高考物理一轮复习课时分层作业（十五）功和功率含答案

课时分层作业(十五)　功和功率

基础性题组

1．如图所示，在水平雪面上雪橇受与水平方向成α角的拉力F作用，沿直线匀速前进了s的距离．下列说法正确的是(　　)

A．拉力做功为Fs

B．地面对雪橇的支持力做正功

C．重力对雪橇做负功

D．外力对雪橇做的总功是零

2.

[人教版必修第二册改编]如图所示，质量为m的小车在与竖直方向成α角的恒定拉力F作用下，沿水平地面向左运动一段距离l.在此过程中，小车受到的阻力大小恒为F阻，重力加速度为g，则(　　)

A．拉力对小车做功为Fl cos α

B．支持力对小车做功为Fl sin α

C．阻力对小车做功为－F阻l

D．重力对小车做功为mgl

3.

无论是远海岛礁建设，还是超大型疏浚及填海造陆工程，都离不开钢铁巨轮——重型绞吸船．我国自主研制的自航绞吸挖泥船“天鲲号”性能达到世界先进水平，其远程输送能力达15 000米，居世界第一．若某段工作时间内，“天鲲号”的泥泵输出功率恒为1.6×104 kW，排泥量为1.6 m3/s，排泥管的横截面积为0.8 m2，则泥泵对排泥管内泥浆的推力为(　　)

A．5×106 N　　　　　　B．8×106 N

C．5×107 N    D．8×107 N

4.

[2022·山东菏泽一模]在抢险救灾工作中常见到直升机的身影．如图为直升机抢救伤员的情景，直升机悬停在空中，用绳索将伤员由静止向上吊起，绳索对伤员做功的功率恒定，则在伤员加速上升的过程中(不计空气阻力)(　　)

A．绳索对伤员的拉力越来越大

B．伤员克服重力做功的功率恒定

C．伤员运动的速度变化越来越慢

D．合力对伤员做功的功率越来越大

5.

一物体在水平拉力F的作用下沿水平面运动．已知拉力F随物体运动位移x的变化情况如图所示．则在0～8 m的运动过程中，拉力F做的功为(　　)

A．6 J    B．18 J

C．20 J    D．22 J

6．[2021·浙江6月，8]大功率微波对人和其他生物有一定的杀伤作用．实验表明，当人体单位面积接收的微波功率达到250 W/m2时会引起神经混乱，达到1 000 W/m2时会引起心肺功能衰竭．现有一微波武器，其发射功率P＝3×107 W．若发射的微波可视为球面波，则引起神经混乱和心肺功能衰竭的有效攻击的最远距离约为(　　)

A．100 m　25 m        B．100 m　50 m

C．200 m　100 m        D．200 m　50 m

7.

[2021·浙江6月，11]中国制造的某一型号泵车如图所示，表中列出了其部分技术参数．已知混凝土密度为2.4×103 kg/m3，假设泵车的泵送系统以150 m3/h的输送量给30 m高处输送混凝土，则每小时泵送系统对混凝土做的功至少为(　　)

A.1.08×107 J              B．5.04×107 J

C．1.08×108 J              D．2.72×108 J

8.

如图，某小学举行拍皮球比赛，一参赛者将皮球从0.8 m高度处以一定的初速度竖直向下抛出，皮球碰地反弹后恰好可以返回原来高度，此时参赛者立即用手竖直向下拍皮球，使皮球获得一个速度，之后皮球又恰能回到原来高度，如此反复．已知皮球每次碰地反弹的速率均为碰地前瞬间速率的0.8倍，皮球的质量为0.5 kg，重力加速度取10 m/s2，不计空气阻力和球与手、地面的接触时间．求：

(1)皮球来回运动一次的时间；

(2)参赛者拍皮球过程中做功的平均功率．

综合性题组

9．一辆小车原先在平直公路上做匀速直线运动，从某时刻

起，小车所受到的牵引力F牵和阻力Ff随时间t的变化规律如图所示，则下列选项符合作用在小车上的牵引力的功率随时间变化规律的是(　　)

10．据统计我国每年有超过2亿辆机动车，排放超过4千万吨污染物，这些日益增多的污染物不断地危害着地球，未来以发展新能源汽车为主．以氢为燃料的某品牌新能源城市公交汽车铭牌如表所示，该汽车空载时在水平公路上行驶的最大速度vm＝20 m/s.已知汽车在水平公路上行驶时，受到的阻力大小不变，重力加速度g取10 m/s2.求：

(1)该汽车空载时，在水平公路上以最大速度行驶时受到的阻力大小；

(2)该汽车空载时在水平公路上以0.5 m/s2的加速度运动，从静止开始匀加速启动的最长时间？

11．如图所示，一质量m＝2×103 kg、额定功率P＝72 kW的汽车，当它行驶在倾角为α(sin α＝0.08)的长直公路上时，所受摩擦阻力大小为车重的，不计空气阻力，重力加速度大小g取10 m/s2.

