高考物理一轮复习核心考点精讲精练考点22 功和功率 机车启动问题（2份，原卷版+解析版）

这是一份高考物理一轮复习核心考点精讲精练考点22 功和功率 机车启动问题（2份，原卷版+解析版），共6页。试卷主要包含了 高考真题考点分布， 命题规律及备考策略，5 m，转动一周为5 s，则等内容，欢迎下载使用。
1. 高考真题考点分布
2. 命题规律及备考策略
【命题规律】高考对功和功率的考查频率较高，近今年主要以选择题的形式出现，题目难度上有时容易有时比较难，同时，计算题中也会经常出现有关功和功率的计算。
【备考策略】
1.掌握恒力功和变力功的计算。
2.掌握功率的计算，理解机车启动问题。
【命题预测】重点关注变力做功和机车启动问题。
一、功
1．定义：一个物体受到力的作用，如果在力的方向上发生了一段位移，就说这个力对物体做了功。
2．做功的两个要素
(1)作用在物体上的力。
(2)物体在力的方向上发生的位移。
3．公式：W＝Flcsα。
(1)α是力与位移方向之间的夹角，l为物体对地的位移。
(2)该公式只适用于恒力做功。
4．功的正负
(1)当0°≤α＜90°时，W＞0，力对物体做正功。
(2)当90°＜α≤180°时，W＜0，力对物体做负功，或者说物体克服这个力做了功。
(3)当α＝90°时，W＝0，力对物体不做功。
二、功率
1．定义：功与完成这些功所用时间的比值。
2．物理意义：描述力对物体做功的快慢。
3．公式
(1)P＝ eq \f(W,t) ，P为时间t内的平均功率。
(2)P＝Fv cs α(α为F与v的夹角)。
①v为平均速度，则P为平均功率。
②v为瞬时速度，则P为瞬时功率。
4．发动机功率：机车发动机的功率P＝Fv，F为牵引力，并非机车所受的合力。
考点一 功的计算
考向1 恒力功的计算
1．恒力功的计算方法
2．总功的计算方法
方法一：先求合力F合，再用W总＝F合lcs α求功，此法要求F合为恒力。
方法二：先求各个力做的功W1、W2、W3、…，再应用W总＝W1＋W2＋W3＋…求总功，注意代入“＋”“－”再求和。
1．如图所示，质量为的物体置于倾角为的斜面上，物体与斜面间的动摩擦因数为，在外力作用下，斜面以加速度沿水平方向向左匀加速运动一段距离，运动中物体与斜面体始终相对静止。关于物体，下列说法正确的是（ ）
A．摩擦力一定不做功B．摩擦力一定做负功
C．支持力一定做正功D．合外力做功可能为零
【答案】C
【详解】AB．当物块与斜面间的摩擦力为零时，则即当时，物块与斜面之间无摩擦力，此时摩擦力不做功；若当时，物块受摩擦力沿斜面向下，此时摩擦力与位移夹角小于90°，此时摩擦力做正功；若当时，物块受摩擦力沿斜面向上，此时摩擦力与位移夹角大于90°，此时摩擦力做负功，故AB错误；
C．支持力方向与斜面垂直，与位移夹角小于90°，则支持力一定做正功，故C正确；
D．合外力为不为零，方向水平，可知合外力做功不可能为零，故D错误。
故选C。
2．如图所示，倾角为的斜面固定在水平桌面上，用平行斜面向上的推力将位于斜面底端的滑块推到斜面顶端，推力做的功至少为。已知物块与斜面间的动摩擦因数为，，，若用水平向左的推力将物块推到顶端，推力做的功至少为（ ）
A．B．C．D．
【答案】C
【详解】对物块做功最少，物块应从斜面底端缓慢运动到斜面顶端，用平行斜面向上的推力将位于斜面底端的物块推到斜面顶端，对物块受力分析如图甲所示，根据受力平衡可得设斜面的长度为L，则对物块受力分析如图乙所示，根据受力平衡可得解得则故选C。
考向2 变力做功的计算
3．在多年前的农村，人们往往会选择让驴来拉磨把食物磨成面，假设驴对磨杆的平均拉力为 600 N，半径r为0.5 m，转动一周为5 s，则（ ）
A．驴转动一周拉力所做的功为0
B．驴转动一周拉力所做的功为600 J
C．驴转动一周拉力的平均功率为120π W
D．磨盘边缘的线速度为0.1π m/s
【答案】C
