功与功率 专项练 2025年高考物理一轮复习备考

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名称 功与功率 专项练 2025年高考物理一轮复习备考
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资源类型 试卷
版本资源 通用版
科目 物理
更新时间 2024-11-11 16:17:00

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功与功率 专项练
2025年高考物理一轮复习备考
一、单选题
1.质量为m的物体静止在倾角为的斜面上,物体与斜面间的动摩擦因数为,重力加速度为g。现使斜面向右水平匀速移动一段距离L,物体与斜面的相对位置不变,如图所示,在此过程中摩擦力对物体所做的功为(  )
A.
B.
C.
D.
2.如图所示,质量为m的物体,在与地面成角斜向下的力F的作用下,由静止沿水平方向运动了距离x,物体与地面间的动摩擦因数为。则此过程中(  )
A.F对物体做功为
B.地面摩擦力对物体做功为
C.重力对物体做功为
D.地面支持力对物体做功为
3.一根粗细不均匀的绳子摆放在地面上,已知绳子的质量为5kg,绳长为1m,抓住绳子一端缓慢往上提起,直到另一端恰好离开地面,此过程需做功30J。若抓住绳子的另一端把绳子缓慢提起来,拉力做功为(g取)( )
A.10J B.20J C.30J D.50J
4.如图甲所示,水平地面上的一物体,受到方向不变的水平拉力F的作用,F的大小与时间t的关系和物体的速度v与时间t的关系如图乙所示;则下列说法正确的是(  )
A.0 ~ 3秒,物体受到的摩擦力是零
B.3 ~ 6秒,物体受到的摩擦力是6 N
C.6 ~ 9秒,拉力F的功率是12 W
D.6 ~ 9秒,拉力F对物体做的功是24 J
5.人们设计出磁悬浮列车,列车能以很大速度行驶,列车的速度很大,是采取了下列哪些可能的措施(  )
A.减小列车的质量
B.增大列车的牵引力
C.减小列车所受的阻力
D.减小列车的功率
6.一汽车在平直公路上行驶。从某时刻开始计时,发动机的功率P随时间t的变化如图所示。假定汽车所受阻力的大小f恒定不变。下列描述该汽车的速度v随时间t变化的图线中,可能正确的是(  )
A. B.
C. D.
7.物体放在水平地面上,在水平拉力的作用下,沿水平方向运动,在0 6s内其速度与时间关系的图像如图甲所示,拉力的功率与时间关系的图像如图乙所示,由图像可以求得物体的质量为(  )
A. B. C. D.
8.质量为M的汽车在平直的公路上行驶,发动机的输出功率Р和汽车所受的阻力f都恒定不变。在时间t内,汽车的速度由v0增加到最大速度vm,汽车前进的距离为s,则在这段时间内发动机所做的功为(  )
A. B.
C. D.
二、多选题
9.如图为修建高层建筑常用的塔式起重机,起重机将质量的重物由静止开始匀加速竖直吊起,加速度,当起重机输出功率达到最大值后,保持该功率直到重物做速度为的匀速运动,取,不计空气阻力和额外功。则( )
A.起重机输出的最大功率为
B.重物做匀加速运动所经历的时间为5s
C.重物做匀加速运动所经历的时间为5.1s
D.起重机在第2秒末的输出功率为
10.一质量为4kg的物体,在水平恒定拉力的作用下在粗糙的水平面上做匀速直线运动。当运动一段时间后拉力逐渐减小,且当拉力减小到零时,物体刚好停止运动。如图所示为拉力F随位移x变化的关系图像。g取10m/s2,则据此可以求得(  )
A.滑动摩擦力大小4N
B.整个过程拉力做的功为10J
C.整个过程摩擦力对物体所做的功为
D.在刚开始的2m内合外力对物体所做的功为W=8J