(1)求汽车在长直公路上行驶的最大速度vm；

(2)若汽车从静止开始以大小a＝0.6 m/s2的加速度匀加速启动，求该匀加速过程的时间t.

课时分层作业(十五)　功和功率

1．解析：根据功的定义式可知，拉力做的功为W1＝Fs cos α，A错误；雪橇受到的重力和支持力与雪橇的位移垂直，做功为零，B、C错误；因为雪橇做匀速直线运动，所以合力为零，则外力对雪橇做的总功为零，D正确．

答案：D

2．解析：根据力做功的公式W＝Fl cos θ，其中θ为力与位移的夹角，所以拉力做功为W＝Fl sin α，选项A错误；支持力、重力不做功，选项B、D错误；阻力做功W阻＝－F阻l，选项C正确．

答案：C

3．解析：由于功率大小P＝Fv，而每秒钟排泥管排出泥浆的体积(排泥量)Q＝Sv，联立并代入数据，解得F＝8×106 N，故B正确，A、C、D错误．

答案：B

4．解析：绳索对伤员的拉力做功的功率不变，而伤员加速上升，速度增大，由P＝Fv可知，绳索对伤员的拉力F越来越小，A项错误；由P1＝mgv可知，伤员克服重力做功的功率不断增大，B项错误；由F－mg＝ma可知，伤员运动的加速度越来越小，速度变化得越来越慢，C项正确；合力对伤员做功的功率(F－mg)v＝P－mgv，由于P不变，速度越来越大，则合力对伤员做功的功率越来越小，D项错误．

答案：C

5．解析：0～2 m力F做功W1＝F1x1＝2 N×2 m＝4 J；2～4 m力F做功W2＝F2x2＝－1 N×2 m＝－2 J；4～8 m力F做功W3＝F3x3＝4 N×4 m＝16 J；这个运动过程中F做的总功为W＝W1＋W2＋W3＝4 J＋(－2 J)＋16 J＝18 J，选项B正确，A、C、D错误．

答案：B

6．解析：设微波有效攻击范围为r时单位面积接收微波功率为P′＝＝

解得r＝

则引起神经混乱时有r1＝＝≈100 m

引起心肺功能衰竭时有r2＝＝≈50 m，B正确，A、C、D错误．

答案：B

7．解析：泵车的泵送系统以150 m3/h的输送量给30 m高处输送混凝土，每小时泵送系统对混凝土做的功W＝ρVgh＝2.4×103×150×10×30 J＝1.08×108 J，C正确．

答案：C

8．解析：(1)设皮球被手拍出时的速率为v0，碰地前瞬间的速率为v，则皮球刚反弹回来时的速率为0. 8v，皮球向上运动的时间为t1，向下运动的时间为t2，根据运动学规律可得

02－(0.8v)2＝－2gh

0＝0.8v－gt1

＝2gh

v＝v0＋gt2

皮球来回运动一次的时间为t＝t1＋t2

联立解得t＝0.6 s.

(2)每次拍皮球时，参赛者对皮球做的功W＝

参赛者拍皮球过程中做功的平均功率＝

联立解得＝ W

答案：(1)0.6 s　(2) W

9．解析：若小车开始以初速度v0做匀速运动，某时刻起根据牛顿第二定律并结合题图知，加速度恒为a＝，速度v＝v0＋at，则牵引力的功率P＝F牵v＝F牵v0＋F牵at，即功率与时间为一次函数关系，选项C正确，A、B、D错误．

答案：C

10．解析：(1)根据P＝Fv，当达到最大速度时F＝f

则f＝＝ N＝3 000 N

(2)该汽车空载时在水平公路上以0.5 m/s2的加速度运动，则由牛顿第二定律F－f＝ma

解得F＝6 000 N

达到额定功率时的速度v＝＝ m/s＝10 m/s

根据v＝at可得t＝＝ s＝20 s

答案：(1)3 000 N　(2)20 s

11．解析：(1)汽车在长直公路上行驶时所受阻力

Ff＝kmg＋mg sin α

代入相关已知数据解得：

Ff＝3.6×103 N

当汽车达到最大速度时，加速度为零，此时有F＝Ff

由功率P＝Fvm

联立解得：vm＝20 m/s

(2)汽车从静止开始以a＝0.6 m/s2匀加速行驶，根据牛顿第二定律，

有F′－Ff＝ma

解得：F′＝4.8×103 N

当汽车的实际功率等于额定功率时，匀加速运动的速度达到最大，设匀加速行驶的最大速度为v′m，

有P＝F′v′m

由速度公式有v′m＝at

故代入已知相关数据，

可求得匀加速行驶的时间t＝25 s.

答案：(1)20 m/s　(2)25 s