2019年高三物理二轮练习精品测试：5.1功和功率

2019年高三物理二轮练习精品测试：5.1功和功率
注意事项：认真阅读理解，结合历年的真题，总结经验，查找不足！重在审题，多思考，多理解！
无论是单选、多选还是论述题，最重要的就是看清题意。

在论述题中，问题大多具有委婉性，尤其是历年真题部分，在给考生较大发挥空间的同时也大大增加了考试难度。

考生要认真阅读题目中提供的有限材料，明确考察要点，最大限度的挖掘材料中的有效信息，建议考生答题时用笔将重点勾画出来，方便反复细读。

只有经过仔细推敲，揣摩命题老师的意图，积极联想知识点，分析答题角度，才能够将考点锁定，明确题意。

图5－1－8
1.(2017·高考江苏单科卷)如图5－1－8所示,演员正在进行杂技表演.由图可估算出他将一只鸡蛋抛出的过程中对鸡蛋所做的功最接近于() A.0.3J B.3J C.30J D.300J
解析:选A.一只鸡蛋重约为0.7N,人的身高一般为1.7m,从图中估算鸡蛋被抛出的高度约为0.5m,那么鸡蛋获得的最大机械能约为E ＝mgh ＝0.7×0.5J ＝0.35J,故人对鸡蛋做的功约为0.35J,故A 正确,其他错误. 2.
图5－1－9
(2018·广州模拟)如图5－1－9所示,拖着旧橡胶轮胎跑是身体耐力训练的一种有效方法.如果某受训者拖着轮胎在水平直道上跑了100m,那么以下说法正确的选项是() A.轮胎受到地面的摩擦力做了负功 B.轮胎受到的重力做了正功 C.轮胎受到的拉力不做功
D.轮胎受到地面的支持力做了正功
解析:选 A.根据力做功的条件,轮胎受到的重力和地面的支持力都与位移垂直,这两个力均不做功,B 、D 错误;轮胎受到地面的摩擦力与位移反向,做负功,A 正确;轮胎受到的拉力与位移夹角小于90°,做正功,C 错误.
3.汽车以额定功率从水平路面上坡时,司机要通过变速杆进行“换挡”,其目的是() A.增大速度,增大牵引力 B.减小速度,减小牵引力 C.增大速度,减小牵引力 D.减小速度,增大牵引力
解析:选D.要上坡,必须有较大的牵引力,由F ＝P
v 可知,功率P 一定时,减小速度v ,能增大牵引力F ,D 正确.
图5－1－10
4.如图5－1－10所示,质量相同的两物体处于同一高度,A 沿固定在地面上的光滑斜面下滑,B 自由下落,最后到达同一水平面,那么() A.重力对两物体做功相同 B.重力的平均功率相同
C.到达底端时重力的瞬时功率P A <P B
D.到达底端时两物体的速度相同
解析:选AC.B 物体自由下落,下落时间t B ＝
2h
g ,末速度v B ＝2gh 方向竖直向下,所以重力
做功W B ＝Gh ,平均功率P B ＝W B
t B ＝G
gh
2,到达底端的瞬时功率P B ＝G ·v B ＝G ·2gh .A 物体沿斜面下滑,a ＝g sin θ,下滑时间t A ＝
2s a ＝1sin θ
2h
g ,末速度v A ＝2as ＝2gh 方向沿斜面向下,所以重力做功W A ＝Gs sin θ＝Gh .平均功率P A ＝W A t A ＝G gh
2sin θ,到达底端瞬时功
率P A ＝G ·v A sin θ＝G 2gh sin θ,所以选项A 、C 正确. 5.(2018·白银模拟)
图5－1－11
如图5－1－11所示,建筑工人通过滑轮装置将一质量是100kg 的料车沿30°角的斜面由底端匀速地拉到顶端,斜面长L 是4m,假设不计滑轮的质量和各处的摩擦力,g 取10N/kg,求这一过程中:
(1)人拉绳子的力做的功; (2)物体的重力做的功;
(3)物体受到的各力对物体做的总功. 解析:(1)工人拉绳子的力: F ＝1
2mg sin θ
工人将料车拉到斜面顶端时,拉绳子的长度:s ＝2L ,根据公式W ＝Fs cos α,得
W 1＝1
2mg sin θ·2L ＝2000J. (2)重力做功:
W 2＝－mgh ＝－mgL sin θ＝－2000J.