11.如图甲,某水电站建筑工地用发动机沿倾斜光滑轨道将建材拉到大坝顶上,已知轨道的倾角,每次从大坝底端向上拉建材的过程中,发动机所做的功与位移的关系如图乙所示。图乙中时图线为直线,当时发动机达到额定功率,对应的图线为曲线;当时建材达到最大速度,时图线为直线。已知每个建材的质量,,,。据图中数据可知(  )
A.建材在前6s做匀加速运动,加速度大小为3m/s2
B.从6m到18m的过程中,建材做加速度增大的加速运动
C.发动机的额定功率为5400W
D.建材能达到的最大速度为9m/s
12.如图甲、2023年5月11日,武汉新增国内首条悬挂式空中轨道列车—光谷空轨,列车悬空飞驰、科幻感拉满。一辆质量为m的空轨列车由静止开始加速。其加速度a随速度变化的关系如图乙所示,空轨列车的速度达到v后,牵引力的功率保持恒定。已知空轨列车在行驶过程能达到的最大速度为,所受到阻力(摩擦和空气阻力)不变。下列说法正确的是(  )
A.空轨列车在行驶过程中所受阻力
B.空轨列车的速度达到v后,牵引力的功率
C.匀加速启动过程中,空轨列车牵引力做功为
D.匀加速启动过程中,牵引力的功率P与时间t满足
三、解答题
13.为了推动绿色出行,我国多个城市引入了以氢为动力的新型公交车,以替代传统的燃油公交车。若某氢能源公交车以140kW的恒定功率匀速行驶300s消耗了0.5kg的氢燃料。求:
(1)完全燃烧0.5kg氢燃料放出的热量;
(2)公交车的热机效率;
(3)司机开着公交车匀速行驶时进入某超声测速区域,如图所示。当公交车运动到距测速仪370m时,测速仪向公交车发出一超声波信号,2s后收到从公交车返回的信号,超声波在空气中传播速度为340m/s,该路段限速100km/h,请问公交车是否超速?
14.如图甲所示,有一底面积为0.02m2,质量为3kg的正方体物块,在拉力F的作用下在水平面上做直线运动。拉力随时间变化、速度随时间变化图象分别如图乙、丙所示,已知物块在2~4s的运动距离为2m,g 取10N/kg。求:
(1)物块静止时对水平面的压强;
(2)在2~4s物块受到的摩擦力;
(3)在前6s内,拉力F做功的功率。
15.滑板运动是一项非常刺激的水上运动,研究表明,在进行滑板运动时,水对滑板的作用力垂直于板面,大小为,其中v为滑板速率(水可视为静止)。某次运动中,在水平牵引力作用下,当滑板和水面的夹角时,滑板做匀速直线运动,相应的,人和滑板的总质量为100kg,试求(重力加速度g取,sin37°取,忽略空气阻力):
(1)水平牵引力的大小;
(2)滑板的速率;
(3)水平牵引力的功率。
16.如图所示,一台起重吊车将质量m=5000kg的重物由静止开始以a=0.2m/s2的加速度竖直向上匀加速提升,t=15s末之后保持功率不变继续提升重物,直至重物匀速上升。取g=10m/s2,不计空气阻力,求:
(1)该起重吊车的额定功率;
(2)重物上升的最大速度;
(3)重物开始运动后20s内起重吊车提升重物的平均功率。
参考答案:
1.C
由平衡条件得,物体所受的静摩擦力
摩擦力对物体做的功
2.A
A.由功的计算公式知力F对物体做的功为
故A正确;
B.分析物体受力可得物体受到地面的摩擦力为
摩擦力所做的功
故B错误;
CD.重力和支持力都在竖直方向上,物体在竖直方向上的位移为零,所以重力和支持力都不做功,故CD错误。
3.B
提起绳子过程中,拉力做功为
h表示重心上升的高度。计算可知第一次重心升高0.6m,故第二次重心升高0.4m,对应拉力做功20J。
4.D
A.由图乙可知,0 ~ 3秒内,物体处于静止状态,由平衡条件可知,此时物体受到的摩擦力为
故A错误;
B.由图乙可知,3 ~ 6秒内,物体做匀加速直线运动,设物体受到的滑动摩擦力为f2;6 ~ 9秒内,物体受到拉力F3和滑动摩擦力f2的作用,由于此时物体做匀速直线运动,由平衡条件得
故B错误;
CD.由图乙可知,6 ~ 9秒内,物体做匀速直线运动的位移为
6 ~ 9秒,拉力F对物体做的功为
6 ~ 9秒,拉力F的功率为
故C错误,D正确。
5.C
列车以最高速度匀速行驶时,满足


