2024版新教材高考物理全程一轮总复习课时分层作业21功与功率

这是一份2024版新教材高考物理全程一轮总复习课时分层作业21功与功率，共6页。试卷主要包含了[2023·重庆南川检测]，解析等内容，欢迎下载使用。

1．[人教版必修第二册P78T3改编](多选)一位质量m＝60kg的滑雪运动员从高h＝10m的斜坡自由下滑，如果运动员在下滑过程中受到的阻力F＝50N，斜坡的倾角θ＝30°，重力加速度g取10m/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6000J
B．阻力做功为1000J
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)μmglB．eq \r(2)μmglC．eq \f(π,2)μmglcsθD．eq \r(2)μmglcsθ
3．[2023·江西名校联考]如图所示，光滑固定斜面上有一块质量分布均匀的正方形薄铁板，质量为M，边长为d，在外力作用下沿平行于底边方向运动，在斜面上宽度为d的灰色区域内涂有一层特殊材料，薄铁板与该材料之间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，斜面倾角为θ，则该薄铁板通过灰色区域时克服摩擦力做的功为( )
A．μMgdcsθB．2μMgdcsθ
C．eq \f(1,2)μMgdcsθD．μMgdsinθ
4．如图，半圆柱体放在粗糙水平地面上，一个可视为质点、质量为m的光滑小球，在大小可变、方向始终与圆柱面相切的拉力F作用下从A点沿着圆弧匀速率运动到最高点B，整个过程中半圆柱体保持静止．则下列说法正确的是( )
A．拉力F的功率逐渐增大
B．克服小球重力做功的功率先增大后减小
C．当小球在A点时，地面对半圆柱体可能有水平向左的摩擦力
D．当小球运动到B点时，地面对半圆柱体的支持力等于两物体重力之和
5．(多选)图示为一质点在0～4s内做直线运动的v­t图像，由图可得( )
A．在1～3s内，合力对质点不做功
B．在0～1s内，合力对质点不做功
C．在0～1s和3～4s内，合力对质点做的功相同
D．在0～4s内，合力对质点做的功为零
6．[2023·重庆南川检测]
(多选)如图所示，一个质量为m＝2kg的物体放在倾角为α＝37°的固定斜面上，现用F＝30N平行于斜面的力拉物体使其由静止开始沿斜面向上运动．已知物体与斜面之间的动摩擦因数μ＝0.5，斜面足够长，g取10m/s2，sin37°＝0.6，cs37°＝0.8.物体运动2s后，关于各力做功的情况，下列说法中正确的是( )
A．重力做功为－120J
B．摩擦力做功为－80J
C．拉力做功为100J
D．物体所受的合力做功为100J
7.
[2023·山东济南模拟]一辆玩具赛车在水平直线跑道上由静止开始以10kW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，已知赛车在跑道上受到的阻力不变，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20kg
C．赛车所受阻力大小为500N
D．赛车速度大小为5m/s时，加速度大小为50m/s2
8．(多选)如图所示，水平传送带正以v＝2m/s的速度运行，两端的距离为l＝8m．把一质量为m＝1kg的物体轻轻放到传送带上，物体在传送带的带动下向右运动．物体与传送带间的动摩擦因数μ＝0.1，则把这个物体从传送带左端传送到右端的过程中，摩擦力对其做的功及摩擦力做功的平均功率分别为(g取10m/s2)( )
A．2J B．8J C．1W D．0.4W
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9．[2023·辽宁大连八中模拟]质量m＝180kg的小型电动汽车在平直的公路上由静止启动，如图甲所示为汽车运动的速度与时间的关系图像，图乙为汽车牵引力的功率与时间的关系图像．设汽车在运动过程中所受阻力不变，在18s末汽车的速度恰好达到最大．重力加速度g取10m/s2，则下列说法正确的是( )
A．汽车受到的阻力为200N
B．汽车的最大牵引力为700N
C．汽车在做变加速运动过程中的位移大小为95.5m
D．8～18s内汽车牵引力做的功为3.6×103J
10．(多选)如图甲所示，质量为m＝1kg的木块(可视为质点)被水平向左的力F压在竖直墙壁上，木块初始位置离水平地面高度H＝4m，木块与墙面之间的动摩擦因数μ＝0.2，力F与木块到地面的距离h间的关系如图乙所示，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小g＝10m/s2.下列说法正确的是( )
A．木块从初始位置开始下滑至滑到地面瞬间的过程中，克服摩擦力做的功为8J
B．木块从初始位置开始下滑至滑到地面瞬间的过程中，因摩擦而产生的热量为40J
C．木块从初始位置开始下滑至滑到地面瞬间的过程中动能的变化量为32J
D．木块下滑到地面前的瞬间的速度大小为8m/s
11.
