2020版高考物理总复习练习：第五章 第1节 功 功率 动能定理

第五章机械能

第1节功功率动能定理

1.(多选)如图所示,摆球质量为m,悬绳的长为l,把悬绳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( ABD )

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-F阻πl

解析:小球下落过程中,重力做功为mgl,A正确;绳的拉力始终与速度方向垂直,拉力做功为零,B正确;空气阻力F阻大小不变,方向始终与速度方向相反,故F阻做功为 -F阻·πl,C错误,D正确.

2.(2019·山东潍坊模拟)如图所示,自动卸货车始终静止在水平地面上,车厢在液压机的作用下,θ角逐渐增大且货物相对车厢静止的过程中,下列说法正确的是( B )

A.货物受到的支持力对货物不做功

B.货物受到的支持力对货物做正功

C.货物受到的重力对货物做正功

D.货物受到的摩擦力对货物做负功

解析:货物受到的支持力的方向与运动方向时刻相同,则支持力做正功,选项A错误,B正确;摩擦力的方向与其运动方向时刻垂直则不做功,选项D错误;货物位置升高,重力做负功,选项C错误.

3.(多选)一质量为1 kg的质点静止于光滑水平面上,从t=0时刻开始,受到水平外力F作用,如图所示.下列判断正确的是( AD )

A.0～2 s内外力的平均功率是4 W

B.第2 s内外力所做的功是4 J

C.第2 s末外力的瞬时功率最大

D.第1 s末与第2 s末外力的瞬时功率之比为9∶4

解析:第1 s末质点的速度

v1=t1=×1 m/s=3 m/s.

第2 s末质点的速度

v2=v1+t2=(3+×1) m/s=4 m/s.

则第2 s内外力做功W2=m-m=3.5 J.

0～2 s内外力的平均功率

P==4 W.

选项A正确,选项B错误;

第1 s末外力的瞬时功率P1=F1v1=3×3 W=9 W,

第2 s末外力的瞬时功率P2=F2v2=1×4 W=4 W,故P1∶P2=9∶4.选项C 错误,选项D正确.

4.如图(甲)所示,静止于光滑水平面上坐标原点处的小物块,在水平拉力F作用下,沿x轴方向运动,拉力F随物块所在位置坐标x的变化关系如图(乙)所示,图线为半圆.则小物块运动到x0处时F所做的总功为( C )

A.0

B.F m x0

C.F m x0

D.

解析:F为变力,但F x图像包围的面积在数值上表示拉力做的总功.由于图线为半圆,又因在数值上F m=x0,故W=π·=π·F m·x0=F m x0.

5.如图所示,光滑斜面的顶端固定一弹簧,一小球向右滑行,并冲上固定在地面上的斜面.设小球在斜面最低点A的速度为v,压缩弹簧至C 点时弹簧最短,C点距地面高度为h,则小球从A到C的过程中弹簧弹力做功是( A )

A.mgh-mv2

B.mv2-mgh

C.-mgh

D.-(mgh+mv20

解析:小球从A点运动到C点的过程中,重力和弹簧的弹力对小球做负功,由于支持力与位移始终垂直,则支持力对小球不做功,由动能定理,可得W G+W F=0-mv2,重力做功为W G=-mgh,则弹簧的弹力对小球做功为W F=mgh-mv2,所以正确选项为A.

6.(多选)如图所示,一辆货车通过光滑轻质定滑轮竖直提升一箱货物,货箱质量为M,货物质量为m,货车以速度v向左匀速运动,将货物提升高度h,则( BC )

A.货物向上做匀速运动

B.箱中的物体对箱底的压力大于mg

C.图示位置时货车拉力的功率大于(M+m)gvcos θ

D.此过程中货车拉力做的功为(M+m)gh

解析:将货车的速度分解,如图所示,由于绳子不可伸长,货箱和货物整体向上运动的速度为v1=vcos θ,由于θ不断减小,故货箱和货物整体向上做加速运动,处于超重状态,故箱中的物体对箱底的压力大于mg,

选项A错误,B正确;货箱和货物整体向上做加速运动,则拉力大于(M+m)g,整体的速度为vcos θ,拉力功率P=Fv>(M+m)gvcos θ,选项C 正确;此过程中对货箱和货物,货车拉力做功,本身重力做功,由动能定理可知,货车拉力做的功大于(M+m)gh,选项D错误.

7.(2019·湖南邵东创兴学校月考)以恒定的功率P行驶的汽车以初速度v0冲上倾角一定的斜坡,设受到的阻力(不包括汽车所受重力的沿斜面向下的分力)恒定不变,则汽车上坡过程中的v t图像不可能是图中的哪一个( B )

解析:设重力的分力为G′,如果F=f+G′,则汽车受力平衡,由P=Fv可知,汽车做匀速运动,选项A正确;若F>f+G′,则汽车加速,由P=Fv可知汽车将会做加速度逐渐减小的加速运动,最后匀速,选项C正确;若F

8.(2019·湖北高三调研)某公司对新推出的掌上智能无人机进行试验.让无人机从地面由静止开始以最大动力竖直上升,经时间t=4 s时离地面的高度h=48 m.若无人机的质量m=0.3 kg,运动过程中所受空气阻力大小恒为f=0.3 N,重力加速度g取10 m/s2.

(1)动力系统提供给无人机的最大动力为多大?

(2)调整动力后无人机继续上升,恰能悬停在距离地面高度H=78 m处,求无人机从h上升到H的过程中,动力系统所做的功.

解析:(1)无人机向上匀加速直线运动,则h=at2

由牛顿第二定律

F-mg-f=ma

代入数值,解得F=5.1 N.

(2)在t=4 s时无人机速度

v=at

在无人机继续上升过程中,有

W-(mg+f)(H-h)=0-mv2

解得W=12.6 J.

答案:(1)5.1 N (2)12.6 J

9.(多选)质量为1 kg的物体静止在水平粗糙的地面上,在一水平外力F 的作用下运动,如图(甲)所示,外力F和物体克服摩擦力F f做的功W与物体位移x的关系如图(乙)所示,重力加速度g取10 m/s2.下列分析正确的是( ACD )

A.物体与地面之间的动摩擦因数为0.2

B.物体运动的位移为13 m