高考物理总复习配餐作业14功、功率讲解

PAGEPAGE4(十四)功、功率A组·基础巩固题1.如图所示，质量分别为m1和m2的两个物体，m1<m2，在大小相等的两个力F1和F2的作用下沿水平方向移动了相同的距离。若F1做的功为W1，F2做的功为W2，则()A．W1>W2B．W1<W2C．W1＝W2D．条件不足，无法确定解析由题意可得F1和F2是恒力，物体移动的位移相同，并且力与位移的夹角相等，所以由功的公式W＝FLcosθ可知，它们对物体做的功是相同的，C正确。答案C2.(2017·泰州模拟)如图所示，一物体在水平恒力作用下沿光滑的水平面做曲线运动，当物体从M点运动到N点时，其速度方向恰好改变了90°，则物体在M点到N点的运动过程中动能将()A．不断增大 B．不断减小C．先减小后增大 D．先增大后减小解析其速度方向恰好改变了90°，可以判断恒力方向应为右下方，与初速度的方向夹角要大于90°，因此恒力先做负功，后来速度与恒力方向夹角小于90°，恒力做正功，动能先减小后增大，所以C正确。答案C3．(2017·湖北联考)一滑块在水平地面上沿直线滑行，t＝0时其速度为1m/s。从此刻开始在滑块运动方向上再施加一水平方向作用力F，力F和滑块的速度v随时间的变化规律分别如图甲和图乙所示。设在第1s内、第2s内、第3s内力F对滑块做的功分别为W1、W2、W3，则以下关系正确的是()8．(多选)一质点在光滑水平面上处于静止状态，现对该质点施加水平力F，力F随时间t按如图所示的正弦规律变化，力F的方向始终在同一直线上，在0～4s内，下列说法正确的是()A．第2s末，质点距离出发点最远B．第2s末，质点的动能最大C．0～2s内，力F瞬时功率一直增大D．0～4s内，力F做功为零解析从图象可以看出在前2s力的方向和运动的方向相同，物体经历了一个加速度逐渐增大的加速运动和加速度逐渐减小的加速运动，第2s末，拉力F方向反向，速度方向不变，所以2s后，质点离出发点距离还在增大，故A错误；第2s末，拉力F方向反向，速度方向不变，物体要做减速运动，所以第2s末，质点的速度最大，动能最大，故B正确；0～1s内，速度在增大，力F增大，根据瞬时功率P＝Fv得力F瞬时功率一直增大，1～2s内，速度在增大，但是随时间变化速度增大变慢，而力F随时间减小变快，所以力F瞬时功率有减小的过程，故C错误；0～4s内，初末速度都为零，根据动能定理得合力做功为零，所以力F做功为零，故D正确。答案BDB组·能力提升题9．(2017·杭州诊断)(多选)如图1所示，小物块静止在倾角θ＝37°的粗糙斜面上。现对物块施加一个沿斜面向下的推力F，力F的大小随时间t的变化情况如图2所示，物块的速率v随时间t的变化规律如图3所示，取sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，重力加速度g＝10m/s2。下列说法正确的是()A．物块的质量为1kgB．物块与斜面间的动摩擦因数为0.7C．0～3s时间内力F做功的平均功率为0.32WD．0～3s时间内物体克服摩擦力做的功为5.12J解析由速度图象知在1～3s时间内，物块做匀加速直线运动，由牛顿第二定律得：0．8＋mgsinθ－μmgcosθ＝ma，由v－t图象可知，加速度：a＝eq\f(0.8－0,3－1)m/s2＝0.4m/s2。在3～4s时间内，物块做匀速直线运动，由平衡条件得：μmgcosθ－mgsinθ＝0.4N，解得：m＝1kg，μ＝0.8，故A正确，B错误；由v－t图象可知，0～1s时间内，物块静止，力F不做功，1～3s时间内，力F＝0.8N，物块的位移x＝eq\f(1,2)×0.4×22m＝0.8m,0～3s内力F做功的平均功率为：P＝eq\f(W,t)＝eq\f(Fx,t3)＝eq\f(0.8×0.8,3)W＝0.213W，故C错误；0～3s时间内物体克服摩擦力做的功为：Wf＝μmgcosθ·x＝0.8×1×10×cos37°×0.8＝5.12J，故D正确。答案AD10.