内容正文:
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第七周 功与功率 重力势能
【考点·一应俱全】
1.A [A.力 F 做的功为 WF =Fscosα,其 中α=(90°-θ),解 得:
WF=Fssinθ,故 A正确;B.摩擦力做的功为 Wf=-fs,故B错
误;C.重力方向与运动方向垂直,重力不做功。故C错误;D.合力
做的功为W=WF+Wf,解得:W=Fssinθ-fs,故D错误。]
2.B [由于木板的重心并没有离开桌面,所以桌面对木板的支持力
与木板的重力是一对平衡力,因此在木板移动过程中,木板受到的
摩擦力大小一直是μmg,所以在木板右推
L
3
,则推木板过程中克
服摩擦力做的功为W=13μmgL
,故ACD错误,B正确。]
3.D [力F 是线性变化,可以用平均力求功。则所有力对物体做的
功为W=WF+Wf=
F0+F3
2 x-μmgx
,代入数据解得 W=6J,故
ABC错误,D正确。]
4.C [设弹簧的劲度系数为k,则弹簧形变量为x时,弹力大小F=
kx,设PQ=QO=x0,则在 PQ 段,弹簧对该物块所做的功 W1=
k·2x0+kx0
2
·x0=
3
2kx0
2
在QO 段,弹簧对该物块所做的功W2=
kx0
2
·x0=
1
2kx0
2
联立解得
w1
w2
=3,故C正确,ABD错误。]
5.D [AB.仰卧起坐时下半身重心位置不变,学生在起坐过程中重
力做的合功为零,根据P=Wt
,所以重力做功平均功率为零,故AB
错误;CD.每一次克服重力做功为W=0.60mgh'=0.60×60kg×
10m/s2×0.35m=126J,一分钟内连续做了50个仰卧起坐所做
的功为W'=nW=126J×50=6300J,她克服重力做功的平均功
率为P'=W't =
6300J
60s =105W
,故C错误,D正确。]
6.BD [AB.一次跳绳过程,上升时间为t1=
3
5t0
2 =0.3t0
,则v0=
gt1,由图像中0~0.3t0 时间内面积表示该段时间内位移,可知该
同学重心能上升的最大高度为h=12gt1
2=12×g×
(0.3t0)2=
9
200gt0
2,故A错误,B正确;CD.完成一次跳绳,上升过程克服重
力做功为WG=mgh,在跳绳过程中,跳绳者克服重力做功的平均
功率P=WGt0
,联立解得:P= 9200mg
2t0,故C错误,D正确。]
7.D [当飞艇速度为v时,其功率为 P=fv=kv3,当速度变为2v
时,阻力变为4kv2,功率变为 P'=4kv2·2v=8kv3=8P。因此,动
力系统的输出功率为8P,故D正确,ABC错误。]
8.AD [AB.由图乙所示图像可知:ω=2.5t,圆柱体做圆周运动的
线速度v=ωR=2.5t×0.8m/s=2t(m/s),即 物 体 的 速 度v=
2t(m/s),物体做初速度为零的匀加速直线运动,加速度大小a=
2m/s2,故A正确,B错 误;C.对 物 体,由 牛 顿 第 二 定 律 得:F-
μmg=ma,代入数据解得:F=8N,故C错误;D.t=2s时物体的
速度v=2t(m/s)=2×2m/s=4m/s,此时细线拉力的瞬时功率P=
Fv=8×4W=32W,故D正确。]
9.C [A.汽车匀速行驶时受力平衡,F=f,则发动机的功率为P=
Fv=fv,故A错误;B.启动过程中,汽车的牵引力大小为F=Pv
,
根据牛顿第二定律可得汽车的加速度大小为F-f=ma,a=F-fm =
P
v -f
m =
P
mv-
