做的功D.4 s末汽车牵引力的功率6.(功、功率的计算)测定运动员体能的一种装置如图所示,运动员质量为m1,绳拴在腰间沿水平方向跨过滑轮(不计滑轮质量及摩擦),下悬一个质量为m2的重物,人用力蹬传送带而人的重心不动,使传送带以速率v匀速向右运动。下列关于人对传送带做功的四种说法正确的是()A.人对传送带不做功B.人对传送带做负功C.人对传送带做功的功率为m2gvD.人对传送带做功的功率为(m1+m2)gv7.(机车的功率问题)动车组是指几节自带动力车厢与几节不带动力车厢的编组。某城际电力动车组由6节车厢编组而成,每节车厢的质量均为m=5×104 kg,其中第1节和第4节车厢带有动力,牵引电机的额定功率分别为P1=1.8×107 W和P2=1.2×107 W。该动车组以a=2 m/s2的加速度沿水平直轨道由静止开始匀加速启动,当第1节车厢的牵引电机达到额定功率时,第4节车厢的牵引电机立即启动,动车组行驶过程中受到的阻力为车重的110,重力加速度g取10 m/s2。求:(1)从动车组开始启动到第4节车厢的牵引电机启动所经历的时间;(2)当动车组的速度为50 m/s时,第4节车厢对第5节车厢的拉力大小。素养综合练8.(2022四川成都外国语学校期末)一辆汽车由静止开始沿平直公路行驶,汽车所受牵引力F随时间t变化关系图线如图所示。若汽车的质量为1.2×103 kg,阻力恒定,汽车的最大功率恒定,则以下说法正确的是()A.汽车的最大功率为5×104 WB.汽车匀加速运动阶段的加速度为256 m/s2C.汽车先做匀加速运动,然后再做匀速直线运动D.汽车从静止开始运动12 s内位移是60 m9.(2022陕西宝鸡模拟)汽车运输规格相同的两块楼板时,为了保证安全,底层楼板固定在车厢上,上层楼板按如图所示方式放置于底层楼板上。汽车先以a1=2 m/s2的加速度启动,然后以v=10 m/s的速度匀速运动,最后以a2=10 m/s2的加速度刹车至静止。已知每块楼板的质量为200 kg,楼板间的动摩擦因数为0.8,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,整个过程楼板不会掉落,也不会撞上驾驶室,g取10 m/s2,则()A.启动时楼板之间的摩擦力大小为1 600 NB.刹车时楼板之间的摩擦力大小为400 NC.启动时楼板间因摩擦产生的热量为2 000 JD.刹车时楼板间因摩擦产生的热量为2 000 J10.(多选)一辆汽车从静止开始以恒定功率P启动,若汽车行驶过程中受到的阻力恒定,其加速度与速度的倒数的关系如图所示,图像斜率为k,横截距为b,则()A.汽车所受阻力为PbB.汽车的质量为PkC.汽车的最大速度为1bD.汽车从静止到获得最大速度的时间为12kb211.图甲为某型号电动平衡车,人站在平衡车上沿水平直轨道由静止开始运动,其v-t图像如图乙所示(除310 s时间段图线为曲线外,其余时间段图线均为直线)。已知人与平衡车质量之和为80 kg,3 s后功率恒为300 W,且整个骑行过程中所受到的阻力不变,结合图像的信息可知()A.03 s时间内,牵引力做功490 JB.310 s时间内,平衡车的平均速度大小是4.5 m/sC.310 s时间内,平衡车克服摩擦力做功1 020 JD.平衡车在第2 s末与第14 s末的功率之比为1212.右图是一种升降电梯的模型示意图,A为轿厢,B为平衡重物,A、B的质量分别为1 kg和0.5 kg。A、B由跨过轻质滑轮的足够长的轻绳系住。在电动机牵引下使轿厢由静止开始向上运动,电动机输出功率为10 W并保持不变,轿厢上升1 m后恰好达到最大速度。不计空气阻力和摩擦阻力,g取10 m/s2。在轿厢向上运动过程中,求:(1)轿厢的最大速度vm;(2)轿厢向上的加速度为a=2 m/s2时,重物B下端绳的拉力大小;(3)轿厢从开始运动到恰好达到最大速度所用的时间。答案：课时规范练15功和功率1.C解析:飞行包(包括人)在竖直匀速降落的过程中,发动机的动力向上,则发动机对飞行包做负功,故A错误;高度下降,飞行包的重力做正功,故B错误;空气阻力竖直向上,与位移方向相反,则空气阻力对飞行包做负功,故C正确;飞行包匀速运动,合力为零,则飞行包的合力不做功,故D错误。2.D解析:整个过程重力做功W=mgh,又h=12gt2,解得W=400J,则重力的平均功率P=Wt=4002W=200W,故A、B错误;落地瞬间竖直分速度为vy=gt=10×2m/s=20m/s,则重力的瞬时功率为P=mgvy=20×20W=400W,故C错误,D正确。3.D解析:绳索对伤员的拉力做功的功率不变,而伤员加速上升,速度增大,由P=Fv可知,绳索对伤员的拉力F越来越小,A错误;速度增大,由P1=mgv可知,伤员克服重力做功的功率不断增大,B错误;F在减小,由F-mg=ma可知,伤员运动的加速度越来越小,速度变化得越来越慢,C错误;合力对伤员做功的功率P合=(F-mg)v=P-mgv,由于P不变,速度越来越大,则合力对伤员做功的功率越来越小,D正确。