2021版高三物理一轮复习必修2第五章机械能第1讲功和功率

N×0.05 m＝25 J,1分钟内跳了140次,则一分钟内克服重力做功W＝140W0＝140×25 J＝3 500 J,故选项A正确。 [试题参考答案]A

5.(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3.0×104 kg,设起飞过程中发动机的推力恒为1.0×105 N,弹射器有效作用长度为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%,则下列说法正确的是( )

A.弹射器的推力大小为1.1×106 N B.弹射器对舰载机所做的功为1.1×108 J C.弹射器对舰载机做功的平均功率为8.8×107 W D.舰载机在弹射过程中的加速度大小为32 m/s2

[试题解析]:设总推力为F,则舰载机受到的合外力为0.8F,由动能定理有F

合

1

s＝2

mv2－0,解得F＝1.2×106 N,减去发动机的推力,得出弹射器的推力为1.1×106 N,选项A正确；弹射器对舰载机所做的功W弹＝F弹s＝1.1×108 J,选项B正确；舰

－

v0＋v

载机的平均速度为v＝2＝40 m/s,则弹射器做功的平均功率P弹＝F

－

－弹

v＝

2v

4.4×107 W,选项C错误；舰载机的加速度a＝2s＝32 m/s2,选项D正确。

[试题参考答案]ABD

6.如图2甲所示,质量为4 kg的物体在水平推力作用下开始运动,推力大小F随位移大小x变化的情况如图乙所示,物体与地面间的动摩擦因数μ＝0.5,g取10 m/s2,则( )

图2

A.物体先做加速运动,推力撤去后才开始做减速运动 B.运动过程中推力做的功为200 J

C.物体在运动过程中的加速度先变小后不变 D.因推力是变力,无法确定推力做功的大小

[试题解析]:滑动摩擦力Ff＝μmg＝20 N,物体先加速运动,当推力减小到20 N时,加速度减小为零,之后推力逐渐减小,物体做加速度增大的减速运动,当推力减小为零后,物体做匀减速运动,选项A、C错误；F－x图象与横轴所围的面积表示推1

力做的功,W＝2×100 N×4 m＝200 J,选项B正确,D错误。 [试题参考答案]B

7.质量m＝20 kg的物体,在大小恒定的水平外力F的作用下,沿水平面做直线运动。0～2 s内F与运动方向相反,2～4 s内F与运动方向相同,物体的v－t图象如图3所示。g取10 m/s2,则( )

图3

A.拉力F的大小为100 N

B.物体在4 s时拉力的瞬时功率为120 W C.4 s内拉力所做的功为480 J

D.4 s内物体克服摩擦力做的功为320 J

[试题解析]:取物体初速度方向为正方向,由图象可知物体与水平面间存在摩擦力,由图象可知0～2 s内,－F－Ff＝ma1且a1＝－5 m/s2,2～4 s内,－F＋Ff＝ma2且a2＝－1 m/s2,联立解得F＝60 N,Ff＝40 N,故A错误；由P＝Fv得4 s时拉力的瞬时功率为120 W,故B正确；由题图知0～2 s内,物体的位移x1＝10 m,拉力做的功为W1＝－Fx1＝－60×10 J＝－600 J,2～4 s内,物体的位移x2＝－2 m,拉力做功W2＝－Fx2＝120 J,所以4 s内拉力做功W1＋W2＝(－600＋120) J＝－480 J,故C错误；摩擦力做功Wf＝－Ff s,摩擦力始终与速度方向相反,故s为路程,由图象可知总路程为12 m,4 s内物体克服摩擦力做的功为480 J,故D错误。 [试题参考答案]B

8.(2019·4月浙江选考,19)小明以初速度v0＝10 m/s竖直向上抛出一个质量m＝

0.1 kg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恒为重力1

的10。g取10 m/s2。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。

[试题解析]:(1)在上升过程中,有mg＋Ff＝ma1

2v 500

解得a1＝11 m/s2,上升的高度h＝2a＝11 m。

1

(2)重力做的功WG＝0

10

空气阻力做的功Wf＝－Ff·2h＝－11 J。 v010(3)上升的时间t1＝a＝11 s

1在下降过程中,有mg－Ff＝ma2 解得a2＝9 m/s2

121011又h＝2a2t2 ,解得t2＝33 s。

5010101011[试题参考答案](1)11 m (2)0 －11 J (3)11 s 33 s

综合提能练

9.中国已成为世界上高铁运营里程最长、在建规模最大的国家。报道称,新一代高速列车正常持续运行牵引功率达9 000 kW,速度为300 km/h。假设一列高速列车从杭州到金华运行路程为150 km,则( ) A.列车从杭州到金华消耗的电能约为9 000 kW·h B.列车正常持续运行时的阻力大小约为105 N