【详解】AB．驴转动一周拉力所做的功为变力做功，根据变力做功得求解方法可得驴转动一周拉力所做的功为故AB错误；
驴转动一周拉力的平均功率为故C正确；
D．磨盘边缘的线速度为故D错误。故选C。
4．一质量为4kg的物体，在粗糙的水平面上受水平恒定的拉力F作用做匀速直线运动。物体运动一段时间后拉力逐渐减小，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，重力加速度大小取10m/s2，则可以求得（ ）
A．物体做匀速直线运动的速度为4m/s
B．整个过程拉力对物体所做的功为4J
C．整个过程摩擦力对物体所做的功为-8J
D．整个过程合外力对物体所做的功为-4J
【答案】D
【详解】B．F-x图线与横轴所围区域的面积表示拉力对物体所做的功，所以故B错误；
C．0~2m阶段，根据平衡条件可得所以整个过程中摩擦力对物体做的功为故C错误；
D．整个过程中合外力所做的功为故D正确。
A．根据动能定理可得解得故A错误。故选D。
考点二 对功率的理解与计算
考向1 平均功率的计算
1.利用P=Wt。
2.利用P=Fvcs α,其中v为物体运动的平均速度,α为F与v的夹角。
5．2024年4月1日，无锡市政府与顺丰公司、丰翼公司、中国邮政就《“低空＋物流”合作项目》进行签约，共同打造长三角低空经济产业发展高地、全国低空经济创新示范区。低空物流无人机配送首飞活动举行，启动无人机快递运输和配送。活动现场有一架无人机在运送物资，已知质量为6kg的邮件在被无人机从地面吊起后，在竖直方向运动的图像如图所示（竖直向上为正方向），重力加速度大小。根据图像下列判断正确的是（ ）
A．在10~30s时间内邮件的机械能不变
B．46s时邮件离地面的高度为28m
C．在0~10s内无人机拉力做功的平均功率为30.3W
D．在30~36s内无人机拉力对邮件做负功，其功率逐渐减小
【答案】C
【详解】A．根据图像可知，在10~30s时间内邮件向上做匀速运动，邮件的动能不变，重力势能增加，所以邮件的机械能增加，故A错误；
B．根据图像与横轴围成的面积表示位移可知，46s时邮件离地面的高度为故B错误；
C．根据图像可知内无人机的加速度大小为根据牛顿第二定律可得解得内的位移为则在内无人机拉力做功的平均功率为故C正确；
D．在内，根据图像可知无人机向上做匀减速运动，无人机拉力对邮件做正功，根据可知拉力的功率逐渐减小，故D错误。故选C。
6．如图甲所示，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，每次从大坝底端由静止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。图乙中图线为直线，当时发动机达到额定功率。已知每个建材的质量，重力加速度，，。下列说法正确的是（ ）
A．发动机的额定功率为
B．发动机的额定功率为
C．从到过程中，发动机的平均功率为
D．从到过程中，发动机的平均功率为
【答案】C
【详解】AB．因图像的斜率等于拉力F，可知建材在前6s所受的拉力恒定不变，则建材做匀加速直线运动，拉力为对建材受力分析，由动能定理代入数据解得所以发动机的额定功率为故AB错误；
CD．从到过程中，由运动学公式建材向上运动的时间为所以在这过程中，发动机的平均功率为故C正确，D错误。故选C。
考向2 瞬时功率的计算
1.利用公式P=Fvcs α,其中v为t时刻的瞬时速度,α为F与v的夹角。
2.利用公式P=FvF,其中vF为物体的速度v在力F方向上的分速度。
3.利用公式P=Fvv,其中Fv为物体受到的外力F在速度v方向上的分力。
7．2024年4月20日，在世界田联钻石联赛厦门站女子铅球比赛中，中国选手以19米72的成绩夺得冠军。若把铅球的运动简化为如图所示的模型：质量为m的铅球从离水平地面一定高度的O点被抛出，抛出时铅球的速度大小为v0、与水平方向的夹角为θ，经过一段时间铅球落地，落地时铅球的速度方向与水平方向的夹角为α，不计空气阻力，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（ ）
