2018版高考一轮总复习物理模拟演练_第5章_机械能及其守恒定律_5-1功和功率

5-1功和功率
时间：45分钟 满分：100分
一、选择题(本题共10小题，每小题7分，共70分。

其中1～6为单选，7～10为多选)
1.静止在水平地面上的物体，同时受到水平面内两个互相垂直的力F 1、F 2的作用，由静止开始运动了2 m ，已知F 1＝6 N ，F 2＝8 N ，则( )
A.F 1做功12 J
B ．F 2做功16 J
C.F 1、F 2的合力做功28 J
D ．F 1、F 2做的总功为20 J
2. 2016年10月银川一中团委组织学生志愿者前往盐池县冯记沟乡进行助学帮扶活动，当车辆行驶在崎岖的山路上时坐在前排的学生看到司机师傅总是在上坡的时候换成低挡而到了平直的路上时又换成了高挡，于是他们几个人形成了小组进行了讨论，关于他们的讨论最符合物理原理的是( )
A.上坡的时候换成低挡是为了增加汽车发动机的功率
B.上坡的时候换成低挡是为了增大汽车的牵引力
C.上坡的时候换成低挡是为了同学们仔细欣赏沿途的美景
D.在平直的路面上换成高挡可以减小汽车发动机的功率
3.如图所示，质量为m 的小球以初速度v 0水平抛出，恰好垂直打在倾角为θ的斜面上，则球落在斜面上时重力的瞬时功率为(不计空气阻力)( )
A ．mgv 0tan θ B.
mgv 0
tan θ
C.
mgv 0
sin θ
D ．mgv 0cos θ
4.质量为2 kg 的物体放在动摩擦因数为μ＝0.1的水平面上，在水平拉力F 的作用下，从O 点由静止开始运动，拉力做的功W 和物体发生的位移x 之间的关系如图所示，g 取10 m/s 2。

下列说法中正确的是
( )
A ．此物体在OA 段做匀加速直线运动，且整个过程中拉力的最大功率为15 W B.此物体在A
B 段做匀速直线运动，且整个过程中拉力的最大功率为6 W C.此物体在AB 段做匀加速直线运动，且整个过程中拉力的最大功率为15 W D.此物体在OA 段做匀速直线运动，且整个过程中拉力的最大功率为15 W
5．一辆汽车在平直的公路上以某一初速度运动，运动过程中保持恒定的牵引功率，其加速度a 和速度的倒数1
v
图象如图所示。

若已知汽车的质量，则根据图象所给的信息，不能求出的物理量是( )
A.汽车的功率
B.汽车行驶的最大速度
C.汽车所受到的阻力
D.汽车运动到最大速度所需的时间
6.有一固定轨道ABCD 如图所示，AB 段为四分之一光滑圆弧轨道，其半径为R ，BC 段是水平光滑轨道，
CD 段是光滑斜面轨道，BC 和斜面CD 间用一小段光滑圆弧连接。

有编号为1、2、3、4完全相同的4个小球
(小球不能视为质点，其半径r <R )，紧挨在一起从圆弧轨道上某处由静止释放，经平面BC 到斜面CD 上，忽略一切阻力，则下列说法正确的是( )
A ．四个小球在整个运动过程中始终不分离 B.在圆弧轨道上运动时，2号球对3号球不做功 C.在CD 斜面轨道上运动时，2号球对3号球做正功
D.在CD斜面轨道上运动时，2号球对3号球做负功
7.如图所示，在外力作用下某质点运动的v­t图象为正弦曲线。

从图中可以判断( )
A．在0～t1时间内，外力做正功
B.在0～t1时间内，外力的功率逐渐增大
C.在t2时刻，外力的功率最大
D.在t1～t3时间内，外力做的总功为零
8.如图甲所示，质量m＝1 kg的小物体放在长直的水平地面上，用水平细线绕在半径R＝0.2 m、质量M＝1 kg的薄圆筒上。

t＝0时刻，圆筒在电动机的带动下由静止开始绕竖直的中心轴转动，小物体的v­t 图象如图乙所示，小物体和地面间的动摩擦因数μ＝0.2，则( )
A．圆筒转动的角速度随时间的变化关系满足ω＝5t
B.细线的拉力大小为2 N
C.细线拉力的瞬时功率满足P＝4t
D.在0～2 s内，电动机做的功为8 J
9．某研究性小组利用速度传感器研究质量为5 kg的物体由静止开始做直线运动的规律，并在计算机上得到了前4 s内物体速度随时间变化的关系图象，如图所示，则下列说法正确的是( )
A.物体在第1 s末离出发点最远
B.物体所受外力在前4 s 内做功为零
C.物体所受外力前1 s 内做的功和后3 s 内做的功相同
D.第1 s 内物体所受外力做功的平均功率为7.5 W
10．如图所示，摆球质量为m ，悬线的长为L ，把悬线拉到水平位置后放手。

