2021高考物理一輪復習核心素養(yǎng)測評十四功和功率含解析魯科版

1、功和功率(45分鐘100分)一、選擇題(本題共9小題,每小題6分,共54分,17題為單選題,8、9題為多選題)1.如圖所示,電梯與水平地面成角,一人站在電梯上,電梯從靜止開始勻加速上升,達到一定速度后再勻速上升。若以n表示水平電梯對人的支持力,g為人受到的重力,f為電梯對人的靜摩擦力,則下列結論正確的是()a.加速過程中f0,f、n、g都做功b.加速過程中f0,n不做功c.加速過程中f=0,n、g都做功d.勻速過程中f=0,n、g都不做功【解析】選a。加速過程中人受力和速度方向如圖所示,由力與速度方向之間夾角的關系可判定:n、f對人做正功,g對人做負功,故a對,b、c均錯。勻速運動時,f=0,

2、n做正功,g做負功,故d錯。2.(2020年山東新高考模擬)我國自主研制的絞吸挖泥船“天鯤號”達到世界先進水平。若某段工作時間內(nèi),“天鯤號”的泥泵輸出功率恒為1104 kw,排泥量為1.4 m3/s,排泥管的橫截面積為0.7 m2。則泥泵對排泥管內(nèi)泥漿的推力為()a.5106 nb.2107 nc.2109 nd.5109 n【解析】選a。由排泥量和排泥管橫截面積可求排泥速度v=1.4m3/s0.7m2=2 m/s。由p=fv可求f=pv=1107 w2 m/s=5106 n。3.如圖所示,質(zhì)量為m的物塊與轉臺之間的最大靜摩擦力為物塊重力的k倍,物塊與轉軸oo相距r,物塊隨轉臺由靜止開始轉動,

3、當轉速緩慢增加到一定值時,物塊即將在轉臺上滑動,在物塊由靜止到相對滑動的瞬間的過程中,轉臺的摩擦力對物塊做的功為()a.0b.2kmgrc.2kmgrd.0.5kmgr【解析】選d。根據(jù)牛頓第二定律得kmg=mv2r,根據(jù)動能定理得w=12mv2=12kmgr,故d正確,a、b、c錯誤。4.汽車發(fā)動機的額定功率為p1,它在水平路面上行駛時受到的阻力f大小恒定,汽車由靜止開始做直線運動,最大車速為v,汽車發(fā)動機的輸出功率隨時間變化的圖象如圖所示。下列說法可能正確的是()a.0t1汽車牽引力恒定,t1時刻牽引力與阻力大小相等b.0t1汽車牽引力逐漸增大,t1時刻牽引力與阻力大小相等c.0t1汽車做

4、勻加速運動,t1時刻速度達到v,然后做勻速直線運動d.0t1汽車做勻加速直線運動,t1時刻后做加速度逐漸減小的直線運動,速度達到v后做勻速直線運動【解析】選d。在0t1時間內(nèi),汽車發(fā)動機的功率均勻增大,故汽車可能以恒定加速度啟動,牽引力是恒定的,汽車做勻加速直線運動,t1時刻達到額定功率,根據(jù)p=fv可知,t1時刻后汽車速度增大,牽引力減小,則由牛頓第二定律a=f-fm可知加速度減小,汽車做加速度減小的加速運動,當加速度為零時,即牽引力等于阻力時,汽車速度達到最大,此后汽車做勻速直線運動,故選項d正確,a、b、c錯誤。5.(2020泉州模擬)如圖所示是具有登高平臺的消防車,具有一定質(zhì)量的伸縮臂

5、能夠在5 min內(nèi)使承載4人的登高平臺(人連同平臺的總質(zhì)量為400 kg)上升60 m到達滅火位置。此后,在登高平臺上的消防員用水炮滅火,已知水炮的出水量為3 m3/min,水離開炮口時的速率為20 m/s,g取10 m/s2,則()a.水炮工作的發(fā)動機輸出功率約為1104 wb.水炮工作的發(fā)動機輸出功率約為4104 wc.水炮工作的發(fā)動機輸出功率約為2.4106 wd.伸縮臂抬升登高平臺的發(fā)動機輸出功率約為800 w【解析】選b。水炮的發(fā)動機作用是把水從地面運到炮口處,再由水炮發(fā)射出去,因此發(fā)動機做的功轉化為水發(fā)射時的動能和重力勢能,所以輸出功率p=wt=mgh+12mv2t,每秒射出水的質(zhì)