(3)由于料车在斜面上匀速运动,那么料车所受的合力为0,故W 合＝0. 答案:(1)2000J(2)－2000J(3)0
【一】选择题
1.设汽车在启动阶段所受阻力恒定并做匀加速直线运动,那么在这过程中() A.牵引力增大,功率增大 B.牵引力不变,功率增大 C.牵引力增大,功率不变 D.牵引力不变,功率不变
解析:选B.汽车在启动阶段做匀加速直线运动,其加速度为定值,由F －f ＝ma 知牵引力F 不变;又由P ＝Fv 知功率P 增大,B 正确.
2.“快乐向前冲”电视娱乐活动曾受到全国观众喜爱.其中不少选手在“大转盘”上落水.某人质量为m ,与转盘之间的动摩擦因数为μ,那么人在半径为R 的转盘边缘随转盘转一周,转盘对人做的功是() A.μmg ·2πR B.μmgR C.2μmgR D.0
解析:选 D.人随转盘做匀速圆周运动,静摩擦力提供向心力,故指向圆心,人在转动过程中,转盘对人静摩擦力的方向始终和人运动方向垂直,故转盘对人所做的功为0,D 正确.
图5－1－12
3.如图5－1－12所示,两个互相垂直的力F 1与F 2作用在同一物体上,使物体通过一段位移的过程中,力F 1对物体做功4J,力F 2对物体做功3J,那么力F 1与F 2的合力对物体做的功为() A.7J B.1J C.5J D.3.5J
解析:选A.功是标量,力F 1与F 2的合力对物体做的功就是F 1和F 2对物体做功的代数和,W ＝W F 1＋W F 2＝4J ＋3J ＝7J,应选项A 对.
4.2017年8月29日中国飞人刘翔在大邱田径世锦赛男子110米栏决赛中遗憾摘银.刘翔在比赛中,主要有起跑加速、途中匀速跨栏和加速冲刺三个阶段,他的脚与地面间不会发生相对滑动,以下说法正确的选项是()
A.加速阶段地面对人的摩擦力做正功
B.匀速阶段地面对人的摩擦力做负功
C.由于人的脚与地面间不发生相对滑动,所以不论加速还是匀速,地面对人的摩擦力始终不对人做功
D.无论加速还是匀速阶段,地面对人的摩擦力始终做负功
解析:选 C.由于人的脚与地面间不发生相对滑动,地面对人产生摩擦力的瞬间,力的作用点位移为零,所以地面对人的摩擦力不做功,选项C 正确. 5.(2018·浙江宁波一模)
图5－1－13
将一只苹果从楼上某一高度自由下落,苹果在空中依次经过三个完全相同的窗户1、2、3.图中5－1－13直线为苹果在空中的运动轨迹.假设不计空气阻力的影响,以下说法正确的选项是()
A.苹果通过第3个窗户所用的时间最长
B.苹果通过第1个窗户的平均速度最大
C.苹果通过第3个窗户重力做的功最大
D.苹果通过第1个窗户重力的平均功率最小
解析:选D.苹果做自由落体运动,从上到下速度越来越大,通过相同窗户1、2、3的时间越来越短,平均速度越来越大,选项A 、B 错误;通过相同的窗户,重力做功均为W ＝mgh ,选项C 错
误;重力的平均功率P －＝mg v －
,选项D 正确. 6.两个完全相同的小球A 、B ,在某一高度处以相同大小的初速度v 0分别沿水平方向和竖直方向抛出,不计空气阻力,如图5－1－14所示,以下说法正确的选项是()
图5－1－14
A.两小球落地时速度相同
B.两小球落地时,重力的瞬时功率相同
C.从开始运动至落地,重力对两小球做的功相同
D.从开始运动至落地,重力对两小球做功的平均功率相同
解析:选 C.速度是矢量,因此速度要相同,必须大小和方向都相同;功和功率是标量,重力对两小球做功相同两小球落地时动能大小相等,因而速度大小相等,但由于初速度方向不同,落地时两小球的速度方向不同,重力的瞬时功率P ＝mgv cos θ,由于两小球的速度与重力的夹角不同,重力的瞬时功率不同,故A 、B 错误,C 正确;由于A 小球平抛、B 小球竖直上抛,运动时间不同,故重力对两小球做功的平均功率不等,D 错误.
