2020高考物理單元卷 功和功率（通用）

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1、第二模塊 第5章 第1單元 一、選擇題 1．一人乘電梯從1樓到20樓，在此過程中經(jīng)歷了先加速，后勻速，再減速的運(yùn)動(dòng)過程，則電梯支持力對人做功情況是 (　　) A．加速時(shí)做正功，勻速時(shí)不做功，減速時(shí)做負(fù)功 B．加速時(shí)做正功，勻速和減速時(shí)做負(fù)功 C．加速和勻速時(shí)做正功，減速時(shí)做負(fù)功 D．始終做正功 解析：力對物體做功的表達(dá)式為W＝Flcosθ，0°≤θ<90°時(shí)，F(xiàn)做正功，θ＝90°，F(xiàn)不做功，90°<θ≤180°時(shí)，F(xiàn)做負(fù)功，支持力始終豎直向上，與位移同向，θ＝0°，故支持力始終做正功，D正確． 答案：D 2．關(guān)于作用力與反作用力做功的關(guān)系，下列說法正確的是 (　

2、　) A．當(dāng)作用力做正功時(shí)，反作用力一定做負(fù)功 B．當(dāng)作用力不做功時(shí)，反作用力也不做功 C．作用力與反作用力所做的功一定是大小相等、正負(fù)相反 D．作用力做正功時(shí)，反作用力也可以做正功 解析：作用力與反作用力等大反向，但二者對地位移無此關(guān)系．例如靜止于水面上的小船，人水平跳離船時(shí)，作用力與反作用力都做正功，故D對A錯(cuò)．又如在水平地面上滑行的物體，相互作用的摩擦力，一個(gè)做功，另一個(gè)不做功，故B錯(cuò)． 答案：D 圖10 3．(2020年黃岡模擬)如圖10所示，質(zhì)量相同的兩物體處于同一高度，A沿固定在地面上的光滑斜面下滑，B自由下落，最后到達(dá)同一水平面，則 (　　) A．重力對兩

3、物體做的功相同 B．重力的平均功率相同 C．到達(dá)底端時(shí)重力的瞬時(shí)功率PA

4、體，夾角均為α，兩個(gè)物體都做勻速直線運(yùn)動(dòng)，通過相同的位移，設(shè)F1和F2對物體所做的功為W1和W2，物體克服摩擦力做的功為W3和W4，下列哪組表示式是正確的 (　　) 圖11 A．W1＝W2，W3＝W4　　　 B．W1W2，W3>W4 D．W1W4 解析：因勻速運(yùn)動(dòng)，故 F1·cosα＝μ(mg－F1·sinα) F2·cosα＝μ(mg＋F2sinα) 由以上兩式可以看出，F(xiàn)1

5、，t＝0時(shí)其速度為1 m/s，從此刻開始在滑塊運(yùn)動(dòng)方向上再施加一水平作用力F，力F和滑塊的速率v隨時(shí)間的變化規(guī)律分別如圖12甲和乙所示，設(shè)在第1秒內(nèi)、第2秒內(nèi)、第3秒內(nèi)力F對滑塊做的功分別為W1、W2、W3，則以下關(guān)系正確的是 (　　) 圖12 A．W1＝W2＝W3 B．W1

6、S，W3＝4S，所以W1P1，C項(xiàng)錯(cuò)．加速階段和減速

7、階段平均速度相等，所以摩擦力的平均功率相等，D項(xiàng)正確． 答案：ABD 7．質(zhì)量為m的汽車以恒定的功率P在平直的公路上行駛，汽車勻速行駛時(shí)的速率為v1，則當(dāng)汽車的速率為v2(v2

8、 km B．可能等于4.5 km C．一定小于4.5 km D．條件不足，無法確定 圖14 解析：若火車在5 min＝300 s內(nèi)，勻加速至30 m/s，則行駛的位移x＝vt＝4.5 km，而該題中火車是以額定功率出發(fā)，由速度—時(shí)間圖線得火車的行駛距離一定大于4.5 km，如圖14中所示，陰影部分的面積一定大于△OAB的面積，故選A. 答案：A 圖15 9．一根質(zhì)量為M的直木棒，懸掛在O點(diǎn)，有一只質(zhì)量為m的猴子抓著木棒，如圖15所示，剪斷懸掛木棒的細(xì)繩，木棒開始下落，同時(shí)猴子開始沿木棒向上爬．設(shè)在一段時(shí)間內(nèi)木棒沿豎直方向下落，猴子對地的高度保持不變，忽略空氣阻力，則圖1