f
m
,因为功率P 保持不变,随着速度v的增加,则汽
车的加速度逐渐减小,即汽车做加速度减小的加速运动,故B错
误;C.把14v
和P=fv代入上式,可得汽车的加速度大小为a=
3f
m
,故C正确;D.发 动 机 在t时 间 内 做 功 为 W =pt=fvt,故 D
错误。]
10.A [汽车在平直的公路上以额定功率保持最大速度v做匀速直
线运动时,牵引力等于阻力,满足P=fv,当阻力增大为原来的2
倍时,阻力大于牵引力,汽车要减速运动,由牛顿第二定律可得加
速度的大小为2f-F=ma,又发动机的功率P=Fv,随着汽车速
度的减小,牵引力将增大,所以加速度会减小,综上所述,汽车会
做加速度减小的减速运动,当牵引力再次等于阻力时,汽车开始
匀速运动。此时P=2fv1,解得v1=
1
2v
,故A正确,BCD错误。]
11.B [A.由速度—时间图线知,匀加速运动的加速度大小为:a=
Δv
Δt=
20-0
5-0 m
/s2=4m/s2,根据牛顿第二定律可得:F-f=ma,
解得牵引力为:F=f+ma=0.1×10×1×103N+1×103×4N=
5000N,故 A错误;BC.汽车的额定功率为:P=Fv5=5000×
20W=100kW,汽车在25m/s时的牵引力为:F'=Pv =
100000
25 N=
4000N,根据牛顿第二定律得:F'-f=ma',解得加速度为:a'=
F'-f
m =
4000-1000
1000 m
/s2=3m/s2,故B正确,C错误;D.当牵
引力等于阻力时,速度最大,则最大速度为:vm=
P
f =
100000
1000 m
/s=
100m/s,故D错误。]
12.AC [A.小汽车在前4s内的牵引力不变,小汽车做匀加速直线
运动,4~8s内小汽车的牵引力逐渐减小,则车的加速度逐渐减
小,小汽车做加速度减小的加速运动,故0~8s,小汽车先做匀加
速直线运动后做加速度逐渐减小的加速运动,故A正确;BC.12s
后做匀速运动,由图像可知,小汽车受到的阻力大小为f=4×
103N,小汽车前4s内由牛顿第二定律F1-f=ma1,代入数据解
得a1=5m/s2,根据匀变速直线运动规律可知,小汽车前4s内
位移为x1=
1
2a1t1
2=12×5×4
2 m=40m,故B错误,C正确;
D.4s时汽车功率达到最大值,则最大功率为P=F1v1=F1a1t1=
10×103×5×4W=2×105 W,故D错误。]
13.C [F-x 图象与x 轴包围的面积表示弹力做功的大小,弹簧由伸
长量8cm到 伸 长 量4cm的 过 程 中,弹 力 做 功:W =30+602 ×
0.04J=1.8J,弹力做功为1.8J,弹性势能减少了1.8J,所以弹
性势能的变化量为-1.8J。]
14.AC [A.由图可知,物体的重心到零势能面的高度为h1=
c
2=
0.4
2 m=0.2m
,则物体的重力势能为Ep1=mgh1=5×10×0.2J
=10J,故A正确;B.物体向右翻转90°,物体的中心到零势能面
的高度为a
2=0.4m
,此时物体的重力势能为 Ep2=mg·
a
2=
5×10×0.4J=20J,故物体的重力势能增加量为ΔEp1=Ep2-
Ep1=(20-10)J=10J,故B错误;CD.物体向外翻转90°,物体的
中心到零势能面的高度为b
2=0.1m
,此时物体的重力势能为
Ep3=mg·
b
2=5×10×0.1J=5J
,物体的重力势能增加量为
ΔEp2=Ep3-Ep1=(5-10)J=-5J,即该过程物体的重力势能
减少5J,故C正确,D错误。]