A．铅球在空中运动的时间为
B．铅球的水平位移大小为
C．铅球落地前瞬间重力做功的瞬时功率为
D．铅球的抛出点离水平地面的高度为
【答案】B
【详解】A．铅球被抛出时的竖直分速度大小水平分速度大小落地前瞬间竖直分速度大小因此铅球在空中运动的时间选项A错误；
B．铅球的水平位移大小选项B正确；
C．铅球落地前瞬间重力做功的瞬时功率选项C错误；
D．铅球落地时的速度大小由动能定理有解得选项D错误。故选B。
8．如图所示，光滑的四分之一圆弧轨道固定在竖直平面内，最高点P与圆心O在同一水平线上，圆弧轨道半径为R，重力加速度为g，质量为m的滑块（可视为质点），从圆弧轨道最高点P由静止开始无初速下滑到最低点Q的过程中，滑块所受重力的瞬时功率最大值为（ ）
A．B．C．D．
【答案】B
【详解】设滑块滑动圆弧轨道某位置与O连线与竖直方向夹角为时，速度大小为v，则重力瞬时功率联立可得求导得，当，即时，滑块所受重力的瞬时功率有最大值，其值为故选B。
考点三 机车启动
考向1 两种机车启动方式计算
9．质量为m的列车，以大小为的初速度在长直轨道上做匀加速直线运动，经过时间t后，列车的速度大小为v，此时牵引力的功率为P。假设列车行驶过程所受的阻力大小恒为F，则列车在时间t内（ ）
A．牵引力逐渐减小
B．牵引力的大小
C．阻力所做的功
D．牵引力所做的功
【答案】B
【详解】AB．根据题意可知，列车以恒定加速度在平直轨道上运动，由牛顿第二定律得可知，牵引力大小不变，由可得故A错误，B正确；
C．根据题意可知，，列车以恒定加速度在平直轨道上运动，则经过时间t后，运动的距离为阻力所做的功故C错误；
D．在t时间内，根据动能定理有故D错误。故选B。
10．一质量为m的汽车沿一倾角为θ的斜坡直线行驶，下坡时若关掉油门，则汽车的速度保持不变；若以恒定的功率P上坡，则从静止启动做加速运动，发生位移s时速度达到最大值。设汽车在上坡和下坡过程中所受阻力的大小保持不变，重力加速度为g，则下列说法正确的是（ ）
A．上坡过程可能为匀加速直线运动
B．上坡过程中，汽车的最大速度为
C．关掉油门后的下坡过程，汽车的机械能守恒
D．上坡过程中，设汽车的最大速度为vm，则汽车从静止启动到速度达到最大过程中，所用时间一定大于
【答案】B
【详解】A．上坡过程以恒定的功率P从静止启动做加速运动，由，可知，速度增大，牵引力减小，加速度减小，不是匀加速直线运动，A错误；
B．上坡过程当时速度达到最大，下坡过程关掉油门能匀速运动，满足联立解得上坡过程中，汽车的最大速度为，B正确；
C．关掉油门后的下坡过程，由于阻力做负功，汽车的机械能减小，C错误；
D．上坡过程中，设汽车的最大速度为vm，若汽车做匀加速直线运动满足可得而实际上汽车做加速度减小的加速运动，相同位移所用时间较短，如图所示
即故所用时间一定小于，D错误。故选B。
考向2 机车启动的图像问题
11．如图甲所示，创客小组制作了一款太阳能遥控小车，小车质量为0.2kg，某次性能测试时，小车由静止开始沿平直路面行驶，行驶过程中小车受到的阻力恒定，其加速度和车速倒数的关系如图乙所示。已知小车能达到的最大车速为，太阳能电池电能转化为机械能的效率是50%。下列说法正确的是（ ）
A．小车匀加速运动的时间为2sB．太阳能电池的最大输出功率为0.8W
C．小车所受阻力为0.4ND．小车车速为时，牵引力的功率为0.3W
【答案】B
【详解】A．由图乙可知，小车由静止开始运动时，先做加速度为的匀加速运动，直到速度达到，此后小车的加速度开始减小，设小车匀加速运动的时间为，由可得故A错误；
B．小车匀加速运动阶段，牵引力的功率不断增大，当小车速度为时，牵引力功率达到最大，设为。设小车变加速运动阶段某一时刻的速度为，加速度为，受到的牵引力为，牵引力功率为，受到的阻力为，有由牛顿第二定律，有可得整理得由图乙可知该阶段图像为倾斜直线，图线斜率为定值，可知速度达到后，小车以恒定功率行驶，由可得故小车牵引力的最大功率又太阳能电池电能转化为机械能的效率，由可得故B正确；