C.如果该列车以150 km/h运动,则牵引功率为4 500 kW

D.假设从杭州到金华阻力大小不变,则列车克服阻力做功大小等于阻力与位移的乘积

150

[试题解析]:消耗的电能W＝Pt＝9 000×300 kW·h＝4 500 kW·h,故选项A错误；

P9×1065

列车正常持续运行时,阻力等于牵引力,牵引力F＝v＝5 N≈10 N,选项B正3×10

3 600确；由于不知阻力变化情况,选项C无法判断；假设从杭州到金华阻力不变,则列车克服阻力做功大小等于阻力与路程的乘积,故选项D错误。 [试题参考答案]B

10.(多选)(2019·佛山二模)如图4,汽车以一定的初速度连续爬两段倾角不同的斜坡ac和cd,在爬坡全过程中汽车保持某恒定功率不变。且在两段斜面上受到的摩擦阻力大小相等。已知汽车在经过bc段时做匀速运动,其余路段均做变速运动。以下描述该汽车运动全过程v－t图中,可能正确的是( )

图4

[试题解析]:当在斜坡上运动时,如果开始做加速运动,根据P＝Fv可知,牵引力减小,加速度减小,当牵引力等于总阻力时,开始匀速运动,到达斜面cd后,总阻力减小,此时牵引力大于总阻力,做加速运动,速度增大,根据P＝Fv可知,牵引力减小,做加速度减小的加速运动,B项正确；同理,如果开始做减速运动,C项正确。 [试题参考答案]BC

11.(多选)(2019·山东模拟)有一辆新型电动汽车,总质量为1 000 kg。行驶中,该车速度在14～20 m/s,范围内保持恒定功率20 kW不变。一位同学坐在驾驶员旁边观察车内里程表和速度表,记录了该车在位移120～400 m范围内做直线运动时的一组数据如下表,设汽车在上述范围内受到的阻力大小不变,则( )

s/m v/(m·s－1) 120 14.5 160 16.5 200 18.0 240 19.0 280 19.7 320 20.0 360 20.0 400 20.0 A.该汽车受到的阻力为1 000 N B.位移120～320 m过程牵引力所做的功约为9.5×104 J C.位移120～320 m过程经历时间约为14.75 s

D.该车速度在14～20 m/s范围内可能做匀加速直线运动

20×103

[试题解析]:汽车最后匀速行驶,由P＝Ffv0得,Ff＝20.0 N＝1 000 N,则A项正确,汽车位移120～320 m过程中牵引力做功W,由动能定理得,W－Ff·(320 m－120 1212m)＝2mvt －2mv0 ,代入数得W＝2.95×105 J,则B项错误,设汽车位移120～320 m过程经历时间为t,W＝Pt代入数据得,t＝14.75 s,则C项正确；汽车速度在14～20 m/s范围内,功率不变,做变加速直线运动,则D项错误。 [试题参考答案]AC

12.(多选)如图5所示为某汽车以恒定加速度启动时发动机功率P随时间t变化的图象,图中P额为发动机的额定功率,若已知汽车在t1时刻的动能为Ek,据此可知( )

图5

A.t1～t2时间内汽车做匀速运动 B.0～t1时间内发动机做的功为P额t1 1C.0～t2时间内发动机做的功为P额(t2－2t1) 2Ek

D.t1时刻汽车所受阻力f的瞬时功率为P额－t 1

[试题解析]:根据图象可知,0～t1时间内汽车以恒定加速度启动,由于牵引力不变,根据公式P＝Fv可知随着汽车速度的增加,汽车的实际功率在增加,此过程中汽车做匀加速运动,当实际功率达到额定功率时,功率不能增加了,汽车做加速度逐渐减小的加速运动,故选项A错误；根据P－t图线与横轴围成的面积表示功可1

知,0～t1时间内发动机做的功为2P额t1,故选项B错误；0～t2时间内发动机做的功11

为2P额t1＋P额(t2－t1)＝P额(t2－2t1),故选项C正确；根据牛顿第二定律有F牵－fP额P额t1－mv2P额t1－2Ekv

＝ma,设t1时刻汽车的速度为v,则v－f＝mt,求得f＝＝,则t1

vt1vt11