2022版高考物理一轮复习第五章机械能第1讲功和功率练习含解析新人教版

1、第1讲功和功率一、选择题(本题共10小题，17题为单选，810题为多选)1下列叙述中正确的是(c)a一对作用力和反作用力做功之和一定为零b静摩擦力一定不做功c一对滑动摩擦力所做总功不可能为零d一对静摩擦力所做总功可能不为零解析本题考查作用力与反作用力、一对摩擦力做功问题。一对作用力和反作用力可能同时做正功或做负功，也可能一个做功另一个不做功，所以它们做功之和不一定为零，故a错误；静摩擦力同样能对物体做功，例如随水平传送带加速运动的物体所受的静摩擦力对物体做正功，故b错误；一对滑动摩擦力对相互作用的系统做的总功等于滑动摩擦力与相对位移的乘积，不可能为零，故c正确；一对静摩擦力作用的物体间无相对滑

2、动，故位移始终相等，而二力大小相等，方向相反，因而做功之和为零，故d错误。2(2021河南模拟)如图所示，长为l，质量为m的小车置于光滑的水平面上，小车左端放一质量为m的小物块，用大小为f的水平恒力将小物块向右拉动一段距离s(相对于地面)，小物块刚好滑到小车的右端。小物块与小车间的动摩擦因数为，在此过程中(b)a恒力f对小物块做的功为flb摩擦力对小物块做的功为mgsc摩擦力对小车做的功为mg(sl)d摩擦力对小物块和小车组成的系统做的总功为mgl解析本题考查摩擦力做功问题。根据功的计算公式可得恒力f对小物块做的功为fs，故a错误；小物块对地运动的距离为s，摩擦力对小物块做负功，做的功为mgs

3、，故b正确；由牛顿第三定律知小车受到的摩擦力为mg，小车的位移为(sl)，则摩擦力对小车做的功为mg(sl)，故c错误；摩擦力对小物块和小车组成的系统做的总功为mgl，故d错误。3(2020广东清远期末)如图所示，中间有孔的物块a套在光滑的竖直杆上，通过光滑滑轮用不可伸长的轻绳将物块a拉着向上运动，拉力为f，在物块a匀速上升过程中，下列说法正确的是(d)a拉力f变小b杆对a的弹力n不变c绳子自由端(右端)的速率增大d拉力f的功率p不变解析本题考查受力及功率的计算。设绳子与竖直方向上的夹角为，因为a做匀速直线运动，在竖直方向上合力为零，受力分析得fcos mg，因为增大，则cos 减小， 则f增

4、大； 水平方向合力为零，有nfsin ，f增大，sin 增大，n增大，故a、b错误；物块a沿绳子方向上的分速度v1vcos ，该速度等于绳子自由端的速度，增大，绳子自由端速度减小，拉力的功率pfv1vcos mgv，知拉力的功率不变，故c错误，d正确。4(2020湖南永州一模)从某高度以初速度v0水平抛出一个质量为m的小球，不计空气阻力，在小球下落的过程中，其加速度a，速度变化量v、重力的功率p和重力做功w与时间t的关系图像，正确的是(b)解析本题借助平抛运动考查运动图像、功和功率图像。小球做平抛运动，加速度恒定不变，为重力加速度g，故a错误；由vvyatgt分析可知，vt图像是过原点的直线，

5、故b正确；重力的功率pmgvymggtmg2t，p与t成正比，pt图像是过原点的直线，故c错误；重力做功wmghmggt2，wt图像是过原点的开口向上的抛物线，故d错误。5一辆跑车在行驶过程中的最大输出功率与速度大小的关系如图，已知该车质量为2103 kg，在某平直路面上行驶，阻力恒为3103 n。若汽车从静止开始以恒定加速度2 m/s2做匀加速运动，则此匀加速过程能持续的时间大约为(b)a8 sb14 sc26 sd38 s解析由图像可知，机车的最大功率约为p210 kw，在加速阶段由牛顿第二定律可知：fffma，即fffma3103 n21032 n7.0103 n，再由pfv可知vm/s

