2024届高考物理一轮复习专题五机械能第1讲功、功率练习含答案

这是一份2024届高考物理一轮复习专题五机械能第1讲功、功率练习含答案，共5页。试卷主要包含了8×107 W等内容，欢迎下载使用。

第1讲　功、功率



　　　　　　　　　　　　　　　
知识巩固练

1.(2022年宜昌模拟)一端固定的轻质弹簧处于原长，现用互成直角的两个力F1、F2拉弹簧的另一端至O点，如图所示，在此过程中力F1、F2分别做了3 J、4 J的功；换用另一个力F仍使弹簧重复上述过程，则该过程中F所做的功是(　　)
A.10 J B.5 J C.7 J D.1 J
【答案】C　
【解析】功是标量，用两个力F1、F2拉弹簧的另一端至O点，此过程F1、F2分别做了3 J、4 J的功；换用另一个力F仍使弹簧重复上述过程，则力F做的功等于F1、F2做的总功，所以WF＝WF 1+WF2＝3 J+4 J＝7 J，A、B、D错误，C正确.
2.质量为m的汽车，启动后沿平直路面行驶，如果发动机的功率恒为P，且行驶过程中受到摩擦阻力大小一定，汽车速度能够达到的最大值为v，那么当汽车的车速为v3时，汽车的瞬时加速度的大小为(　　)
A.PmvB.2Pmv C.3Pmv D.4Pmv
【答案】B

3.如图所示是我国自主研发的全自动无人值守望远镜，它安装在位于南极大陆的昆仑站，电力供应仅为1×103 W.若用国际单位制基本单位的符号来表示W，下列正确的是(　　)
A.N·s B.N·m/s
C.kg·m/s D.kg·m2/s3
【答案】D

4.质量为1 kg的物体在竖直向上的拉力和重力的作用下运动，规定竖直向上为正方向，其运动的v－t图像如图所示.则(　　)
A.0~5 s内的物体向上运动，10~25 s内物体向下运动
B.0~5 s内拉力做正功，10~20 s内拉力也做正功
C.0~10 s内物体的平均速度为1 m/s
D.第2.5 s末和第15 s末，重力的瞬时功率不相同
【答案】B　
【解析】速度—时间图像中速度的正负表示运动方向，所以0~5 s内物体的速度为正，且速度均匀增大，10~20 s内物体的速度为正，且速度均匀减小，两个时间段里物体都是朝着正方向运动，即向上运动，两个时间段里拉力都是向上，位移向上，所以拉力都做正功，A错误，B正确；速度—时间图像与坐标轴围成的面积表示位移，所以0~10 s内物体的位移为x＝12(5+10)×2＝15 m，所以平均速度为v-＝xt＝1510 m/s＝1.5 m/s，第2.5 s末速度为v1＝1 m/s，第15 s末速度为v2＝1 m/s，根据公式P＝mgv可得在这两个时刻的重力的功率相同，C、D错误.

5.(多选)如图所示是健身用的“跑步机”示意图，质量为m的运动员踩在与水平面成α角的静止皮带上，运动员用力向后蹬皮带，皮带运动过程中受到的阻力恒为f.使皮带以速度v匀速向后运动，则在此运动过程中，下列说法正确的是(　　)
A.人脚对此皮带的摩擦力是皮带运动的动力
B.人对皮带不做功
C.人对皮带做功的功率为mgv
D.人对皮带做功的功率为fv
【答案】AD　
【解析】皮带受摩擦力而运动，故皮带受到的摩擦力是皮带运动的动力，故A正确；人对皮带的摩擦力使皮带产生了位移，故人对皮带做正功，故B错误；人对皮带的力为摩擦力，故人对皮带做功的功率P＝fv，D正确，C错误.
6.(多选)我国科学家正在研制航母舰载机使用的电磁弹射器.舰载机总质量为3.0×104 kg，设起飞过程中发动机的推力恒为1.0×105 N，弹射器有效作用长度为100 m，推力恒定，要求舰载机在水平弹射结束时速度大小达到80 m/s.弹射过程中舰载机所受总推力为弹射器和发动机推力之和，假设所受阻力为总推力的20%，则下列说法正确的是(　　)
A.弹射器的推力大小为1.1×106 N
B.弹射器对舰载机所做的功为1.1×108 J
C.弹射器对舰载机做功的平均功率为8.8×107 W
D.舰载机在弹射过程中的加速度大小为32 m/s2
【答案】ABD　
【解析】设总推力为F，则舰载机受到的合外力为0.8F，由动能定理有Fx＝12mv2－0，可求出F＝1.2×106 N，减去发动机的推力，得出弹射器的推力为1.1×106 N，A正确；弹射器对舰载机所做的功W弹＝F弹x＝1.1×108 J，B正确；舰载机的平均速度为v-＝v0+v2＝40 m/s，则弹射器做功的平均功率P-弹＝F弹v-＝4.4×107 W，C错误；舰载机的加速度a＝v22x＝32 m/s2，D正确.
7.如图，消防员用高压水枪喷出的强力水柱冲击着火物，直径为D的水柱以水平速度v垂直射向着火物.假设水流进入水枪的速度忽略不计，水柱冲击着火物后速度为零，水的密度为ρ.下列说法正确的是(　　)

