2020届高三物理一轮复习专题分类练习卷：功和功率

1、功和功率题型一功的分析及恒力功的计算对功的正、负的判断1】 .一辆正沿平直路面行驶的车厢内，一个面向车前进方向站立的人对车厢壁施加水平推力F ，在车前进s 的过程中，下列说法正确的是()A 当车匀速前进时，人对车做的总功为正功B 当车加速前进时，人对车做的总功为负功C当车减速前进时，人对车做的总功为负功D 不管车如何运动，人对车做的总功都为零【变式 1 】如图所示，木块B 上表面是水平的，木块A 置于 B 上，并与B 保持相对静止，一起沿固定的光滑斜面由静止开始下滑，在下滑过程中()A A所受的合外力对A不做功B B 对 A的弹力做正功C B 对 A 的摩擦力做正功D A对 B 做正功【变式2

2、】 (2019·河北邯郸月考)里约奥运会男子100米决赛中，牙买加名将博尔特以9秒 81 的成绩夺得冠军博尔特在比赛中，主要有起跑加速、途中匀速和加速冲刺三个阶段，他的脚与地面间不会发生相对滑动以下说法正确的是 ()A 加速阶段地面对人的摩擦力做正功B 匀速阶段地面对人的摩擦力不做功C由于人的脚与地面间不发生相对滑动，所以不论加速还是匀速，地面对人的摩擦力始终不做功D 无论加速还是匀速阶段，地面对人的摩擦力始终做负功 恒力做功的求解恒力做功的计算方法【例2】 一物体静止在粗糙水平地面上现用一大小为F1 的水平拉力拉动物体，经过一段时间后其速度变为v.若将水平拉力的大小改为F2， 物体

3、从静止开始经过同样的时间后速度变为2v.对于上述两个过程，用WF1、 WF2分别表示拉力F1、F 2所做的功，Wf1、Wf2分别表示前后两次克服摩擦力所做的功，则()A WF2>4WF 1， Wf2>2Wf1B WF2>4WF1， Wf2 2Wf1CWF2<4WF1， Wf22Wf1D WF2<4WF1， Wf2<2Wf1h，1 】如图所示，质量为m 的物体在恒力F 的作用下从底端沿斜面向上一直匀速运动到顶端，斜面高倾斜角为 .现把物体放在顶端，发现物体在轻微扰动后可匀速下滑，重力加速度大小为g.则在上升过程中恒力F 做2】如图所示，两个物体与水平地面间的动

4、摩擦因数相等，它们的质量也相等在甲图中用力MghC 2mghD 无法确定物体，在乙图中用力F 2推物体，夹角均为，两个物体都做匀速直线运动，通过相同的位移设F1拉F1和F2对物体所W3 和W4，下列判断正确的是()做的功分别为W1 和W2，物体克服摩擦力做的功分别为A F1 F2BW1W2CW3W4DW1W3W2W4题型二求解变力做功的四种方法【例 3】如图所示，质量为m 的小球用长L 的细线悬挂而静止在竖直位置现用水平拉力F 将小球缓慢拉到细线与竖直方向成 角的位置在此过程中，拉力F 做的功为()A FL cos B FLsin C FL(1 cos )D mgL(1 cos )【变式 1

5、】如图所示，固定的光滑竖直杆上套着一个滑块，用轻绳系着滑块绕过光滑的定滑轮，以大小恒定的拉力 F 拉绳，使滑块从A 点起由静止开始上升若从A 点上升至B 点和从 B 点上升至C 点的过程中拉力F 做的功分别为W1 和 W2，图中AB BC，则()A W1> W2B W1< W2C W1 W2D 无法确定W1 和W2的大小关系m，悬线长为L，把悬线拉到水平位置后放手设在摆球运动过2】 (2019·宁波模拟)如图所示，摆球质量为程中空气阻力F 阻 的大小不变，则下列说法正确的是()A重力做功为mgLB悬线的拉力做功为01C空气阻力F 阻 做功为mgLD空气阻力F 阻 做功为2

6、F 阻 L题型三功率的理解与计算4】 (2019 ·海口模拟)质量为m 的物体静止在光滑水平面上，从t 0 时刻开始受到水平力的作用力的大小F与时间 t 的关系如图所示，力的方向保持不变，则()A 3t0时刻的瞬时功率为B 3t0时刻的瞬时功率为5F20t0m15F20t0mC在t 0 到 3t0这段时间内，水平力的平均功率为D 在t0 到3t0 这段时间内，水平力的平均功率为23F 20t04m25F20t06m1 】如图甲所示，一个质量m 2 kg 的物块静止放置在粗糙水平地面O 处，物块与水平面间的动摩擦因数0.5，在水平拉力F 作用下物块由静止开始向右运动，经过一段时间后，物