6、30 m/s，由vat解得t15 s，故选项b正确。6如图甲所示，一次训练中，运动员腰部系着不可伸长的绳拖着质量m11 kg的轮胎从静止开始沿着笔直的跑道加速奔跑，绳与水平跑道的夹角是37，5 s后绳从轮胎上脱落，轮胎运动的vt图像如图乙所示，不计空气阻力，已知sin 370.6，cos 370.8，g取10 m/s2，则下列说法正确的是(d)a轮胎与水平跑道间的动摩擦因数0.2b绳的拉力f的大小为55 nc在05 s内，轮胎克服摩擦力做的功为1 375 jd在6 s末，摩擦力的瞬时功率大小为275 w解析本题考查受力分析及外力做功大小的计算。绳从轮胎上脱落后，轮胎的受力情况如图甲所示。由轮胎

7、的速度时间图像可得此过程的加速度为a25 m/s2，根据牛顿第二定律有f2ma2，又因为f2n2，n2mg0，代入数据解得0.5，选项a错误；绳拉轮胎的过程中，轮胎的受力情况如图乙所示。根据牛顿第二定律有fcos 37f1ma1，又因为f1n1，mgfsin 37n10，由轮胎的速度时间图像得此过程的加速度a12 m/s2，联立解得f70 n，选项b错误；在05 s内，轮胎克服摩擦力做功为wf1s1(mgfsin 37)s10.56825 j850 j，选项c错误；由速度时间图像得6 s末轮胎的速度为5 m/s，在6 s末，摩擦力的瞬时功率为pmgv275 w，选项d正确。7一辆f1赛车含运动

8、员的总质量约为600 kg，在一次f1比赛中，赛车在平直赛道上以恒定功率加速，受到的阻力不变，其加速度a和速度的倒数的关系如图所示，则赛车在加速的过程中(c)a速度随时间均匀增大b加速度随时间均匀增大c发动机输出功率为240 kwd所受阻力大小为24 000 n解析本题考查根据a图像分析功率变化问题。由题图可知加速度变化，故赛车做变加速直线运动，故a错误；a函数方程为a4(m/s2)，赛车加速运动，速度增大，加速度减小，故b错误；对赛车受力分析，受重力、支持力、牵引力和摩擦力，根据牛顿第二定律，有ffma，其中f，联立得a；结合图线可知，当赛车的速度最大时，加速度为零，即a0时，0.01 s/

9、m，得vm100 m/s，所以最大速度为100 m/s；由图像可知4 m/s2，则f4600 n2 400 n；p额fvm2 400100 n240 kw，故c正确，d错误。8如图所示，一端可绕o点自由转动的长木板上方放一个物块，手持木板的另一端，使木板从水平位置沿顺时针方向缓慢旋转，则在物块相对于木板滑动前的过程中(ac)a重力做正功b摩擦力做负功c摩擦力不做功d支持力不做功解析重力与运动方向成锐角，重力做正功；摩擦力与运动方向垂直，摩擦力不做功；支持力与运动方向成钝角，支持力做负功。选项a，c正确，b，d错误。9(2021云南师大附中月考)如图所示，将两质量相等的小球a、b从水平地面no上

10、方同一位置a点水平抛出，初速度均垂直于光滑的竖直墙壁mo，但大小不同。小球a抛出后做平抛运动落到水平地面上的b点，小球b碰到竖直墙壁后也落到b点。若不计小球与墙壁碰撞的时间，下列说法正确的是(ac)a抛出到落地前瞬间重力对两小球做功的平均功率相同b抛出到落地前瞬间重力对小球a做功的平均功率小于重力对小球b做功的平均功率c落地前瞬间重力对小球做功的瞬时功率相等d落地前瞬间重力对小球a做功的瞬时功率大于重力对小球b做功的瞬时功率解析本题考查平抛运动与功率计算的结合。两小球竖直方向的运动均为自由落体运动，故它们从开始运动到落地的时间相等，重力对它们做的功mgh也相同，根据p可得抛出到落地前瞬间重力对

