专题04 功和功率（期末真题汇编，上海专用）高一物理下学期

**基本信息** 汇编上海多校高一下期末优质试题，聚焦功和功率核心知识，以消防训练、风力发电、巴黎奥运会等真实情境为载体，融合物理观念与科学思维考查。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单选题|6/30|功的正负意义、功率公式、机车启动|结合消防队员拖轮胎训练考查摩擦力做功| |填空题|1/5|恒定功率下的受力分析|以“辽宁号”航母为情境考查瞬时加速度| |解答题|1/10|额定功率下的加速度与最大速度|电动自行车斜坡行驶问题，综合阻力与功率计算| |综合题|10/55|能量守恒、风阻功率、曲线运动|巴黎奥运会篮球抛投考查动能变化，风洞实验题融合科学探究与科技前沿|

专题04 功和功率 一、单选题 1．(24-25高一下·上海中学东校·期末)功的数值有正、负，这表示（　　） A．功是矢量，有方向性 B．功有大小，正功大于负功 C．功是标量，正、负表示外力对物体做功还是物体克服外力做功 D．功的正、负与重力势能的正、负所代表的意义是相同的 2．(24-25高一下·上海同济大学一第一附属中学·期末)拖着旧橡胶轮胎跑步是一种训练体能的常用方法。某消防队员在体能训练时拖着轮胎在操场上以恒定的速率跑了，下列说法正确的是（    ） A．摩擦力对轮胎做了负功 B．合外力对轮胎做了正功 C．拉力对轮胎所做的功等于轮胎动能的改变 D．支持力对轮胎做了正功 3．(24-25高一下·上海同济大学一第一附属中学·期末)如图所示，风力发电机的叶片半径为R。某段时间内该区域的风速大小为v，风恰好与叶片转动的圆面垂直，已知空气的密度为，风力发电机的发电效率为η，下列说法正确的是（　　） A．单位时间内通过叶片转动圆面的空气质量为 B．此风力发电机发电的功率为 C．若仅风速减小为原来的，发电的功率将减小为原来的 D．若仅风速增大为原来的2倍，发电的功率将增大为原来的4倍 4．(24-25高一下·上海中学东校·期末)下列表达式中可能表示功率的是（　　） A． B． C． D． 5．(24-25高一下·上海同济大学一第一附属中学·期末)竖直上抛一球，球又落回原处，已知空气阻力的大小恒定，则（　　） A．上升过程中克服重力做的功大于下降过程中重力做的功 B．上升过程中克服重力做的功等于下降过程中重力做的功 C．上升过程中克服重力做功的平均功率小于下降过程中重力的平均功率 D．上升过程中克服重力做功的平均功率等于下降过程中重力的平均功率 6．(24-25高一下·上海中学东校·期末)质量为m的汽车，启动后沿平直路面行驶，如果发动机的功率恒为P，且行驶过程中受到的摩擦阻力大小一定，汽车速度能够达到的最大值为v，那么当汽车的车速为时，汽车瞬时加速度的大小为（    ） A． B． C． D． 二、填空题 7．(24-25高一下·上海同济大学一第一附属中学·期末)“辽宁号”航空母舰的质量为m，以速度v 沿直线匀速驶向某训练海域，此时多台蒸汽轮机发动机的输出总功率为P。若因需要临时关闭其中一半的发动机，则发动机刚刚关闭时“辽宁号”航空母舰的加速度大小为___________；描述发动机关闭后一段时间内航空母舰的运动情况______。 三、解答题 8．(24-25高一下·上海曹杨第二中学·期末)小安骑着电动自行车从静止开始沿倾角为的斜坡向上骑行。小安和电动自行车的总质量为m=120kg，电动车的额定功率为P=2500W，在行驶过程中车始终受到与行驶方向相反的阻力，且该阻力恒为电动自行车对地面压力的0.05倍。若加速过程中电动车始终以额定功率运行，取，求：（结果均保留3位有效数字） (1)当车速为v=5m/s时，电动车的加速度大小a； (2)电动车的最大速度vm。 四、综合题 2024年巴黎奥运会，中国代表团以40金27银24铜的优异表现，创造了境外参加奥运会最佳成绩。 