C．当小车加速度减小到0时，速度达到最大值，又，可得故C错误；
D．小车速度由增加到过程中，牵引力的功率始终是，故D错误。故选B。
12．加快发展新质生产力是新时代可持续发展的必然要求，我国新能源汽车的迅猛发展就是最好的例证。某新能源汽车生产厂家在平直公路上测试汽车性能，t＝0时刻驾驶汽车由静止启动，时汽车达到额定功率，时汽车速度达到最大，如图是车载电脑生成的汽车牵引力F随速率倒数变化的关系图像。已知汽车和司机的总质量m＝2000kg，所受阻力与总重力的比值恒为，重力加速度，下列说法正确的是（ ）

A．汽车启动后做匀加速直线运动，直到速度达到最大
B．汽车在BC段做匀加速直线运动，在AB段做匀速运动
C．汽车达到的最大速度大小为15m/s
D．从启动到速度达到最大过程中汽车通过的距离为150m
【答案】D
【详解】AB．由图可知汽车在AB段汽车牵引力不变，根据牛顿第二定律解得可知汽车在AB段做匀加速直线运动，汽车在BC段牵引力逐渐减小，做加速度减小的加速运动，故汽车启动后先做匀加速直线运动，后做加速度减小的加速运动，直到速度达到最大，故AB错误；
时汽车的速度为汽车额定功率为汽车达到的最大速度大小为故C错误；
D．汽车做匀加速直线运动的位移为从启动到速度达到最大过程中，根据动能定理解得汽车通过的距离为故D正确。故选D。
1．俯卧撑是一项深受学生们喜欢的课外健身运动，做中距俯卧撑（下左图）时双臂基本与肩同宽，做宽距俯卧撑（下右图）时双臂大约在1.5倍肩宽。某位同学正在尝试用不同姿势的做俯卧撑；对于该同学做俯卧撑的过程，下列说法中正确的是（ ）
A．在俯卧撑向下运动的过程中，地面对手掌的支持力小于手掌对地面的压力
B．宽距俯卧撑比中距俯卧撑省力
C．在俯卧撑向上运动的过程中，地面对该同学的支持力做正功
D．在做俯卧撑运动的过程中，地面对该同学的冲量不为零
【答案】D
【详解】A．地面对手掌的支持力与手掌对地面的压力是一对相互作用力，大小相等，故A错误；
B．宽距俯卧撑双臂间距大于肩宽，手臂间的夹角变大，作用力比中距俯卧撑作用力大，故B错误；
C．在俯卧撑向上运动的过程中，地面对该同学手掌的支持力的作用点没有发生位移，所以地面对该同学的支持力不做功，故C错误；
D．在做俯卧撑运动的过程中，根据可知地面对该同学的冲量不为零，故D正确。故选D。
2．滑块以一定的初速度沿粗糙斜面从底端A上滑，到达最高点B后返回到底端A。利用频闪仪对上滑和下滑过程进行拍摄，频闪照片的示意图分别如图甲、乙所示，比较甲、乙两图对应的运动过程，下列说法正确的是（ ）
A．图甲过程可能表示下滑过程
B．图甲、乙两过程的加速度大小之比为4:3
C．图甲、乙两过程中摩擦力做的功之比为4:3
D．图甲、乙两过程分别经过A点时的速度大小之比为4:3
【答案】D
【详解】AB．根据甲、乙两图可知，图甲、乙两过程的时间之比为3:4，位移大小之比为1:1，根据
可知图甲、乙两过程的加速度大小之比为16:9，图甲过程的加速度更大，应表示上滑过程，故AB错误；
C．根据摩擦力做的功甲、乙两过程对应的摩擦力大小相等，位移大小相等，因此摩擦力做的功相等，故C错误；
D．根据可知，图甲、乙两过程分别经过A点时的速度大小之比为4:3，故D正确。故选D。
3．如图甲所示，倾角为的斜面体固定在水平面上，其中斜面的长度为，一质量为m可视为质点的物块从静止开始由斜面体的顶端A滑到底端B，物块与斜面体之间的动摩擦因数与到A点的距离x按图乙所示的规律变化。则物块在斜面的中点速度大小为（ ）。
A．B．
C．D．
【答案】D
【详解】由图乙可知该过程中，物块与斜面体之间的动摩擦因数随位移均匀增加，则物块从A到斜面中点的过程中动摩擦因数的平均值为，则摩擦力的平均值为则物块由A滑到斜面中点的过程中克服摩擦力做的功为对物体由A到斜面中点的过程中，由动能定理得解得故选D。
