2025版高考物理全程一轮复习训练题课时分层精练二十七功与功率

这是一份2025版高考物理全程一轮复习训练题课时分层精练二十七功与功率，共6页。试卷主要包含了解析等内容，欢迎下载使用。
1．(多选)一位质量m＝60 kg的滑雪运动员从高h＝10 m的斜坡自由下滑，如果运动员在下滑过程中受到的阻力F＝50 N，斜坡的倾角θ＝30°，重力加速度g取10 m/s2，运动员滑至坡底的过程中，关于各力做功的情况，下列说法正确的是( )
A．重力做功为6 000 J B．阻力做功为1 000 J
C．支持力不做功 D．各力做的总功为零
2．如图所示，在倾角为θ的斜面上有一质量为m的小物块，长为l的轻绳一端固定在斜面上的钉子上，另一端与小物块相连，已知物块与斜面间的动摩擦因数为μ，现将物块放到A点，OA水平且等于绳长l.则物块滑动到最低点时克服摩擦力做功为(重力加速度为g)( )
A． eq \f(π,2)μmgl B． eq \r(2)μmglC． eq \f(π,2)μmgl cs θ D． eq \r(2)μmgl cs θ
3．[2023·新课标卷]无风时，雨滴受空气阻力的作用在地面附近会以恒定的速率竖直下落．一质量为m的雨滴在地面附近以速率v下落高度h的过程中，克服空气阻力做的功为(重力加速度大小为g)( )
A．0 B．mghC． eq \f(1,2)mv2－mgh D． eq \f(1,2)mv2＋mgh
4．(多选)如图所示为一质点在0～4 s内做直线运动的v ­t图像，由图可得( )
A．在1～3 s内，合力对质点不做功
B．在0～1 s内，合力对质点不做功
C．在0～1 s和3～4 s内，合力对质点做的功相同
D．在0～4 s内，合力对质点做的功为零
5．[2023·湖北卷]两节动车的额定功率分别为P1和P2，在某平直铁轨上能达到的最大速度分别为v1和v2.现将它们编成动车组，设每节动车运行时受到的阻力在编组前后不变，则该动车组在此铁轨上能达到的最大速度为( )
A． eq \f(P1v1＋P2v2,P1＋P2) B． eq \f(P1v2＋P2v1,P1＋P2)
C． eq \f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(P1＋P2))v1v2,P1v1＋P2v2) D． eq \f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(P1＋P2))v1v2,P1v2＋P2v1)
6．[2023·山东卷]质量为M的玩具动力小车在水平面上运动时，牵引力F和受到的阻力f均为恒力，如图所示，小车用一根不可伸长的轻绳拉着质量为m的物体由静止开始运动．当小车拖动物体行驶的位移为S1时，小车达到额定功率，轻绳从物体上脱落．物体继续滑行一段时间后停下，其总位移为S2.物体与地面间的动摩擦因数不变，不计空气阻力．小车的额定功率P0为( )
A. eq \r(\f(2F2（F－f）（S2－S1）S1,（M＋m）S2－MS1))
B. eq \r(\f(2F2（F－f）（S2－S1）S1,（M＋m）S2－mS1))
C. eq \r(\f(2F2（F－f）（S2－S1）S2,（M＋m）S2－MS1))
D. eq \r(\f(2F2（F－f）（S2－S1）S2,（M＋m）S2＋mS1))
7．[2024·四川遂宁二模]“碳中和”“低碳化”“绿色奥运”是北京冬奥会的几个标签．本次冬奥会运行的超1 000辆氢能源汽车，是全球最大的一次燃料电池汽车示范．某款质量为M的氢能源汽车(如图所示)在一次测试中，沿平直公路以恒定功率P从静止启动做匀速直线运动，行使路程x，恰好达到最大速度vm.已知该汽车所受阻力恒定．下列判定正确的是( )
A.启动过程中，车做匀加速直线运动
B．启动过程中，牵引力对汽车做的功为 eq \f(1,2)Mv eq \\al(2,m)
C.车速从0增大到vm的加速时间为 eq \f(Mv eq \\al(2,m) ,2P)＋ eq \f(x,vm)
D.车速为 eq \f(vm,2)时，汽车的加速度大小为 eq \f(2P,Mvm)
8．图甲所示的救生缓降器由挂钩(或吊环)、吊带、绳索及速度控制装置等组成，是一种可使人沿(随)绳(带)缓慢下降的安全营救装置．如图乙所示，高层建筑工人在一次险情中，将安全带系于腰部，从离地面某高度处通过钢丝绳先匀加速运动后匀减速运动安全着陆，图丙是工人运动全过程的v­t图像．已知工人的质量m＝70 kg，g＝10 m/s2，则下列说法中错误的是( )
A．发生险情处离地面的高度为45 m
B．加速下滑时钢丝绳对工人的拉力大小为280 N
C．整个过程中工人所受重力做功为31 500 J
D．t＝4 s时钢丝绳对工人拉力的瞬时功率为630 W
9．(多选)新能源汽车近几年发展非常迅速，下表是某品牌电动汽车相关参数．请根据相关参数判断以下哪些说法正确(假设汽车以30 m/s匀速行驶时的阻力为车重的0.05倍，汽车电能转化为有用功的效率为80%，重力加速度g取10 m/s2)( )
A.汽车在0～30 m/s的加速过程中的平均加速度大小为6 m/s2
B．汽车刹车由30 m/s减速到0所用时间最短为1 s
C．当汽车以30 m/s匀速行驶时，汽车克服阻力做功的功率为75 kW
D．当汽车以30 m/s匀速行驶时，汽车的续航里程(最大行驶距离)约为216 km
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10.
