2021年高考物理一轮复习考点13功和功率练习含解析

1、考点13功和功率第。步 狂刷小题夯基础题组一基础小题1 .关于做功，下列说法正确的是（）A.功是标量，正负不表示方向，但表示大小B. 一对平衡力，一个力做正功，另一个力必做负功C. 一对相互作用的静摩擦力，可都对物体做负功D. 一对相互作用的滑动摩擦力，可都对物体做正功答案B解析功是物体之间能量转化的量度，它是标量，功也有正、负之分，但功的正负不是 表示方向，是表示力对物体的做功效果的，故A错误：平衡力大小相等，方向相反，作用位 移相同，则一个力做正功，另一个力必做负功，故B正确：一对相互作用的静摩擦力，大小 相等，方向相反，作用位移相同，则不可能都对物体做负功，故C错误：由于一对相互作用 的

2、滑动摩擦力总功的代数和一定为负，所以它们不可能都对物体做正功，故D错误。在水平粗糙地面上，使同一物体由静止开始做匀加速直线运动，第一次是斜向上拉，第 二次是斜向下推，两次力的作用线与水平方向的夹角相同，力的大小也相同，位移的大小也 相同，则（）A.力尸对物体做的功相同，合力对物体做的总功也相同B.力尸对物体做的功相同，合力对物体做的总功不相同C.力尸对物体做的功不相同，合力对物体做的总功相同D.力尸对物体做的功不相同，合力对物体做的总功也不相同答案B解析 由 Es U知，力尸两种情况下对物体做功一样多：当斜向上拉时，合力H = fbosJ一（g一代in。），当斜向下推时，合力月=尺05 ”一

3、（姐+代in ），很明显合 力长其，由于水平方向的位移相同，故第一次合力对物体做的总功大于第二次合力对物体做 的总功,故选功3 .如图所示，光滑的斜劈放在水平面上，斜而上用固定的竖直板挡住一个光滑球，当整 个装置沿水平面向左以速度/匀速运动时，以下说法中正确的是（）A.小球的重力不做功B.斜而对球的弹力不做功C.挡板对球的弹力做正功D.合外力做正功答案A解析对小球进行受力分析：小球受到竖直向下的重力，斜面对它垂直斜面向上的弹力, 挡板对它水平向右的弹力，而小球位移方向水平向左，故小球的重力不做功，斜而对小球的 弹力做正功，挡板对小球的弹力做负功，A正确，B、C错误；整个装置匀速向左运动，根据

4、动能定理可知合外力做功为零，故D错误。4 .质量为s的汽车，启动后沿平直路面行驶，如果发动机的功率恒为凡且行驶过程中V 受到的摩擦阻力大小一定，汽车的速度能够达到的最大值为匕那么当汽车的车速为7时，汽4车的瞬时加速度的大小为（）3尸2PA. -B.一mvmv口 4尸C. -D.一mvmv答案A解析汽车的速度达到最大后，将匀速前进，根据平衡条件有瓦=£ P=F、v,当汽车的Y3尸车速为彳时，有尸=2不 根据牛顿第二定律有凡一广=3,联立各式可解得：a=一,故选A。4 4mv5 .如图所示，三个相同的小球4 6、。位于同一高度才处，月做自由落体运动，5沿光滑 斜面由静止滑下，。做平抛运动

5、，在每个小球落地的瞬间，其重力的功率分别为月、后、Pg 下列关系式正确的是（）.4-<.必一-A. P尸P>PbB. P产 PC PcC. P尸Pb=PcD. P>PPb答案A解析4做自由落体运动，C做平抛运动，它们在竖直方向均做自由落体运动，故小。 落地时竖直方向的速度大小相同，故落地时重力的功率卬”相同，6沿斜面下滑，下滑到 斜而底端时的速度跟月落地时的速度大小相等，但速度方向与竖直方向成一定的夹角，故其 重力的功率小于月，A正确，B、C、D错误。6.如图，汽车停在缓坡上，要求驾驶员在保证汽车不后退的前提下向上启动，这就是汽 车驾驶中的“坡道起步”。驾装员的正确操作是：变

6、速杆挂入低速挡，徐徐踩下加速踏板， 然后慢慢松开离合器，同时松开手刹，汽车慢慢启动。下列说法正确的是（）A.变速杆挂入低速挡，是为了增大汽车的输出功率B.变速杆挂入低速挡，是为了能够提供较大的牵引力C.徐徐踩下加速踏板，是为了让牵引力对汽车做更多的功D.徐徐踩下加速踏板，是为了让汽车的输出功率保持为额定功率答案B解析由功率公式户=&可知，在功率一定的情况下，当速度减小时，汽车的牵引力就 会增大，汽车上坡时挂入低速挡，是为了能够提供较大的牵引力，使汽车更容易上坡，A错误, B正确：徐徐踩下加速踏板，发动机的输出功率增大，根据片&可知，目的是为了增大牵引 力，故C、D错误。7.如图