4．某块石头陷入淤泥过程中，其所受的阻力F与深度h的关系为（k，已知），石头沿竖直方向做直线运动，当时，石头陷入淤泥过程中克服阻力做的功为（ ）
A．B．C．D．
【答案】C
【详解】所受的阻力F与深度h的关系为线性关系，则有
故选C。
5．如图所示，小球在水平拉力F的作用下以恒定速率在竖直平面内由P点运动到Q点。在此过程中（ ）
A．绳子拉力做正功B．拉力F的瞬时功率逐渐增大
C．小球的机械能守恒D．小球的动量逐渐增大
【答案】B
【详解】A．小球在运动过程中，绳子拉力方向与速度方向始终垂直，则绳子拉力不做功，故A错误；
B．绳子拉力不做功，根据动能定理有则有水平拉力做的功与克服重力做功相等，则水平拉力的功率等于克服重力做功的功率，令速度重力方向与圆周切线间的锐角为，则有根据功率的定义式有小球做匀速圆周运动由P点运动到Q点，逐渐减小，则拉力F的瞬时功率逐渐增大，故B正确；
C．小球在运动过程中，速度大小不变，动能不变，高度升高，重力势能增大，则小球的机械能增大，故C错误；
D．根据速度大小一定，则小球的动量大小不变，故D错误。故选B。
6．如图所示，小球甲在真空中做自由落体运动，另一相同的小球乙在油中由静止开始下落，它们都由高度为的地方下落到高度为的地方，在这两种情况下，下列说法正确的是（ ）
A．甲球的重力势能变化量大B．甲球的机械能变化大
C．甲球的重力平均功率小D．甲球的动能变化量大
【答案】D
【详解】A．两球下落高度相同，由可知，重力做功相等，重力势能的变化量等于重力做的功，可知重力势能的变化相等，故A错误；
B．在真空中，机械能守恒，重力势能完全转化为动能，而在液体中，阻力做功，机械能不守恒，重力势能转化为动能和内能，甲球机械能守恒，乙球机械能变小，故B错误；
C．两球下落高度相同，由可知，重力做功相等，甲球运动时间短，根据可知，甲球的重力平均功率大，故C错误；
D．甲球下落过程中只有重力做功，乙球下落过程中除重力做功外，还克服阻力做功，根据动能定理，可知甲球的动能变化量大，故D正确。故选D。
7．2022年6月，中国海军第三艘航母“福建”号已经下水了。新航母采用了大量的造船新科技、新材料和新工艺。舰上拥有三条电磁弹射器，大大提高了脱载机的起飞速度。如图所示，“福建舰”正在沿直线航行，某时刻速度为，加速度为，一段时间t后速度变为，加速度为，且、均不为零。在这段时间内位移为s。设其质量为m，发动机的输出功率恒为P，所受阻力恒为f，则下列关系式正确的是（ ）
A．B．
C．D．
【答案】A
【详解】A．发动机的输出功率恒为P，所受阻力恒为f，根据动能定理有故A正确；B．速度为，加速度为，则有，解得故B错误；
C．发动机的输出功率一定，速度增大，牵引力减小，加速度减小，航母做加速度减小的变加速直线运动，根据速度时间图像，其图像与时间轴所围几何图形的面积大于对应匀加速直线运动的位移，可知故C错误；
D．速度为，加速度为，则有，解得故D错误。故选A。
8．复兴号动车组在世界上首次实现时速350km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。一列动车的初速度为，以额定功率在平直轨道上运动，经过一段时间动车达到最大速度。若行驶过程中动车所受阻力大小与其速率成正比，则车速为和时动车的加速度大小之比为（ ）
A．2∶1B．3∶1C．3∶2D．5∶2
【答案】D
【详解】动车以额定功率在平直轨道上运动，动车达到最大速度4v0，加速度为零，有，解得当车速为v0和2v0时，则，，联立解得故选D。
9．如图所示，用跨过光滑定滑轮的缆绳将海面上一艘失去动力的小船沿直线拖向岸边。已知拖动缆绳的电动机功率恒为P，小船的质量为m，小船受到的阻力大小恒为f，经过A点时的速度大小为，与绳的夹角为，小船从A点沿直线加速运动到B点经历时间为t，A、B两点间距离为d，缆绳质量忽略不计（ ）
