特色小卷10 功能关系经典模型-【精彩三年】2024高考物理汇编与名师优创特色63卷教师用书word（新教材）

特色小卷10　功能关系经典模型 [时间：15分钟] 1．机车启动 2021年10月25日，图甲所示的全球最大“上回转塔机”成功首发下线，又树立了一面“中国高端制造”的新旗帜。若该起重机某次从t＝0时刻由静止开始向上提升质量为m的物体，其a——t图像如图乙所示，t1时达到额定功率，t1～t2时间内起重机保持额定功率运动，重力加速度为g，不计其他阻力，下列说法正确的是(　　) A．0～t1时间内物体处于失重状态 B．t1～t2时间内物体做减速运动 C．0～t1时间内重力对物体做功为－m D．t1～t2时间内起重机额定功率为a0t1 小明用额定功率为1 200 W、最大拉力为300 N的提升装置，把静置于地面的质量为20 kg的重物竖直提升到高为85.2 m的平台，重物先加速再匀速，最后做加速度大小不超过5 m/s2的匀减速运动，到达平台时速度刚好为0，g取10 m/s2，则提升重物的最短时间为(　　) A．13.2 s　　　　　　B．14.2 s C．15.5 s D．17.0 s 2．流体做功 宁波天一广场音乐喷泉被称为“擎天柱”，其中一个喷水管单位时间竖直喷出体积V＝0.04 m3的水，喷高可达13层楼的高度，已知水的密度ρ＝1.0×103 kg/m3，不计空气阻力。电动机用于给该喷水管喷水的功率约为(　　) A．1.6×104 W B．8.0×104 W C．1.0×105 W D．2.0×105 W 某节水喷灌系统如图所示，水以v0＝15 m/s的速度水平喷出，每秒喷出水的质量为2.0 kg。喷出的水是从井下抽取的，喷口离水面的高度保持H＝3.75 m不变。水泵由电动机带动，电动机正常工作时，输入电压为220 V，输入电流为2.0 A。不计电动机的摩擦损耗，电动机的输出功率等于水泵所需要的输入功率。已知水泵的抽水效率(水泵的输出功率与输入功率之比)为75%，忽略水在管道中运动的机械能损失，则(　　) A．每秒水泵对水做功为75 J B．每秒水泵对水做功为225 J C．水泵输入功率为440 W D．电动机线圈的电阻为10 Ω 3．真实情境与能量观念 一辆汽车在水平高速公路上以80 km/h的速度匀速行驶，1 s内其能量分配情况如图所示。则汽车(　　) A．发动机的输出功率为70 kW B．每1 s消耗的燃料最终转化成的内能是5.7×104 J C．每1 s消耗的燃料最终转化成的内能是6.9×104 J D．每1 s消耗的燃料最终转化成的内能是7.0×104 J 足球被踢出后在空中依次经过a、b、c三点，运动轨迹如图所示，b为最高点，a、c两点等高。则足球(　　) A．在a点的动能与在c点的相等 B．在a点的机械能比在b点的大 C．在b点的加速度方向竖直向下 D．从a运动到b的时间大于从b运动到c的时间 特色小卷10　功能关系经典模型 1．D　解析：0～t1时间内物体向上做匀加速直线运动，因此物体处于超重状态，故A错误；由题图乙可知t1～t2时间内物体的加速度为正，做加速度减小的加速运动，故B错误；0～t1时间内物体的位移为x1＝a0t，重力对物体做功W＝－mgx1＝－mga0t，故C错误；设t1时刻物体所受到的牵引力为F，由牛顿第二定律有F－mg＝ma0，解得F＝mg＋ma0，t1时刻物体的速度为v＝a0t1，起重机额定功率为P＝Fv＝a0t1，故D正确。 2．C　解析：为了以最短时间提升重物，应先以最大拉力使重物做匀加速运动，当功率达到额定功率时，保持功率不变直到重物达到最大速度，接着使重物做匀速运动，最后阶段以最大加速度使重物做匀减速运动至到达平台时速度刚好为0。重物在第一阶段匀加速上升过程，根据牛顿第二定律可得a1＝＝ m/s2＝5 m/s2，当功率达到额定功率时，设重物速度为v1，则有v1＝＝ m/s＝4 m/s，此过程所用时间和重物上升高度分别为t1＝＝ s＝0.8 s，h1＝＝ m＝1.6 m。重物以最大速度匀速运动时，有vm＝＝＝ m/s＝6 m/s。重物最后阶段以最大加速度做匀减速运动的时间和上升高度分别为t3＝＝ s＝1.2 s，h3＝＝ m＝3.6 m。设重物从结束匀加速运动到开始做匀减速运动所用时间为t2，该过程根据动能定理可得P额t2－mgh2＝mv－mv，又h2＝85.2 m－1.6 m－3.6 m＝80 m，联立解得t2＝13.5 s，故提升重物的最短时间为t min＝t1＋t2＋t3＝0.8 s＋13.5 s＋1.2 s＝15.5 s，C正确，A、B、D错误。 3．A　解析：根据实际情况，每层楼高约为h＝3 m，所以喷水的高度H＝13h＝39 m，则水离开管口的速度为v＝＝ m/s≈27.9 m/s，设电动机输出功率为P，在接近管口很短一段时间Δt内水柱的质量