2019屆高考物理一輪復習 第五章 能量和運動 課時作業(yè)14 功和功率.doc
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課時作業(yè)(十四)功和功率 [基礎小題練] 1.(2018山東濟南一中上學期期中)如圖所示,小球位于光滑的曲面上,曲面體位于光滑的水平地面上,從地面上看,在小球沿曲面下滑的過程中,曲面體對小球的作用力( ) A.垂直于接觸面,做功為零 B.垂直于接觸面,做負功 C.不垂直于接觸面,做功為零 D.不垂直于接觸面,做正功 【解析】 小球下滑,重力勢能減少,減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為小球的動能和曲面體的動能,小球?qū)η骟w做正功,而曲面體對小球的作用力做負功,B正確. 【答案】 B 2.(2018安慶模擬)如圖所示,擺球質(zhì)量為m,懸線長度為L,把懸線拉到水平位置后放手.設在擺球從A點運動到B點的過程中空氣阻力的大小F阻不變,則下列說法正確的是( ) A.重力做功為mgL B.懸線的拉力做功為0 C.空氣阻力做功為-mgL D.空氣阻力做功為-F阻πL 【解析】 擺球下落過程中,重力做功為mgL,A正確;懸線的拉力始終與速度方向垂直,故做功為0,B正確;空氣阻力的大小不變,方向始終與速度方向相反,故做功為-F阻πL,C錯誤,D正確. 【答案】 ABD 3.如圖所示,小球在水平拉力作用下,以恒定速率v沿豎直光滑圓軌由A點運動到B點,在此過程中拉力的瞬時功率變化情況是( ) A.逐漸減小 B.逐漸增大 C.先減小,后增大 D.先增大,后減小 【解析】 小球速率不變,合力的功率為零,只有重力和F對小球做功,重力做負功,F(xiàn)做正功,根據(jù)速度方向與重力方向的變化關系,重力的瞬時功率越來越大,所以拉力的瞬時功率逐漸增大. 【答案】 B 4.如圖所示,木板可繞固定水平軸O轉(zhuǎn)動.木板從水平位置OA緩慢轉(zhuǎn)到OB位置,木板上的物塊始終相對于木板靜止.在這一過程中,物塊的重力勢能增加了2 J.用FN表示物塊受到的支持力,用f表示物塊受到的摩擦力.在此過程中,以下判斷正確的是( ) A.FN和f對物塊都不做功 B.FN對物塊做功為2 J,f對物塊不做功 C.FN對物塊不做功,f對物塊做功為2 J D.FN和f對物塊所做功的代數(shù)和為0 【解析】 由做功的條件可知:只要有力,并且物塊沿力的方向有位移,那么該力就對物塊做功.由受力分析知,支持力FN做正功,但摩擦力f方向始終和速度方向垂直,所以摩擦力不做功.由動能定理知WN-mgh=0,故支持力FN做功為mgh. 【答案】 B 5.質(zhì)量為m的汽車,以恒定的功率P從靜止開始在平直路面上行駛一段距離s后達到最大速度vm,經(jīng)歷時間為t,若行駛中阻力Ff恒定,則以下關系式正確的是( ) A.vm= B.P=Ffvm C.Pt=mv D.Pt=Ffs 【解析】 根據(jù)P=Fv,F(xiàn)-Ff=ma,若保持功率P不變,可知汽車做加速度減小的加速運動,達到最大速度vm后,做勻速運動,所以A錯誤;勻速運動時,F(xiàn)=Ff,所以P=Ffvm,故B正確;對加速過程,根據(jù)動能定理可知:Pt-Ffs=mv-0,所以C、D錯誤. 【答案】 B 6.列車在空載情況下以恒定功率P經(jīng)過一平直的路段,通過某點時速率為v,加速度大小為a1;當列車滿載貨物再次經(jīng)過同一點時,功率和速率均與原來相同,但加速度大小變?yōu)閍2.重力加速度大小為g.設阻力是列車重力的k倍,則列車滿載與空載時的質(zhì)量之比為( ) A. B. C. D. 【解析】 由P=Fv、F-f=ma及f=kmg得m=,由題干知空載與滿載貨物時通過同一點時功率和速率均相同,即P、v不變,所以=,A正確. 【答案】 A [創(chuàng)新導向練] 7.生活科技——行駛中電動車的功率問題 一個高中生騎電動車以20 km/h的速度勻速行駛,電動車所受的阻力是人和車總重力的.已知人和車的總質(zhì)量約為80 kg,重力加速度大小g取10 m/s2,則此時電動車電機的輸出功率約為( ) A.50 W B.100 W C.450 W D.800 W 【解析】 車在勻速行駛時,人和車受力平衡,人和車受到的阻力大小為f=mg=800 N=80 N,此時的功率P=Fv=fv=444 W,所以C正確. 【答案】 C 8.科技物理——動車組中的功率與速度的制約關系 把動力裝置分散安裝在每節(jié)車廂上,使其既具有牽引動力,又可以載客,這樣的客車車輛叫做動車.幾節(jié)自帶動力的車輛(動車)加幾節(jié)不帶動力的車輛(也叫拖車)編成一組,就是動車組,假設動力車組運行過程中受到的阻力與其所受重力成正比,每節(jié)動車與拖車的質(zhì)量都相等,每節(jié)動車的額定功率都相等.