(普查练习)第11课 功和功率-【提分宝典】2024版新高考物理一轮全考点普查随堂课后练

第11课 功和功率 普查与练习11 功和功率 1．功的理解和计算 a．根据力与位移的夹角或动能定理判断做功与否和做功的正负 (1)(2024改编题，3分)为了节能，商场的自动扶梯在较长时间无人乘行时会自动停止运行。有人站上去后，扶梯开始加速，然后匀速运动，如图所示，下列说法正确的是(　　) A．匀速下行过程中，人受到的合力对人做正功 B．匀速下行过程中，人的动能不变，扶梯对人不做功 C．加速下行过程中，人受到的摩擦力对人做正功 D．加速下行过程中，人受到的支持力对人做正功 (1)答案：C 解析：匀速下行过程中，人受到的合力为零，对人不做功，故A项错误。匀速下行过程中，根据平衡条件，可知扶梯对人的作用力竖直向上，与人的位移方向夹角大于90°，扶梯对人做负功，故B项错误。加速下行过程中，水平方向分加速度向左，可知人受到的摩擦力方向水平向左，摩擦力与人的位移方向夹角小于90°，摩擦力对人做正功，故C项正确。加速下行过程中，人所受到的支持力与人的位移方向夹角大于90°，支持力对人做负功，故D项错误。 b．运用W＝Flcos α解决恒力做功问题 (2)(2024改编题，12分)某货物传输装置如图所示，传送带与水平面夹角θ为30°，皮带在电动机的带动下保持v＝2.5 m/s的恒定速度顺时针运动，现将一质量为m＝10 kg的货物轻放在皮带上，货物和皮带间的动摩擦因数μ＝。设皮带足够长，取g＝10 m/s2，求货物与皮带发生相对滑动的过程中： ①货物与皮带间的摩擦力对货物做的功W1； ②货物与皮带间的摩擦产生的热量； ③重力对货物做的功WG。 (2)答案：①93.75 J(5分)　②93.75 J(4分) ③－62.5 J(3分) 解析：①货物受到的重力可分解为沿斜面向下的分力mgsin θ和垂直于斜面向下的分力mgcos θ，设货物与皮带相对滑动时的摩擦力大小为f，则 f＝μmgcos θ(1分) 取沿斜面向上为正方向，根据牛顿第二定律，对货物有f－mgsin θ＝ma，货物由静止开始加速，最终与皮带共速，有v＝at(1分) 货物与皮带发生相对滑动过程中货物的位移 s1＝at2(1分) 摩擦力对货物做的功 W1＝fs1(1分) 联立以上各式并代入数据解得 W1＝93.75 J(1分) ②设货物与皮带发生相对滑动过程中皮带的位移为s2，则s2＝vt (1分) 摩擦产生的热量Q＝f(s2－s1)(2分) 联立以上各式并代入数据解得Q＝93.75 J(1分) ③重力方向竖直向下，与货物位移方向的夹角为120°，故重力做功 WG＝mgs1cos 120°(2分) 代入数据解得WG＝－62.5 J(1分) c．运用F－x图像求解变力做功 (3)(多选)(2024改编题，4分)如图(a)所示，质量为2 kg的物块静止放在光滑的水平地面上。以物块所在处为原点，以水平向右为正方向建立x轴，现对物块施加水平向右的外力F，F随x轴坐标变化的情况如图(b)所示，则物块向右运动6 m的过程中(g＝10 m/s2)，下列说法正确的是(　　) 图(a)　　　　　图(b) A．0～2 m内物块做匀加速直线运动 B．此过程外力F做的总功为25 J C．x＝6 m时物块的速度为5 m/s D．x＝6 m时力F的瞬时功率为25 W (3)答案：BCD 解析：地面光滑，因此物块所受合力为F，在0～2 m内，F增大，由牛顿第二定律可知，物块做加速度增大的加速运动，故A项错误。F－x图像中图线与x轴围成的面积可以表示力F做的功，由图(b)知力F做功W＝Fx＝ J＋(6－2)×5 J＝25 J，故B项正确。由于地面光滑，根据动能定理有W＝mv2－0，解得v＝5 m/s，即x＝6 m时物块的速度为5 m/s，故C项正确。根据P＝Fv得，x＝6 m时力F的瞬时功率P＝5×5 W＝25 W，故D项正确。 d．运用动能定理求解变力做功 (4)(河北石家庄二中一模，4分)如图所示，一根轻质弹簧一端固定于光滑竖直杆上，另一端与质量为m的滑块P连接，P穿在杆上，一根轻绳跨过定滑轮将滑块P和重物Q连接起来，重物Q的质量M＝6m，把滑块从图中A点由静止释放后沿竖直杆上下运动，当它经过A、B两点时弹簧对滑块的弹力大小相等，已知OA与水平面的夹角θ＝53°，OB长为L，与AB垂直，不计滑轮的摩擦力，重力加速度为g，滑块P从A到B的过程中(取sin 53°＝0.8)，下列说法正确的是(　　) A．重物Q的速度一直增大 B．滑块P运动到位置B处速度达到最大，且大小为 C．轻绳对滑块P做功4mgL D．P与Q的机械能之和先减小后增大 (4)答案：C 解析：重物Q释放瞬间的速度为零，当滑块P运动至B点时，根据运动的合成与分解，可知Q的速度也为零，所以当滑块P从A点运动至B点的过程中，Q的速度先增大后减小