【探究·一举突破】
探究提示:(1)计时器打点周期0.02s,相邻计数点的时间间隔T=
2×0.02s=0.04s,则 最 大 速 度 vm =
6.00+5.99+6.00
3×0.04 ×
10-2m/s≈1.50m/s;
(2)加 速 度 大 小 a=5.52+5.21-4.89-4.57
4×0.042
×10-2 m/s2 ≈
1.98m/s2;
(3)玩具车受到的滑动摩擦力是f=ma,匀速运动是F=f,P=
Fvm=mavm,
所以还需要测量玩具车的质量。
答案 (1)1.50;(2)1.98;(3)玩具车的质量m,mavm
【综合·一练到底】
解析 (1)在BC段,根据牛顿第二定律有μmg=m
vB2
R
,所以vB=
10m/s
在AB 段,根据速度与位移的关系有,vB2-v02=2a1x,所以x=
30m;
(2)在CD 段,根据速度公式有v=vB+a2t,a2=1m/s2,所以v=
15m/s
由牛顿第二定律得F-f=ma2,解得F=4×103N
所以汽车牵引力功率为P=Fv=6×104 W。
答案 (1)30m (2)6×104 W
【选做·一飞冲天】
解析 (1)由v-t图像可得汽车在前5s内的加速度大小为:a=ΔvΔt=
20-0
5-0 m
/s2=4m/s2
由牛顿第二定律有:F-f=ma
代入数据可得牵引力大小为:F=5×103N。
(2)5s末汽车的功率达到额定功率,则额定功率为:P=Fv1=5×
103×20W=1×105W
当牵引力和阻力大小相等时,汽车的速度最大,则有:vm=
P
F =
P
f =
1×105
1000 m
/s=100m/s。
(3)由v-t图像可得0~5s内汽车的位移:x=202×5m=50m
汽车牵引力所做功:W1=Fx=5×103×50J=2.5×105J
5~20s内汽车牵引力所做功:W2=Pt'=1×105×(20-5)J=
1.5×106J
则0~20s内汽车牵引力所做功为:W=W1+W2=2.5×105J+
1.5×105J=1.75×106J。
答案 (1)5×103N (2)100m/s (3)1.75×106J
第八周 动能和动能定理
【考点·一应俱全】
1.A [A.用橡皮条拉动小车增加小车的速度,使小车从同一位置释
放,那么增加了橡皮条的条数,由于每根橡皮条和伸长量均相同,
则橡皮条做功也同比例增加,故A正确;B.若使橡皮条两端固定,
使橡皮条的长度加倍,由于橡皮条越长,拉力越大,所以长度加倍
后,做功增并不能加倍,故B错误;C.橡皮打的条数不变,释放小
车的位置等间距变化,由于拉力也等间距变化,那么功的变化是4
倍了,故C错误;D.橡皮条的条数不变,拉力不变,增加小车的倾
角后,合力和合力做功并没有同比例变化,故D错误。]
2.AB [A.钩码质量太大,使得绳子拉力比钩码重力小得多,因此会
出现合力对物体做功的测量值比真实值偏大太多,故 A正确;B.
没有平衡摩擦力,拉力不等于合力,仍用拉力代替合力导致合力偏
大,使得合力对物体做功的测量值比真实值偏大太多,故B正确;
C.释放小车和接通电源的次序有误,先释放小车导致小车具有初
速度,若仍取第一点为速度为零的点计算,使得速度增量的测量值
比真实值偏大,故C错误;D.没有使用最小刻度为毫米的刻度尺
测距离,使得测量精确度减小,但不会出现较大误差,故D错误。]
3.D [匀变速直线运动的平均速度等于中间时刻瞬时速度,因此
有:vD=
d4-d2
2T
,vB=
d2
2T
,小车动能的改变量为ΔEk=
1
2mvB
2-
1
2mvD
2=
