专题03 功和功率、机车启动（期中真题汇编，江苏专用）高一物理下学期

专题03 功和功率、机车启动 3大高频考点概览 考点01 功 考点02 功率 考点03 机车启动 地 城 考点01 功 1．(24-25高一下·江苏南京中华中学·期中)两个互相垂直的力F1与F2同时作用在某物体上，该物体通过一段位移的过程中，力F1对物体做功4J，力F2对物体做功3J，则力F1与F2的合力对物体做功为（　　） A．0 B．5J C．7J D．25J 2．(24-25高一下·江苏南京金陵中学·期中)如图所示，斜面体停放在水平面上，现使质量为m的滑块从斜面顶端无初速滑到斜面底端的过程中，所有接触面均视为光滑，下列说法错误的是（　　） A．重力对滑块做正功 B．滑块对斜面的压力对斜面做正功 C．斜面对滑块的支持力对滑块做负功 D．斜面对滑块的支持力与斜面垂直，所以支持力对滑块不做功 3．(24-25高一下·江苏南京南京师范大学附属中学·期中)如图甲、乙所示，斜面固定且粗糙，分别用力、将同一物体由静止以相同的加速度从斜面底端拉到斜面的顶端。下列关于此过程说法正确的是（　　） A．甲图中物体重力做功的平均功率大 B．乙图中物体克服摩擦力做的功少 C．物体到达顶端时做功的功率大于 D．物体到达顶端时摩擦力做功功率相同 4．(24-25高一下·江苏南京南京师范大学附属中学·期中)托球跑是校运动会趣味项目，如图所示，某段时间内乒乓球相对球拍静止一起水平向右匀速直线运动，此过程中（　　） A．乒乓球所受合力做正功 B．支持力对乒乓球不做功 C．空气阻力对球拍不做功 D．乒乓球对球拍的压力对球拍做负功 5．(24-25高一下·江苏镇江徐州七校·期中)高一年级周一例行换座位。先用与水平方向夹角α斜向上、大小为F的拉力沿直线向前拉课桌，移动距离s后，换用与水平方向夹角α斜向下、大小仍为F的推力沿直线向前推课桌，移动距离也为s。设接触面粗糙程度一样，则（　　） A．两次摩擦力做功相同 B．两次F做功相同 C．两次摩擦产生热量相同 D．两次课桌动能变化相同 6．(24-25高一下·江苏镇江徐州七校·期中)如图，“雪地转转”是北方冬季经常玩的一种游戏，乘坐雪圈绕轴在水平雪地上匀速转动，A同学发现当转速为6r/min时，绳子与水平杆垂直，绳子张力为200N，已知她和雪圈总质量为70kg，水平杆长为3m，离地高为3m，绳长为5m，取，g=10m/s2，求： (1)绕转轴转动的角速度大小； (2)人和雪圈对地面的压力大小； (3)绕转轴旋转一周，绳子拉力对人和雪圈做功大小。 地 城 考点02 功率 7．(24-25高一下·江苏南京六校联合体·期中)引体向上是中学生体育测试的项目之一，若某高一学生每分钟完成20次引体向上，该学生此过程中克服重力做功的平均功率最接近于（　　） A．1W B．10W C．100W D．1000W 8．(24-25高一下·江苏镇江徐州七校·期中)中国选手郑钦文在比赛中将质量为m的网球从离地高度为h处以初速度v0水平击出，第一次落地后反弹的动能为落地前瞬间动能的。不计空气阻力，取地面为零势能面。则说法错误的是（　　） A．从击出到第一次落地的时间为 B．击出点与第一次落地点的距离为 C．第一次落地时重力的瞬时功率为 D．反弹到达最高点的重力势能为 9．(24-25高一下·江苏东海县·期中)质量为0.1kg的物体从足够高处以10m/s速度水平抛出，不计空气阻力，取g=10m/s2，则抛出1s末重力的瞬时功率是（　　） A．1W B．5W C．10W D． 10．(24-25高一下·江苏常州联盟·期中)“飞流直下三千尺，疑是银河落九天。”是李白对庐山瀑布的浪漫主义描写。设瀑布的水流量约为10m3/s，水位落差约为150m。