7、块回到出发点O 处，取水平向右为速度的正方向，物块运动过程中其速度v 随时间 t 变化规律如图乙所示，g 取 10 m/s2.则 ()A物块经过4 s 时间到出发点B 4.5 s时水平力F 的瞬时功率为24 WC 0 5 s内摩擦力对物块先做负功，后做正功，总功为零D 0 5 s内物块所受合力的平均功率为1.8 W【变式2】 (2018 ·高考全国卷) 地下矿井中的矿石装在矿车中，用电机通过竖井运送到地面某竖井中矿车提升的速度大小v 随时间 t 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

8、气阻力对于第次和第次提升过程，()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题型四机车启动问题1模型一以恒定功率启动(1)动态过程(2)这一过程的P-t图象和 v -t图象如图所示：2模型二以恒定加速度启动(1)动态过程(2)这一过程的P-t图象和 v -t图象如图所示：3三个重要关系式P(1)无论哪种启动过程，机车的最大速度都等于其匀速运动时的速度，即vm F .(2)机车以恒定加速度启动时，匀加速过程结束时功率最大，速度不是最大，即v FP< vm FP .(3)机车以恒定功率运行时，牵引力做的功W P

9、t，由动能定理得Pt F 阻 x Ek，此式经常用于求解机车以恒定功率启动过程的位移或速度4.四个常用规律(1) P Fv.(2) F Ff ma.(3) v at(a 恒定)(4)Pt Ffx Ek(P 恒定)以恒定功率启动方式的求解【例5】 某车以相同的功率在两种不同的水平路面上行驶，受到的阻力分别为车重的k1 和k2倍，最大速率分别为v1 和v2，则()k1A v2 k1v1B v2v1k2k2C v2v1D v2 k2v1k1以恒定牵引力启动方式的求解【例6】 当前我国“高铁 ”事业发展迅猛，假设一辆高速列车在机车牵引力和恒定阻力作用下，在水平轨道上由静止开始启动，其v t 图象如图所

10、示，已知0 t1 时间内为过原点的倾斜直线，t1 时刻达到额定功率P，此后保持功率P不变，在t3时刻达到最大速度v3，以后匀速运动下列判断正确的是()驶，且行驶中阻力恒定，最大车速为A汽车所受阻力为2× 130 NB 汽车匀加速所需时间为5 sA从 0至 t3时间内，列车一直做匀加速直线运动B t2时刻的加速度大于t1时刻的加速度PC在t3 时刻以后，机车的牵引力为零D该列车所受的恒定阻力大小为v3机车启动中的常见图像问题a 图像 v1【例 7】如图所示为汽车的加速度和车速的倒数v的关系图象若汽车质量为2× 103 kg，它由静止开始沿平直公路行30 m/s，则()C汽车匀

11、加速的加速度为3 m/s2D汽车在车速为5 m/s 时，功率为6× 140WP t 图像【例8】 (2015·高考全国卷) 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P 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v 随时间 t 变化的图象中，可能11 a 图像 v【例9】 (2019·中原名校联盟质检)如图甲所示，水平面上一质量为m 的物体在水平力F 作用下开始做加速运动，力F 的功率 P 保持恒定，运动过程中物体所受的阻力f 大小不变，物体速度最终达到稳定值vm，作1用过程物体速度的倒数v1与加速度a 的关系图象如图

12、乙所示在已知功率P 的情况下，根据图象所给信息可知以下说法中正确的是()A可求出m、 f 和 vmB不能求出mC不能求出fD可求出加速运动时间v t 图像【例 10】如图甲所示，用起重机将地面上静止的货物竖直向上吊起，货物由地面运动至最高点的过程中，其 v -t 图象如图乙所示下列说法正确的是()甲乙A在0 t1 时间内，货物处于超重状态B在t1 t2时间内，起重机拉力对货物不做功C在t2 t3时间内，起重机拉力对货物做负功D 匀速阶段拉力的功率可能比加速阶段某一时刻拉力的瞬时功率小参考答案题型一功的分析及恒力功的计算 对功的正、负的判断【例1】 .一辆正沿平直路面行驶的车厢内，一个面向车前进