(2015·全国卷Ⅱ)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变化的图线中，可能正确的是()ABCD解析由P＝Fveq\o(→,\s\up7(v↑))F↓eq\o(→,\s\up7(F－f＝ma))a↓eq\o(→,\s\up7(a＝0时))vmax＝eq\f(P,f)，A正确，B、C、D错误。答案A11．如图所示，一长为L的轻杆一端固定在光滑铰链上，另一端固定一质量为m的小球。一水平向右的拉力作用于杆的中点，使杆以角速度ω匀速转动，当杆与水平方向成60°时，拉力的功率为()A．mgLω B.eq\f(\r(3),2)mgLωC.eq\f(1,2)mgLω D.eq\f(\r(3),6)mgLω解析由于杆做匀速转动，拉力的功率等于克服重力做功的功率，P＝mgωLcos60°＝eq\f(1,2)mgLω，C正确。答案C12．(2017·内江模拟)为了缓解城市交通拥堵问题，某市交通部门在禁止行人步行的十字路口增设了长度为12m的“直行待行区”。如图所示，当其他车道的车辆右转时，直行道上的车辆可以提前进入“直行待行区”；当直行绿灯亮起时，可从“直行待行区”直行通过十字路口。如果该路段的限速为60km/h，从提示进入“直行待行区”到直行绿灯亮起的时间为4s。现某汽车司机驾驶着质量为1.5t的小汽车，汽车的额定功率为63kW，汽车的前端刚好停在停车线处，当司机看到上述提示时，立即由静止开始做匀加速直线运动，当汽车的前端运动到“直行待行区”的前端线时，正好直行的绿灯亮起，司机保持该加速度继续运动到额定功率后保持功率不变，汽车在运动中受到的阻力为车重的0.2倍，重力加速度g＝10m/s2，则：(1)在前4s时间内，汽车发动机所做的功是多少？(2)从开始运动计时，经过12s达到该路段限速，汽车经过的总位移是多少？(结果保留两位有效数字)解析(1)在这段时间内，汽车前进的位移为x＝eq\f(1,2)at2汽车的加速度为a＝eq\f(2x,t2)＝1.5m/s2汽车受到的阻力f＝kmg＝3×103N根据牛顿第二定律F－f＝ma牵引力做功Wf＝F·x由以上两式得：WF＝6.3×104J(2)设汽车达到额定功率时的速度为v′，时间为t′，位移为x1，则P额＝F·v′v′＝a·t′x1＝eq\f(1,2)at′2设汽车以额定功率行驶的位移为x2根据动能定理P额(t－t′)－f·x2＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mv′2由以上各式解得：x1＝48mx2＝50.55m汽车经过的位移x＝x1＋x2即：x≈99m答案(1)6.3×104J(2)99m13．(2017·西城区联考)某品牌汽车在某次测试过程中数据如下表所示，请根据表中数据回答问题。整车行驶质量1500kg额定功率75kW加速过程车辆从静止加速到108km/h所需时间为10s制动过程车辆以36km/h行驶时的制动距离为5.0m已知汽车在水平公路上沿直线行驶时所受阻力f跟行驶速率v和汽车所受重力mg的乘积成正比，即f＝kmgv，其中k＝2.0×10－3s/m。取重力加速度g＝10m/s2。(1)若汽车加速过程和制动过程都做匀变速直线运动，求这次测试中加速过程的加速度大小a1和制动过程的加速度大小a2；(2)求汽车在水平公路上行驶的最大速率vm；(3)把该汽车改装成同等功率的纯电动汽车，其他参数不变。若电源功率转化为汽车前进的机械功率的效率η＝90%。假设1kW·h电能的售价为0.50元(人民币)，求电动汽车在平直公路上以最大速度行驶的距离s＝100km时所消耗电能的费用。结合此题目，谈谈你对电动汽车的看法。解析(1)加速过程的加速度大小a1＝eq\f(Δv,Δt)＝eq\f(30,10)＝3m/s2制动过程满足：2a2x＝veq\o\al(2,t)－veq\o\al(2,0)解得加速度大小a2＝10m/s2。(2)当汽车的速度达到最大时，汽车受到牵引力与阻力相等。满足：Pm＝fvm，即Pm＝kmgveq\o\al(2,m)解得：vm＝50m/s。(3)以最大速度行驶过程中，克服阻力所做的功W