6、量m=1 000360 kg=50 kg,代入得p=4104 w,選項b正確,a、c錯誤;伸縮臂的發(fā)動機做功把人和登高平臺抬高了60 m,伸縮臂本身有一定的質(zhì)量,伸縮臂自身的重力勢能也增加,所以伸縮臂發(fā)動機的功率大于p1=(m人+m臺)ght=4001060560 w=800 w,選項d錯誤。6.在考駕駛證的科目二階段,有一項測試叫半坡起步,這是一條類似于凸型橋面設計的坡道。要求學員在半坡定點位置a啟動汽車,一段時間后勻速率通過最高點b以及剩下路段,如圖所示。下列說法正確的是()a.若汽車以額定功率從a點加速到b點,牽引力一直增大b.在最高點b汽車處于平衡狀態(tài)c.在最高點b汽車對路面的壓力小于

7、汽車的重力d.汽車從a到b運動過程中,合外力做功為0【解析】選c。由p=fv可知,若汽車以額定功率從a點加速到b點,牽引力一直減小,選項a錯誤;勻速率通過最高點b以及剩下路段,在最高點b汽車做勻速圓周運動,加速度向下,不是平衡狀態(tài),是失重狀態(tài),在最高點b汽車對路面的壓力小于汽車的重力,選項b錯誤,c正確;汽車從a到b運動過程中,動能增大,由動能定理可知,合外力做正功,選項d錯誤。7.某位工人師傅用如圖所示的裝置,將重物從地面沿豎直方向拉到樓上,在此過程中,工人師傅沿地面以速度v向右勻速直線運動,當質(zhì)量為m的重物上升高度為h時輕繩與水平方向成角(重力加速度大小為g,滑輪的質(zhì)量和摩擦均不計),在此

8、過程中,下列說法正確的是()a.人的速度比重物的速度小b.輕繩對重物的拉力小于重物的重力c.重物的加速度不斷增大d.繩的拉力對重物做功為mgh+12m(vcos)2【解題指導】解答本題應注意以下三點:(1)將人的速度分解為沿繩子方向和垂直于繩子方向,沿繩子方向的速度等于重物的速度。(2)根據(jù)重物的速度變化確定運動和受力情況。(3)根據(jù)動能定理求拉力對重物做的功?！窘馕觥窟xd。將人的速度分解為沿繩子方向和垂直于繩子方向,沿繩子方向的速度等于重物的速度,根據(jù)平行四邊形定則得,vg=vcos,人在勻速向右運動過程中,繩子與水平方向的夾角減小,所以重物的速度增大,重物做加速上升運動,且拉力大于重物的重

9、力,故a、b錯誤;由vg=vcos可知重物的加速度減小,故c錯誤;根據(jù)動能定理得w-mgh=12mvg2-0,解得w=mgh+12m(vcos)2,故d正確。8.一輛質(zhì)量為m的汽車在平直公路上以功率p、速度v0勻速行駛時,牽引力為f0?，F(xiàn)汽車以恒定的功率p駛上傾角為30的斜坡,已知汽車在斜坡上行駛時所受的摩擦阻力是在平直路面上的34,重力加速度為g,則下列說法中正確的是 ()a.汽車在斜坡上達到最大速度時牽引力為34f0b.汽車在斜坡上達到最大速度時牽引力為34f0+12mgc.汽車能達到的最大速度為v0d.汽車能達到的最大速度為4p3f0+2mg【解析】選b、d。汽車在平直公路上勻速行駛時,