若利用瀑布水位落差发电，发电效率为70%，则发电功率大致为（　　） A．109W B．107W C．105W D．103W 11．(24-25高一下·江苏锡山高级中学·期中)如图甲所示，位于建筑物顶部的电动机用一轻绳把质量为5kg的货物从地面吊起，货物前5s内的速度时间图像如图乙所示，忽略空气阻力，已知重力加速度g=10m/s2。求： (1)0~2s内轻绳对货物的拉力； (2)0~5s内货物机械能的变化量和电动机输出的平均功率。 12．(24-25高一下·江苏东海县·期中)如图，在倾角为的斜面ABC上，AB段光滑且长为L=1m，BC段动摩擦因数（且足够长）。一质量为m=1kg的物体在平行于斜面的力F作用下，从静止开始运动，在AB段做匀加速直线运动，经过时间1s到达B点。已知g=10m/s2，，求： (1)物体在AB段运动时的加速度的大小； (2)物体运动到B点时拉力的功率PB； (3)若BC段拉力的功率恒为PB，则物体在BC段运动时的最小速度的大小。 13．(24-25高一下·江苏南京南京师范大学附属中学·期中)一辆质量为20kg的玩具赛车在水平直跑道上由静止开始匀加速启动，达到额定功率后保持功率不变，其加速度a随时间t变化的规律如图所示。已知赛车在跑道上运动时受到的阻力恒为40N，赛车从起点到终点所用的时间为35s，赛车到达终点前已达到最大速度，下列说法正确的是（　　） A．赛车匀加速行驶的距离是10m B．赛车最大速度是10m/s C．赛车额定功率是400W D．赛车行驶距离为550m 14．(24-25高一下·江苏无锡第一中学·期中)一列质量为的磁悬浮列车，以恒定功率在平直轨道上由静止开始运动，经时间达到该功率下的最大速度，设磁悬浮列车行驶过程所受到的阻力保持不变，在时间过程中，下列说法正确的是（　　） A．磁悬浮列车的加速度不断增大 B．磁悬浮列车受到的阻力大小为 C．磁悬浮列车克服阻力做的功为 D．磁悬浮列车走过的位移为 地 城 考点03 机车启动 15．(24-25高一下·江苏镇江徐州七校·期中)两列车串联以速度v沿水平地面匀速运动。前车输出功率为P1，后车输出功率为P2。后车质量是前车的2倍，两车受到的阻力均正比于自身重力，且比例系数相同。则两列车连接处牵引装置的作用力为（　　） A． B． C． D． 16．(24-25高一下·江苏常州田家炳高级中学等校·期中)某兴趣小组对一辆自制小遥控车的性能进行研究。他们让这辆小车在水平的直轨道上由静止开始运动，并将小车运动的全过程记录下来，通过处理转化为v-t图像，如图所示 （除2s~10s时间段内的图像为曲线外，其余时间段图像均为直线）。已知小车运动的过程中，2s~14s时间段内小车的功率保持不变，在14s末停止遥控而让小车自由滑行。小车的质量为1kg，可认为在整个过程中小车所受到的阻力大小不变。求： (1)小车匀速行驶阶段的功率为多少？ (2)当小车的速度为时，其加速度为多大？ (3)小车在整个18s内的总位移为多少？ 17．(24-25高一下·江苏无锡江阴六校·期中)共享电动车已经成为我们日常生活中不可或缺的重要交通工具。如图所示，某共享电动车和驾驶员的总质量为m=100 kg，电动车的额定功率为P=500 W。若电动车从静止开始以额定功率在水平路面沿直线行驶，行驶中最大速度为5 m/s，假定行驶中所受阻力恒定，重力加速度g取10 m/s2。求： (1)当电动车速度为2.5 m/s时，其加速度大小； (2)若电动车从静止开始以1.5m/s2的加速度匀加速启动，这一过程能维持的时间。 18．(24-25高一下·江苏扬州第一中学·期中)一辆新能源汽车在专用道上进行起步测试，通过车上装载的传感器记录了起步过程中速度随时间变化规律如图所示。