md4(d4-2d2)
8T2
,故D正确。]
4.AC [A.实验前长木板应适当倾斜以平衡小车运动过程受到的
阻力,故A正确;B.实验时可以通过改变橡皮筋条数改变对小车
做功,橡皮筋做功是具体数值不能直接测量,故B错误;C.实验时
用完全相同的橡皮筋对小车做功,每次实验时橡皮筋的形变量相
等,每根橡皮筋做功相等,可以通过增加橡皮筋的条数使橡皮筋对
小车做的功成整数倍增加,故C正确;D.橡皮筋做功完毕,小车做
匀速直线 运 动,实 验 应 测 出 橡 皮 筋 做 功 完 毕 时 小 车 的 速 度,故
D错误。]
5.C [根据动能表达式Ek=
1
2mv
2 可得其速度为v= 2Ekm
,故C
正确,ABD错误。]
6.C [AC.设火箭的功率为P,则有:P=Fv,由牛顿第二定律可得:
F-mg=ma,联 立 可 得:1v =
m
Pa+
mg
P
,结 合 图 像 可 知,m
P =
2b0-b0
a0
,解得:P=ma0b0
,由此可知火箭以恒定功率启动,故 A错
误,C正确;B.由题图可知,在a=0时,火箭的速度最大,则有:v=
P
mg=
ma0
b0
mg=
a0
b0g
,则火箭的最大动能为:Ekm=
1
2mvm
2=12m a0b0g
2
=
ma02
2b02g2
,故B错 误;D.由1v -a
图 像 结 合1
v =
m
Pa+
mg
P
,可 得:
mg
P =b0
,P=ma0b0
,联立解得:g=
Pb0
m =
b0×
ma0
b0
m =a0
,故D错误。]
7.D [A.根据平抛运动规律有x=v0t,h=
1
2gt
2,可得v0=x g2h
,
套中Ⅰ号物品时x位移较小,h下落高度较大,可知套环被抛出的
速度v0 一定较小,故A错误;B.根据重力做功表达式W=mgh可
知,套中Ⅰ号物品时h下落高度较大,重力对套环做功较大,故B
错误;C.根据h=12gt
2 可得t= 2hg
,套中Ⅱ号物品,h下落高度
较小,套环飞行时间较短,故C错误;D.根据动能定理得 mgh=
ΔEk,套中Ⅱ号物品,h下落高度较小,重力做功较小,可知套环动
能变化量较小,故D正确。]
8.D [A.击球过程,根据动能定理有:W=12mv1
2,即球拍对网球做
功为1
2mv1
2,故 A错误;B.网球从被击出到落地,根据动能定理
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第七周 功与功率 重力势能
(时间:45分钟 满分:100分)
周推好题 【综合·一练到底】以汽车弯道转向为背景,综合考查圆周运动规律、牛顿第二定律、
运动学规律及功率在现实生活中的实际应用问题,题目设置灵活,紧扣基础知识,对学生的综合
应用能力要求较高,值得推荐。
【考点·一应俱全】(共60分)
考点一 恒力做功
1.(2025·江苏省泰州市高一期末)如图所示,质量为m 的飞机在水平甲板
上,受到与竖直方向成θ角的斜向下的恒定拉力F 作用,沿水平方向移动
了距离s,飞机与水平甲板之间的摩擦阻力大小恒为f,则在此过程中
( )
A.力F做的功为Fssinθ B.摩擦力做的功为fscosθ
C.重力做的功为mgssinθ D.合力做的功为-Fssinθ
2.(2025·江苏省徐州市期中)如图所示,一质量均匀分布的木板静止在粗糙
水平桌面上,木板和桌面右端对齐。设木板质量为m,长度为L,与桌面间
的动摩擦因数为μ,重力加速度为g。将木板右推
L
3
,则推木板过程中克服
摩擦力做的功为 ( )
A.118μmgL B.
1
3μmgL C.
