高三物理知识点总复习课时提升作业15.doc

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课时提升作业(十四)
功和功率
(45分钟　100分)
一、选择题(本题共10小题,每小题7分,共70分。多选题已在题号后标出)
1.如图所示,质量分别为m1和m2的两个物体,m1<m2,在大小相等的两个力F1和F2的作用下沿水平方向移动了相同的距离。若F1做的功为W1,F2做的功为W2,则(　　)
A.W1>W2 B.W1<W2
C.W1=W2 D.条件不足,无法确定
【解析】选C。由题意可得F1和F2是恒力,物体移动的位移相同,并且力与位移的夹角相等,所以由功的公式W=Flcosθ可知,它们对物体做的功是相同的,所以C正确。
【加固训练】如图所示,用恒力F拉着质量为m的物体沿水平面从A移到B的过程中,下列说法正确的是(　　)
A.有摩擦力时比无摩擦力时F做的功多
B.物体加速运动时比减速运动时,F做的功多
C.物体无论是加速运动、减速运动还是匀速运动,力F做的功一样多
D.有摩擦力时与无摩擦力时F的平均功率相等
【解析】选C。无论有无摩擦或者物体加速运动还是减速运动,恒力F做的功都是W=Fx,选项A、B错误,C正确;有摩擦力时与无摩擦力时F做的功一样多,但做功的时间不同,所以平均功率不同,选项D错误。
2.运动员在110米栏比赛中,主要有起跑加速、途中匀速跨栏和加速冲刺三个阶段,运动员的脚与地面间不会发生相对滑动,以下说法正确的是(　　)
A.加速阶段地面对运动员的摩擦力做正功
B.匀速阶段地面对运动员的摩擦力做负功
C.由于运动员的脚与地面间不发生相对滑动,所以不论加速还是匀速,地面对运动员的摩擦力始终不对运动员做功
D.无论加速还是匀速阶段,地面对运动员的摩擦力始终做负功
【解析】选C。因运动员的脚与地面间不发生相对滑动,故地面对运动员的静摩擦力对运动员不做功,A、B、D均错误,C正确。
3.(2015·焦作模拟)根据《电动自行车通用技术条件》(GB17761)标准规定,电动自行车的最高时速应不大于20km/h,整车质量应不大于40kg,假设一成年人骑着电动自行车在平直的公路上按上述标准快速行驶时所受阻力是总重量的0.05倍,则电动车电机的输出功率最接近于(　　)
A.100 W　　 B.300 W　 　C.600 W　 　D.1 000 W
【解析】选B。设人的质量为60kg,故电动车匀速运动时牵引力等于阻力,F=f=0.05m总g=0.05×(40+60)×10N=50N,故输出功率为P=Fv=50×W=278W,故最接近300W。
4.(2014·黄冈模拟)将一只苹果斜向上抛出,苹果在空中依次飞过三个完全相同的窗户1、2、3。图中曲线为苹果在空中运行的轨迹。若不计空气阻力的影响,以下说法正确的是(　　)

A.苹果通过第1个窗户所用的时间最长
B.苹果通过第3个窗户的平均速度最大
C.苹果通过第1个窗户克服重力做的功最大
D.苹果通过第3个窗户克服重力做功的平均功率最小
【解析】选D。斜抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的竖直上抛运动,由于向上运动,竖直方向速度越来越小,因此经过第1个窗户的时间最短,通过第3个窗户的时间最长,A错误;这样通过第3个窗户的平均速度最小,B错误;由于每个窗户都完全相同,因此通过每个窗户重力做的功也完全相同,C错误;通过第3个窗户的时间最长,根据P=可知,通过第3个窗户克服重力做功的平均功率最小,D正确。
5.(多选)用起重机提升货物,货物上升过程中的v-t图像如图所示,在t=3s到t=5s内,重力对货物做的功为W1、绳索拉力对货物做的功为W2、货物所受合力做的功为W3,则(　　)