已知OA为直线、AB为曲线、BC为平行于横轴的直线。5s时汽车功率达到额定功率且保持不变，该车总质量为，所受到的阻力恒为，求： (1)汽车在前5s内受到牵引力的大小； (2)汽车的额定功率P； (3)该车前25s内通过的位移大小为多少？ 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题03 功和功率、机车启动 3大高频考点概览 考点01 功 考点02 功率 考点03 机车启动 地 城 考点01 功 1．(24-25高一下·江苏南京中华中学·期中)两个互相垂直的力F1与F2同时作用在某物体上，该物体通过一段位移的过程中，力F1对物体做功4J，力F2对物体做功3J，则力F1与F2的合力对物体做功为（　　） A．0 B．5J C．7J D．25J 【答案】C 【详解】功是标量，合力做的功等于各个力做的功总和，即力F1和F2的合力对物体做的功，等于这两个力做的功的和，即W=W1+W2=7J 故选C。 2．(24-25高一下·江苏南京金陵中学·期中)如图所示，斜面体停放在水平面上，现使质量为m的滑块从斜面顶端无初速滑到斜面底端的过程中，所有接触面均视为光滑，下列说法错误的是（　　） A．重力对滑块做正功 B．滑块对斜面的压力对斜面做正功 C．斜面对滑块的支持力对滑块做负功 D．斜面对滑块的支持力与斜面垂直，所以支持力对滑块不做功 【答案】D 【详解】A．滑块下滑过程中重力与位移夹角小于，重力做正功，A正确； BCD．由于地面光滑，则滑块下滑的过程中斜面体向右运动，滑块运动轨迹如图 可知，支持力与位移夹角大于，故支持力对滑块做负功；滑块对斜面的压力对斜面做正功，BC正确，D错误。 本题选错误的，故选D。 3．(24-25高一下·江苏南京南京师范大学附属中学·期中)如图甲、乙所示，斜面固定且粗糙，分别用力、将同一物体由静止以相同的加速度从斜面底端拉到斜面的顶端。下列关于此过程说法正确的是（　　） A．甲图中物体重力做功的平均功率大 B．乙图中物体克服摩擦力做的功少 C．物体到达顶端时做功的功率大于 D．物体到达顶端时摩擦力做功功率相同 【答案】C 【详解】A．两物体的加速度相同，斜面长度相同，则从斜面底端到顶端的时间相同，重力做功相同，根据 可知，两图中重力做功的平均功率相同，选项A错误； BD．乙图中摩擦力 甲图中摩擦力 根据 可知甲图中物体克服摩擦力做的功少，根据到达顶端时的速度相等，可知物体到达顶端时甲物体摩擦力做功功率较小，选项BD错误； C．甲图中 乙图中 两物体到达顶端时的速度相等，根据， 可知 即物体到达顶端时做功的功率大于，选项C正确； 故选C。 4．(24-25高一下·江苏南京南京师范大学附属中学·期中)托球跑是校运动会趣味项目，如图所示，某段时间内乒乓球相对球拍静止一起水平向右匀速直线运动，此过程中（　　） A．乒乓球所受合力做正功 B．支持力对乒乓球不做功 C．空气阻力对球拍不做功 D．乒乓球对球拍的压力对球拍做负功 【答案】D 【详解】A．乒乓球做匀速直线运动，则可知乒乓球所受合力为零，则可知乒乓球所受合力做功为零，A错误； B．根据功的计算公式，可知支持力与乒乓球位移之间的夹角为锐角，因此支持力对乒乓球做正功，B错误； C．同理可知，由于空气阻力的方向与乒乓球位移的方向相反，空气阻力对乒乓球做负功， C错误； D．乒乓球对球拍的压力与球拍移动位移方向的夹角为钝角，乒乓球对球拍的压力对球拍做负功，D正确。 故选D。 5．(24-25高一下·江苏镇江徐州七校·期中)高一年级周一例行换座位。先用与水平方向夹角α斜向上、大小为F的拉力沿直线向前拉课桌，移动距离s后，换用与水平方向夹角α斜向下、大小仍为F的推力沿直线向前推课桌，移动距离也为s。