高考物理一轮复习高效演练创新题5.1《功和功率》(含答案详解)

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     高效演练·创新预测1.(2018·三明模拟)小明骑电动自行车沿平直公路行驶,因电瓶“没电”,故改用脚蹬车匀速前行。设小明与车的总质量为100 kg,骑行过程中所受阻力恒为车和人总重的0.02倍,g取10 m/s2。通过估算可知,小明骑此电动车做功的平均功率最接近              (　　)A.500 W　　　　　 B.300 WC.100 W    D.10 W【解析】选C。设人骑车的速度大小为5 m/s,人在匀速行驶时,人和车的受力平衡,阻力的大小为Ff=0.02mg=0.02×1 000 N=20 N,此时的功率P=Fv=Ffv=20×5 W=100 W,故C正确。2.(多选)(2018·肇庆模拟)如图所示,长为2L的轻杆上端固定一质量为m的小球,下端用光滑铰链连接于地面上的O点,杆可绕O点在竖直平面内自由转动,定滑轮固定于地面上方L处,电动机由跨过定滑轮且不可伸长的绳子与杆的中点相连,启动电动机,杆从虚线位置绕O点逆时针倒向地面,假设整个倒下去的过程中,杆做匀速转动,则在此过程中              (　　) A.小球重力做功为2mgLB.绳子拉力做功大于2mgLC.重力做功功率逐渐增大D.绳子拉力做功功率先增大后减小【解析】选A、C。小球重力做功为W=mg·2L=2mgL,故A正确;在整个过程中,根据动能定理可得mg·2L-W=mv2-mv2,解得W=2mgL,故B错误;根据P=Fvcosθ可知P=mgvcosθ,在杆倒下过程中,θ逐渐减小,故重力做功功率逐渐增大,故C正确;在整个过程中,重力的功率和绳子的功率相同,故绳子的功率逐渐增大,故D错误。3.(多选)(2018·烟台模拟)一物体在外力的作用下从静止开始做直线运动,合外力方向不变,大小随时间的变化如图所示。设该物体在t0和2t0时刻相对于出发点的位移分别是x1和x2,速度分别是v1和v2,合外力从开始至t0时刻做的功是W1,从t0至2t0时刻做的功是W2,则              (　　)A.x2=5x1　v2=3v1　　　 B.x1=9x2　v2=5v1C.v2=3v1　W2=9W1   D.x2=5x1　W2=8W1【解析】选A、D。由于物体所受的合力是2倍的关系,根据牛顿第二定律F=ma可知,加速度也是2倍的关系,即a2=2a1,所以物体的位移x1=a1,速度为 v1=a1t0,做的功为 W1=F0x1,x2=x1+v1t0+a2=x1+a1t0·t0+·2a1=a1=5x1,速度为 v2=v1+a2t0=3v1,做的功为 W2=2F0(x2-x1)=8F0x1=8W1,故A、D正确,B、C错误。4.(多选)如图所示是做匀变速直线运动的质点在0～6 s内的位移—时间图线,则              (　　)A.0～3 s,合外力对质点做正功B.3～6 s,合外力对质点做负功C.1～5 s,合外力对质点不做功D.前5 s内,合外力对质点做负功【解析】选C、D。由图象切线斜率表示速度可知,0～3 s,质点的速度逐渐减小,由动能定理可知合外力对质点做负功,故A错误;3～6 s,质点的速度逐渐增大,由动能定理可知合外力对质点做正功,故B错误;根据对称性可知,t=1 s和t=5 s时图象的斜率的绝对值相等,则质点的速率相等,由动能定理可知合外力对质点不做功,故C正确;由图象斜率可知,0时刻质点的速率大于5 s时的速率,所以前5 s质点动能减小,合外力对质点做负功,故D正确。【加固训练】　　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>2Wf1B.WF2>4WF1,Wf2=2Wf1C.WF2<4WF1,Wf2=2Wf1D.WF2<4WF1,Wf2<2Wf1【解析】选C。根据x=t和Wf=μmgx可判断,两次克服摩擦力所做的功Wf2=2Wf1。由动能定理得WF1-Wf1=mv2和WF2-Wf2=m(2v)2,整理可判断WF2<4WF1,故选项C正确。5.(2018·潍坊模拟)如图,点O、a、c在同一水平线上,c点在竖直细杆上。一橡皮筋一端固定在O点,水平伸直(无弹力)时,另一端恰好位于a点,在a点固定一光滑小圆环,橡皮筋穿过圆环与套在杆上的小球相连。已知b、c间距离小于c、d间距离,小球与杆间的动摩擦因数恒定,橡皮筋始终在弹性限度内且其弹力跟伸长量成正比。小球从b点上方某处释放,第一次到达b、d两点时速度相等,则小球从b第一次运动到d的过程中              (　　)A.在c点速度最大B.在c点下方某位置速度最大C.重力对小球做的功一定大于小球克服摩擦力做的功D.在b、c两点,摩擦力的瞬时功率大小相等【解析】选B、C。在b点,重力和弹力向下的分力之和大于摩擦力,合力向下,向下运动过程中,弹力减小,所以从b到c,小球做加速度减小的加速运动,在c点,弹力与杆垂直,重力和摩擦力的合力仍然向下,所以在c点下方某位置加速度等于0,速度达到最大值,故A错误,B正确;由题意知,第一次到达b、d两点时速度相等,由动能定理可得,重力、弹力和摩擦力合力做功等于0,已知b、c间距离小于c、d间距离,即全过程弹力做负功,所以重力对小球做的功一定大于小球克服摩擦力做的功,故C正确;设∠abc=θ,则两点的摩擦力分别为Ffb=μkabsinθ=μkac=Ffc,小球在b、c速度不等,由P=Fv可知,在b、c两点的摩擦力的瞬时功率大小不等,故D错误。