7.质量为50kg 的某人沿一竖直悬绳匀速向上爬(两手交替抓绳子),在爬高3m 的过程中,手与绳子之间均无相对滑动,重力加速度g 取10m/s 2,那么以下说法正确的选项是() A.绳子对人的静摩擦力做功为1500J B.绳子对人的拉力做功为1500J C.绳子对人的静摩擦力做功为0 D.绳子对人的拉力做功为0
解析:选CD.人沿绳子向上爬时,手与绳子之间无相对滑动,绳子对人的静摩擦力作用在手上,手相对绳子是静止的,静摩擦力的作用点(即手)的位移为零,因此静摩擦力不做功,同理,绳中拉力也不做功,A 、B 错误,C 、D 正确. 8.
图5－1－15
质量相同的A 、B 两物体,并排静止在水平地面上.现用同向水平拉力F 1、F 2分别作用于物体A 和B 上,分别作用一段时间后撤去,两物体各自滑行一段距离后停止运动.两物体运动的速度－时间图像分别如图5－1－15中图线a 、b 所示.拉力F 1、F 2分别撤去后,物体做减速运动过程的速度－时间图线彼此平行(相关数据已在图中标出).由图中信息可得出() A.F 1和F 2的大小之比为5∶2 B.F 1和F 2对物体做的功相等 C.力F 1对物体A 所做的功较多
D.力F 1与F 2的最大瞬时功率之比为2∶1
解析:选BD.从图像中可以看出,撤去拉力后,物体滑行时的加速度a ＝μg ＝1m/s 2,那么μ＝
0.1;在拉力作用下,对A :F 1－μmg ＝53m ,对B :F 2－μmg ＝23m ,所以F 1＝83m ,F 2＝53m ,F 1F 2＝8
5,F 1与
F 2的最大瞬时功率之比P 1P 2＝F 1×2.5F 2×2＝2
1,所以A 错误,D 正确;全过程中,拉力做的功等于克服摩擦力做的功,因为两物体的总位移相等,所以克服摩擦力做的功相等,B 正确,C 错误.
9.如图5－1－16所示,水平地面上有一木箱,木箱与地面之间的动摩擦因数为μ(0<μ<1).现对木箱施加一拉力T ,使木箱做匀速直线运动.设T 的方向与水平面夹角为θ,如图,在θ从0逐渐增大到90°的过程中,木箱的速度保持不变,那么()
图5－1－16
A.T 先减小后增大
B.T 一直增大
C.T 的功率减小
D.T 的功率不变
解析:选AC.木箱在T 作用下向右匀速运动的过程中,受4个力作用而平衡.即T cos θ＝μ(mg
－T sin θ),解得:T ＝μmg
cos θ＋μsin θ,T 有极值,所以A 正确,B 错误;T 的功率P ＝Tv cos θ＝μmgv
1＋μtan θ,所以C 正确,D 错误.
10.