A．小船经过A点时，电动机收绳的速度
B．小船在A点时，缆绳对小船的拉力为
C．小船从A点运动到B点的全过程阻力做功fd
D．小船从A点运动到B点的全过程合力做功
【答案】BD
【详解】AB．小船在A点时的速度可以分解为沿绳子方向的速度和垂直于绳子方向的速度，电动机收绳的速度电动机对绳的拉力为故A错误，B正确；
C．小船从A点运动到B点阻力做功Wf=-fd故C错误；
D．小船从A点运动到B点，电动机牵引缆绳对小船做功W＝Pt小船从A点运动到B点的全过程合力做功故D正确。故选BD。
10．如图甲所示，一轻质弹簧的一端固定在倾角为30°的足够长的固定光滑斜面底端，另一端与质量为1kg的物块A连接，质量为4kg的物块B紧靠（不粘连）物块A静止在斜面上，此时弹簧的压缩量为0.5m。某时刻对物块B施加沿斜面向上的力F，使物块B做匀加速直线运动，一段时间后物块A、B分离，物块B所受力F随物块B的位移x变化的关系如图乙所示。若弹簧的形变始终在弹性限度内，取重力加速度。下列说法正确的是（ ）
A．图乙中的
B．弹簧的劲度系数为50N/m
C．从物块B开始运动至与物块A分离的过程中，拉力F做的功为2.66J
D．从物块B开始运动至与物块A分离的过程中，物块B增加的机械能为10.08J
【答案】BD
【详解】AB．开始物块、静止，对物块、受力分析，根据平衡的条件得由题意知，解得由乙图可知，当拉力时，拉力开始恒定不变，说明此时物块、分离，对物块受力分析，由牛顿第二定律得解得当施加的力为时，对物块、整体受力分析，由牛顿第二定律得解得故A错误，B正确；
物块、分离瞬间，物块、之间的作用力为零，设此时弹簧压缩量为，对物块受力分析，由牛顿第二定律得解得从物块开始运动至与物块分离的过程中，由于拉力在到均匀变化，拉力做的功为解得故C错误；
D．设物块A、B分离瞬间二者的速度大小为，对物块A、B由匀变速直线运动的规律得解得从物块开始运动至与物块分离的过程中，物块B增加的动能物块B增加的势能物块增加的机械能为故D正确；故选BD。
11．如图所示，轻质定滑轮固定在天花板上，物体 P 和Q 用不可伸长的轻绳相连，悬挂在定滑轮上，物体Q的质量为m，且物体Q的质量大于物体P 的质量。t=0时刻将两物体由静止释放，物体Q 的加速度大小为g，t0时刻轻绳突然断裂，物体 P能够达到的最高点恰与物体Q释放位置处于同一高度。重力加速度大小为g，不计摩擦和空气阻力，两物体均可视为质点。下列说法正确的是（ ）
A．物体P 和Q 的质量之比为1：2
B．t=0时刻，P、Q两物体相距
C．2t0时刻，物体P重力的功率为
D．从开始到绳突然断裂过程中，物体Q 克服绳的拉力所做的功为
【答案】BD
【详解】A．两物体刚释放瞬间，对P、Q分别由牛顿第二定律有mQg-FT=mQa，FT-mPg=mPa其中联立方程可得，故A错误；
B．在t0时刻两物体的速度P上升的高度细绳断裂后P上升的高度 t=0时刻，P、Q两物体相距故B正确；
C．2t0时刻，即绳子断裂后再经过t0时间，则此时物体P的速度方向向下，则此时物体P重力的功率为故C错误；
D．从开始到绳突然断裂过程中，物体Q 克服绳的拉力所做的功为故D正确。故选BD。
12．放在粗糙水平地面上的物体受到水平拉力的作用，在0~6s内其速度与时间的图像和该拉力的功率与时间的图像如图甲、乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．0~6s内拉力做功为100J
B．0~6s内物体的位移大小为30m
C．滑动摩擦力的大小为5N
D．0~6s内滑动摩擦力做功为
【答案】BD
【详解】B．图线下方的面积表示位移，由甲图可得，内物体的位移大小为故B正确；
A．图线下方的面积表示拉力所做的功，由乙图可得故A错误；
C．2~6s内物体做匀速直线运动，拉力等于阻力，满足解得故C错误；
D．摩擦力所做的功为故D正确。故选BD。
