2011-2020年高考物理试卷分类汇编之018b. 功和功率 （下）（含答案及解析）

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第18b节 功和功率（下）
1.2017年新课标Ⅱ卷14.如图，一光滑大圆环固定在桌面上，环面位于竖直平面内，在大圆环上套着一个小环，小环由大圆环的最高点从静止开始下滑，在小环下滑的过程中，大圆环对它的作用力 （ A ）
A.一直不做功
B.一直做正功
C.始终指向大圆环圆心
D.始终背离大圆环圆心
【解析】大圆环光滑，则大圆环对小环的作用力总是沿半径方向，与速度方向垂直，故大圆环对小圆环的作用力一直不做功，选项A正确，B错误；开始时大圆环对小圆环的作用力背离圆心，最后指向圆心，故CD错误。故选A.
2.2017年海南卷6．将一小球竖直向上抛出，小球在运动过程中所受到的空气阻力不可忽略。a为小球运动轨迹上的一点，小球上升和下降经过a点时的动能分别为Ek1和Ek2。从抛出开始到小球第一次经过a点时重力所做的功为W1，从抛出开始到小球第二次经过a点时重力所做的功为W2。下列选项正确的是（ B ）
A．Ek1=Ek2，W1=W2 B．Ek1>Ek2，W1=W2
C．Ek1Ek2，W1解析：由于有空气阻力，所以从抛出开始到小球第二次经过a点时的速度一定小于第一次经过a点时的速度，故Ek1>Ek2，重力做功跟路径无关，所以W1=W2，选项B正确。
3. 2014年理综新课标卷Ⅱ
16.一物体静止在粗糙水平地面上，现用一大小为F1的水平拉力拉动物体，经过一段时间后其速度变为v，若将水平拉力的大小改为F2，物体从静止开始经过同样的时间后速度变为2v，对于上述两个过程，用WF1、WF2分别表示拉力F1、F2所做的功，Wf1、Wf2分别表示前后两次克服摩擦力所做的功，则 （ ）
A. WF2>4WF1， Wf2>2Wf1 B. WF2>4WF1，Wf2=2Wf1
C. WF2<4WF1，Wf2=2Wf1， D. WF2<4WF1，Wf2<2Wf1
【答案】C
【解析】由于物体两次受恒力作用做匀加速运动，由于时间相等，末速度之比为1∶2，由于v=at，则加速度之比为1∶2，，位移之比为1∶2。而摩擦力不变，由W=fx得；，因为W合=W F -Wf，得W F =W合 -Wf，
所以WF2= W合2- Wf2=4 W合1-2 Wf1<4 W合1-4 Wf1=4 WF1，故选项C正确。
4. 2012年物理上海卷18．位于水平面上的物体在水平恒力F1作用下，做速度为v1的匀速运动；若作用力变为斜向上的恒力F2，物体做速度为v2的匀速运动，且F1与F2功率相同。则可能有 （ ）
（A）F2=F1，v1> v2 （B）F2=F1，v1< v2
（C）F2>F1，v1> v2 （D）F2答案：BD
解析：水平恒力F1作用下的功率P1= F1 v1，F2作用下的功率 ，
现P1=P2，若F2=F1，一定有v1< v2，因此B正确，A不对；
由于两次都做匀速度直线运动，因此，第一次的摩擦力，
而第二次的摩擦力，
显然，即：，
因此无论F2>F1还是F2由④⑤⑥⑦⑧得
5. 2011年理综四川卷
19．如图是“神舟”系列航天飞船返回舱返回地面的示意图，假定其过程可简化为：打开降落伞一段时间后，整个装置匀速下降，为确保安全着陆，需点燃返回舱的缓冲火箭，在火箭喷气过程中返回舱做减速直线运动，则
A．火箭开始喷气瞬间伞绳对返回舱的拉力变小
B．返回舱在喷气过程中减速的主要原因是空气阻力
C．返回舱在喷气过程中所受合外力可能做正功
D．返回舱在喷气过程中处于失重状态
答案：A
解析：在火箭喷气过程中返回舱做减速直线运动，加速度方向向上，返回舱处于超重状态，动能减小，返回舱所受合外力做负功，返回舱在喷气过程中减速的主要原因是缓冲火箭向下喷气而获得向上的反冲力。火箭开始喷气前匀速下降拉力等于重力减去返回舱受到的空气阻力，火箭开始喷气瞬间反冲力直接对返回舱作用，因而伞绳对返回舱的拉力变小。
6. 2011年上海卷
15．如图，一长为L的轻杆一端固定在光滑铰链上，另一端固定一质量为m的小球。一水平向右的拉力作用于杆的中点，使杆以角速度ω匀速转动，当杆与水平方向成60°时，拉力的功率为