设接触面粗糙程度一样，则（　　） A．两次摩擦力做功相同 B．两次F做功相同 C．两次摩擦产生热量相同 D．两次课桌动能变化相同 【答案】B 【详解】A．两次摩擦力做功不相同，分别为，，故A错误； B．两次F做功相同，均为，故B正确； C．两次摩擦产生热量不相同，分别为，，故C错误； D．根据动能定理，两次课桌动能变化不相同，分别为，，故D错误。 故选B。 6．(24-25高一下·江苏镇江徐州七校·期中)如图，“雪地转转”是北方冬季经常玩的一种游戏，乘坐雪圈绕轴在水平雪地上匀速转动，A同学发现当转速为6r/min时，绳子与水平杆垂直，绳子张力为200N，已知她和雪圈总质量为70kg，水平杆长为3m，离地高为3m，绳长为5m，取，g=10m/s2，求： (1)绕转轴转动的角速度大小； (2)人和雪圈对地面的压力大小； (3)绕转轴旋转一周，绳子拉力对人和雪圈做功大小。 【答案】(1)0.6rad/s (2)580N (3)2880J 【详解】（1）绕转轴转动的角速度大小为 （2）设绳子与水平面夹角为θ， 解得 根据平衡条件得 解得 根据牛顿第三定律，压力为，方向竖直向下 （3）杆和绳子在地面上投影的长度分别为3m、4m，圆周运动的半径 绳子张力的水平分量为 F1沿着圆周切线方向的分量为 拉力的功为 地 城 考点02 功率 7．(24-25高一下·江苏南京六校联合体·期中)引体向上是中学生体育测试的项目之一，若某高一学生每分钟完成20次引体向上，该学生此过程中克服重力做功的平均功率最接近于（　　） A．1W B．10W C．100W D．1000W 【答案】C 【详解】学生的质量估计为，每次重心向上的位移约为，则每次克服重力做功 每次用时间为 则该学生此过程中克服重力做功的平均功率最接近于 最接近100W。 故选C。 8．(24-25高一下·江苏镇江徐州七校·期中)中国选手郑钦文在比赛中将质量为m的网球从离地高度为h处以初速度v0水平击出，第一次落地后反弹的动能为落地前瞬间动能的。不计空气阻力，取地面为零势能面。则说法错误的是（　　） A．从击出到第一次落地的时间为 B．击出点与第一次落地点的距离为 C．第一次落地时重力的瞬时功率为 D．反弹到达最高点的重力势能为 【答案】D 【详解】A．根据 解得，A正确，不符合题意； B．水平距离为 解得 击出点与第一次落地点的距离为 解得，B正确，不符合题意； C．设第一次落地时竖直速度为 第一次落地时重力的瞬时功率为，C正确，不符合题意； D．落地时的动能为 反弹的动能为 反弹到达最高点，网球水平方向速度不为零，动能不为零，根据机械能守恒定律得 解得 反弹到达最高点的重力势能小于，D错误，符合题意。 故选D。 9．(24-25高一下·江苏东海县·期中)质量为0.1kg的物体从足够高处以10m/s速度水平抛出，不计空气阻力，取g=10m/s2，则抛出1s末重力的瞬时功率是（　　） A．1W B．5W C．10W D． 【答案】C 【详解】抛出1s末重力的瞬时功率为 故选C。 10．(24-25高一下·江苏常州联盟·期中)“飞流直下三千尺，疑是银河落九天。”是李白对庐山瀑布的浪漫主义描写。设瀑布的水流量约为10m3/s，水位落差约为150m。若利用瀑布水位落差发电，发电效率为70%，则发电功率大致为（　　） A．109W B．107W C．105W D．103W 【答案】B 【详解】发电功率，，， 所以 代入数据解得 故选B。 11．(24-25高一下·江苏锡山高级中学·期中)如图甲所示，位于建筑物顶部的电动机用一轻绳把质量为5kg的货物从地面吊起，货物前5s内的速度时间图像如图乙所示，忽略空气阻力，已知重力加速度g=10m/s2。