13．跳绳是一种健身运动。一位同学在原地跳绳过程中，离开地面后竖直方向的速率-时间图像如图所示。已知该同学的质量m和图像中的数据，重力加速度为g，不计阻力，下列对该同学跳绳过程中的说法正确的是（ ）
A．该同学重心上升的最大高度为
B．该同学重心上升的最大高度为
C．该同学克服重力做功的平均功率约为
D．该同学克服重力做功的平均功率约为
【答案】BD
【详解】AB．根据竖直上抛规律，可知离开地面后瞬间速度为速度时间图像与时间轴围成的面积表示位移，可知该同学重心上升的最大高度故B正确，A错误；
CD．一个周期内克服重力做功克服重力做功的平均功率解得故C错误，D正确。故选BD 。
14．如图所示，我国的高铁技术处于世界领先水平，动车组由动车和拖车组合而成，提供动力的车厢叫动车，不提供动力的车厢叫拖车。假设动车组各车厢的质量均为m，动车组在水平直轨道上运行过程中受到的阻力与车重成正比，比例系数为k，其中每节动车的额定功率都为P。某列动车组由8节车厢组成，其中第1、5节车厢为动车，其余为拖车，则下列关于该动车组的说法，正确的是（ ）
A．动车组运行的最大速率为
B．动车组运行的最大速率为
C．两节动车以额定功率使动车组做匀加速运动时，第2、3节与第5、6节车厢间的作用力之比为
D．两节动车以额定功率使动车组做匀加速运动时，第2、3节与第5、6节车厢间的作用力之比为
【答案】BD
【详解】AB．以最大速率行驶时，牵引力等阻力，牵引力而总功率为2P，故最大速率故A错误，B正确；
CD．当两节动车都以额定功率使动车组做匀加速运动时，设第2、3节车厢间的作用力为，5、6节车厢间的作用力为，加速度为a，每节动车产生的牵引力为F，每节车厢所受的阻力为，将第6、7、8节车厢作为整体分析，由牛顿第二定律可得将第3、4、5、6、7、8节车厢作为整体分析，由牛顿第二定律可得对整列动车组，由牛顿第二定律可得联立解得故C错误，D正确。故选BD。
15．如图所示，是小朋友非常喜欢的一款电动玩具小车，我们可以通过玩具小车在水平面上的运动来研究功率问题。已知小车质量为m，小车刚达到额定功率开始计时，且此后小车保持功率不变，小车的图象如图甲所示，时刻小车的速度达到最大速度的倍，小车速度由增加到最大值的过程中，小车的牵引力F与速度v的关系图象如图乙所示，运动过程中小车所受阻力恒定，下列说法正确的是（ ）
A．小车的额定功率为
B．小车的最大速度为
C．时刻，小车加速度大小为
D．时间内，小车运动的位移大小为
【答案】AD
【详解】A．根据题意可知，当时，有由功率公式可知故A正确；
当小车以最大速度匀速运动时且根据即可得故B错误；
由A、B选项可知，则根据公式可得小车速度达到最大速度的倍时，此时的牵引力又根据牛顿第二定律联立解得故C错误；
D．在时间内，位移为，根据动能定理解得故D正确。故选AD。
16．图甲起重机某次从时刻由静止开始提升质量为的物体，其图像如图乙所示，5~10s内起重机的功率为额定功率，不计其它阻力，重力加速度为，则以下说法正确的是（ ）
A．物体在0~10s内运动的最大速度为10m/s
B．起重机的额定功率为18000W
C．5~10s内起重机对物体做的功等于0~5s内起重机对物体做功的1.5倍
D．5~10s内起重机对物体做的功等于0~5s内起重机对物体做功的2倍
【答案】BD
【详解】A．由图像可知，物体在做匀加速直线运动，时物体的速度为由于后物体继续做加速度逐渐减小的加速运动，可知物体在内运动的最大速度大于，故A错误；
B．由图像可知，在时，物体结束做匀加速运动，此时起重机功率达到最大功率，根据牛顿第二定律可得解得则起重机的额定功率为故B正确；
CD．内，物体的位移为内起重机对物体做的功为内起重机保持额定功率不变，则内起重机对物体做的功可得故D正确，C错误。故选BD。
17．（2024·浙江·高考真题）一个音乐喷泉喷头出水口的横截面积为，喷水速度约为10m/s，水的密度为kg/m3，则该喷头喷水的功率约为（ ）
A．10WB．20WC．100WD．200W
【答案】C
