2021年高考物理一轮复习考点13功和功率课件

功和功率考点13第1步狂刷小题·夯基础题组一基础小题1．关于做功，下列说法正确的是()A．功是标量，正负不表示方向，但表示大小B．一对平衡力，一个力做正功，另一个力必做负功C．一对相互作用的静摩擦力，可都对物体做负功D．一对相互作用的滑动摩擦力，可都对物体做正功答案解析功是物体之间能量转化的量度，它是标量，功也有正、负之分，但功的正负不是表示方向，是表示力对物体的做功效果的，故A错误；平衡力大小相等，方向相反，作用位移相同，则一个力做正功，另一个力必做负功，故B正确；一对相互作用的静摩擦力，大小相等，方向相反，作用位移相同，则不可能都对物体做负功，故C错误；由于一对相互作用的滑动摩擦力总功的代数和一定为负，所以它们不可能都对物体做正功，故D错误。解析2.在水平粗糙地面上，使同一物体由静止开始做匀加速直线运动，第一次是斜向上拉，第二次是斜向下推，两次力的作用线与水平方向的夹角相同，力的大小也相同，位移的大小也相同，则()A．力F对物体做的功相同，合力对物体做的总功也相同B．力F对物体做的功相同，合力对物体做的总功不相同C．力F对物体做的功不相同，合力对物体做的总功相同D．力F对物体做的功不相同，合力对物体做的总功也不相同答案解析由W＝Fscosθ知，力F两种情况下对物体做功一样多；当斜向上拉时，合力F1＝Fcosθ－μ(mg－Fsinθ)，当斜向下推时，合力F2＝Fcosθ－μ(mg＋Fsinθ)，很明显合力F1F2，由于水平方向的位移相同，故第一次合力对物体做的总功大于第二次合力对物体做的总功，故选B。解析3.如图所示，光滑的斜劈放在水平面上，斜面上用固定的竖直板挡住一个光滑球，当整个装置沿水平面向左以速度v匀速运动时，以下说法中正确的是()A．小球的重力不做功B．斜面对球的弹力不做功C．挡板对球的弹力做正功D．合外力做正功答案解析对小球进行受力分析：小球受到竖直向下的重力，斜面对它垂直斜面向上的弹力，挡板对它水平向右的弹力，而小球位移方向水平向左，故小球的重力不做功，斜面对小球的弹力做正功，挡板对小球的弹力做负功，A正确，B、C错误；整个装置匀速向左运动，根据动能定理可知合外力做功为零，故D错误。解析4．质量为m的汽车，启动后沿平直路面行驶，如果发动机的功率恒为P，且行驶过程中受到的摩擦阻力大小一定，汽车的速度能够达到的最大值为v，那么当汽车的车速为v4时，汽车的瞬时加速度的大小为()A.3PmvB.2PmvC.PmvD.4Pmv解析汽车的速度达到最大后，将匀速前进，根据平衡条件有F1＝f，P＝F1v，当汽车的车速为v4时，有P＝F2·v4，根据牛顿第二定律有F2－f＝ma，联立各式可解得：a＝3Pmv，故选A。答案解析5.如图所示，三个相同的小球A、B、C位于同一高度h处，A做自由落体运动，B沿光滑斜面由静止滑下，C做平抛运动，在每个小球落地的瞬间，其重力的功率分别为PA、PB、PC。下列关系式正确的是()A．PA＝PCPBB．PA＝PBPCC．PA＝PB＝PCD．PAPCPB答案解析A做自由落体运动，C做平抛运动，它们在竖直方向均做自由落体运动，故A、C落地时竖直方向的速度大小相同，故落地时重力的功率P＝mgv相同，B沿斜面下滑，下滑到斜面底端时的速度跟A落地时的速度大小相等，但速度方向与竖直方向成一定的夹角，故其重力的功率小于A，A正确，B、C、D错误。解析6.如图，汽车停在缓坡上，要求驾驶员在保证汽车不后退的前提下向上启动，这就是汽车驾驶中的“坡道起步”。驾驶员的正确操作是：变速杆挂入低速挡，徐徐踩下加速踏板，然后慢慢松开离合器，同时松开手刹，汽车慢慢启动。下列说法正确的是()A．变速杆挂入低速挡，是为了增大汽车的输出功率B．变速杆挂入低速挡，是为了能够提供较大的牵引力C．徐徐踩下加速踏板，是为了让牵引力对汽车做更多的功D．