专题19.5功和功率计算题（原卷版）

专题19.5功和功率计算题【考纲解读与考频分析】功和功率与其他知识联系紧密，功和功率高考考查频繁。【高频考点定位】：功和功率考点一：功和功率【3年真题链接】1.（2019年4月浙江选考）小明以初速度v0=10m/s竖直向上抛出一个质量m=0.1kg的小皮球，最后在抛出点接住。假设小皮球在空气中所受阻力大小为重力的0.1倍。求小皮球（1）上升的最大高度；（2）从抛出到接住的过程中重力和空气阻力所做的功（3）上升和下降的时间。2、（12分）（2017年4月浙江选考）如图1所示是游乐园的过山车，其局部可简化为如图2所示的示意图，倾角θ=370的两平行倾斜轨道BC、DE的下端与水平半圆形轨道CD顺滑连接，倾斜轨道BC的B端高度h=24m，倾斜轨道DE与圆弧EF相切于E点，圆弧EF的圆心O1，水平半圆轨道CD的圆心O2与A点在同一水平面上，DO1的距离L=20m，质量m=1000kg的过山车（包括乘客）从B点自静止滑下，经过水平半圆轨道后，滑上另一倾斜轨道，到达圆弧顶端F时，乘客对座椅的压力为自身重力的0.25倍。已知过山车在BCDE段运动时所受的摩擦力与轨道对过山车的支持力成正比，比例系数μ＝132，EF段摩擦不计，整个运动过程空气阻力不计。（sin37（1）求过山车过F点时的速度大小。（2）求从B到F整个运动过程中摩擦力对过山车做的功。（3）如图过D点时发现圆轨道EF段有故障，为保证乘客安全，立即触发制动装置，使过山车不能到达EF段并保证不再下滑，则过山车受到的摩擦力至少多大？3.（2019高考理综天津卷）（16分）完全由我国自行设计、建造的国产新型航空母舰已完成多次海试，并取得成功。航母上的舰载机采用滑跃式起飞，故甲板是由水平甲板和上翘甲板两部分构成，如图1所示。为了便于研究舰载机的起飞过程，假设上翘甲板是与水平甲板相切的一段圆弧，示意如图2，长，水平投影，图中点切线方向与水平方向的夹角（）。若舰载机从点由静止开始做匀加速直线运动，经到达点进入。已知飞行员的质量，，求（1）舰载机水平运动的过程中，飞行员受到的水平力所做功；（2）舰载机刚进入时，飞行员受到竖直向上的压力多大。【2年模拟再现】1.（2019·山东济宁二模）某中学生对刚买来的一辆小型遥控车的性能进行研究。他让这辆小车在水平的地面上由静止开始沿直线轨道运动，并将小车运动的全过程通过传感器记录下来，通过数据处理得到如图所示的υ～t图象。已知小车在0～2s内做匀加速直线运动，2s～11s内小车牵引力的功率保持不变，9s～11s内小车做匀速直线运动，在11s末开始小车失去动力而自由滑行。已知小车质量m=1kg，整个过程中小车受到的阻力大小不变，试求：

(1)在2s～11s内小车牵引力的功率P是多大？

(2)小车在22.（2019湖南长沙长郡中学二模）动车组列车是由几节自带动力的车厢（动车）和几节不带动力的车厢（拖车）编成一组．某兴趣小组在模拟实验中用4节小动车和4节小拖车组成动车组，总质量为m=2kg，每节动车可以提供P0=3W的额定功率．开始时动车组先以恒定加速度a=1m/s2启动做匀加速直线运动，达到额定功率后保持功率不变再做变加速直线运动，直至动车组达到最大速度vm=6m/s并开始匀速行驶．行驶过程中所受阻力恒定．

（1）求动车组所受阻力大小；求匀加速运动的时间．

（2）动车组变加速运动过程的时间为10s，求变加速运动的位移．3.（2019安徽滁州期末）现上海有若干辆超级电容车运行，运行中需要连接电缆，只需再候客上车间隙充电30s到1min，就能行驶3到5公里，假设有一辆超级电容车，质量m=2.5×103kgQUOTEm=2.5×103kg，额定功率P=75kW，当超级电容车在阻力恒定的平直水平路面上行驶时，其所能达到的最大速度vm=30m/sQUOTEvm=30m/s，取QUOTEg=10m/s2g=10m/s2。