7、，倾角。=37°的光滑斜面固定在水平而上，斜而长£=0.75 m,质量。=1.0 kg 的物块从斜而顶端无初速度释放，sin37° =0.6, cos37° =0.8,重力加速度§取10 m/s二， 则（）A.物块从斜面顶端滑到底端的过程中重力做功为7. 5 JB.物块滑到斜而底端时的动能为1.5 JC.物块从斜面顶端滑到底端的过程中重力的平均功率为24 WD.物块滑到斜而底端时重力的瞬时功率为18 W答案D解析物块下滑过程，重力做的功为：叫以sin37° =4.5 J,故A错误；根据动能定 理可得，物块获得的动能：瓦=侬公壮&quo

8、t; = 4.5J,故B错误：由牛顿第二定律可得侬8行37°ma,则a=§sin37° =6 m/s%由*得亡=0. 5 s,则重力的平均功率为：P =9W,故C错误:r=a£=6X0.5m/s = 3m/s,重力的瞬时功率为:尸瞬=mgvsin370 =1X10X3X0.6W=18 W,故D正确。8 . 一质量为m的电动汽车在平直公路上以恒定的功率加速行驶，当速度大小为廿时，其 加速度大小为a,设汽车所受的阻力恒为以下说法正确的是（）A.汽车的功率为/V9 .当汽车的速度增加到2/时，加速度为mC.汽车行驶的最大速率为（1+与卜D.当汽车的速度为v时，

9、行驶的距离为三/a答案c解析 设汽车的额定功率为产，汽车的速度为y时，根据牛顿第二定律得,出，得产 v(f+ma)%故A错误；汽车的加速度为力寸，设此时牵引力为尸，则尸一f=得尸就此时速度为，=。=总22区2片故B错误：汽车匀速运动时，牵引力等于阻力，速率最 F 2f+ma大,故有%=：=。+半，故C正确：因为该汽车以恒定功率行驶，做加速度减小的变加速 运动，无法算出其行驶的距离，故D错误。10 （多选）一起重机的钢绳由静止开始匀加速提起质量为s的重物，当重物的速度为以 时，起重机的有用功率达到最大值凡以后起重机保持该功率不变，继续提升重物，直到以最 大速度匕匀速上升为止，则整个过程中，下列说

10、法正确的是（）% ' VA.若匀加速过程的时间为4则速度由匕变为吟的时间大于一:七V1B.钢绳的最大拉力为£匕c.重物的最大速度为匕='mgD.重物做匀加速直线运动的时间为瓦巴二答案ACDtA解析 整个过程中重物运动的广士图象如图所示，重物在匀加速过程中：起重机 功率达到额定功率后，重物的速度由匕增大到吟，若假设重物匀加速到畛，则生=上二，结12合图象可以看出所正，即Vz-匕故A正确：匀加速提升重物时钢绳的拉力最大,由尸/得凡=',故B错误：重物以最大速度匀速上升时，尸=侬，所以匕=',C正确： nmg重物做匀加速直线运动的加速度“=之厘=上一=匕，则

11、重物做匀加速直线运动的时m m mv、间为t=L= ,故D正确“ a P mg vt10.（多选）如图所示为牵引力尸和车速倒数：的关系图象。若汽车的质量为2X104g,它 由静止开始沿平直公路行驶，且行驶中阻力恒定，设其最大车速为30 m/s,则下列说法正确 的是（）A.汽车所受的阻力为2X10, NB.当汽车的车速为15 m/s时，功率为3X10, WC.汽车做匀加速运动的加速度为3 ni/s2D.汽车匀加速运动的时间为5 s答案AD解析当汽车的速度最大时，牵引力等于阻力，最大速度为30m/s,从图中可得，当速 度为30m/s时，牵引力为2X10, N,故汽车所受的阻力为2X 10 N, A

12、正确：根据公式P= Fv可得F=P± 结合图象可知，当r=15 m/s时，尸 =4X10, N,此时汽车的功率为P= V2X105X30 W=6X10： W, B错误；由图可知，当牵引力为6X10, N时，牵引力恒定，汽车做匀加速直线运动，加速度为&=匚工当肃如m/s2=2 m/s：, C错误；汽车做匀加速直线 m zuuu运动的末速度为。末=。=器职 =10 m/s,所以汽车匀加速运动的时间为t=-=v s = 5s, F 6X10 Na 2故D正确。题组二高考小题11. （2017 全国卷II ）如图，一光滑大圆环固定在桌面上，环而位于竖直平面内，在大 圆环上套着一个小环

