【[南方凤凰台]2014届高考物理总复习检测与评估:功和功率】
第六章 机械能及其守恒定律 第1讲 功 和 功 率
一、 单项选择题
1. (2012·汕头二模)如图,小物块P位于光滑斜面上,斜面Q位于光滑水平地面上,小物块P从静止开始沿斜面下滑的过程中(
)
A. 斜面静止不动
B. 物块P对斜面的弹力对斜面做正功 C. 物块P的机械能守恒
D. 斜面对P的弹力方向不垂直于接触面
2. 一质量为m的木块静止在光滑的水平面上,从t=0开始,将一个大小为F的水平恒力作用在该木块上,在t=t1时刻,力F的功率是( )
F2t1A. 2m F2t1
C. m
F2t12
B. 2m F2t12
D. m
3. (2012·江苏模拟)质量为2 kg的物体,放在动摩擦因数μ=0.1的水平面上,在水平拉力的作用下由静止开始运动,水平拉力做的功W和物体随位置x变化的关系如图.重力加速度取g=10 m/s2,则(
)
A. x=0 m至x=3 m的过程中,物体的加速度是2.5 m/s2 B. x=6 m时,拉力的功率是6 W C. x=9 m时,物体的速度是2.5 m/s
D. x=3 m至x=9 m过程中,合外力做的功是12 J
4. 汽车以额定功率在平直公路上匀速行驶,在t1时刻突然使汽车的功率减小一半,并保持该功率继续行驶,到t2时刻汽车又开始做匀速直线运动(设汽车所受阻力不变).则在t1~t2时间内( ) A. 汽车的加速度保持不变 B. 汽车的加速度逐渐减小 C. 汽车的速度先减小后增大 D. 汽车的速度先增大后减小 二、 双项选择题
5. 如图所示,小物体A沿高为h、倾角为θ的光滑斜面以初速度v0从顶端滑到底端,而相同的物体B以同样大小的初速度从等高处竖直上抛,则(
)
A. 两物体落地时速度的大小相同 B. 两物体落地时,重力的瞬时功率相同
C. 从开始运动至落地过程中,重力对它们做功相同
D. 从开始运动至落地过程中,重力对它们做功的平均功率相同
6. (2012·汕头一模)用一水平拉力使质量为m的物体从静止开始沿粗糙的水平面运动,物体的
vt图象如图所示.下列表述正确的是(
)
A. 在0~t1时间内拉力逐渐减小 B. 在0~t1时间内物体做曲线运动 C. 在t1~t2时间内拉力的功率不为零
1D. 在t1~t2时间内合外力做功2mv2
7. 升降机底板上放一质量为100 kg的物体,物体随升降机由静止开始竖直向上移动5 m时速度达到4 m/s,则此过程中(取g=10 m/s2)( ) A. 升降机对物体做功5 800 J B. 合外力对物体做功5 800 J C. 物体的重力势能增加5 000 J D. 物体的机械能增加5 000 J
8. (2012·深圳二模)汽车从静止开始沿平直轨道做匀加速运动,所受阻力始终不变,在此过程中,下列说法正确的是( ) A. 汽车牵引力保持不变 B. 汽车牵引力逐渐增大 C. 发动机输出功率不变 D. 发动机输出功率逐渐增大
9. (2012·宁波一中模拟)提高物体(例如汽车)运动速率的有效途径是增大发动机的功率和减小阻力因数(设阻力与物体运动速率的平方成正比,即Ff=kv2,k是阻力因数).当发动机的额定功率为P0时,物体运动的最大速率为vm,如果要使物体运动的速率增大到2vm,则下列办法可行的是( )
A. 阻力因数不变,使发动机额定功率增大到2P0
kB. 发动机额定功率不变,使阻力因数减小到4
C. 阻力因数不变,使发动机额定功率增大到8P0
k
D. 发动机额定功率不变,使阻力因数减小到8
三、 非选择题
10. 图示为修建高层建筑常用的塔式起重机.在起重机将质量m=5×103 kg的重物竖直吊起的过程中,重物由静止开始向上做匀加速直线运动,加速度a=0.2 m/s2,当起重机输出功率达到其允许的最大值时,保持该功率直到重物做vm=1.02 m/s 的匀速运动.取g=10 m/s2,不计额外功.求:
(1) 起重机允许输出的最大功率.