9、5所示的四個(gè)圖象中能正確反映在這段時(shí)間內(nèi)猴子做功的功率隨時(shí)間變化的關(guān)系的是 (　　) 解析：猴子對地的高度不變，所以猴子受力平衡．設(shè)猴子的質(zhì)量為m，木棒對猴子的作用力為F，則有F＝mg；對木棒，設(shè)木棒的重力為Mg，則木棒所受合力為F′＋Mg＝mg＋Mg，根據(jù)力的作用相互性F＝F′，根據(jù)牛頓第二定律，Mg＋mg＝Ma，可見a是恒量，t時(shí)刻木棒速度v＝at，猴子做功的功率P＝mgv＝mgat，P與t為正比例關(guān)系，故B正確． 答案：B 10．一起重機(jī)的鋼繩由靜止開始勻加速提起質(zhì)量為m的重物，當(dāng)重物的速度為v1時(shí)，起重機(jī)的有用功率達(dá)到最大值P以后，起重機(jī)保持該功率不變，繼續(xù)提升重物，直到以

10、最大速度v2勻速上升為止，物體上升的高度為h，則整個(gè)過程中，下列說法正確的是(　　) A．鋼繩的最大拉力為 B．鋼繩的最大拉力為 C．重物的最大速度v2＝ D．重物勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度為－g 解析：由F－mg＝ma和P＝Fv可知，重物勻加速上升過程中鋼繩拉力大于重力且不變，達(dá)到最大功率P后，隨v增加，鋼繩拉力F變小，當(dāng)F＝mg時(shí)重物達(dá)最大速度v2，故v2＝，最大拉力F＝mg＋ma＝，A錯(cuò)誤，B、C正確，由－mg＝ma得：a＝－g，D正確． 答案：BCD 二、計(jì)算題 11．靜止在水平地面上的木箱，質(zhì)量m＝50 kg.木箱與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.4，若用大小為400 N、方向與水

11、平方向成37°角的斜向上的拉力拉木箱從靜止開始運(yùn)動(dòng)，使木箱能夠到達(dá)50 m遠(yuǎn)處，拉力最少做多少功？(cos37°＝0.8，取g＝10 m/s2) 解析：欲使拉力做功最少，須使拉力作用的位移最小，故重物應(yīng)先在拉力作用下加速，再撤去拉力使木箱減速，到達(dá)50 m處時(shí)速度恰好減為0.設(shè)加速時(shí)加速度的大小為a1，減速時(shí)加速度的大小為a2. 由牛頓第二定律得，加速時(shí)有： 水平方向Fcos37°－μFN＝ma1 豎直方向Fsin37°＋FN－mg＝0 減速時(shí)有：μmg＝ma2 且有v2＝2a1x1＝2a2x2　x1＋x2＝x 聯(lián)立以上各式解得：x1≈24 m 由功的定義，有 W＝Fx1co

12、s37°＝400×24×0.8 J＝7.68×103 J. 答案：7.68×103 J 12．額定功率為80 kW的汽車，在某平直的公路上行駛的最大速度為20 m/s，汽車的質(zhì)量是m＝2×103 kg，如果汽車從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度大小為2 m/s2，運(yùn)動(dòng)過程中阻力不變．求： (1)汽車所受的阻力是多大？ (2)3 s末汽車的瞬時(shí)功率是多大？ (3)勻加速直線運(yùn)動(dòng)的時(shí)間是多長？ (4)在勻加速直線運(yùn)動(dòng)中，汽車的牽引力做的功是多少？ 解析：(1)當(dāng)F＝Ff時(shí)，速度最大，所以，根據(jù)P額＝Ff·vm得Ff＝＝80× N＝4×103 N. (2)根據(jù)牛頓第二定律，得 F－Ff＝ma，① 根據(jù)瞬時(shí)功率計(jì)算式，得 P＝Fv＝Fat，② 所以由①②兩式得 P＝(Ff＋ma)at＝(4×103＋2×103×2)×2×3 W＝4.8×104 W. (3)根據(jù)P＝Fv可知：隨v的增加，直到功率等于額定功率時(shí)，汽車完成整個(gè)勻加速直線運(yùn)動(dòng)過程，所以P額＝Fatm③ 將式①代入式③得 tm＝＝ s ＝5 s. (4)根據(jù)功的計(jì)算式得 WF＝Fs＝F·at＝(Ff＋ma)·at ＝(4×103＋2×103×2)××2×52 J ＝2×105 J. 答案：(1)4×103 N　(2)4.8×104 W　(3)5 s　(4)2×105 J