求： (1)0~2s内轻绳对货物的拉力； (2)0~5s内货物机械能的变化量和电动机输出的平均功率。 【答案】(1)57.5N (2)622.5J，124.5W 【详解】（1）由图乙可知0~2s内，货物做匀加速直线运动，有 对货物，根据牛顿第二定律，有 代入数据解得 （2）由图乙可知0~5s内，货物上升高度为 机械能的变化量为 代入数据解得 根据题意可知，电动机对轻绳、货物系统所做的功等于货物机械能的增加量，则电动机输出的平均功率为 12．(24-25高一下·江苏东海县·期中)如图，在倾角为的斜面ABC上，AB段光滑且长为L=1m，BC段动摩擦因数（且足够长）。一质量为m=1kg的物体在平行于斜面的力F作用下，从静止开始运动，在AB段做匀加速直线运动，经过时间1s到达B点。已知g=10m/s2，，求： (1)物体在AB段运动时的加速度的大小； (2)物体运动到B点时拉力的功率PB； (3)若BC段拉力的功率恒为PB，则物体在BC段运动时的最小速度的大小。 【答案】(1) (2)16W (3)1.6m/s 【详解】（1）由运动学公式 解得物体在AB段运动时的加速度的大小为 （2）在AB段对物体受力分析，由牛顿第二定律 物体运动到B点时拉力的功率为 代入数据解得 （3）若BC段拉力的功率恒为PB，对物体受力分析可知，物体做减速运动，由公式 可知牵引力F逐渐增大，根据牛顿第二定律 则物体的加速度逐渐减小，当物体的加速度等于0时，即此时物体的速度最小，有 联立可得 13．(24-25高一下·江苏南京南京师范大学附属中学·期中)一辆质量为20kg的玩具赛车在水平直跑道上由静止开始匀加速启动，达到额定功率后保持功率不变，其加速度a随时间t变化的规律如图所示。已知赛车在跑道上运动时受到的阻力恒为40N，赛车从起点到终点所用的时间为35s，赛车到达终点前已达到最大速度，下列说法正确的是（　　） A．赛车匀加速行驶的距离是10m B．赛车最大速度是10m/s C．赛车额定功率是400W D．赛车行驶距离为550m 【答案】D 【详解】A．由图可知，赛车匀加速时的加速度大小为 匀加速运动时间为 故赛车匀加速运动的距离 A错误； BC．设赛车匀加速阶段的牵引力为，根据牛顿第二定律则有 代入数据解得 5s末赛车以恒定功率加速，此时赛车的速度 故赛车的额定功率为 当赛车的牵引力等于阻力时，赛车的速度最大，则有 BC错误； D．设赛车在内的位移为，根据动能定理可得 其中，， 联立解得 故整个过程中，赛车通过的距离为 D正确。 故选D。 14．(24-25高一下·江苏无锡第一中学·期中)一列质量为的磁悬浮列车，以恒定功率在平直轨道上由静止开始运动，经时间达到该功率下的最大速度，设磁悬浮列车行驶过程所受到的阻力保持不变，在时间过程中，下列说法正确的是（　　） A．磁悬浮列车的加速度不断增大 B．磁悬浮列车受到的阻力大小为 C．磁悬浮列车克服阻力做的功为 D．磁悬浮列车走过的位移为 【答案】D 【详解】A．根据牛顿第二定律可得 可知，随速度增加，磁悬浮列车的加速度不断减小，故A错误； B．达到最大速度时牵引力等于阻力，即，则磁悬浮列车的阻力大小为 故B错误； C．根据动能定理可得 解得磁悬浮列车克服阻力做的功为 故C错误； D．根据动能定理可得 联立解得磁悬浮列车走过的位移为 故D正确。 故选D。 地 城 考点03 机车启动 15．(24-25高一下·江苏镇江徐州七校·期中)两列车串联以速度v沿水平地面匀速运动。前车输出功率为P1，后车输出功率为P2。后车质量是前车的2倍，两车受到的阻力均正比于自身重力，且比例系数相同。