【详解】设时间内从喷头流出的水的质量为喷头喷水的功率等于时间内喷出的水的动能增加量，即联立解得故选C。
18．（2024·广东·高考真题）如图所示，探测器及其保护背罩通过弹性轻绳连接降落伞。在接近某行星表面时以的速度竖直匀速下落。此时启动“背罩分离”，探测器与背罩断开连接，背罩与降落伞保持连接。已知探测器质量为1000kg，背罩质量为50kg，该行星的质量和半径分别为地球的和。地球表面重力加速度大小取。忽略大气对探测器和背罩的阻力。下列说法正确的有（ ）
A．该行星表面的重力加速度大小为
B．该行星的第一宇宙速度为
C．“背罩分离”后瞬间，背罩的加速度大小为
D．“背罩分离”后瞬间，探测器所受重力对其做功的功率为30kW
【答案】AC
【详解】A．在星球表面，根据可得行星的质量和半径分别为地球的和。地球表面重力加速度大小取，可得该行星表面的重力加速度大小故A正确；
B．在星球表面上空，根据万有引力提供向心力可得星球的第一宇宙速度行星的质量和半径分别为地球的和，可得该行星的第一宇宙速度地球的第一宇宙速度为，所以该行星的第一宇宙速度故B错误；
C．“背罩分离”前，探测器及其保护背罩和降落伞整体做匀速直线运动，对探测器受力分子，可知探测器与保护背罩之间的作用力“背罩分离”后，背罩所受的合力大小为4000N，对背罩，根据牛顿第二定律解得故C正确；
D．“背罩分离”后瞬间探测器所受重力对其做功的功率故D错误。故选AC。
题型
考点考查
考题统计
选择题
正功负功
2024年海南卷
计算题
功和功率计算
2024年福建卷
选择题
功率计算
2024年浙江卷
方法
以例说法
应用动能定理
用力F把小球从A处缓慢拉到B处，F做的功为WF，则有WF－mgl(1－cs θ)＝0，得WF＝mgl(1－cs θ)
eq \a\vs4\al()
微元法
质量为m的木块在水平面内做半径为R的圆周运动，运动一周克服摩擦力做的功Wf＝Ff·Δx1＋Ff·Δx2＋Ff·Δx3＋…＝Ff(Δx1＋Δx2＋Δx3＋…)＝Ff·2πR
eq \a\vs4\al()
等效转换法
恒力F把物块从A拉到B，绳子对物块做的功W＝F·( eq \f(h,sin α) － eq \f(h,sin β) )
eq \a\vs4\al()
平均力法
弹簧由伸长x1被继续拉至伸长x2的过程中，克服弹力做的功W＝ eq \f(kx1＋kx2,2) ·(x2－x1)
eq \a\vs4\al()
图像法
一水平拉力F0拉着一物体在水平面上运动的位移为x0，图线与横轴所围面积表示拉力所做的功，W＝F0x0
eq \a\vs4\al()
以恒定功率启动
以恒定加速度启动
P­t图像
和
v­t图像
OA
段
过程
分析
v↑⇒F＝eq \f(P,v)↓
⇒a＝eq \f(F－F阻,m)↓
a＝eq \f(F－F阻,m)不变⇒F不变
eq \(⇒,\s\up6(v↑))P＝Fv↑直到P额＝Fv1
运动
性质
加速度减小的加速运动
匀加速直线运动，维持时间t0＝eq \f(v1,a)
AB
段
过程
分析
F＝F阻⇒a＝0
⇒vm＝eq \f(P,F阻)
v↑⇒F＝eq \f(P额,v)↓
⇒a＝eq \f(F－F阻,m)↓
运动
性质
以vm做匀速直线运动
加速度减小的加速运动
BC段
无
F＝F阻⇒a＝0⇒
以vm＝eq \f(P额,F阻)做匀速运动
恒定功率启动a-1/v图像
恒定加速度启动F-1/v图像
由F－Ff＝ma，P＝Fv可得：a＝eq \f(P,m)·eq \f(1,v)－eq \f(Ff,m)，
①斜率k＝eq \f(P,m)
②纵截距b=－eq \f(Ff,m)
③横截距c=eq \f(1,vm)=
①AB段牵引力不变，做匀加速直线运动；
②BC图线的斜率k表示功率P，知BC段功率不变，牵引力减小，加速度减小，做加速度减小的加速运动；
③B点横坐标对应匀加速运动的末速度为1/v1；
④C点横坐标对应运动的最大速度1/v2，此时牵引力等于阻力。