一辆玩具赛车在水平直线跑道上由静止开始以10 kW的恒定功率加速前进，赛车瞬时速度的倒数 eq \f(1,v)和瞬时加速度a的关系如图所示，已知赛车在跑道上所受到的阻力恒定，赛车到达终点前已达到最大速度．下列说法中正确的是( )
A．赛车做加速度逐渐增大的加速直线运动
B．赛车的质量为20 kg
C．赛车所受阻力大小为500 N
D．赛车速度大小为5 m/s时，加速度大小为50 m/s2
11．如图，一侧有竖直挡板的足够长的实验台固定在地面上，台面水平且光滑．质量均为m＝0.4 kg的甲、乙两小球用一根劲度系数为k＝20 N/m的轻质弹簧拴接在一起，小球乙与竖直挡板接触(不固定)，用力推压小球甲使弹簧压缩，弹簧压缩量为x1＝0.2 m时锁定小球甲．现解除对小球甲的锁定，同时给小球甲施加一个水平向左的外力F，使小球甲由静止开始向左以a＝10 m/s2的加速度做匀加速直线运动，当小球乙刚要离开竖直挡板时撤掉外力F.有关甲、乙两小球的运动情况的判断，下列说法正确的是( )
A．外力F的最大值为Fm＝6 N
B．弹簧锁定时弹性势能为Ep＝0.6 J
C．小球乙刚离开挡板瞬间小球甲的速度大小为2 m/s
D．外力F对小球甲做的功为WF＝0.6 J
课时分层精练（二十七） 功与功率
1．解析：重力做功WG＝mgh＝6 000 J，故A正确；阻力做功WF＝－F eq \f(h,sin θ)＝－1 000 J，故B错误；支持力与位移夹角为90°，不做功，故C正确；由以上分析可知，各力做的总功为5 000 J，故D错误．
答案：AC
2．解析：物块在运动的过程中，滑动摩擦力的大小不变，Ff＝μmg cs θ，方向时刻变化，但每一瞬时摩擦力Ff总是与该瞬时的速度方向相反，即在每一瞬时运动的极小位移Δx1、Δx2、Δx3……都与当时的摩擦力Ff方向相反，因而在物块运动过程中，克服摩擦力Ff做的功应等于在各极小位移段克服摩擦力所做功的代数和，即W＝（FfΔx1＋FfΔx2＋…＋FfΔxn）＝Ff（Δx1＋Δx2＋…＋Δxn）＝ eq \f(πμmgl cs θ,2)，选项C正确．
答案：C
3．解析：在地面附近雨滴做匀速运动，根据动能定理得
mgh－Wf＝0
故雨滴克服空气阻力做功为mgh，故选B.
答案：B
4．解析：对图线分析可以知道，在1～3 s内质点所受合力为零，所以合力做功为零，故A正确；在0～1 s内质点速度减小，合力为阻力，合力做负功，同理可得在3～4 s内合力做正功，故B、C错误；在0～1 s与3～4 s内，合力大小相等，但方向相反，质点位移相等，因此合力对质点做功代数和为零，故D正确．
答案：AD
5．解析：由题意可知两节动车分别有P1＝f1v1，P2＝f2v2
当将它们编组后有P1＋P2＝（f1＋f2）v
联立可得v＝ eq \f(（P1＋P2）v1v2,P1v2＋P2v1)
故选D.
答案：D
6．解析：设物体与地面间的动摩擦因数为μ，当小车拖动物体行驶的位移为S1的过程中有
F－f－μmg＝（m＋M）a1
v2＝2a1S1
P0＝Fv
轻绳从物体上脱落后a2＝μg
v2＝2a2（S2－S1）
联立有P0＝ eq \r(\f(2F2（F－f）（S2－S1）S1,（M＋m）S2－MS1))
故选A.