11、两小球做功的平均功率相同，故a正确，b错误；因竖直方向的运动规律相同，故落地时两小球的竖直速度相等，根据pmgvy可得落地时重力对两小球做功的瞬时功率相等，故c正确，d错误。10(2021福建模拟)水平地面上有一木箱，木箱与地面之间的动摩擦因数为(01)。现对木箱施加一拉力f，使木箱做匀速直线运动。设f的方向与水平面夹角为，如图，在从0逐渐增大到90的过程中，木箱的速度保持不变，则(bc)af一直增大bf先减小后增大cf的功率减小df的功率不变解析对物体受力分析如图：因为物体匀速运动，水平竖直方向均受力平衡：fcos (mgfsin )f令：sin ，cos ，即：tan 则：f从0逐渐增大到

12、90的过程中，在90前：sin()逐渐变大，所以f逐渐减小；在90后：sin()逐渐变小，所以f逐渐增大；所以结论是：f先减小后增大，故a错误，b正确；功率：pfvcos vcos ，从0逐渐增大到90的过程中，tan 一直在变大，所以功率p一直在减小，故d错误，c正确；故选bc。二、非选择题11如图所示，在光滑的水平面上，物块在恒力f100 n作用下从a点运动到b点，不计滑轮的大小和绳、滑轮的质量及绳与滑轮间的摩擦，h2.4 m，37，53。求拉力f所做的功。答案100 j解析在物块从a点运动到b点的过程中，由于绳不能伸缩，故力f的作用点的位移大小l等于滑轮左侧绳子长度的减少量，即l，又因力

13、f与力的作用点的位移l方向相同，故拉力f所做的功wflf100 j100 j。12(2018天津理综，10)我国自行研制、具有完全自主知识产权的新一代大型喷气式客机c919首飞成功后，拉开了全面试验试飞的新征程。假设飞机在水平跑道上的滑跑是初速度为零的匀加速直线运动，当位移x1.6103 m时才能达到起飞所要求的速度v80 m/s。已知飞机质量m7.0104 kg，滑跑时受到的阻力为自身重力的0.1 倍，重力加速度取g10 m/s2。求飞机滑跑过程中(1)加速度a的大小；(2)牵引力的平均功率p。答案(1)2 m/s2(2)8.4106 w解析(1)飞机滑跑过程中做初速度为零的匀加速直线运动，

14、有v22ax代入数据解得a2 m/s2。(2)设飞机滑跑受到的阻力为f阻，依题意有f阻0.1mg设发动机的牵引力为f，根据牛顿第二定律有ff阻ma设飞机滑跑过程中的平均速度为，有在滑跑阶段，牵引力的平均功率pf联立式得p8.4106 w。13(2021湖南长沙模拟)某电动机工作时输出功率p与拉动物体的速度v之间的关系如图(a)所示。现用该电动机在水平地面拉动一物体(可视为质点)，运动过程中轻绳始终处在拉直状态，且不可伸长，如图(b)所示。已知物体质量m1 kg，与地面间的动摩擦因数10.35，离出发点c左侧s距离处另有动摩擦因数为20.45、长为d0.5 m的粗糙材料铺设的地面ab段。(g取10 m/s2)(1)若s足够长，电动机功率为2 w时，物体在地面能达到的最大速度是多少？(2)启动电动机后，物体在c点从静止开始运动，到达b点时速度恰好达到0.5 m/s，则bc间的距离s是多少？物体能通过ab段吗？如果不能，物体将停在何处？答案(1)m/s(2)见解析解析(1)电动机拉动物体，物体速度最大时加速度为零，则有拉力f等于摩擦力f1ff11mg3.5 n，根据pfv则有vm