则两列车连接处牵引装置的作用力为（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】设两车受到的阻力与自身重力的比值为，两列车连接处牵引装置的作用力大小为；对前方列车进行受力分析，根据平衡条件有 对后方列车进行受力分析，根据平衡条件有 联立解得 故选C。 16．(24-25高一下·江苏常州田家炳高级中学等校·期中)某兴趣小组对一辆自制小遥控车的性能进行研究。他们让这辆小车在水平的直轨道上由静止开始运动，并将小车运动的全过程记录下来，通过处理转化为v-t图像，如图所示 （除2s~10s时间段内的图像为曲线外，其余时间段图像均为直线）。已知小车运动的过程中，2s~14s时间段内小车的功率保持不变，在14s末停止遥控而让小车自由滑行。小车的质量为1kg，可认为在整个过程中小车所受到的阻力大小不变。求： (1)小车匀速行驶阶段的功率为多少？ (2)当小车的速度为时，其加速度为多大？ (3)小车在整个18s内的总位移为多少？ 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）在14s末停止遥控而让小车自由滑行，小车只受摩擦力，由牛顿第二定律得 由图像可得内的加速度大小为 故小车受到的阻力大小为 由图像可知，在内小车匀速运动，牵引力等于阻力，故小车的功率为 （2）当小车的速度为时，牵引力大小为 根据牛顿第二定律可得 解得加速度为 （3）由图像可知内的位移为 内，由动能定理得 代入数据解得 内的位移为 内的位移为 故小车在整个18s内的总位移为 17．(24-25高一下·江苏无锡江阴六校·期中)共享电动车已经成为我们日常生活中不可或缺的重要交通工具。如图所示，某共享电动车和驾驶员的总质量为m=100 kg，电动车的额定功率为P=500 W。若电动车从静止开始以额定功率在水平路面沿直线行驶，行驶中最大速度为5 m/s，假定行驶中所受阻力恒定，重力加速度g取10 m/s2。求： (1)当电动车速度为2.5 m/s时，其加速度大小； (2)若电动车从静止开始以1.5m/s2的加速度匀加速启动，这一过程能维持的时间。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）当F牵= f时，电动车速度最大，根据 解得电动车受到的阻力为f=100N       当v1=2.5m/s时，受到的牵引力为 根据牛顿第二定律，有        解得电动车的加速度大小为 （2）电动车做匀加速直线时，根据牛顿第二定律，有       解得      当P达到额定功率时，匀加速运动结束，此时有 根据速度-时间公式         联立解得 18．(24-25高一下·江苏扬州第一中学·期中)一辆新能源汽车在专用道上进行起步测试，通过车上装载的传感器记录了起步过程中速度随时间变化规律如图所示。已知OA为直线、AB为曲线、BC为平行于横轴的直线。5s时汽车功率达到额定功率且保持不变，该车总质量为，所受到的阻力恒为，求： (1)汽车在前5s内受到牵引力的大小； (2)汽车的额定功率P； (3)该车前25s内通过的位移大小为多少？ 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）由图像可知，汽车在前5s做匀加速直线运动，则加速度为 根据牛顿第二定律有 解得 （2）5s末汽车的功率达到额定功率，此时速度为v=20m/s 则车的额定功率 （3）汽车前5s内的位移为 汽车行驶过程中的最大速度为 汽车5s到25s内汽车做非匀变速直线运动，根据动能定理有 解得 则该车前25s内通过的位移大小为 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $