专题05功和功率重力势能（解析版）

1、高一物理下学期期末综合复习（特训专练+押题模拟）专题05功和功率重力势能特训专题特训内容专题1恒力功和变力功的计算（IT4T）专题2平均功率和瞬时功率（5T8T）专题3机车启动问题（9T12T）专题4重力势能（13T16T）【典例专练】一、恒力功和变力功的计算.如下图，两个互相垂直的力B、b2同时作用在一个物体上，使物体在光滑水平面上移动了一段距离,Fi、F2做的功分别是8J、6J,那么B、尸2的合力做的功是（）A. 2JB. 10JC. 14JD.无法确定【答案】C【详解】B、尸2的合力做的功等于两力做功之和W = 8J+6J = 14J故ABD错误，C正确。应选C。.质量为根的物体，静止在

2、倾角为。斜面上，斜面沿水平方向向右匀速移动了距离3如下图。斜面运动过程中物体相对斜面始终静止，重力加速度为g,那么以下说法正确的选项是（）A.合力对物体做功为零.重力对物体做功为际心加0C.物体克服摩擦力做功为根gLsinOcos。D.支持力对物体做功agLsin。【答案】AC【答案】B【详解】以湖面为零势能面，力表示石子到湖面的距离，故重力势能可表示为耳=-吆应选B。16.一条长为L质量为根的均匀链条放在光滑的水平桌面上，其吟悬在桌边，如下图。在链条的另 一端用水平力缓慢地把链条全部拉到桌面上，此过程中重力势能的变化量为（）mgL mgL mgLA. d . C. U.mgL mgL mgL

3、A. d . C. U.32816mgLT【答案】A【详解】悬在桌边的，L长链条的重心在其中点处，离桌面的高度为/2 =葭4 = 542 4 8它的质量为:，把它拉到桌面上时，增加的重力势能为八5=詈*力=皆义=甯3在桌面上原长的链条重力势能不变，所以用水平力缓慢地把链条全部拉到桌面上，重力势能的变化量为 4噜,A正确，BCD错误。应选A。【详解】A.物体做匀速运动，合力为零，做功为零，故A正确；B.物体沿水平方向运动，沿重力方向没有位移，所以重力做功为零，故B错误；C.物体受到摩擦力沿斜面向上，受力分析得了= mgsin。摩擦力做负功为叫=/Lcos（180 -。） = -mgLsinOco

4、se因此物体克服摩擦力做功为mgLsinOcosO ,故C正确；D.支持力垂直斜面向上，做正功唯=/%gcoseLsine = mgsin6cose故D错误。应选AC。3.质量为1kg的物体放在光滑水平面上由静止开始沿直线运动，所受水平外力尸与运动距离x的关系如图 所示。对图示的全过程进行研究，以下说法正确的选项是（）A.水平外力尸做的功为28JB.物体的运动时间为5sC.外力做功的平均功率约为5.7WD.物体运动到x = 5m处时，水平外力尸做功的瞬时功率为20W【答案】CD【详解】A.通过计算E图像的面积可知，图示的全过程中外力做的功W = 6x3 + （-5）x2J=8J故A错误；B.由

5、动能定理W =；加廿计算得到x = 3m处的速度为巧=6m/s , x = 5m处的速度为吗=4m/s由牛顿第二定律可知，物体匀加速过程的加速度大小为q = Z = 6m/s2匀减速过程的加速度大小为 m4 =5m/s2设匀加速和匀减速的所用的时间分别为:和，2，贝I砧=匕解得4 =k；-a2t2 = v2 m解得t2 = 0.4s故物体运动的总时间为方=4 +可=l4s , B错误；w 8C.全过程中外力做功的平均功率为尸=0W=5.7, C正确；t 1.4D.物体运动到x=5m处时，外力做功的瞬时功率为尸=月匕=20W , D正确。应选CDo.如下图，半径为R的孔径均匀的圆形弯管水平放置，

6、小球在管内以足够大的初速度u在水平面内做圆 周运动，小球与管壁间的动摩擦因数为4,设从开始运动的一周内小球从A到3和从3到A的过程中摩擦 力对小球做功分别为叫和在这一周内摩擦力做的总功为区,那么以下关系式正确的选项是（ ）A.叱=0B. W3WW2C. W=W2O.叱区【答案】D【详解】小球在水平弯管内运动，滑动摩擦力始终与速度方向相反，做负功，对每一小段圆弧有W,二F淤m2而小球在水平面内做圆周运动的向心力是由外管壁对小球的弹力Ev提供的，即Fn=F由于加、R不 变，摩擦力对小球做负功，所以小球运动速率u减小，向心力减小，即Fn减小，由F尸n知,滑动摩擦力 万也减小，经过每一小段圆弧，摩擦力

7、做的功将逐渐减少，一周内有W/W2,W/和W2均为负功，有卬3二W/+W2应选Do二、平均功率和瞬时功率.身高1.70m,体重52kg的李明同学在lmin内连续做了 30个完整的引体向上，且上引过程与吓放过 程的时间相同。引体向上的上弓1过程重心上升的高度约为0.5m,重力加速度g取10m/s2 .以下说法正确的 是（）A.该同学在lmin内重力做的总功约为7800JB.该同学在某次上引过程克服重力做功的平均功率约为260WC.该同学在lmin内重力做的总功约为15600JD.该同学在某次上引过程重力的瞬时功率一直增加【答案】B【详解】AC.在一次上引和下放过程中，重心上升或下降的高度相同，而

8、在上引过程中人克服重力做 功，下放过程中重力做正功，两者之和为零，故一次引体向上过程中重力对人做功为零，故lmin时间内， 重力做的总功为零，选项AC错误；B.该同学在某次上引过程中，克服重力做功W=冽g/i=52xl0 x0.5J = 260J一次上引过程中经历的时间 TOC o 1-5 h z 60 1W= 所以在一次上引过程中，克服重力做功的平均功率P = L = 260W选项B正确；30 2tD.重力的瞬时功率Pg=/摩力上弓1过程初末速度均为零，速度先增加后减小，可知重力的功率先增加再减 小，选项D错误。应选B。6.如下图，光滑斜面固定在水平地面上，质量相同的物块A和B在同一水平面内

9、，物块A由静止沿斜面 滑下，物块B由静止自由落下，不计空气阻力，从开始到两物块分别到达地面上的过程中，以下说法正确 的是（）A.重力对两物块做的功不等B.落地前的瞬间A、B的瞬时速率的大小关系彩C.落地前的瞬间A物块重力的瞬时功率小于B物块重力的瞬时功率D.两物块重力的平均功率相同【答案】C【详解】A.重力对A做功为叱=mgh重力对B做功为叱因为两物块质量及下落高度相同，得叱=卬2故A项错误；B.由动能定理得加机/由于A、B质量相同，下落高度差相同，所以落地的瞬时速度大小相等，故B项 错误；C.设斜面倾角为凡 落地瞬间，对A的瞬时功率有=mgvsin。落地瞬间，对B的瞬时功率有故落地前的瞬间，

10、A物块重力的瞬时功率小于B球重力的瞬时功率，故C项正确；hD.对A来说沿斜面做匀加速直线运动，其加速度为加gsin = m4z；。= gsm8其通过得位移为/ = sin夕对B来说，做自由落体运动，其加速度为重力加速度g,其位移为儿由上述分析可知，物体A加速度比物_ W体B小，位移比物体B大，所以其运动时间大于物体B。根据公式尸=匚可知B的平均功率大，故D项错t误。应选Co7.如下图，从固定斜面的顶端A以大小为u的水平速度抛出一个质量为根的小球，小球落在斜面上且不 反弹。斜面的倾角为8 = 37。，不计空气阻力，重力加速度为g, sin37 = 0.6,cos37 = 0.8,那么小球在空中运

11、动 过程中重力做功的平均功率为() TOC o 1-5 h z 3434A. -mgv B. mgvC. mgvD. mgv 1【答案】C【详解】小球做平抛运动，有力二14,x = tan8 = 解得网吧小球做平抛运动重力做功的平均功率 2xgP = = mg2t = mg tan 0 = mgv, C 正确，ABD 错误。应选 C。t t 248.学校对面的这块宝地搁置已久，如今终于开工了，塔吊是工地上必不可少的机器，如图，就是我们每天 能看到的两台塔吊，现在我们研究下塔吊下物体的运动，为了简单起见我们让它躺平。如下图，高为“ 的塔吊臂上有一可以沿水平方向运动的小车A,小车A下的绳索吊起重物

12、B,在小车A与物体B以相同的水 平速度沿吊臂向右匀速运动的同时，绳索将重物B向上吊起，A、B之间的距离以 = 规律时间变化，那么在此过程中()A.绳索受到的拉力不断增大B.绳索对重物做功的平均功率不断增大C.重力做功的瞬时功率不断增大D.重物做匀变速曲线运动【答案】BCD【详解】A.由题意易知重物B上升的高度与理成正比，所以重物B匀加速上升，所受合外力恒定，那么绳索 受到的拉力大小不变，故A错误；.重物B在竖直方向的平均速度不断增大，根据巨=尸可知绳索对重物做功的平均功率不断增大，B正确；C.重物B的速度不断增大，根据尸二血gu可知重力做功的瞬时功率不断增大，故C正确；D.重物在竖直方向上做匀

13、加速直线运动，在水平方向上做匀速直线运动，合运动为加速度不变的曲线运动， 故D正确。应选BCDo三、机车启动问题.复兴号动车组的总质量为加，在平直的轨道上行驶。该动车组有4节动力车厢，每节车厢发动机的额 定功率均为P,动车组所受的阻力与其速率成正比二人）。动车组能到达的最大速度为加。假设动车组从 静止开始运动，那么以下正确的选项是（）A.假设动车组匀加速启动，那么牵引力逐渐增大B.假设动力车输出功率恒定，那么动车组做匀加速运动 TOC o 1-5 h z PVC.假设动力车输出功率变为丁，那么动车组的最大速度为受 42PVD.假设动力车输出功率变为g,那么动车组的最大速度为当【答案】AC【详解