徐徐踩下加速踏板，是为了让汽车的输出功率保持为额定功率答案解析由功率公式P＝Fv可知，在功率一定的情况下，当速度减小时，汽车的牵引力就会增大，汽车上坡时挂入低速挡，是为了能够提供较大的牵引力，使汽车更容易上坡，A错误，B正确；徐徐踩下加速踏板，发动机的输出功率增大，根据P＝Fv可知，目的是为了增大牵引力，故C、D错误。解析7.如图，倾角θ＝37°的光滑斜面固定在水平面上，斜面长L＝0.75m，质量m＝1.0kg的物块从斜面顶端无初速度释放，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，重力加速度g取10m/s2，则()A．物块从斜面顶端滑到底端的过程中重力做功为7.5JB．物块滑到斜面底端时的动能为1.5JC．物块从斜面顶端滑到底端的过程中重力的平均功率为24WD．物块滑到斜面底端时重力的瞬时功率为18W答案解析物块下滑过程，重力做的功为：WG＝mgLsin37°＝4.5J，故A错误；根据动能定理可得，物块获得的动能：Ek＝mgLsinθ＝4.5J，故B错误；由牛顿第二定律可得mgsin37°＝ma，则a＝gsin37°＝6m/s2，由x＝12at2，得t＝0.5s，则重力的平均功率为：P＝WGt＝9W，故C错误；v＝at＝6×0.5m/s＝3m/s，重力的瞬时功率为：P瞬＝mgvsin37°＝1×10×3×0.6W＝18W，故D正确。解析8．一质量为m的电动汽车在平直公路上以恒定的功率加速行驶，当速度大小为v时，其加速度大小为a，设汽车所受的阻力恒为f。以下说法正确的是()A．汽车的功率为fvB．当汽车的速度增加到2v时，加速度为a2C．汽车行驶的最大速率为1＋mafvD．当汽车的速度为v时，行驶的距离为v22a答案解析设汽车的额定功率为P，汽车的速度为v时，根据牛顿第二定律得Pv－f＝ma，得P＝(f＋ma)v，故A错误；汽车的加速度为a2时，设此时牵引力为F，则F－f＝ma2，得F＝f＋ma2，此时速度为v′＝PF＝f＋ma2f＋ma·2v2v，故B错误；汽车匀速运动时，牵引力等于阻力，速率最大，故有vm＝Pf＝1＋mafv，故C正确；因为该汽车以恒定功率行驶，做加速度减小的变加速运动，无法算出其行驶的距离，故D错误。解析9．(多选)一起重机的钢绳由静止开始匀加速提起质量为m的重物，当重物的速度为v1时，起重机的有用功率达到最大值P，以后起重机保持该功率不变，继续提升重物，直到以最大速度v2匀速上升为止，则整个过程中，下列说法正确的是()A.若匀加速过程的时间为t1，则速度由v1变为v2的时间大于v2－v1v1t1B．钢绳的最大拉力为Pv2C．重物的最大速度为v2＝PmgD．重物做匀加速直线运动的时间为mv21P－mgv1答案解析整个过程中重物运动的v­t图象如图所示，重物在匀加速过程中：a1＝v1t1，起重机功率达到额定功率后，重物的速度由v1增大到v2，若假设重物匀加速到v2，则a2＝v2－v1t2，结合图象可以看出a1a2，即t2v2－v1v1t1，故A正确；匀加速提升重物时钢绳的拉力最大，由P＝Fv得Fm＝Pv1，故B错误；重物以最大速度匀速上升时，F＝mg，所以v2＝Pmg，C正确；重物做匀加速直线运动的加速度a＝Fm－mgm＝Pv1－mgm＝P－mgv1mv1，则重物做匀加速直线运动的时间为t＝v1a＝mv21P－mgv1，故D正确。解析10.(多选)如图所示为牵引力F和车速倒数1v的关系图象。若汽车的质量为2×103kg，它由静止开始沿平直公路行驶，且行驶中阻力恒定，设其最大车速为30m/s，则下列说法正确的是()A．汽车所受的阻力为2×103NB．当汽车的车速为15m/s时，功率为3×104WC．汽车做匀加速运动的加速度为3m/s2D．