所以列车悬浮后,通过减小列车受的阻力以及增大列车的功率可以提高列车的速度。
6.A
由图像可知,内汽车以恒定功率行驶,内汽车以恒定功率行驶。设汽车所受牵引力为F,则由
可知当v增加时,F减小,由
可知当v增加时,a减小,根据图像的斜率表示加速度,图A符合要求。
7.B
匀速运动时拉力等于摩擦力,则有
匀加速运动时拉力为恒力,速度随时间均匀增大,所以功率随时间均匀增大,有
,,
联立可得
8.D
BC.在速度达到最大时,牵引力与阻力平衡,则有
根据功率关系有
由于发动机的输出功率Р恒定不变,则在这段时间内发动机所做的功为
解得
故BC错误;
AD.根据动能定理有
解得
故A错误,D正确。
9.AB
A.当牵引力等于重力时功率最大,则起重机输出的最大功率为
选项A正确;
BC.重物做匀加速运动的牵引力
匀加速能达到的最大速度
所经历的时间为
选项B正确,C错误;
D.起重机在第2秒末的输出功率为
选项D错误。
10.AC
A.由图像可知,匀速运动阶段根据受力平衡可得滑动摩擦力大小为
故A正确;
B.根据图像与横轴围成的面积表示位移,可知整个过程拉力做的功为
故B错误;
C.整个过程摩擦力对物体所做的功为
故C正确;
D.在刚开始的2m内,物体做匀速直线运动,物体所受合外力为0,则合外力对物体所做的功为0,故D错误。
11.CD
A.因图像的斜率等于拉力F,可知建材在前6m所受的拉力恒定不变,则做匀加速运动,拉力
则加速度大小为a,有
解得
根据可得,建材在前6m运动时间为
故建材在前2s所受的拉力恒定不变,做匀加速直线运动,但是2s后发动机达到额定功率,拉力减小,建材做加速度减小的加速运动,最后做匀速直线运动,故A项错误;
B.当时发动机达到额定功率,此后建材要做加速运动,根据
所以只能做加速度不断减小的加速运动,故B项错误;
C.时建材的速度大小为,有
解得
发动机的额定功率为
故C项正确;
D.时货物达到最大速度
解得
故D项正确。
12.AB
A.空轨列车匀加速阶段,根据牛顿第二定律

联立解得空轨列车在行驶过程中所受阻力
故A正确;
B.空轨列车的速度达到v后,牵引力的功率
故B正确;
C.匀加速启动过程中,空轨列车的位移为
匀加速启动过程中,空轨列车牵引力做功为
故C错误;
D.匀加速启动过程中,牵引力的功率P与时间t满足
故D错误。
13.(1)
(2)60%
(3)汽车的速度为30m/s,超速
(1)根据热量的计算公式有
(2)牵引力做功为
公交车的热机效率为
代入数据解得
(3)设汽车的速度为v,由题意,超声测速仪发出的信号经s=1s后与汽车相遇,由可得,在这段时间内,汽车的路程与超声波的路程关系式为
s+340m/ ss=370m
解得
v=30m/s=108km/h
汽车有超速。
14.(1)
(2)
(3)
(1)物块静止时地面的支持力为
由牛顿第三定律可知物体对地面的压力为
则物块静止时对水平面的压强为
(2)物块在2~4s做匀加速直线运动,拉力为,由图可得加速度为
由牛顿第二定律可知
联立解得
(3)物块在0~2s静止,拉力做功为;
物块在2s~4s拉力做功为
物块在4s~6s拉力做功为
则在前6s内拉力F做功的功率为
15.(1)
(2)
(3)
(1)以滑板和运动员为研究对象,其受力如图所示
由共点力平衡条件可得

联立解得水平牵引力的大小
(2)由

代入数据解得滑板的速率为
(3)水平牵引力的功率为
16.(1)153000W
(2)3.06m/s
(3)95625W
(1)重物做匀加速运动,由牛顿第二定律可得
解得
15s末重物的速度为
所以起重吊车的额定功率为
(2)当重物达到最大速度时,牵引力等于重力,则
(3)提升重物的过程中功率随时间的变化图像如图所示
图像与坐标轴所围区域的面积表示牵引力做的功,所以前20s内起重机对重物做功为
故平均功率为
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