14、】A.假设动车组匀加速启动那么有尸-他那么动车的牵引力/=松+ / =松+如随着速度的增加，动 车的牵引力尸逐渐增大，故A正确；pP_kB.假设动车输出功率恒定，那么据尸动车加速度 F-f京一网可知当功率一定时，随着速度增加，动 v。=m m车的加速度减小，动车不可能做匀加速运动，故B错误； TOC o 1-5 h z C.动车速度最大时，牵引力与阻力相等，那么尸二网寸m 乂%2可得% =占即动车的最大速度与功率的平方PV根成正比，所以假设动车的输出功率变为丁，那么动车阻的最大速度为故C正确； 42D.动车速度最大时，牵引力与阻力相等，那么可得% =j，即动车的最大速度与功率的平方 根成正比，

15、所以假设动车的输出功率变为与，那么动车阻的最大速度为正% ,故D错误。应选AC。2210.据悉咸宁城区投放有各类品牌共享电动车共计2万多辆，为市民出行带来了极大的方便，已经成为我 们日常生活中不可或缺的重要交通工具。某共享电动车（型号XYGX48Vl2Ah）和驾驶员的总质量为100kg, 行驶时所受阻力大小为车和人所受总重力的A，电动车从静止开始以额定功率在水平公路上沿直线行驶， 10s内行驶了 23m,速度到达2m/s。取重力加速度大小g = lOm/s?。以下说法正确的选项是（）A.该电动车的额定功率为250WB,该电动车的额定功率为576WC.在这次行驶中，该电动车行驶的最大速度为2.5

16、m/sD.在这次行驶中，该电动车行驶的最大速度为5.76m/s【答案】AC1 9 1+ mv2 = 100 x 23J + x【详解】AB.由题意可知电动车行驶过程中受到的阻力大小/ =、mg=A100 xl0N = 100N根据功能关系100 x22j = 2500J解得该电动车的额定功率额=9箸 W = 250W故A正确，B错误;CD.该电动车以额定功率行驶能到达的最大速度为=与= 1m/s = 2.5m/s故C正确，D错误。应选AC。11. 一辆小汽车在水平路面上由静止匀加速启动，功率到达额定功率尸二45kW后保持不变，其四图像如下图，汽车的质量为1500kg,汽车受到地面的阻力片150

17、0N。g取10m/s2,以下说法正确的选项是（）A.汽车在前5s内的加速度大小为2m/s?B.汽车在前5s内的牵引力为4500NC.汽车的最大速度为20m/sD.汽车的最大速度为30m/s【答案】ABDV. 10,2- ,2【详解】A.汽车在前5s内的加速度大小为,=彳葩-=201/$-故a正确；11 JB.设汽车在前5s内的牵引力为尸，根据牛顿第二定律有尸-解得b= 4500N故B正确;D.当汽车以最大速度行驶时，牵引力与阻力大小相等，那么。=/小解得味=30m/s故D正确。应选ABD。12.用一根绳子竖直向上拉一个物块，物块从静止开始运动（不计空气阻力），绳子拉力的功率按如下图规律变化，物

18、块的质量为相，重力加速度为g, 0%时间内物块做匀加速直线运动，办时刻后功率保持不变，时刻物块到达最大速度，那么以下说法正确的选项是（A.物块始终做匀加速直线运动B.B.。io时间内物块的加速度大小为一-C.，。时刻物块的速度大小为强D.。4时间内物块上升的高度为区【答案】D【详解】B.由图可知，0fo时间内功率与时间成正比，那么有尸一根?=松；v=at ；得P=m（+g） 图中斜率后二与二切（a+g） a可知=+且）/故B错误； 玲mg% gAC.。4时刻功率保持不变，物块速度口继续增大，由媪-冷？=小可知物块加速度逐渐减小，因此，t0 % v时刻内物块做加速度逐渐减小的加速运动，直到加速度

19、减小到零，即时刻，此刻速度最大，最大速度为匕二旦由于/。时刻物块的速度% %,即 旦故AC错误； mgmgP，图线与/轴所围的面积表示0力时间内拉力做的功卬=争+4（4-%）由动能定理W-mg/z = 得=旦。一君F故D正确。应选D。2J 2m g-四、重力势能13.如下图，天津之眼摩天轮直径为110米，轮外装挂48个360度透明座舱，每个座舱可乘坐8个人， 可同时供384个人观光。假设某一游客质量为加，游客到圆心的距离为凡 重力加速度为g,摩天轮转动角 速度为，游客从最低点开始计时，以最低点为重力势能的零点，那么经过时间3游客重力势能随时间的变 化关系式为（）A. Ep =/7?g/?（l-cos6Ztf）B. Ep =，叫R（l + cosm）C. 4=2gH（l sin）