[2022·浙江1月]某节水喷灌系统如图所示，水以v0＝15m/s的速度水平喷出，每秒喷出水的质量为2.0kg.喷出的水是从井下抽取的，喷口离水面的高度保持H＝3.75m不变．水泵由电动机带动，电动机正常工作时，输入电压为220V，输入电流为2.0A．不计电动机的摩擦损耗，电动机的输出功率等于水泵所需要的输入功率．已知水泵的抽水效率(水泵的输出功率与输入功率之比)为75%，忽略水在管道中运动的机械能损失，则( )
A．每秒水泵对水做功为75J
B．每秒水泵对水做功为225J
C．水泵输入功率为440W
D．电动机线圈的电阻为10Ω
课时分层作业（二十一）
1．解析：重力做功WG＝mgh＝6000J，故A正确；阻力做功WF＝－Feq \f(h,sinθ)＝－1000J，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5000J，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＝μmgcsθ，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(πμmglcsθ,2)，选项C正确．
答案：C
3．解析：薄铁板与灰色区域的重合部分越多，所受摩擦力越大，所以摩擦力先逐渐增大后逐渐减小，且在薄铁板开始进入灰色区域到完全进入灰色区域的过程中，薄铁板对灰色区域的正压力与位移成正比，在薄铁板开始离开灰色区域到完全离开灰色区域的过程中，薄铁板对灰色区域的正压力随位移均匀减小，故薄铁板所受平均摩擦力Ff＝eq \f(1,2)μMgcsθ，薄铁板通过灰色区域克服摩擦力做的功Wf＝eq \f(1,2)μMgdcsθ×2d＝μMgdcsθ，故A正确，B、C、D错误．
答案：A
4．解析：对小球受力分析，受到重力、支持力和拉力，如图
根据平衡条件有F＝mgsinθ
从A到B，θ越来越小，故拉力F变小，根据P＝Fv，因v的大小不变，则拉力F的功率逐渐变小，故A错误；
从A到B，克服小球重力做功的功率为P＝mgvsinθ
因v的大小不变而θ越来越小，故克服小球重力做功的功率越来越小，故B错误；对半圆柱体受力分析，整个过程中半圆柱体保持静止，根据平衡条件可知，地面要给半圆柱体一个水平向左的静摩擦力，用以平衡小球对半圆柱体的压力在水平方向的分力，故C正确；
当小球运动到B点时，由支持力和重力的合力提供向心力，具有竖直向下的加速度，小球处于失重状态，即半圆柱体对小球的支持力小于小球的重力，所以小球对半圆柱体的压力小于小球的重力，故地面对半圆柱体的支持力小于两物体重力之和，故D错误．
答案：C
5．解析：对图线分析可以知道，在1～3s内质点所受合力为零，所以合力做功为零，故A正确；在0～1s内质点速度减小，合力为阻力，合力做负功，同理可得在3～4s内合力做正功，故B、C错误；在0～1s与3～4s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
6．解析：物体在斜面上运动时受到重力、拉力、摩擦力和支持力作用，根据牛顿第二定律a＝eq \f(F合,m)＝eq \f(F－mgsinα－μmgcsα,m)＝5m/s2，由x＝eq \f(1,2)at2得，物体在2s内的位移为x＝eq \f(1,2)×5×22m＝10m，重力做功WG＝－mg·xsin37°＝－2×10×10×0.6J＝－120J，选项A正确；拉力做的功为WF＝Fx＝30×10J＝300J，选项C错误；摩擦力做功为WFf＝－Ffx＝－μmgcs37°·x＝－0.5×2×10×0.8×10J＝－80J，选项B正确；支持力做功WN＝FNxcs90°＝0，合外力做的功W＝WF＋WN＋WG＋WFf＝300J－120J－80J＝100J，选项D正确．