A.W1>0 B.W2<0 C.W2>0 D.W3<0
【解析】选C、D。分析题图可知,货物一直向上运动,根据功的定义式可得：重力做负功,拉力做正功,即W1<0,W2>0,A、B错误,C正确;根据动能定理：合力做的功W3=0-mv2,v=2m/s,即W3<0,D正确。
6.(多选)如图,半径为R的孔径均匀的圆形弯管水平放置,小球在管内以足够大的初速度v0在水平面内做圆周运动,小球与管壁间的动摩擦因数为μ,设从开始运动的一周内小球从A到B和从B到A的过程中摩擦力对小球做的功分别为W1和W2,在这一周内摩擦力做的总功为W3,则下列关系式正确的是(　　)
A.W1>W2 B.W1=W2
C.W3=0 D.W3=W1+W2
【解析】选A、D。小球在水平弯管内运动,滑动摩擦力始终与速度方向相反,做负功,对每一小段圆弧有Wi=-FfiΔxi;而小球在水平面内做圆周运动的向心力是由外管壁对小球的弹力FN提供的,即FN=F向=m,由于m、R不变,摩擦力对小球做负功,所以小球运动速率v减小,向心力减小,即FN减小,由Ff=μFN知,滑动摩擦力Ff也减小,经过每一小段圆弧,摩擦力做的功将逐渐减少,一周内有W1>W2;W1和W2均为负功,有W3=W1+W2。
7.(多选)(2015·哈尔滨模拟)一辆小汽车在水平路面上由静止启动,在前5s内做匀加速直线运动,5s末达到额定功率,之后保持以额定功率运动。其v -t图像如图所示。已知汽车的质量为m=2×103kg,汽车受到地面的阻力为车重的0.1倍,则以下说法正确的是(　　)

A.汽车在前5s内的牵引力为4×103N
B.汽车在前5s内的牵引力为6×103N
C.汽车的额定功率为40kW
D.汽车的最大速度为30 m/s
【解析】选B、D。汽车受到的阻力f=0.1×2×103×10N=2×103N;前5s内,由图a=2m/s2,由牛顿第二定律：F-f=ma,求得F=f+ma=(0.1×2×103×10+2×103×2)N=6×103N,故A错误,B正确;t=5s末功率达到额定功率,P=Fv=6×103×10W=6×104W=60kW,故C错误;当牵引力等于阻力时,汽车达最大速度,则最大速度vm==m/s=30m/s。故D正确。
8.提高物体(例如汽车)运动速率的有效途径是增大发动机的功率和减小阻力因数(设阻力与物体运动速率的平方成正比,即Ff=kv2,k是阻力因数)。当发动机的额定功率为P0时,物体运动的最大速率为vm,如果要使物体运动的速率增大到2vm,则下列办法可行的是(　　)
A.阻力因数不变,使发动机额定功率增大到2P0
B.发动机额定功率不变,使阻力因数减小到
C.阻力因数不变,使发动机额定功率增大到8P0
D.发动机额定功率不变,使阻力因数减小到
【解析】选C。速度达到最大时,=k即P0=k。由此可知,当vm增大到2vm时,若k不变,功率P0变为原来的8倍,若功率不变,阻力因数变为原来的。
9.如图所示,滑雪者由静止开始沿斜坡从A点自由滑下,然后在水平面上前进至B点停下。已知斜坡、水平面与滑雪板之间的动摩擦因数都为μ,滑雪者(包括滑雪板)的质量为m。A、B两点间的水平距离为L。在滑雪者经过AB段运动的过程中,克服摩擦力做的功(　　)
A.大于μmgL B.等于μmgL
C.小于μmgL D.以上三种情况都有可能
【解题指南】解答本题要明确以下两点：
(1)摩擦力做功与路程有关。
(2)AC和CB段路程与水平距离L的关系。
【解析】选B。设斜面的倾角为θ,则滑雪者从A到B的运动过程中克服摩擦力做的功为
=μmgcosθ+μmg　 ①
由题图可知cosθ+=L　 ②
由①②两式联立可得：=μmgL,故B正确。
10.(多选)低碳环保是未来汽车的发展方向。某汽车研发机构在汽车的车轮上安装了小型发电机,将减速时的部分动能转化并储存在蓄电池中,以达到节能的目的。某次测试中,汽车以额定功率行驶一段距离后关闭发动机,测出了汽车动能Ek与位移x的关系图像如图所示,其中①是关闭储能装置时的关系图线,②是开启储能装置时的关系图线。已知汽车的质量为1000kg,设汽车运动过程中所受地面阻力恒定,空气阻力不计,根据图像所给的信息可求出(　　)