13、方向站立的人对车厢壁施加水平推力F，在车前进s的过程中，下列说法正确的是()A 当车匀速前进时，人对车做的总功为正功B当车加速前进时，人对车做的总功为负功C当车减速前进时，人对车做的总功为负功D不管车如何运动，人对车做的总功都为零【答案】B【解析】.人对车施加了三个力，分别为压力、推力F、静摩擦力f，根据力做功的公式及作用力和反作用力的关系判断做正功还是负功当车匀速前进时，人对车厢壁的推力F 做的功为WF Fs，静摩擦力做的功为Wffs，人处于平衡状态，根据作用力与反作用力的关系可知，F f，则人对车做的总功为零，故A 错误；当车加速前进时，人处于加速状态，车厢对人的静摩擦力f 向右且大于车厢

14、壁对人的作用力F，所以人对车厢的静摩擦力f 向左，静摩擦力做的功Wffs，人对车厢的推力F 方向向右，做的功为WF Fs，因为f>F，所以人对车做的总功为负功，故 B 正确， D 错误；同理可以证明当车减速前进时，人对车做的总功为正功，故C 错误【变式 1 】如图所示，木块B 上表面是水平的，木块A 置于 B 上，并与B 保持相对静止，一起沿固定的光滑斜面由静止开始下滑，在下滑过程中()A A所受的合外力对A不做功B B 对 A的弹力做正功C B 对 A 的摩擦力做正功D A对 B 做正功【答案】C【解析】A、 B 一起沿固定的光滑斜面由静止开始下滑，加速度为gsin ( 为斜面倾角)，

15、由于A速度增大，由动能定理知，A 所受的合外力对A 做正功，对A 受力分析，可知B 对 A 的支持力方向竖直向上，B 对 A 的摩擦力方向水平向左，故B 对 A 的摩擦力做正功，B 对 A 的弹力做负功，选项A、 B 错误， C 正确； A 与 B 相对静止，由牛顿第二定律及几何关系可知A 对 B 的作用力垂直斜面向下，A 对 B 不做功，选项D 错误【变式2】 (2019·河北邯郸月考)里约奥运会男子100米决赛中，牙买加名将博尔特以9秒 81 的成绩夺得冠军博尔特在比赛中，主要有起跑加速、途中匀速和加速冲刺三个阶段，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

16、地面对人的摩擦力做正功B 匀速阶段地面对人的摩擦力不做功C由于人的脚与地面间不发生相对滑动，所以不论加速还是匀速，地面对人的摩擦力始终不做功D 无论加速还是匀速阶段，地面对人的摩擦力始终做负功【答案】BC【解析】 人的脚与地面间的摩擦力是静摩擦力，该力的作用点并没有发生位移，所以地面对人的摩擦力始终不做功，选项B、 C 正确恒力做功的求解恒力做功的计算方法【例2】 一物体静止在粗糙水平地面上现用一大小为F1 的水平拉力拉动物体，经过一段时间后其速度变为v.若将水平拉力的大小改为F2，物体从静止开始经过同样的时间后速度变为2v.对于上述两个过程，用WF1、 WF2分别表示拉力 F1、 F2所做的

17、功，Wf1、 Wf2分别表示前后两次克服摩擦力所做的功，则()AWF2>4WF1，Wf2>2Wf1BWF2>4WF1，Wf2 2Wf1CWF2<4WF1，Wf2 2Wf1DWF2<4WF1，Wf2<2Wf1【答案】C【解析】.物体两次的加速度之比a2a12tvvt21， 位移之比l2l122vt2vt21， 摩擦力之比f2f111，由牛顿第二定律得Ffma，则拉力之比F2F1(ma2f)(ma1f)<2，做功之比WF2WF1(F2·l2)(F1·l1)<4，Wf2 Wf1 ( f2· l 2)( f1 ·

18、l 1) 2 1 ，故 C 正确【变式 1 】如图所示，质量为m 的物体在恒力F 的作用下从底端沿斜面向上一直匀速运动到顶端，斜面高h，倾斜重力加速度大小为g.则在上升过程中恒力F 做的功角为 .现把物体放在顶端，发现物体在轻微扰动后可匀速下滑，C 2mghD 无法确定把物体放在顶端，发现物体在轻微扰动后可匀速下滑，则物体受力平衡，则有 Ff mgsin .上滑过程中，h物体也做匀速直线运动，受力平衡，则有F mgsin Ff 2mgsin ，则在上升过程中恒力F 做的功W F · i sin h2mgsin ·sin 2mgh，故选项C 正确【变式2】如图所示，两个物体与