答案：ABD
7．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)＝0.05s/m，eq \f(m,P)＝eq \f(0.1－0.05,20)s3/m2，解得m＝25kg，f＝500N，代入v＝5m/s，解得a＝60m/s2，故C正确，A、B、D错误．
答案：C
8．解析：开始时物体在传送带对其摩擦力的作用下做匀加速运动，根据牛顿第二定律知，物体加速运动的加速度a＝μg＝1m/s2
所以物体匀加速运动的时间t1＝eq \f(v,a)＝eq \f(2,1)s＝2s
物体做匀加速运动的位移
x1＝eq \f(1,2)at eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1)) ＝eq \f(1,2)×1×22m＝2m
所以物体匀速运动的位移x2＝l－x1＝8m－2m＝6m
物体匀速运动的时间t2＝eq \f(x2,v)＝eq \f(6,2)s＝3s
所以把物体从传送带左端传送到右端的过程中，摩擦力对物体做的功
Wf＝fx1＝μmgx1＝0.1×1×10×2J＝2J
运动过程中摩擦力做功的平均功率eq \(P,\s\up6(－))＝eq \f(Wf,t1＋t2)＝eq \f(2,2＋3)W＝0.4W，故A、D正确，B、C错误．
答案：AD
9．解析：当牵引力等于阻力时，汽车的速度达到最大，则有阻力f＝eq \f(P,vmax)＝eq \f(7.2×103,10)N＝720N，A错误；汽车匀加速阶段牵引力最大，匀加速阶段加速度a＝1m/s2，又a＝eq \f(F牵－f,m)，汽车在运动过程中所受阻力不变，联立解得汽车的最大牵引力F牵＝900N，B错误；变加速过程中，即8～18s内，根据动能定理得Pt－fs＝eq \f(1,2)mv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(max)) －eq \f(1,2)mv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1)) ，解得位移大小s＝95.5m，C正确；8～18s时间内，汽车牵引力的功率恒为7.2×103W，所以该过程中牵引力做的功为W＝Pt＝7.2×104J，D错误．
答案：C
10.
解析：由图乙运用“图像转化法”将“h­F图像”转化为“f­h图像”，如图所示．由f­h图线与坐标轴围成的面积表示木块克服滑动摩擦力做的功，可知木块从初始位置开始下滑至滑到地面瞬间的过程中，木块克服滑动摩擦力做的功为Wf＝eq \f(1,2)×4×4J＝8J，由功能关系可知，该过程中木块机械能减少8J，因摩擦而产生的热量为8J，故A正确，B错误．木块从初始位置开始下滑至滑到地面瞬间的过程中，重力做的功为WG＝mgH＝40J，由动能定理有WG－Wf＝ΔEk＝32J，又ΔEk＝eq \f(1,2)mv2，解得v＝8m/s，故C、D正确．
答案：ACD
11．解析：每秒水泵对水做的功等于水的机械能增加量，即W＝ΔE＝eq \f(1,2)mv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(0)) ＋mgH＝300J，故选项A、B均错误；水泵输入功率（即电动机输出功率）为P泵入＝eq \f(P泵出,η)＝eq \f(300,0.75)W＝400W，故选项C错误；电动机的输入功率为P电＝440W，根据能量的转化与守恒，可得P电＝P泵入＋Pr＝P泵入＋I2r，代入数据可得电动机的内阻为r＝10Ω，故选项D正确．
答案：D