10、牽引力等于阻力,則f=f0,當汽車在斜坡上勻速運動時速度最大,則f-mgsin30-34f0=0,解得f=34f0+12mg,故a錯誤,b正確;由p=fv得汽車的最大速度為vm=pf=4p3f0+2mg,故c錯誤,d正確。9.如圖所示為某汽車在平直公路上啟動時發(fā)動機功率p隨時間t變化的圖象,p0為發(fā)動機的額定功率。已知在t2時刻汽車的速度已經(jīng)達到最大值vm,汽車所受阻力大小與速度大小成正比。由此可得()a.在t3時刻,汽車速度一定等于vmb.在t1t2時間內(nèi),汽車一定做勻速運動c.在t2t3時間內(nèi),汽車一定做勻速運動d.在發(fā)動機功率達到額定功率前,汽車一定做勻加速運動【解析】選a、c。已知在t

11、2時刻汽車的速度已經(jīng)達到最大值vm,此后汽車做勻速直線運動,速度不變,所以在t3時刻,汽車速度一定等于vm,故a正確;0t1時間內(nèi)汽車的功率均勻增加,汽車所受阻力增大,汽車做變加速直線運動,汽車的功率在t1時刻達到額定功率,根據(jù)p=fv,速度繼續(xù)增大,牽引力減小,則加速度減小,則在t1t2時間內(nèi)汽車做加速度減小的加速運動,故b、d錯誤;在t2t3時間內(nèi),汽車已達到最大速度,且功率保持不變,汽車一定做勻速直線運動,故c正確。二、計算題(16分,需寫出規(guī)范的解題步驟)10.目前,上海有若干輛超級電容車試運行,運行中無需連接電纜,只需在乘客上車間隙充電30秒到1分鐘,就能行駛3到5千米。假設有一輛超

12、級電容車,質(zhì)量m=2103 kg,額定功率p=60 kw,當超級電容車在平直水平路面上行駛時,受到的阻力ff是車重的0.1倍,g取10 m/s2。(1)超級電容車在此路面上行駛所能達到的最大速度是多少?(2)若超級電容車從靜止開始,保持以0.5 m/s2的加速度做勻加速直線運動,這一過程能維持多長時間?(3)若超級電容車從靜止開始,保持額定功率做加速運動,50 s后達到最大速度,求此過程中超級電容車的位移大小?！窘馕觥?1)當超級電容車速度達到最大時,超級電容車的牽引力與阻力平衡,即f=ffff=kmg=2 000 np=ffvm解得:vm=pff=30 m/s。(2)超級電容車做勻加速運動,

13、由牛頓第二定律得:f1-ff=ma解得:f1=3 000 n設超級電容車剛達到額定功率時的速度為v1,p=f1v1v1=pf1=20 m/s設超級電容車勻加速運動的時間為t,則:v1=at解得:t=v1a=40 s。(3)從靜止到達到最大速度整個過程牽引力與阻力做功,由動能定理得:pt2-ffx=12mvm2解得:x=1 050 m。答案:(1)30 m/s(2)40 s(3)1 050 m11.(10分)(多選)如圖所示,位于水平面上的同一物體在恒力f1的作用下,做速度為v1的勻速直線運動;在恒力f2的作用下,做速度為v2的勻速直線運動,已知f1與f2的功率相同。則可能有()a.f1=f2,

14、v1v2c.f1f2,v1f2,v1v2【解析】選b、d。設f1與水平面間的夾角為,根據(jù)題述,f1與f2的功率相同,則有f1v1cos=f2v2。若f1=f2,則有v1cos=v2,即v1v2;若f1f2且v1v2,f1v1cos=f2v2可能成立,選項b、d正確,a錯誤。若f1f2且v1v2,則f1v1cos=f2v2肯定無法成立,選項c錯誤。12.(20分)如圖甲所示,在水平路段ab上有一質(zhì)量為2103 kg的汽車(可視為質(zhì)點),正以10 m/s的速度向右勻速運動,汽車前方的水平路段bc較粗糙,汽車通過整個abc路段的v-t圖象如圖乙所示(在t=15 s處水平虛線與曲線相切),運動過程中汽車發(fā)動機的輸出功率保持20 kw不變,假設汽車在兩個路段上受到的阻力(含地面摩擦力和空氣阻力等)各自有恒定的大小。求:(1)汽車在ab路段上運動時所受阻力ff1的大小。(2)汽車剛好開過b點時加速度a的大小。(3)bc路段的長度?！窘馕觥?(1)汽車在ab路段做勻速直線運動,根據(jù)平衡條件得:f1=ff1p=f1v1解