(A) (B)
(C) (D)
答案：C
解析：本题考查转动力矩平衡、功率、线速度与角速度。根据题意轻杆匀速转动，故可根据转动力矩平衡条件：F·sin60°＝mgLcos60°，解得F＝2mg。杆的中点速度为v＝ω·，方向垂直杆，此时拉力的功率为P＝Fvsin60°，解得P＝mgLω，C对。
7. 2012年理综重庆卷
23．（16分）题23图所示为一种摆式摩擦因数测量仪，可测量轮胎与地面间动摩擦因数，其中主要部件有：底部固定有轮胎橡胶片的摆锤和连接摆锤的轻质细杆。摆锤的质量为m，细杆可绕轴O在竖直平面内自由转动，摆锤重心到O点的距离为L 。测量时，测量仪固定于水平地面，将摆锤从与O等高的位置由静止释放。摆锤到最低点附近时，橡胶片紧压地面擦过一小段距离s(s<⑴摆锤在上述过程中损失的机械能
⑵在上述过程中摩擦力对摆锤所做的功
⑶橡胶片与地面间的动摩擦因数
解答：
⑴损失的机械能ΔE= mgL
⑵摩擦力做的功= -mgL
⑶动摩擦因数μ= mgL/FS
8. 2015年理综浙江卷18.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3.0×104kg,设起飞过程中发动机的推力恒为1.0×105N；弹射器有效作用长度为100m，推力恒定。要求舰载机在水平弹射结束时速度大小达到80m/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 （ ABD ）
A．弹射器的推力大小为1.1×106N
B．弹射器对舰载机所做的功为1.1×108J
C．弹射器对舰载机做功的平均功率为8.8×107W
D．舰载机在弹射过程中的加速度大小为32m/s2
解析：设发动机的推力为F1，弹射器的推力为F2，则阻力为f=0.2 (F1+ F2)，根据动能定理可得，F1=1.0×105N，故解得F1=1.1×106 N，A正确；弹射器对舰载机所做的功为WF2=F2s=1.1×108 J，B正确；舰载机在弹射过程中的加速度大小为
，根据公式可得运动时间为，所以弹射器对舰载机做功的平均功率为，故C错误D正确.
9.2016年海南卷13. （19分）水平地面上有质量分别为m和4m的物A和B，两者与地面的动摩擦因数均为μ。细绳的一端固定，另一端跨过轻质动滑轮与A相连，动滑轮与B相连，如图所示。初始时，绳出于水平拉直状态。若物块A在水平向右的恒力F作用下向右移动了距离s，重力加速度大小为g。求
（1）物块B克服摩擦力所做的功；
（2）物块A、B的加速度大小。
【答案】（1）； (2) ，
【解析】（1）物块A移动了距离s，则物块B移动的距离为 ①
物块B受到的摩擦力大小为 ②
物块B克服摩擦力所做的功为 ③
（2）设物块A、B的加速度大小分别为aA、aB，绳中的张力为T。由牛顿第二定律得
④
⑤
由A和B的位移关系得 ⑥
联立④⑤⑥式得
⑦
⑧
10.2020年江苏卷1.质量为1.5×103kg的汽车在水平路面上匀速行驶，速度为20m/s，受到的阻力大小为1.8×103N。此时，汽车发动机输出的实际功率是（　　）
A. 90W B. 30kW C. 36kW D. 300kW
【答案】C
【解析】汽车匀速行驶，则牵引力与阻力平衡
汽车发动机的功率
故选C
11.2020年天津卷8．复兴号动车在世界上首次实现速度350 km/h自动驾驶功能，成为我国高铁自主创新的又一重大标志性成果。一列质量为m的动车，初速度为，以恒定功率P在平直轨道上运动，经时间t达到该功率下的最大速度，设动车行驶过程所受到的阻力F保持不变。动车在时间t内
A．做匀加速直线运动
B．加速度逐渐减小
C．牵引力的功率
D．牵引力做功
【答案】BC
【解析】AB．动车的功率恒定，根据可知动车的牵引力减小，
根据牛顿第二定律得
可知动车的加速度减小，所以动车做加速度减小的加速运动，A错误，B正确；
C．当加速度为0时，牵引力等于阻力，则额定功率为，C正确；
D．动车功率恒定，在时间内，牵引力做功为
根据动能定理得，D错误。
故选BC。
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