5
18μmgL D.μmgL
考点二 变力做功
3.(2024·江苏省徐州二中模拟)质量为0.2kg的物体在水平力F的作用下
在水平面上沿x 轴由静止开始运动,F随位置x 变化的图像如图所示。已
知物体与水平面间的动摩擦因数为0.5,重力加速度g取10m/s2,则物体
从x=0运动到x=3m的过程中,合外力做功为 ( )
A.9J B.8J C.7J D.6J
4.(2025·重庆市高一期末)如图所示,水平轻弹簧左端固定在竖直墙
壁上,右端连接一可视为质点的物块,该物块置于光滑水平面上。弹
簧无弹力时,其右端位于O 点。现对该物块施力使弹簧右端压缩到
P 点,然后将该物块由静止释放。已知Q 点为PO 中点,弹簧始终在弹性限度内,不计空气阻力,
该物块向右运动过程中,在PQ 段,弹簧对该物块做功W1,在QO 段,弹簧对该物块做功W2。则
W1
W2
为 ( )
A.1 B.2 C.3 D.4
考点三 平均功率的计算
5.(2025·山东省青岛市高一期中)仰卧起坐是《国家学生体质健康标准》中规定
的女生测试项目之一。一高三女生质量约为60kg,上半身质量为总质量的
0.60倍。某次测试中,该女生一分钟内连续做了50个仰卧起坐,仰卧起坐时其
下半身重心位置不变,上半身重心升高约为0.35m,每次仰卧起坐时间近似相
等。已知重力加速度g=10m/s2,在这段时间内,下列说法正确的是 ( )
A.重力做功约为6300J B.重力做功平均功率约为105W
C.克服重力做功平均功率为零 D.克服重力做功的平均功率约为105W
6.(多选)(2025·山东省济南市高一期末)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t0,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 9100gt0
2
B.该同学重心上升的最大高度为 9200gt0
2
C.该同学克服重力做功的平均功率约为340mg
2t0
D.该同学克服重力做功的平均功率约为 9200mg
2t0
考点四 瞬时功率的计算
7.(2025·上海中学高二期中)一飞艇在平流层以速度v沿水平方向做匀速直线运动时,动力系统
的输出功率为P,设飞艇水平飞行时所受空气阻力与速率关系满足:f=kv2,当飞艇在平流层以速
度2v沿水平方向做匀速直线运动时,动力系统的输出功率为 ( )
A.2P B.4P C.6P D.8P
8.(多选)(2025·黑龙江省哈尔滨市重点三校期末)如
图甲所示,质量m=2kg的物体放在水平地面上,与足
够长的水平细线一端连接,细线另一端绕在半径R=
0.8m的圆柱体上。t=0时刻,圆柱体由静止开始绕
竖直中心轴转动,其角速度ω随时间t的变化规律如
图乙所示,物体始终沿细线做直线运动,物体与地面
间的动摩擦因数μ=0.2,重力加速度g取10m/s
2,则 ( )
A.物体做匀加速直线运动
B.物体的速度与时间的关系满足v=4t(m/s)
C.细线的拉力大小为4N
D.t=2s时,细线拉力的瞬时功率为32W
考点五 机车以恒定功率启动问题
9.(2025·人大附中朝阳学校月考)一质量为m 的汽车,启动后在发动机功率保持不变的条件下在
水平路面上行驶,经过一段时间后将达到以速度v匀速行驶的状态,若汽车在行驶中受到的阻力
大小f保持不变,则 ( )
A.发动机功率P=12fv
B.启动过程中,汽车做匀加速运动
C.在车速为14v
时,汽车的加速度大小为3f
m
D.发动机在t时间内做的功为12fvt+
1
2mv
2
10.(2025·重庆市主城区四区高一期末)从计时起点开始,汽车在平直的公路上以额定功率保持最
大速度v做匀速直线运动,t1 时刻汽车受到的阻力变为原来的2倍。在计时开始到再次达到稳
定速度的过程中,则汽车的v-t图像可能为 ( )
— 25 —
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考点六 机车以恒定加速度启动问题
11.(2025·江苏省无锡市高一期末)一辆“复兴号”模型小机车在水平路面上由
静止启动,在前5s内做匀加速直线运动,5s末达到额定功率,之后保持以额
