内容正文:
八 功与功率
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1.(2020·江苏高考)质量为1.5×103 kg的汽车在水平路面上匀速行驶,速度为20 m/s,受到的阻力大小为1.8×103 N。此时,汽车发动机输出的实际功率是( )
A.90 W
B.30 kW
C.36 kW
D. 300 kW
C 解析:汽车匀速行驶,牵引力与阻力平衡,F=f=1.8×103 N,汽车发动机输出的实际功率P=Fv=1.8×103×20 W=36 kW,故选C。
2.如图所示,人站在台阶式自动扶梯上,在匀速向上运动的过程中,下列说法不正确的是( )
A.人所受的重力做正功
B.人所受的重力做负功
C.梯面对人的支持力做正功
D.人所受的合外力不做功
A 解析:由于人匀速向上运动,故人所受到的合外力不做功;对人受力分析,受到竖直向下的重力,垂直于梯面向上的支持力,根据W=Flcos α可知,重力对人做负功,支持力对人做正功,故B、C、D正确,A错误。
3.(多选)质量为4 kg的物体被人由静止开始向上提升0.25 m后速度达到1 m/s,则下列判断正确的是(g取10 m/s2)( )
A.人对物体做的功为12 J
B.合外力对物体做的功为2 J
C.物体克服重力做的功为10 J
D.人对物体做的功等于物体增加的动能
ABC 解析:人对物体做的功等于物体机械能的增加量,即 W人= mgh+mv2=2 J,B正确;物体克服重力做的功等于物体重力势能的增加量,即W=mgh=10 J,C正确。mv2=12 J,A正确,D错误;合外力对物体做的功等于物体动能的增加量,即 W合=
4.如图所示,完全相同的四个木块放于水平地面上,在大小相等的恒力F作用下沿水平地面发生了相同的位移。关于力F做功,下列表述正确的是( )
A.图甲中,因为木块与地面间没有摩擦力,所以力F做的功最少
B.图乙中,力F做的功等于摩擦力对木块做的功
C.图丙中,力F做的功等于木块重力所做的功
D.图丁中,力F做的功最少
D 解析:由W=Fscos α可知,F、s相同,α越大,力F做的功越少,所以应选D。
5.某次顶竿表演结束后,演员A(可视为质点)自竿顶由静止开始滑下,如图甲所示。演员A滑到竿底时速度正好为0,然后曲腿跳到水平地面上,演员A的质量为 50 kg,长竹竿的质量为5 kg,演员A下滑过程中速度随时间变化的图像如图乙所示。重力加速度取 g=10 m/s2,则t=5 s时,演员A所受重力的功率为 ( )
A.50 W
B.500 W
C.55 W
D.550 W
B 解析:由v t图像可知,4~6 s内演员A向下匀减速运动,加速度的大小为a2= m/s2=1 m/s2,t=5 s时,A的速度大小为v5=2 m/s-a2Δt=2 m/s-1×1 m/s=1 m/s,演员A所受重力的功率为 PG=mAgv5=50×10×1 W=500 W,故B正确。
6.如图所示,质量为60 kg的某运动员在做俯卧撑运动,运动过程中可将她的身体视为一根直棒,已知重心在c点,其垂线与脚、两手连线中点间的距离 Oa、Ob分别为0.9 m和0.6 m,若她在 1 min内做了30个俯卧撑,每次肩部上升的距离均为0.4 m,则克服重力做的功和相应的功率约为(取g=10 m/s2)( )
A.430 J,7 W
B.4 300 J,70 W
C.720 J,12 W
D.7 200 J,120 W
B 解析:设重心上升的高度为h,根据相似三角形可知,每次俯卧撑中,有 =72 W,故选项B正确。,得h=0.24 m。一次俯卧撑中,克服重力做的功W=mgh=60×10×0.24 J=144 J,所以1 min内克服重力做的总功为W总=NW=4 320 J,功率P==
7.如图所示,三个相同的小球甲、乙、丙的初始位置在同一水平高度。小球甲从竖直固定的 光滑圆弧轨道顶端由静止下滑,轨道半径为R,轨道底端切线水平;小球乙从离地高为R的某点开始做自由落体运动;小球丙从高为R的固定光滑斜面顶端由静止下滑。则( )
A.甲、乙、丙三球刚到达地面时速度相同
B.甲、丙两球到达轨道底端时重力的瞬时功率相同
C.小球乙下落过程中重力的平均功率大于小球丙下滑过程中重力的平均功率
D.若仅解除光滑斜面与光滑水平地面间的固定,小球丙释放后斜面对其不做功
C 解析:甲、乙、丙三球刚到达地面时速度大小相同,方向不同,A项错误;小球甲到达轨道底端时,速度方向与重力方向垂直,重力的瞬时功率为0,而小球丙到达轨道最低点时,重力的瞬时功率并不为0,B项错误;小球乙下落和小球丙下滑过程中重力做功相同,但小球乙下落时间较短,小球乙下落过程中重力的平均功率较大,C项正确;解除光滑斜面与光滑水平地面间的固定后释放小球丙,小球丙下滑过程中斜面将会发生