4.B解析:据题意设钉子受的阻力与进入木板深度关系为F=kx,作F-x图像如图所示,则图像与横轴所围成图形的面积表示阻力功的大小,由能量关系知W锤=W阻。又因为两次W锤相等,故S=S梯,即d·kd2=kd+k(d+d2)2·d2,所以d2=(2-1)d,选项B正确。5.AB解析:从题中丙图可知,汽车的加速度为gtan,题中还给出了初速度和运动的时间,根据s=v0t+12at2和v=v0+at可求出汽车的位移(即汽车的长度)和4s末汽车的速度,故A、B正确;根据F=ma可求合力,继而可求出合力做的功,但不能求出牵引力做的功,C错误;因牵引力大小未知,所以牵引力的功率无法求出,故D错误。6.C解析:人对传送带的摩擦力方向向右,传送带在力的方向上有位移,所以人对传送带做功,人对传送带的摩擦力和传送带位移的方向相同,故做正功,A、B错误;人的重心不动,绳对人的拉力和传送带对人的摩擦力平衡,而拉力又等于m2g,又因人对传送带的力与传送带对人的摩擦力是一对相互作用力,所以人对传送带做功的功率为m2gv,故C正确,D错误。7.答案:(1)10 s(2)2×105 N解析:(1)设从动车组开始启动到第4节车厢牵引电机启动经历的时间为t,电机的牵引力为F1,第4节车厢牵引电机启动时动车组的速度为v1,有F1-0.1×6mg=6maP1=F1v1v1=at解得t=10s。(2)设当第4节车厢牵引电机刚好达到额定功率时,列车速度为v2,有P1+P2=F1v2解得v2=1003m/s<50m/s所以v3=50m/s时,有P1+P2v3-0.1×6mg=6ma'对第5、6节车厢,有F2-0.1×2mg=2ma'解得F2=2×105N。8.A解析:由题图可知,汽车在前4s内的牵引力不变,汽车做匀加速直线运动,412s内汽车的牵引力逐渐减小,则汽车的加速度逐渐减小,汽车做加速度减小的加速运动,直到车的速度达到最大值,以后做匀速直线运动,可知在4s末汽车的功率达到最大值。汽车的速度达到最大值后牵引力等于阻力,所以阻力Ff=2×103N,前4s内汽车的牵引力为F=5×103N,由牛顿第二定律得F-Ff=ma,可得a=2.5m/s2,4s末汽车的速度v1=at1=2.5×4m/s=10m/s,所以汽车的最大功率P=Fv1=5×103×10W=5×104W,故A正确,B、C错误。汽车在前4s内的位移x1=12at12=12×2.5×42m=20m,汽车的最大速度为vm=PFf=5×1042×103m/s=25m/s,汽车在412s内的位移设为x2,根据动能定理可得,Pt2-Ffx2=12mvm212mv12,代入数据可得x2=42.5m,所以汽车的总位移x=x1+x2=20m+42.5m=62.5m,故D错误。9.D解析:摩擦力提供给楼板最大的加速度为a'=g=0.8×10m/s2=8m/s2,启动时,汽车加速度小于楼板最大加速度,上层楼板所受摩擦力为静摩擦力,大小为Ff=ma1=200×2N=400N,故A错误;刹车时,汽车加速度大于楼板最大加速度,上层楼板所受摩擦力为滑动摩擦力,其大小为Ff'=mg=0.8×200×10N=1600N,故B错误;启动时,楼板间没有相对运动,受到静摩擦力作用,不会产生热量,故C错误;汽车在刹车过程中行驶的距离为s=v22a2=1022×10m=5m,上层楼板停止运动时滑动的距离为s'=v22g=1022×0.8×10m=254m,汽车停止时上层楼板相对底层楼板滑动的距离为s=s'-s=254m-5m=54m,根据摩擦生热可知,Q=mg·s=1600×54J=2000J,故D正确。10.BC解析:汽车从静止开始启动时,由P=Fv及F-F阻=ma得a=Pm·1vF阻m,结合图像有Pm=k,0=Pmb-F阻m,解得m=Pk,F阻=Pb,选项A错误,B正确;当加速度为零时,速度最大,此时有1vm=b,解得最大速度vm=1b,选项C正确;由动能定理得Pt-F阻x=12mvm2,整理得t=12kb2+bx>12kb2,选项D错误。11.C解析:最终匀速运动时,牵引力与阻力相等,根据P=Fv=F阻vm,代入数据,可得F阻=50N,在03s时间内,平衡车做匀加速运动,根据图像可知a=vt=1m/s2,根据牛顿第二定律F-F阻=ma,可得F=130N,在03s时间内平衡车的位移s1=12at2=4.5m,因此03s时间内,牵引力做功W1=Fs1=585J,A错误;在310s时间内,根据动能定理Pt-W阻=12mvm212mv12,解得平衡车克服摩擦力做功W阻=1020J,C正确;在310s时间内,是加速度逐渐减小的加速运动,因此vv1+vm2=4.5m/s,B错误;平衡车在2s末的功率P2=Fv=260W,因此P2P14=260300=1315,D错误。12.答案:(1)2 m/s(2)8 N(3)0.8 s解析:(1)当F=(mA-mB)g时,轿厢速度最大根据P=Fvm可得vm=P(mA-mB)g=2m/s。(2)对A有FA-mAg=mAa对B有FB+mBg-FA=mBa解得FB=8N。(3)根据动能定理可得Pt-mAgh+mBgh=12(mA+mB)vm2,解得t=0.8s。