汽车匀加速运动的时间为5s答案解析当汽车的速度最大时，牵引力等于阻力，最大速度为30m/s，从图中可得，当速度为30m/s时，牵引力为2×103N，故汽车所受的阻力为2×103N，A正确；根据公式P＝Fv可得F＝P·1v，结合图象可知，当v＝15m/s时，F＝4×103N，此时汽车的功率为P＝2×103×30W＝6×104W，B错误；由图可知，当牵引力为6×103N时，牵引力恒定，汽车做匀加速直线运动，加速度为a＝F－fm＝6000－20002000m/s2＝2m/s2，C错误；汽车做匀加速直线运动的末速度为v末＝PF＝6×104W6×103N＝10m/s，所以汽车匀加速运动的时间为t＝v末a＝102s＝5s，故D正确。解析题组二高考小题11．(2017·全国卷Ⅱ)如图，一光滑大圆环固定在桌面上，环面位于竖直平面内，在大圆环上套着一个小环。小环由大圆环的最高点从静止开始下滑，在小环下滑的过程中，大圆环对它的作用力()A．一直不做功B．一直做正功C．始终指向大圆环圆心D．始终背离大圆环圆心解析光滑大圆环对小环只有弹力作用。弹力方向沿大圆环的半径方向(下滑过程先背离圆心，后指向圆心)，与小环的速度方向始终垂直，不做功。故选A。答案解析12.(2018·全国卷Ⅲ)(多选)地下矿井中的矿石装在矿车中，用电机通过竖井运送至地面。某竖井中矿车提升的速度大小v随时间t的变化关系如图所示，其中图线①②分别描述两次不同的提升过程，它们变速阶段加速度的大小都相同；两次提升的高度相同，提升的质量相等。不考虑摩擦阻力和空气阻力。对于第①次和第②次提升过程()A．矿车上升所用的时间之比为4∶5B．电机的最大牵引力之比为2∶1C．电机输出的最大功率之比为2∶1D．电机所做的功之比为4∶5答案解析设第②次所用时间为t，根据速度图象与t轴所围的面积等于位移(此题中为提升的高度)可知，12×2t0×v0＝12×t－t0＋t×12v0，解得：t＝5t02，所以第①次和第②次提升过程所用时间之比为2t0∶5t02＝4∶5，A正确；由于两次提升变速阶段的加速度大小相同，在匀加速阶段，由牛顿第二定律，F－mg＝ma，可得提升的最大牵引力之比为1∶1，B错误；由功率公式P＝Fv，电机输出的最大功率之比等于最大速度之比，为2∶1，C正确；两次提升过程中动能增加量均为0，由动能定理得W电－mgh＝0，两次提升高度h相同，所以电机两次做功相同，D错误。解析13．(2016·天津高考)(多选)我国高铁技术处于世界领先水平。和谐号动车组是由动车和拖车编组而成的，提供动力的车厢叫动车，不提供动力的车厢叫拖车。假设动车组各车厢质量均相等，动车的额定功率都相同，动车组在水平直轨道上运行过程中阻力与车重成正比。某列动车组由8节车厢组成，其中第1、5节车厢为动车，其余为拖车，则该动车组()A．启动时乘客受到车厢作用力的方向与车运动的方向相反B．做匀加速运动时，第5、6节与第6、7节车厢间的作用力之比为3∶2C．进站时从关闭发动机到停下来滑行的距离与关闭发动机时的速度成正比D．与改为4节动车带4节拖车的动车组最大速度之比为1∶2答案解析启动时，动车组做加速运动，加速度方向向前，乘客受到竖直向下的重力和车厢对乘客的作用力，由牛顿第二定律可知，这两个力的合力方向向前，所以启动时乘客受到车厢作用力的方向一定倾斜向前，A错误；设每节车厢质量为m，动车组在水平直轨道上运行过程中阻力与车重成正比，则有每节车厢所受阻力f＝kmg。设动车组匀加速直线运动的加速度为a，每节动车的牵引力为F，对8节车厢组成的动车组整体，由牛顿第二定律，2F－8f＝8ma；设第5节车厢对第6节车厢的拉力为F5，隔离第6、7、8节车厢，把第6、7、8节车厢作为整体进行受力分析，由牛顿第二定律得，F5－3f＝3ma，解得F5＝3F4；设第6节车厢对第7节车厢的拉力为解析F6，隔离第7、8节车厢，把第7、8节车厢作为整体进行受力分析，由牛顿第二定律得，F6－2f＝2ma；解得F6＝F2；第5、6节车厢与第6、7节车厢间的作用力之比为F5∶F6＝3F4∶F2＝3∶2，B正确；关闭发动机后，动车组在阻力作用下滑行，由匀变速直线运动规律，滑行距离x＝v22a，与关闭发动机时速度的二次方成正比，C错误；设每节动车的额定功率为P，当有2节动车带6节拖车时，2P＝8f·v1m；