设在摆球从A 点运动到B 点的过程中空气阻力F 阻的大小不变，则下列说法正确的是( )
A.重力做功为mgL
B.绳的拉力做功为零
C.F 阻做功为－mgL
D.F 阻做功为－1
2
F 阻πL
二、非选择题(本题共2小题，共30分)
11． (14分)如图所示，水平平台上有一个质量m ＝50 kg 的物块，站在水平地面上的人用跨过定滑轮的细绳向右拉动物块，细绳不可伸长。

不计滑轮的大小、质量和摩擦。

在人以速度v 从平台边缘正下方匀速向右前进x 的过程中，始终保持水平平台和手的竖直高度差h 不变。

已知物块与平台间的动摩擦因数μ＝0.5，v ＝0.5 m/s ，x ＝4 m ，h ＝3 m ，g 取10 m/s 2。

求人克服绳的拉力做的功。

12.(16分)如图甲所示，某同学用轻绳通过定滑轮提升一重物，运用传感器(未在图中画出)测得此过程中不同时刻被提升重物的速度v 与对轻绳的拉力F ，并描绘出v ­1
F
图象。

假设某次实验从静止开始提升重
物，所得的图象如图乙所示，其中线段AB 与纵轴平行，它反映了被提升重物在第一个时间段内v 和1
F
的关
系；线段BC 的延长线过原点，它反映了被提升重物在第二个时间段内v 和1
F
的关系；第三个时间段内拉力F
和速度v 均为C 点所对应的值且大小保持不变，因此图象上没有反映。

实验中还测得重物由静止开始经过t ＝1.4 s ，速度增加到v C ＝3.0 m/s ，此后物体做匀速运动。

取重力加速度g ＝10 m/s 2
，绳重及一切摩擦力和阻力均忽略不计。

(1)求第一个时间段内重物的加速度有多大？ (2)求第二个时间段内牵引力的功率有多大？ (3)求被提升重物在第二个时间段内通过的路程。

答案 1 D 2 B 3 B 4 A 5 D 6 A 7 AD 8 AD 9 BD 10 ABD
11 将人的速度分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向，在沿绳子方向上的分速度等于物块的速度，如图，物块的速度等于v cos θ；当人从平台的边缘处向右匀速前进了x ，此时物块的速度大小为：
v ′＝v cos θ＝v
x
h 2＋x 2
＝0.5×
432
＋4
2
m/s ＝0.4 m/s 。

根据动能定理得：
W －μmg (h 2＋x 2－h )＝12
mv ′2－0，
联立解得W ＝μmg (h 2＋x 2－h )＋12mv ′2
＝0.5×50×
10×(32＋42－3) J ＋12×50×0.42
J ＝504 J 。

拉力对物体做的正功W 与人克服绳的拉力做的功相等。

即人克服绳的拉力做功为504 J 。

12(1)由v ­1
F
图象可知，第一个时间段内重物所受拉力保持不变，且F 1＝6.0 N ，
根据牛顿第二定律有F 1－G ＝ma ，
重物速度达到v C ＝3.0 m/s 时，受平衡力，即G ＝F 2＝4.0 N 。

由此解得重物的质量m ＝0.40 kg ， 联立解得a ＝5.0 m/s 2。

(2)在第二段时间内，图象的斜率表示拉力的功率，所以拉力的功率保持不变P ＝Fv ＝
1
14－16 W ＝12 W 。

(3)设第一段时间为t 1，则：t 1＝v B a ＝2.0
5.0
s ＝0.40 s ，
设第二段时间为t 2，t 2＝t －t 1＝1.0 s ，
重物在t 2这段时间内的位移为x 2，根据动能定理有：Pt 2－Gx 2＝12mv 2C －12mv 2
B ，解得x 2＝2.75 m 。

则第二
段重物上升的路程为2.75 m 。