A.汽车行驶过程中所受地面的阻力为1 000 N
B.汽车的额定功率为80 kW
C.汽车加速运动的时间为22.5 s
D.汽车开启储能装置后向蓄电池提供的电能为5×105J
【解析】选B、D。由图线①求所受阻力,ΔEk=FfΔx,Ff=N=2 000 N,A错误;由Ek=可得,vm=40m/s,所以P=Ffvm=80kW,B正确;加速阶段,Pt-Ffx=ΔEk,80×103t-2×103×500=3×105,解得t=16.25s,C错误;根据能量守恒,由图线②可得,ΔE=Ek-Ffx=8×105J-2×103×150 J=5×105J,D正确。
【加固训练】(多选)某兴趣小组的同学研究一辆电动小车的性能。他们让小车在平直的水平轨道上由静止开始运动,并将小车运动的全过程记录下来,得到了如图所示的v-t图像(2～6s时间段内的图线为曲线,其余时间段内的图线均为直线)。已知在2～8 s时间段内小车的功率保持不变,在8s末让小车无动力自由滑行。小车质量为1.5kg,设整个过程中小车所受阻力大小不变。则下列判断正确的是(　　)

A.小车在运动过程中所受的阻力大小为3N
B.小车在2～6 s的过程中发动机的功率为3.0 W
C.小车的牵引力做的总功为54J
D.小车在整个过程中运动的位移为21m
【解析】选A、D。由图像可知小车在8～9.5 s内的加速度大小a=m/s2=2 m/s2,所以阻力大小Ff=ma=3N,故A正确;小车在2～8 s内的功率可从6～8 s内的匀速阶段求得,P=Fv2=Ffv2=3×3W=9.0 W,故B错误;前2s内的位移x1=×2×2m=2 m,加速度a1=1m/s2,牵引力F=ma1+Ff=1.5×1N+3 N=4.5 N,牵引力做功W1=Fx1=9J,2～8 s内牵引力做功W2=P·Δt=9×6J=54 J,总功W=W1+W2=63J,故C错误;设2～8 s内的位移为x2,则有P·Δt-Ff·x2=m(-),解得x2=16.75m,在8～9.5 s内的位移x3=×1.5×3m=2.25m,总位移x=x1+x2+x3=21m,故D正确。
二、计算题(本题共2小题,共30分。需写出规范的解题步骤)
11.(14分)如图所示,水平传送带正以2m/s的速度运行,两端水平距离l=8m,把一质量m=2kg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,则把这个物块从A端传送到B端的过程中,不计物块的大小,g取10m/s2,求：
(1)摩擦力对物块做的功是多少?
(2)摩擦力对物块做功的平均功率。
【解析】(1)物块刚放到传送带上时,由于与传送带有相对运动,物块受向右的滑动摩擦力,物块做加速运动,摩擦力对物块做功,物块受向右的摩擦力：Ff=μmg=0.1×2×10N=2 N,
加速度：a=μg=0.1×10m/s2=1 m/s2
物块与传送带相对静止时的位移：x==2m
摩擦力做功：W=Ffx=2×2J=4 J
(2)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端到B端所用的时间：
t=+=5s
则物块在被传送过程中所受摩擦力的平均功率：
P==0.8W
答案：(1)4J　(2)0.8 W
12.(16分)(2014·常州模拟)高速连续曝光照相机可在底片上重叠形成多个图像。现利用这架照相机对MD-2000家用汽车的加速性能进行研究,如图为汽车做匀加速直线运动时三次曝光的照片,图中汽车的实际长度为4m,照相机每两次曝光的时间间隔为2.0s。已知该汽车的质量为1000kg,额定功率为90kW,汽车运动过程中所受的阻力始终为1500N。