13、。小环由大圆环的最高点从静止开始下滑，在小环下滑的过程中，大圆环对它的作用力（）A. 一直不做功C.始终指向大圆环圆心 答案AB. 一直做正功D.始终背离大圆环圆心解析 光滑大圆环对小环只有弹力作用。弹力方向沿大圆环的半径方向（下滑过程先背离 圆心，后指向圆心），与小环的速度方向始终垂直，不做功。故选A。12. （2018 全国卷川）（多选）地下矿井中的矿石装在矿车中，用电机通过竖井运送至地 面。某竖井中矿车提升的速度大小/随时间1的变化关系如图所示，其中图线分别描述 两次不同的提升过程，它们变速阶段加速度的大小都相同：两次提升的高度相同，提升的质 量相等。不考虑摩擦阻力和空气阻力。对于第次和

14、第次提升过程（）A.矿车上升所用的时间之比为4 ： 5B.电机的最大牵引力之比为2： 1C.电机输出的最大功率之比为2 ： 1D.电机所做的功之比为4： 5答案AC解析 设第次所用时间为，根据速度图象与£轴所围的面积等于位移（此题中为提升 的高度）可知，X2toX vb=X （tto+ t）解得：2=竽，所以第次和第次提升过程所用时间之比为2a：手=4： 5, A正确；由于两次提升变速阶段的加速度大小相同，在匀 加速阶段，由牛顿第二定律，F-mg=ma,可得提升的最大牵引力之比为1 ： 1, B错误；由功 率公式尸网,电机输出的最大功率之比等于最大速度之比，为2：1, C正确；两次提

15、升过程 中动能增加量均为0,由动能定理得/电一侬内=0,两次提升高度从相同，所以电机两次做功 相同，D错误。13. （2016 天津高考）（多选）我国高铁技术处于世界领先水平。和谐号动车组是由动车 和拖车编组而成的，提供动力的车厢叫动车，不提供动力的车厢叫拖车。假设动车组各车厢质量均相等，动车的额定功率都相同，动车组在水平直轨道上运行过程中阻力与车重成正比。某列动车组由8节车厢组成，其中第1、5力车厢为动车，其余为拖车，则该动车组（）A.启动时乘客受到车厢作用力的方向与车运动的方向相反B.做匀加速运动时，第5、6 H与第6、7节车厢间的作用力之比为3 ： 2C.进站时从关闭发动机到停下来滑行的

16、距离与关闭发动机时的速度成正比D.与改为4节动车带4节拖车的动车组最大速度之比为1 ： 2答案BD解析启动时，动车组做加速运动.加速度方向向前，乘客受到竖直向下的重力和车厢 对乘客的作用力，由牛顿第二定律可知，这两个力的合力方向向前，所以启动时乘客受到车 厢作用力的方向一定倾斜向前，A错误：设每节车厢质量为出动车组在水平直轨道上运行过 程中阻力与车重成正比，则有每节车厢所受阻力f=kmS,设动车组匀加速直线运动的加速度 为a，每节动车的牵引力为尸,对8行车厢组成的动车组整体，由牛顿第二定律，2尸-8广=83： 设第5节车厢对第6节车厢的拉力为三，隔离第6、7、8节车厢，把第6、7、8节车厢作为

17、 整体进行受力分析，由牛顿第二定律得，后一343皿，解得冗=节 设第6节车厢对第7节 车厢的拉力为凡，隔离第7、8节车厢，把第7、8行车厢作为整体进行受力分析，由牛顿第 二定律得，A2£=2皿：解得代=第5、6节车厢与第6、7节车厢间的作用力之比为先： =苧（=3： 2, B正确；关闭发动机后，动铀在阻力作用下滑行，由匀变速直线运动规律，滑行距离与关闭发动机时速度的二次方成正比，C错误；设每节动车的额定功率为凡当有2节动车带6节拖车时，2P=8f - vxx；当改为4节动车带4节拖车时，4户=8f -侬: 联立解得出：侬=1 ： 2, D正确。14. （2016 全国卷11）（多选）