图5－1－17
起重机的钢索将重物由地面吊到空中某个高度,其速度图像如图5－1－17所示,那么钢索拉力的功率随时间变化的图像可能是图5－1－18中的()
图5－1－18
解析:选B.从v －t 图中可以看出,在0～t 1时间内,重物做匀加速运动,钢索对物体的拉力为恒力,且T 1>G ,由P 1＝T 1v 知,拉力的功率随速度的增大而增大;t 1～t 2时间内,物体做匀速运动,T 2＝G ,所以t 1时刻功率发生了突变,且在t 1～t 2时间内功率恒定并小于t 1时刻的功率;t 2～t 3时间内物体做匀减速运动,拉力恒定T 3<G ,所以t 2时刻功率也发生了突变,t 2～t 3时间内功率逐渐减小,且小于t 2时刻的功率.综上所述,B 正确. 【二】非选择题
11.(原创题)心电图的出纸速度(纸带移动的速度)v ＝2.5cm/s,记录下的某人的心电图如图5－1－19所示(图纸上每小格边长l ＝5mm),在图像上,相邻的两个最大振幅之间对应的时间为心率的一个周期.
图5－1－19
(1)求此人的心率为多少次/分？(保留两位有效数字)
(2)假设某人的心率为75次/分,每跳一次输送80mL 血液,他的血压(可看做心脏压送血液的
平均压强)为1.5×104
Pa,据此估算此人心脏跳动做功的平均功率P .
(3)按第(2)问的答案估算一下,人的心脏工作一天所做的功相当于把1吨重的物体举起多高？
解析:(1)在心脏跳动的一次的时间T (周期)内,图纸移动距离L ≈4l ,有T ＝4l
v
此人的心率为
f ＝60T ＝15v l ＝15×2.5
0.5次/分＝75次/分.
(2)我们可以将心脏推动血液对外做功的过程,简化为心脏以恒定的压强推动圆柱形液体做功的模型.设圆柱形液体的横截面积为S ,长度为ΔL ,
根据P ＝W
t ,W ＝F ·ΔL F ＝p ·S 得
P ＝pS ΔL t ＝p ΔV t
将条件代入式中得
P ＝1.5×104×8×10－5
×7560
W ＝1.5W. (3)W ＝Pt ＝1.5×3600×24J ＝1.3×105
J
h ＝W mg ＝1.3×105
1.0×104m ＝13m. 答案:(1)75(2)1.5W(3)13m
12.(2018·西安高三检测)汽车发动机的功率为60kW,汽车的质量为4×103
kg.当汽车在足够长的水平路面从静止以0.6m/s 2的加速度做匀加速直线运动(汽车在行驶中所受路面阻力恒定为重力的0.1倍,g 取10m/s 2).求:
(1)汽车在水平路面能达到的最大速度v m1;
(2)汽车在水平路面做匀加速运动能维持多少时间？
(3)在10s 末汽车的瞬时功率多大？20s 末汽车的瞬时功率又是多少呢？
(4)假设汽车以v m1速度驶上一倾角为θ的足够长的斜面(sin θ＝0.02).简要描述汽车做何种运动,并求出此斜面上最终速度v m2. 解析:(1)汽车达到最大速度时,有:
v m1＝P F 1＝P f ＝60×103
0.1×4×103×10m/s ＝15m/s.
(2)经t 时间,汽车匀加速达到额定功率时,由牛顿第二定律有:F 2－f ＝ma 由运动学规律有:v ＝at ,而P ＝F ·v ,解得t ＝15.625s.
(3)由(2)问知,t ＝10s 时,汽车还处于匀加速阶段,牵引力为:F 3＝ma ＋0.1mg ,瞬时速度v ＝at 所以此时汽车的瞬时功率P ′＝F 3v ＝38.4kW
t ＝20s 时,汽车已经达到额定功率,故汽车的瞬时功率P ＝60kW.
(4)汽车保持额定功率驶上斜面,由于行驶阻力增大,汽车牵引力增大,汽车做加速度不断减小的减速运动,直至达到最终速度v m2匀速行驶.行驶阻力 f ′＝0.1mg ＋mg sin θ
所以v m2＝P F ＝P
f ′＝12.5m/s.
答案:(1)15m/s(2)15.625s(3)38.4kW60kW (4)见解析。