A.单位时间流经水枪的水的体积为12πvD2
B.水枪对水做功的功率为18πρD2v3
C.水柱对着火物的冲击力为18πρD2v2
D.水枪水平向前喷水时，消防员对水枪的作用力方向水平向前
【答案】B　
【解析】单位时间流经水枪的水的体积为V＝vtS＝v×1×14πD2＝14πvD2，A错误；水枪对水做功的功率为P＝12Δmv2Δt＝12vΔt14πD2ρ·v2Δt＝18πρD2v3，B正确；根据动量定理FΔt＝Δm·v，结合Δm＝vΔt14πD2ρ，解得水柱对着火物的冲击力为F＝14πρD2v2，C错误；水枪水平向前喷水时，水平方向消防员对水枪的水平作用力方向水平向前，竖直方向消防员对水枪的作用力竖直向上，则消防员对水枪的作用力方向斜向前偏上方向，D错误.
综合提升练

8.(2022年泉州检测)如图，工人在斜坡上用一绳跨过肩膀把货物从A点缓慢拉到B点，轻绳与斜坡的夹角恒为θ.若工人采用身体前倾的姿势使θ变小且保持恒定，仍把货物从A点缓慢拉到B点，则用身体前倾的姿势拉货物(　　)
A.一定更省力，对货物做的功也一定更少
B.一定更省力，但对货物做的功一定更多
C.不一定更省力，但对货物做的功一定更多
D.不一定更省力，但对货物做的功一定更少
【答案】C　
【解析】设绳中拉力为T，斜面倾角为α，根据平衡关系Tcos θ＝mgsin α+μ(mgcos α－Tsin θ)，整理T＝mgsinα+μmgcosαcosθ+μsinθ.对货物做的功W＝Txcos θ＝mgsinα+μmgcosα1+μtanθ，θ变小，拉力不一定变小，但做功一定变大，C正确.
9.(多选)两轮平衡车(如图所示)广受年轻人的喜爱，它的动力系统由电池驱动，能够输出的最大功率为P0，小明驾驶平衡车在水平路面上沿直线运动，受到的阻力恒为Ff.已知小明和平衡车的总质量为m，从启动到加速至最大速度的整个过程中，小明和平衡车可视为质点，不计小明对平衡车做的功.设平衡车启动后的一段时间内，由静止开始做加速度为a的匀加速直线运动，则(　　)

A.平衡车做匀加速直线运动过程中能达到的最大速度为v＝P0Ff+ma
B.平衡车运动过程中所需的最小牵引力为F＝Ff
C.平衡车达到最大速度所用的时间t＝P0(Ff+ma)a
D.平衡车能达到的最大行驶速度v0＝P0Ff+ma
【答案】AB　
【解析】当平衡车的实际功率达到最大功率时匀加速直线运动速度达到最大值，则有P0＝Fv，根据牛顿第二定律可知F－Ff＝ma，联立可得平衡车做匀加速直线运动过程中能达到的最大速度为v＝P0Ff+ma，A正确；平衡车在运动过程中，根据牛顿第二定律可知F－Ff＝ma，牵引力最小时即加速度为零时，因此牵引力最小值为F＝Ff，B正确；启动后从静止到最大速度，平衡车先做匀加速直线运动，所用时间为t＝va＝P0(Ff+ma)a，之后平衡车做加速度减小的变加速运动，也需要一段时间，所以平衡车达到最大速度所用的时间大于P0(Ff+ma)a，C错误；平衡车所能达到的最大速度应该是合力为零时，即F＝Ff，可知最大速度为v0＝P0Ff，D错误.
10.如图所示，水平传送带正以v＝2 m/s的速度运行，两端水平距离l＝8 m，把一质量m＝2 kg的
物块轻轻放到传送带的A端，物块在传送带的带动下向右运动，若物块与传送带间的动摩擦因数μ＝0.1，不计物块的大小，g取10 m/s2，则把这个物块从A端传送到B端的过程中，摩擦力对物块做功的平均功率是多少?1 s时，摩擦力对物块做功的功率是多少?皮带克服摩擦力做功的功率是多少?

解：物块受向右的摩擦力Ff＝μmg，
加速度为a＝μg，
当物块与传送带相对静止时，物块的位移
x＝v22a，
摩擦力做功W＝Ffx＝4 J，
相对静止后物块与传送带之间无摩擦力，此后物块匀速运动到B端，物块由A端运动到B端所用的时间
t＝va+l－xv＝5 s，
则物块在被传送过程中所受摩擦力的平均功率
P＝Wt＝0.8 W.
1 s时，物块的速度v1＝at＝1 m/s，
则摩擦力对物块做功的功率P1＝Ffv1＝2 W.
皮带的速度v＝2 m/s，
故皮带克服摩擦力做功的功率P2＝Ffv＝4 W.