答案：A
7．解析：汽车启动过程中，由P＝Fv可知，功率P恒定条件下，速度v增大时，牵引力F减小，阻力f恒定，由牛顿第二定律，F－f＝Ma，可知加速度a减小，所以汽车做加速度逐渐减小的加速运动，选项A错误；启动过程中，设牵引力做功为WF，克服阻力做功Wf，由动能定理，WF－Wf＝ eq \f(1,2)Mv eq \\al(2,m) ，故WF＞ eq \f(1,2)Mv eq \\al(2,m) ，选项B错误；当汽车速度达到vm后，汽车做匀速运动，F＝f，由P＝Fvm＝fvm，可得f＝ eq \f(P,vm)，车速从0增大到vm的过程中，由动能定理，Pt－fx＝ eq \f(1,2)Mv eq \\al(2,m) ，解得加速时间为t＝ eq \f(Mv eq \\al(2,m) ,2P)＋ eq \f(x,vm)，选项C正确；当车速为 eq \f(vm,2)时，牵引力F′＝ eq \f(2P,vm)，由F′－f＝Ma，解得汽车的加速度大小为a＝ eq \f(P,Mvm)，选项D错误．
答案：C
8．解析：根据v­t图像与坐标轴所围面积表示位移可知发生险情处离地面的高度为h＝ eq \f(1,2)×5×18 m＝45 m，故A正确；
根据v­t图像的斜率表示加速度可得工人加速下滑时的加速度大小为a1＝ eq \f(18,3) m/s2＝6 m/s2
根据牛顿第二定律可得加速下滑时钢丝绳对工人的拉力大小为F1＝mg－ma＝280 N，故B正确；
整个过程中工人所受重力做功为W＝mgh＝31 500 J，故C正确；
t＝4 s时工人的加速度大小为a2＝ eq \f(18,5－3) m/s2＝9 m/s2
工人的速度大小为v＝18 m/s－a2t＝9 m/s
此时钢丝绳对工人的拉力大小为F2＝mg＋ma＝1 330 N
此时钢丝绳对工人拉力的瞬时功率为P＝F2v＝11 970 W
故D错误．
答案：D
9．解析：汽车在0～30 m/s的加速过程中的平均加速度大小为 eq \(a,\s\up6(－))＝ eq \f(v,t)＝ eq \f(30,5) m/s2＝6 m/s2，选项A正确；因制动最短距离为30 m，可知汽车刹车由30 m/s减速到0所用时间最短为t＝ eq \f(x,\(v,\s\up6(－)))＝ eq \f(30,\f(30＋0,2)) s＝2 s，选项B错误；当汽车以30 m/s匀速行驶时，汽车克服阻力做功的功率为P＝fv＝kmgv＝2 000×10×0.05×30 W＝30 kW，选项C错误；根据80%E＝P eq \f(x,v)，则当汽车以30 m/s匀速行驶时，汽车的续航里程（最大行驶距离）约为x＝ eq \f(80%Ev,P)＝ eq \f(0.8×75×103×3 600×30,30×103) m＝216 km，选项D正确．
答案：AD
10．解析：赛车由静止以恒定功率启动，则牵引力F＝ eq \f(P,v)，对赛车由牛顿第二定律有 eq \f(P,v)－f＝ma可知，随着车速增大，赛车做加速度逐渐减小的加速直线运动，上式整理得 eq \f(1,v)＝ eq \f(m,P)a＋ eq \f(f,P)，可见 eq \f(1,v) ­ a图像的斜率恒定，为 eq \f(m,P)，截距为 eq \f(f,P)，结合图像可得 eq \f(f,P)＝0.05 s/m， eq \f(m,P)＝ eq \f(0.1－0.05,20)s3/m2，解得m＝25 kg，f＝500 N，代入v＝5 m/s，解得a＝60 m/s2，故C正确，A、B、D错误．
答案：C
11．解析：解除对小球甲的锁定，给小球甲施加外力的过程，根据牛顿第二定律有F＋kx＝ma
当x＝0时外力F最大，为Fm＝4 N，故A错误；
弹簧锁定时，弹力做功为W＝－ eq \(F,\s\up6(－))x1＝ eq \f(kx1＋0,2)x1＝－0.4 J，根据功能关系，弹性势能为Ep＝－W＝0.4 J，故B错误；
根据动力学公式v2＝2ax1，解得v＝2 m/s，故C正确；
解除对小球甲的锁定，给小球甲施加外力的过程，由动能定理得WF＋W＝ eq \f(1,2)mv2，解得WF＝0.4 J，故D错误．
答案：C