(2) 重物做匀加速运动所经历的时间和起重机在第2 s末的输出功率.
11. 一质量为m=2 kg的木块放在水平地面上,由静止开始运动,受水平外力F的作用情况如下图所示,已知木块与地面间动摩擦因数μ=0.2,求木块从开始运动的前8 s内水平外力F对它所做的功.(取g=10 m/s2
)
12. 2010年广州亚运会提供150 ~180辆混合动力环保大客车专供亚运会使用.在检测某款环保车性能的某次实验中,质量为8×102 kg的环保车由静止开始沿平直公路行驶,达到的最大速度为15 m/s,利用传感器测得此过程中不同时刻环保车的牵引力F与
1
对应的速度v,并描绘出
Fv图象如图所示(图中AB、BO均为直线
).
假设环保车行驶中所受的阻力恒定,求:
(1) 根据图线ABC,判断该环保车做什么运动并计算环保车的额定功率. (2) 此过程中环保车做匀加速直线运动的加速度的大小. (3) 环保车由静止开始运动,经过多长时间速度达到 2 m/s?
第六章 机械能及其守恒定律
第1讲 功和功率
1. B 2. C 3. B 4. B 5. AC 6. AC 7. AC 8. AD 9. CD
10. (1) 设起重机允许输出的最大功率为P0,重物达到最大速度时,F0=mg. P0=F0vm. P0=mgvm.
代入数据,有P0=5.1×104 W.
(2) 匀加速运动结束时,起重机达到允许输出的最大功率,设此时重物受到的拉力为F,速度为v1,匀加速运动经历的时间为t1,有 P0=Fv1. F-mg=ma. v1=at1.
代入数据,得t1=5 s.
t=2 s 时,重物处于匀加速运动阶段,设此时速度为v2,输出功率为P,则 v2=at. P=Fv2.
代入数据,得P=2.04×104 W.
F1-μmg
11. 0~4 s内木块的加速度a1=m=3 m/s2,
1
2t21位移x1=a1=24 m,速度v1=a1t1=12 m/s.
此过程中外力F做的正功W1=F1x1=240 J.
4 s后,木块加速度a2=4 m/s2,与运动方向相反,由v1减到0的过程中,经历的时间
v12v1
Δt=a2=3 s,通过的位移x2=2a2=18 m, 故4~7 s内F对木块做负功W2=-F2s2=-72 J. 因为F2=μmg=4 N,7~8 s内木块静止,故W3=0. 综上可得,外力对木块做的功W=W1+W2+W3=168 J.
12. (1) 由图象分析可知:图线AB牵引力F不变,阻力f不变,环保车由静止开始做匀加速直线运动;图线BC的斜率表示汽车的功率P,P不变,达到额定功率后,则环保车所受牵引力逐渐减小,做加速度减小的变加速直线运动,直至达到最大速度15 m/s,此后环保车做匀速直线运动.由图象可得,当最大速度vmax=15 m/s时,牵引力为 Fmin=400 N. 故恒定阻力f=Fmin=400 N. 额定功率P=Fminvmax=6 kW.
F-f2
(2) 匀加速运动的加速度 a=m=800
m/s2=
2 m/s2.
P
(3) 匀加速运动的末速度v=F-f.
代入数据解得v=3.75 m/s.
vt
环保车在速度达到3.75 m/s之前,一直做匀加速直线运动,故所求时间为t=a.
将vt=2 m/s代入上式解得t=1 s.