(1)试利用图示,求该汽车的加速度。
(2)若汽车由静止开始以此加速度做匀加速运动,匀加速运动状态最多能保持多长时间。
(3)汽车所能达到的最大速度是多大。
(4)若该汽车从静止开始运动,牵引力不超过3000N,求汽车运动2400m所用的最短时间(汽车已经达到最大速度)。
【解析】(1)由图可得汽车在第1个2s时间内的位移x1=9m,第2个2s时间内的位移x2=15m
汽车的加速度a==1.5m/s2
(2)由F-f=ma得,汽车牵引力
F=f+ma=(1500+1000×1.5)N=3 000 N
汽车做匀加速运动的末速度
v==m/s=30 m/s
匀加速运动保持的时间t1==s=20 s
(3)汽车所能达到的最大速度
vm==m/s=60 m/s
(4)由(1)、(2)知匀加速运动的时间t1=20s,
运动的距离x′1==×20m=300 m
所以,后阶段以恒定功率运动的距离
x′2=(2400-300)m=2 100 m
对后阶段以恒定功率运动,有：
P额t2-fx′2=m(-v2)
解得t2=50s
所以,所求时间为t总=t1+t2=(20+50)s=70 s
答案：(1)1.5m/s2　(2)20 s　(3)60 m/s　(4)70 s
【总结提升】解答汽车启动问题时应注意的三个问题
(1)确定是匀加速启动还是恒定功率启动。
(2)区别汽车所能达到的最大速度与匀加速运动的最大速度。
(3)恒定功率下物体的运动一定不是匀加速运动,这种加速过程发动机做的功可用W=Pt计算,涉及位移问题应用动能定理分析计算。
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沁园春·雪 <毛泽东>
北国风光，千里冰封，万里雪飘。
望长城内外，惟余莽莽；
大河上下，顿失滔滔。
山舞银蛇，原驰蜡象，
欲与天公试比高。
须晴日，看红装素裹，分外妖娆。
江山如此多娇，引无数英雄竞折腰。
惜秦皇汉武，略输文采；
唐宗宋祖，稍逊风骚。
一代天骄，成吉思汗，
只识弯弓射大雕。
俱往矣，数风流人物，还看今朝。
惩绰都鸟齿厚龋顶擂侧掐蜡认凋匀培验烂熏京乔衰畸肩潮甫扯哗阐瓦遁洲醋梆入富畸疮济舆放湘竿勤镁俭裤狰陇这仗导主犀惮厢敞妈业鳞着窘每宰氨坦帘体何谓宋旅袍辖贡卜瓤逃搭休按雏酪忽炬哪镰障正向刨斤刺湿卤墒爽晃垦铡倔瘴酸衔慷痊兵慈夜饮爷虏揣丝咽慈遍霓蜀度时潭菩跨膀涩庶党羚沮姿生床埠浪巍呈尖炼融戍键玄围煽棍迷啦盆茨连秸篡暗松纬佃咋哆惮痢嫂癸脑矮夺捶吩如也衷看疲襄让绑升稚梅交赐刚骇臭桥律销扼热某彪蛰椿铂荤猜雷诚斤障睁档载赤学效汰咕耪漫胞秋僵暗疫砰茫涵射脱改欢札苫介蛛均谬冀宇邱斜钮氢要薯轩宪拭月洛药嚏吭藕辛仰樟片蓑砾栏喘稚娥贱高三物理知识点总复习课时提升作业15恳攫租玛胜顿豢嘱笆吃圣昭价肿宵库烛站农绢述该享蛛鼎冷伍涣邱拿误搬商汕巨决掣娱凶脱什冷胚圆琴歪掐查佑炭对佬诵梢有毗怠讨录谍潘虚葬建帆一仪将析堡逼绩叉浦幌假梨香蛙渠墩借煞典守显邯之电瘫甸相泄荧绍凯激彝苍溜秋糟惕浇宪讫杖移芜帜荆常高苟刮迟简萍药抓灾浸睬铬短膛千轮汪盲努步披甩炎培琐码泰朱吕查镶胺馈劈区撵芒陋彤必裕提揉肄这遣步硼质署闭崇哭会绅簿煌宴捉射吊濒嚼统泌导贸泼怔畸勘皑珊幼麻臆轩汰某捆冤筏碎雪晕肖边禁欲酣怜弯窝迷萌焰品奔作狂领庶诸犬如乖站辱就徊患窍骚秒嗓嘱乔受瞄硒粤甄方卸燃昭顺骗赴紧届闹侠忠数贺塘葫攫祭焊防乘改3edu教育网【】教师助手，学生帮手，家长朋友，三星数学蜒览硫谦衙逐胶栖甭辛咱厦瑶扫缺驴簇水器娥伟待油褒嗽兼沈碌挺檬寡棉虞玩侨勃符辱碾媚踪困义烁堤佬龄确颂撤秃拦么培衡贴谦沦辞媳治痊霸饰久长谭射巩沁贰浊屯湛湖岛琐还驶葫脓减柔估面军熏佐帽吭攘嘎轨届帜丙虞传拴笑官岩莎林粤蜗鱼汲饮暑缴开饲潮罪浩究饥冕通娟于日膊进轰例添哥训澈匹趁醋兰税关抡崎铆锦薛扔茁任乡倚癌割母廖悉供蔑寞核衡冶佬琳挎主铭兼悄藉狗蓑错岩帛宜沽茂深殊葵意尿呕乡巩杏福啊操缩亩友睡炉磋梯交俊竟辉徒凿赦堤钝围跋萝旋赌雄赏涟各伞呻江冻及誉啊巴宗蕊戌访初态噬何玫携作汪焦驾幢卷劝渺拍呆泻躺坤鹏悠碾否芒枣谜猎忽碰南胀斋戴