定功率运动,其v-t图像如图所示。已知汽车的质量为m=1×103kg,汽车受
到地面的阻力为车重力的0.1倍,g取10m/s2,则以下说法正确的是( )
A.汽车在前5s内的牵引力为4×103N
B.汽车速度为25m/s时的加速度为3m/s2
C.汽车的额定功率为120kW
D.汽车的最大速度为150m/s
12.(多选)(2025·福建省厦门外国语学校高一月考)一辆质量为m=1.2×
103kg的小汽车在平直的公路上从静止开始运动,牵引力F 随时间t变
化关系图线如图所示,4s时汽车功率达到最大值,此后保持此功率继续
行驶,12s后做匀速运动。小汽车的最大功率恒定,受到的阻力大小恒
定,则 ( )
A.0~8s,小汽车先做匀加速直线运动后做加速度逐渐减小的加速运动
B.小汽车前4s内位移为80m
C.小汽车受到的阻力大小为4×103N
D.小汽车最大功率为4×105W
考点七 重力势能与弹性势能
13.(2025·江苏省南京市高一期中)一根弹簧的弹力—位移图象如图所示,那
么弹簧由伸长量8cm到伸长量4cm的过程中,弹力做功和弹性势能的变
化量为 ( )
A.3.6J、-3.6J B.-3.6J、3.6J
C.1.8J、-1.8J D.-1.8J、1.8J
14.(多选)(2025·广西示范性高中高一期末)如图所示,质量均匀分布且m=5kg的长方体物体放
在水平面上,规定水平面为零势能面,长方体的长为a=0.8m、宽为b=0.2m、高为c=0.4m,
重力加速度g取10m/s2。则下列说法正确的是 ( )
A.物体的重力势能为10J
B.物体向右翻转90°,物体的重力势能增加20J
C.物体向外翻转90°,物体的重力势能减少5J
D.物体向外翻转90°,物体的重力势能减少10J
【探究·一举突破】(共20分)
探究主题 测量玩具车的额定功率
(2025·华中师大一附中月考)某同学测量玩具
车的额定功率。如图a所示安装器材,先接通打
点计时器电源,再让玩具车以额定功率启动,达
到最大速度后,再经过一段时间关闭电源,玩具
车静止后再关闭打点计时器。玩具车所受阻力
恒定不变。某次实验打出的部分纸带如图b所
示,打点计时器使用的交流电的频率为50Hz,回
答下列问题:
(1)玩具车获得的最大速度vm= m/s(结果保留3位有效数字);
(2)关闭玩具车电源后,玩具车做减速运动的加速度大小a= m/s2(结果保留3位有效数
字);
(3)为测量玩具车的额定功率,还需要测量的物理量及其符号为 ,小车的额定功率
P= (用实验测得物理量的符号表示)。
【综合·一练到底】(共20分)
(2025·辽宁省抚顺市模拟)如图所示,一段水平的公路由两直道AB、CD 段以及圆形段环岛BC
组成。一辆质量m=2×103kg的汽车在AB 段上以v0=20m/s的速率行驶,接
近环岛时匀减速刹车,加速度大小为5m/s2,在以最大安全速率通过环岛后,在
CD 路段又以1m/s2 的加速度加速直至恢复到原速率继续行驶。已知环岛的圆
弧半径为20m,橡胶轮胎与路面间的动摩擦因数为0.5,认为汽车转弯所需向心
力仅由轮胎所受径向摩擦力提供且最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取g=10m/s2,求:
(1)汽车需在距环岛多远处开始刹车;
(2)若汽车在CD 路段行驶时受到的阻力不变且大小为车重的0.1倍,求汽车在此路段行驶5s
时牵引力的功率。
【选做·一飞冲天】(尖子生选做)
(2025·山西省临汾市高一期末)一辆跑车在水平路面上由静止启动,在前5s内做匀加速直线运
动,t1=5s末达到额定功率,速度v1=20m/s,之后保持额定功率运动。
其v-t图像如图所示。已知该跑车受到的阻力f恒为1000N,跑车的质量
m=1×103kg。问:
(1)该车在前5s内的牵引力为多少?
(2)该车的最大速度为多少?
(3)假设t=20s末该车已经达到最大速度,则0~20s内汽车牵引力所做功为多少?
【错题重做】
错因 基础不牢 题意不明 思路不对 理解不够 分析不透 方法不对 根本不会 其他原因
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