19、水平地面间的动摩擦因数相等，它们的质量也相等在甲图中用力F1拉物体，在乙图中用力F 2推物体，夹角均为，两个物体都做匀速直线运动，通过相同的位移设F1和 F2对物体所做的功分别为W1 和 W2，物体克服摩擦力做的功分别为W3和 W4，下列判断正确的是()甲乙A F1 F2BW1W2CW3W4DW1W3W2W4【答案】D题型二求解变力做功的四种方法【例 3】如图所示，质量为m 的小球用长L 的细线悬挂而静止在竖直位置现用水平拉力F 将小球缓慢拉到细线与竖直方向成 角的位置在此过程中，拉力F 做的功为()A FL cos B FLsin C FL(1 cos )D mgL(1 cos )【答案】D

20、【解析】在小球缓慢上升过程中，拉力F 为变力，此变力F 的功可用动能定理求解由WF mgL(1 cos ) 0得 WF mgL(1 cos )，故D 正确【变式 1 】如图所示，固定的光滑竖直杆上套着一个滑块，用轻绳系着滑块绕过光滑的定滑轮，以大小恒定的拉力 F 拉绳，使滑块从A 点起由静止开始上升若从A 点上升至B 点和从 B 点上升至C 点的过程中拉力F 做的功分别为W1 和 W2，图中AB BC，则()A W1>W2BW1<W2CW1W2D无法确定W1和W2的大小关系【答案】A【解析】绳子对滑块做的功为变力做功，可以通过转换研究对象，将变力的功转化为恒力的功；因绳子对滑块做的

21、功等于拉力F 对绳子做的功，而拉力F 为恒力，W F· l， l 为绳拉滑块过程中力F 的作用点移动的位移，大小等于滑轮左侧绳长的缩短量，由图可知，lAB> lBC，故W1> W2， A 正确【变式 2】 (2019·宁波模拟)如图所示，摆球质量为m，悬线长为L，把悬线拉到水平位置后放手设在摆球运动过程中空气阻力F 阻 的大小不变，则下列说法正确的是()A重力做功为mgLB 悬线的拉力做功为0C空气阻力F 阻 做功为mgL1D空气阻力F 阻 做功为2F 阻 LABD.由重力做功特点得重力做功为：WG mgL， A 正确；悬线的拉力始终与v垂直，不做功，B 正确；

22、由微元1法可求得空气阻力做功为：WF 阻 12FL， D 正确题型三功率的理解与计算4】 (2019 ·海口模拟)质量为m 的物体静止在光滑水平面上，从t 0 时刻开始受到水平力的作用力的大小F与时间 t 的关系如图所示，力的方向保持不变，则A 3t0时刻的瞬时功率为B 3t0时刻的瞬时功率为5F20t0m15F20t0mC在t 0 到 3t0这段时间内，水平力的平均功率为23F20t04mD 在t0 到3t0 这段时间内，水平力的平均功率为25F02t06mBD.2F0F0 3F05F0t02t0时刻速度大小v2a1·2t0mt0，3t 0时刻的速度大小为v3v2a2t0

23、m ·2t0m·t0m ，3t0时刻力F15F 02t01 F03F0，所以瞬时功率P3F0·v3m ， A 错、 B 对；03t0时间段，水平力对物体做功WF0x13F0x2F0×2·m2v2 v325F20t02W 25F20t0(2t0) 3F0· 2 t02m ，平均功率P t 6m ， C 错、 D 对1 】如图甲所示，一个质量m 2 kg 的物块静止放置在粗糙水平地面O 处，物块与水平面间的动摩擦因数0.5，在水平拉力F 作用下物块由静止开始向右运动，经过一段时间后，物块回到出发点O 处，取水平向右为速度的正方向，物块运动

24、过程中其速度v 随时间 t 变化规律如图乙所示，g 取10 m/s2.则 ()A物块经过4 s时间到出发点B 4.5 s时水平力F 的瞬时功率为24 WC 0 5 s内摩擦力对物块先做负功，后做正功，总功为零D 0 5 s内物块所受合力的平均功率为1.8 W【答案】BD【解析】由图象可知，前4 s 内速度方向始终为正方向，故前4 s 时间内没有回到出发点，选项A 错误；根据v -t3图线的斜率表示加速度，可知35 s 内，加速度a31m/s23 m/s2，4.5 s 时的速度va t3×(4.54) m/s1.5 m/s，根据牛顿第二定律有F mg ma，得F16 N，负号表示力的方