18、两实心小球甲和乙由同一种材料制成，甲球质量大于乙球 质量。两球在空气中由静止下落，假设它们运动时受到的阻力与球的半径成正比，与球的速 率无关。若它们下落相同的距离，则（）A.甲球用的时间比乙球长B.甲球末速度的大小大于乙球末速度的大小C.甲球加速度的大小小于乙球加速度的大小D.甲球克服阻力做的功大于乙球克服阻力做的功答案BD解析 甲、乙下落的时间与加速度有关，应先求加速度，由皿产P r,p=H就）得R同理且乙=彳王毛，因m 所以a因a乙,故C项错误：再由位移公式方=L二可知乙，故A项错误：再由速度位移公式j=2a方得八，"乙，B项正确；甲 球受到的阻力大，甲、乙下落距离相等，故甲球克

19、服阻力做的功大于乙球克服阻力做的功，D 项正确。15. （2015 全国卷H）一汽车在平直公路上行驶。从某时刻开始计时，发动机的功率尸随 时间t的变化如图所示。假定汽车所受阻力的大小f恒定不变。下列描述该汽车的速度/随 时间下变化的图线中，可能正确的是（）答案A解析在广£图象中，图线的斜率代表汽车运动时的加速度，由牛顿第二定律可得：在 0七时间内，:一£=ma，当速度V不变时，加速度a为零，在广2图象中为一条水平线： 当速度/变大时，加速度a变小，在广£图象中为一条斜率逐渐减小的曲线，选项B、D错 误：同理，在a£二时间内，-f=ma,图象变化情况与0七

20、时间内情况相似，由于汽车在 v运动过程中速度不会发生突变，选项C错误，A正确。题组三模拟小题16. （2019 山东淄博三模）引体向上是中学生体育测试的项目之一，引体向上运动的吉 尼斯世界纪录是53次/分钟。若某中学生在30秒内完成12次引体向上，该学生此过程中克 服重力做功的平均功率最接近于（）A. 400 WB. 100 WC. 20 WD. 5 W答案B解析 中学生的质量约为50 kg,每次引体向上上升的高度约为0.5 m,引体向上一次克 服重力做的功力仍=/方=50X10X0. 5 J=250 J,全过程克服重力做功的平均功率约为下= =12X2oO J=i0（） w,故 b 正确，A

21、、C、D 错误。 t 30 s17. （2019 福建莆田二检）高铁列车行驶时受到的总阻力包括摩擦阻力和空气阻力。某 一列高铁列车以180 km/h的速度在平直轨道上匀速行驶时，空气阻力约占总阻力的50$,牵 引力的功率约为2000 kW。假设摩擦阻力恒定，空气阻力与列车行驶速度的平方成正比，则该 列车以360 km/h的速度在平直轨道上匀速行驶时牵引力的功率约为（）A. 4000 kWB. 8000 kWC. 10000 kWD. 16000 kW答案C解析 当高铁列车以180 km/h的速度在平直轨道上匀速行驶时：月=2匕：该列车 以360 km/h的速度在平直轨道上匀速行驶时:月=玲,解

22、得Q=5A=10000 kW, 故选C。18. （2019 湖南怀化高考一模）（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，水平拉力做的功用.和物体发生的位移x之间 的关系如图所示，重力加速度g取10 则（）A.此物体在月6段做匀加速直线运动B.此物体在月6段做匀速直线运动C.此物体在。1段做匀加速直线运动D.此物体在Qi段做匀速直线运动答案BC解析 物体在水平而上运动，水平拉力与物体运动方向相同，物体受到的滑动摩擦力大A历 15小f= 姐=2 N,物体在0A段受到的水平拉力大小等于A=N=5 N,可见，水平 s J拉力大于摩擦力，则物体在

23、"段做匀加速直线运动：物体在段受到的水平拉力大小等于 乏=那=21 n=2 N,水平拉力等于摩擦力，则物体在四段做匀速直线运动，故B、C Su o正确。19. （2019 山东济南金牌一对一一模）（多选）我国科学家正在研制航母舰载机使用的电 磁弹射器，舰载机总质量为3. 0X10, kg,设起飞过程中发动机的推力恒为1.0X10'N,弹射 器的有效作用长度为100 m,推力恒定。要求舰载机在水平弹射结束时速度的大小达到80 m/s。 弹射过程中舰载机所受总推力为弹射器和发动机推力之和，假设所受阻力为总推力的20%,则 （）A.弹射器的推力大小为1. 1X106 NB.弹射器对