QUOTE(1)（1）超级电容车在此路面上行驶时受到的阻力f是车重的多少倍？

QUOTE(2)（2）若超级电容车从静止开始，保持1m/s2QUOTE1m/s2的加速度做匀加速直线运动，则这一过程能维持多次时间？4．（15分）（2019南京六校联考）一个物体放在足够大的水平地面上，如图甲，若用水平变力拉动，其加速度随力变化图像为图乙所示．现从静止开始计时，改用图丙中周期性变化的水平力F作用(g取10m/s2)．求：（1）物体的质量及物体与地面间的动摩擦因数．（2）求周期力作用下物体在一个周期内的位移大小．（3）21s内水平力F对物体所做的功．甲乙4甲乙4Oa/ms21F/N－4012F/N2481012t/s6丙预测考点一：功和功率【2年模拟再现】1．（16分）（2019上海长宁期末）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内拉动一物体（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m=1kg，与地面的动摩擦因数μ1=0.35，离出发点左侧s距离处另有一段动摩擦因数为μ2、长为d的粗糙材料铺设的地面。（g取10m/s2）（1）若s足够长，电动机功率为2W时，物体在地面能达到的最大速度是多少？（2）若s足够长，当物体速度为0.1m/s时，加速度为多少？（3）若s=0.16m，物体与粗糙材料之间动摩擦因数μ2=0.45。启动电动机后，分析物体在达到粗糙材料之前的运动情况。若最终能滑过粗糙材料，则d应满足什么条件？PP/W0 0.5 v/ms12.0图（a）d s图（b）2.(2018·江苏省扬州中学高三四模)如图1所示，水平桌面A上直线MN将桌面分成两部分，左侧桌面光滑，右侧桌面粗糙。在A上放长L＝0.1m的均匀方木板，木板左端刚好与MN对齐，通过细绳绕过光滑的定滑轮(定滑轮未画出)与正上方的一水平圆盘B上的小球(可看成质点)相连，小球质量与木板质量相等，小球套在沿圆盘半径方向的光滑细杆上，细杆固定在圆盘上，细线刚好绷直。木板右端与一劲度系数k＝40N/m的轻弹簧相连，轻弹簧另一端固定在挡板上，此时弹簧对木板的弹力为2N，方向向左。现用力F沿杆方向拉动小球，通过细线使木板缓慢向左运动，当木板刚好离开粗糙面时，此过程拉力做功W＝0.3J。(木板受到的摩擦力会随位移均匀变小)(1)求当木板刚好离开粗糙面时，弹簧对木板的弹力大小；上述过程中，因摩擦而产生的热量是多少？(2)写出上述过程中F随小球运动位移x的关系式，并画出F－x图象；(3)若将“力F拉小球”改为“使B绕轴OO′转动”，仍实现上述过程，则杆对小球至少需要做多少功？已知开始时小球离圆盘中心的距离r＝0.1m。3(2018·淮安、宿迁等高三质量检测)一物块在一个水平拉力作用下沿粗糙水平面运动，其v－t图象如图8甲所示，水平拉力的P－t图象如图乙所示，g＝10m/s2，求：(1)物块与水平面间的动摩擦因数μ；(2)物块运动全过程水平拉力所做的功W；(3)物块在0～2s内所受的水平拉力大小F。4．（14分）（2019年3月湖南长望浏宁高三调研考试）某电动机工作时输出功率与拉动物体的速度之间的关系如图（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，与地面的动摩擦因数，离出发点C左侧距离处另有动摩擦因数为、长为m的粗糙材料铺设的地面AB段。（g取10m/s2）（1）若足够长，电动机功率为2W时，物体在地面能达到的最大速度是多少？（2）若启动电动机，物体在C点从静止开始运动，到达B点时速度恰好达到0.5m/s，则BC间的距离是多少？物体能通过AB段吗？如果不能停在何处？5．（12分）（2019湖南株洲一模）足够长的光滑水平面上，有10个相同的小球沿直线等间隔均匀分布，总长度为l，并以相同的速度v0向右运动，如图甲所示。在小球的正前方有一“加速带”AB，当小球从左端A进入加速带后在水平恒力作用下被加速，直至从右端B离开，小球经过加速带前后速度的变化情况如图乙所示。已知1号球刚从B端离开时，4号球刚好从A端进入。不考虑球的大小，试求（1）10个小球最终分布的总长度。（2）加速带对10个小球做功的总功率P。已知小球在加速带上所受水平恒力为F。【1年仿真原创】1.近年来全国多地雾霾频发，且有愈演愈烈的趋势，空气质量问题备受关注，在雾霾天气下，能见度下降，机动车行驶速度降低，道路通行效率下降，对城市快速路、桥梁和高速公路的影响很大。如果路上能见度小于200米，应开启机动车的大灯、雾灯、应急灯，将车速控制在60km／h以下，并与同道前车保持50米的车距；当能见度小于100米时，驾驶员将车速控制在40km／h以下，车距控制在100米。已知汽车保持匀速正常行驶时受到地面的阻力为车重的0．1倍，刹车时受到地面的阻力为车重的0．5倍，重力加速度为g＝10m／s2（空气阻力忽略不计），则：（1）若汽车在雾霾天行驶的速度为v＝54km／h，则刹车后经过多长时间才会停下来?（2）若前车因故障停在车道上，当质量为m＝