25、向水平向左，水平力F 的瞬时功率 P Fv 24 W，选项B 正确；滑动摩擦力的方向始终与速度方向相反，摩擦力始终做负功，选项C 错误；3 5 s内合力为恒力，物块的位移为零，合力做的功为零，0 3 s内，物块的加速度a1 3 m/s2 1 m/s2，位移s1 1× 1×3232W9m 4.5m，合力做的功WF 合s1mas19 J，05 s内合力的平均功率P W1.8 W，选项D 正确t5【变式2】 (2018 ·高考全国卷) 地下矿井中的矿石装在矿车中，用电机通过竖井运送到地面某竖井中矿车提升的速度大小v 随时间 t 的变化关系如图所示，其中图线分别描述两次不

26、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45【答案】AC1111【解析】.根据位移相同可得两图线与时间轴围成的面积相等，2v0×2t02× 2v02t0t(t0t，解得)t2t0，则对于第次和第次提升过程中，矿车上升所用的时间之比为2t0 (2t0 21t0) 4 5， A 正确； 加速过程中的牵引力最大，且已知两次加速时的加速度大小相等，故两次中最大牵引力相等，B

27、错误；由题知两次提升的过程中矿车的最大速度之比为2 1，由功率P Fv，得最大功率之比为21 ， C 正确；两次提升过程中矿车的初、末速度都为零，则电机所做的功等于克服重力做的功，重力做的功相等，故电机所做的功之比为1 1， D 错误题型四机车启动问题1模型一以恒定功率启动(1)动态过程(2)这一过程的P-t图象和 v -t图象如图所示：(1)动态过程(2)这一过程的P-t图象和 v -t图象如图所示：3三个重要关系式P(1)无论哪种启动过程，机车的最大速度都等于其匀速运动时的速度，即vm F .PP(2)机车以恒定加速度启动时，匀加速过程结束时功率最大，速度不是最大，即v F< vm

28、F .(3)机车以恒定功率运行时，牵引力做的功W Pt，由动能定理得Pt F 阻 x Ek，此式经常用于求解机车以恒定功率启动过程的位移或速度4.四个常用规律(1) P Fv.(2) F Ff ma.(3) v at(a 恒定)(4)Pt Ffx Ek(P 恒定)以恒定功率启动方式的求解5】 某车以相同的功率在两种不同的水平路面上行驶，受到的阻力分别为车重的k1 和k2倍，最大速率分别为v1 和 v2，则()k1k2Av2k1v1Bv2v1Cv2v1Dv2k2v1k2k1【答案】Bk1【解析】.车以最大速率行驶时，牵引力F 等于阻力Ff，即FFfkmg.由Pk1mgv1及Pk2mgv2，得v2

29、v1，故k2B 正确以恒定牵引力启动方式的求解开始启动，其v t 图象如图所示，已知0 t1 时间内为过原点的倾斜直线，t1 时刻达到额定功率P，此后保持功率P【例6】 当前我国“高铁 ”事业发展迅猛，假设一辆高速列车在机车牵引力和恒定阻力作用下，在水平轨道上由静止不变，在t3时刻达到最大速度v3，以后匀速运动下列判断正确的是()驶，且行驶中阻力恒定，最大车速为A汽车所受阻力为2× 130 NC汽车匀加速的加速度为3 m/s2A从 0至 t3时间内，列车一直做匀加速直线运动B t2时刻的加速度大于t1时刻的加速度PC在t3 时刻以后，机车的牵引力为零D该列车所受的恒定阻力大小为Pv3

30、【答案】D【解析】.0 t1 时间内，列车做匀加速运动，t1 t3时间内，加速度逐渐变小，故A、 B 错误； t3以后列车做匀速运动，牵引力大小等于阻力大小，故C 错误；匀速运动时Ff F 牵 P ，故 D 正确机车启动中的常见图像问题a 图像v17】如图所示为汽车的加速度和车速的倒数v的关系图象若汽车质量为2× 103 kg，它由静止开始沿平直公路行30 m/s，则()B 汽车匀加速所需时间为5 sD汽车在车速为5 m/s 时，功率为6× 140WAB1【解析】设汽车所受阻力大小为f ，由汽车的加速度和车速倒数1 的关系图象可知，汽车从静止开始先做匀加速vv1运动，加速度a 2 m/s2，直到速度达到v1 10 m/s，则匀加速阶段所用时间为t 5 s，此时汽车的牵引力功率a达到最大，即Pm (f ma)v1；接下来做加速度逐渐减小的变加速运动，汽车的牵引力功率保持不变，当速度达到v230 m/s 时，加速度为零，此时Pm