若1節(jié)動車加3節(jié)拖車編成的動車組的最大速度為120 km/h;則6節(jié)動車加3節(jié)拖車編成的動車組的最大速度為( ) A.120 km/h B.240 km/h C.320 km/h D.480 km/h 【解析】 若1節(jié)動車加3節(jié)拖車編成的動車組的最大速度為v1==120 km/h;則6節(jié)動車加3節(jié)拖車編成的動車組的最大速度為v2==4v1=120 km/h=320 km/h.故選項C正確. 【答案】 C 9.生活實際——汽車爬坡行駛中功率與速度的制約關系 一汽車以速度v0在平直路面上勻速行駛,在t=0時刻汽車進入一定傾角的上坡路段,設汽車行駛過程中受到的阻力大小恒定不變,發(fā)動機的輸出功率不變,已知汽車上坡路面足夠長.從t=0時刻開始,汽車運動的vt圖象可能正確的有( ) 【解析】 汽車在平直路面上以速度v0勻速行駛時,設汽車受到的阻力大小為f,汽車的牽引力大小為F,t=0時刻汽車上坡,加速度a=,汽車立即減速,又牽引力F=隨速度減小而增大,汽車做加速度減小的減速運動,當加速度減小為0時,汽車勻速運動,選項D正確. 【答案】 D 10.生活科技——水電站發(fā)電過程中的功和功率問題 一水電站的水流量是100 m3/s,上游攔河壩內(nèi)水位高80 m,假設水位下落過程中重力做的功全部變成水的動能,利用水流對水輪機做功,已知水輪機的效率是90%,水的密度ρ=1.0103 kg/m3,重力加速度大小g取10 m/s2.則( ) A.每小時流過水輪機的水的質(zhì)量為3.6105 kg B.每小時流過水輪機的水沖擊水輪機的動能為2.881011 J C.每小時水流對水輪機做的有用功為3.21011 J D.水輪機的功率為7.2107 W 【解析】 每小時流過水輪機的水的體積V=100 m3/s3 600 s=3.6105 m3,由ρ=得,水的質(zhì)量m=3.6108 kg,A錯誤;水下落過程中重力做的功W=Gh=mgh=2.881011 J,由題知,水位下落過程中重力做的功全部都變成水的動能,這些水沖擊水輪機的動能E=W=2.881011 J,B正確;由η=得每小時水流對水輪機做的有用功W有=ηE=2.61011 J,C錯誤;水輪機的功率P===7.2107 W,D正確. 【答案】 BD [綜合提升練] 11.如圖甲所示,在水平路段AB上有一質(zhì)量為2103 kg的汽車,正以10 m/s的速度向右勻速運動,汽車前方的水平路段BC較粗糙,汽車通過整個ABC路段的vt圖象如圖乙所示(在t=15 s處水平虛線與曲線相切),運動過程中汽車發(fā)動機的輸出功率保持20 kW不變,假設汽車在兩個路段上受到的阻力(含地面摩擦力和空氣阻力等)各自有恒定的大小. (1)求汽車在AB路段上運動時所受的阻力Ff1; (2)求汽車剛好到達B點時的加速度a; (3)求BC路段的長度. 【解析】 (1)汽車在AB路段時,有F1=Ff1,P=F1v1,F(xiàn)f1=, 聯(lián)立解得:Ff1= N=2 000 N. (2)t=15 s時汽車處于平衡狀態(tài),有F2=Ff2,P=F2v2,F(xiàn)f2=,聯(lián)立解得:Ff2= N=4 000 N. t=5 s時汽車開始減速運動,有F1-Ff2=ma, 解得a=-1 m/s2. (3)對BC段由動能定理可得Pt-Ff2x=mv-mv 解得x=68.75 m. 【答案】 (1)2 000 N (2)-1 m/s2 (3)68.75 m 12.幾節(jié)自帶動力的車輛(動車)加幾節(jié)不帶動力的車輛(也叫拖車)編成一組,就是動車組. (1)假設動車組運行過程中受到的阻力與其所受重力成正比,每節(jié)動車與拖車的質(zhì)量都相等,每節(jié)動車的額定功率都相等.若1節(jié)動車加3節(jié)拖車編成的動車組的最大速度為120 km/h;則6節(jié)動車加3節(jié)拖車編成的動車組的最大速度為多少? (2)若動車組運動阻力正比于其速度,已知動車組的功率為P0時能達到的最大速度是v,若要求提速一倍,則動車組功率是多少? (3)若動車組從靜止開始做勻加速直線運動,經(jīng)過t1時間動車組達到最大功率P,然后以該最大功率繼續(xù)加速,又經(jīng)過t2時間達到最大速度v0,設運動阻力恒定,動車組總質(zhì)量為m,求動車組整個加速距離. 【解析】 (1)設每節(jié)動車的功率為P,每節(jié)動車的重力是G,阻力為kG 1節(jié)動車加3節(jié)拖車P=F1v1=4kGv1 6節(jié)動車加3節(jié)拖車6P=F2v2=9kGv2 v1=120 km/h,得到v2=320 km/h. (2)阻力正比于速度F阻=kv,最大速度時F-F阻=0 則P0=Fv=kv2 車速提升一倍,P=k(2v)2=4kv2=4P0. (3)最大功率是P,最大速度是v0,則阻力為F阻= 勻加速過程功率隨時間均勻增加,發(fā)動機的平均功率是,設整個加速距離是x,根據(jù)動能定理有t1+Pt2-F阻x=mv, 解得x=. 【答案】 (1)320 km/h (2)4P0 (3)- 配套講稿:
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