24、舰载机所做的功为1.1 XI。' JC.弹射器对舰载机做功的平均功率为& 8X10： HD.舰载机在弹射过程中的加速度大小为32 m/s=答案ABD解析由速度和位移公式可得：病= 2as,解得舰载机在弹射过程中的加速度为：a=32 m/s2,由牛顿第二定律可知：尸+尸发一0. 2（尸+尸Q=sa,解得弹射器的推力为：5=1. 1X1O6N, 故A、D正确：弹射器对舰载机所做的功为：lX106X100 J=l. 1X103 J,故B正确：弹射器的作用时间为：s = 2.5 s,弹射器对舰载机做功的平均功率为：P=y=1 1 X 102"? W=4.4X10: W,故 C

25、 错误。ND20. （2019 宁夏石嘴山三中一模）质量勿=200 kg的小型电动汽车在平直的公路上由静 止启动，图象甲表示汽车运动的速度与时间的关系，图象乙表示汽车牵引力的功率与时间的 关系。设汽车在运动过程中阻力不变，在18 s末汽车的速度恰好达到最大。则下列说法正确 的是（）甲0乙/sA.汽车受到的阻力为200 NB.汽车的最大牵引力为800 NC.汽车在做变加速运动过程中的位移大小为90 mD. 818 s过程中汽车牵引力做的功为8X10, J答案D解析 当汽车的功率不变，牵引力等于阻力时，速度有最大值，则有：=-=800 N,p Q X 1 02故A错误：汽车做匀加速运动时的牵引力最

26、大，则有：产=£=上* N=1000 N,故B错误: 匕 8818 s过程中汽车的牵引力已达到最大功率，所以牵引力做的功为：片1=8X10,J,故D 正确；设汽车在变加速运动过程中的位移大小为S,根据动能定理得：尸2一4=）言一：0应 解得：s=95. 5 m,故C错误。21. （2020 四川绵阳高三上学期一诊）（多选）一辆汽车从静止开始以恒定功率?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，图象斜率为左，横 截距为6,贝lj（）A.汽车所受阻力为JB.汽车的质量为?C.汽车的最大速度为1D.汽车从静止到获得最大速度的时间为与 2kb答案BC解析 当

27、加速度为零时，速度最大，由图象知：=b,解得汽车的最大速度为：% 修b汽车受到的阻力为：f=Pb,故A错误，C正确。汽车从静止开始启动时，由片&及尸Vu-f=皿得:故图象的斜率解得：m=£,故B正确,汽车以恒定功率启 m v mmk动，做加速度减小的加速运动，根据已知条件无法求出从静止到获得最大速度的时间，故D 错误。第2步精做大题提能力题组一基础大题22. 如图所示，一位质量位=50 kg的滑雪运动员从高度方=30 m的斜坡自由滑下(初速 度为零)。斜坡的倾角。=37° ,滑雪板与雪面的滑动摩擦因数=0.1。则运动员滑至坡底 的过程中，求：各个力所做的功分别是多少

28、？合力做了多少功？(不计空气阻力,产合m/s: sin37° =0.6, cos37° =0. 8)答案(1)重力做的功为1.5X10, J：支持力做的功为零；摩擦力做的功为-2X10, J (2)1.3X10' J解析(1)对运动员受力分析，运动员受重力、斜坡的支持力和滑动摩擦力，重力做的功50X10X30 J=1.5X10; J因支持力方向与运动员速度方向始终垂直，所以支持力不做功，即网=0 摩擦力做的功力：Wt=-fL= 0gcos370= -2X103 Jo(2)合力做的功为:严化=在+解+功=l.5X10' J-2X105 J=l. 3X101 J

29、o23. 汽车的质量为4X10、kg,额定功率为30 kW,运动过程中阻力的大小恒为车重的0.1倍，汽车在水平路面上从静止开始以8X10, N的牵引力出发，§取10 m/s%求:(1)经过多长时间汽车达到额定功率？(2)汽车达到额定功率后保持功率不变，运动中最大速度多大？(3)汽车加速度为0. 6 m/N时的速度多大？答案(1) 3. 75 s (2)7. 5 m/s (3) 4. 7 m/s解析(1)根据牛顿第二定律得：m/s"=l m/s"尸一f 80000. 1X4000X10m4000根据片尸。得达到额定功率时的速度为:9=30000F 8000m/s = 3. 75 m/s,33.75得：片厂丁 s=3. /0 so(2)汽车所受阻力为：f=Jang=4QQQ N,当4f时，a=0,速度最大，故最大速度为：P 30000 , l ,%=7=/而 m/s = 7.5 m/so(3)根据牛顿第二定律得：F -f=ma ,解得牵引力：尸'=皿, +/=(4000X0.6 + 4000) N=6400 N,则速度为：v'=直=普翳 m/s44. 7 m/s。题组二高考大题24. (