9．(24-25高一下·上海上上海外国语大学附属大境中学·期末)篮球运动员立定向斜上方抛投一个篮球，在考虑空气阻力的情况下： （1）篮球在空中运动到图示位置时，所受合力F与速度v的方向关系可能为( ) A．    B． C．    D． （2）篮球从离手到进入篮框为止的过程中，其动能随距地面的高度h的变化关系可能为( ) A．    B． C．    D． （3）如图，运动员将篮球从其球心离地高为h处，以大小为v的速度抛出，篮球恰能进入离地高为H的篮圈。设篮球质量为m，地面为零势能面，则球心经过篮圈时篮球的机械能为（不计空气阻力和篮球转动的影响，重力加速度大小为g）( ) A．   B．   C．   D． 10．(24-25高一下·上海上上海外国语大学附属大境中学·期末)足球运动员用100N的力将1kg的足球由静止踢出15m远。若足球离开人的脚时的速度为10m/s，则他对足球做的功为（　　） A．1500J B．150J C．50J D．15J 11．(24-25高一下·上海上上海外国语大学附属大境中学·期末)赛车过转弯道时可参考火车轨道，赛道往往设计成内低外高，现已知赛车的总质量为m，如图已知赛道斜面倾角为θ，重力加速度为g，弯道半径为R。过该弯道处最不磨损轮胎的通过速度是_________，若速度小于上述速度，赛车没打滑，则斜面给赛车的摩擦力方向为沿斜面_________（选填“向上”或“向下”）。 12．(24-25高一下·上海上上海外国语大学附属大境中学·期末)本届亚运会使用了大量新能源汽车运送物资。一辆质量的新能源汽车在水平面上以加速度启动，所受阻力大小是，汽车启动后第1s末的瞬时功率为（　　） A．2kW B．11kW C．20kW D．22kW 13．(24-25高一下·上海上上海外国语大学附属大境中学·期末)如图所示，越野摩托车比赛，BCD是一段曲面，AB、BC相切于B点，DE是一段半径为的圆弧曲面，E为圆弧的顶点。运动员驾驶摩托车过B点时速度，经的时间，摩托车通过圆弧曲面的顶点E，此时压力传感器显示摩托车对E点的压力为零，通过E后做平抛运动，落地点与E点的水平距离为。已知人车总质量为，摩托车冲上高台过程中功率恒定为，重力加速度。求： （1）人和摩托车在E点时的速度大小； （2）坡顶高度h； （3）人和摩托车在BE段克服阻力做的功。 高质量发展的基础设施 改革开放以来，我国在各个行业都取得了巨大成就，各种技术更是成为我国的“新名片”。 14．(24-25高一下·上海海事大学附属北蔡高级中学·期末)某户家庭安装了一台风力发电机，它的叶片转动时可形成半径为0.9m的圆面，风向与叶片转动的圆面垂直，假设这个风力发电机能将此圆内20%的空气动能转化为电能。已知空气的密度为，当风速是10m/s时，此发电机的功率为___________W。（保留三位有效数字） 15．(24-25高一下·上海海事大学附属北蔡高级中学·期末)潜水器由静止开始竖直下潜，下潜过程中受到恒定的浮力和与速度大小成正比的阻力，下列关于潜水器的重力势能（）和动能（）随位移（x）变化的图像，可能正确的是（　　） A． B． C． D． 16．(24-25高一下·上海海事大学附属北蔡高级中学·期末)动车组就是几节自带动力的车厢加几节不带动力的车厢编成一组。带动力的车厢叫动车，不带动力的车厢叫拖车。设动车组运行过程中的阻力与质量成正比，每节动车与拖车的质量都相等，每节动车的额定功率都相等，若开动一节动车带三节拖车，最大速度可达到150km/h。当开动二节动车带三节拖车时，最大速度可达到（　　） A．240km/h B．280km/h C．300km/h D．320km/h 17．(24-25高一下·上海海事大学附属北蔡高级中学·期末)一列高铁列车的总质量为m，运动过程中受到的阻力恒为f。列车沿直线由静止启动过程中的输出功率与速度的关系图像如图所示，当列车的速度超过后，列车的功率恒为。 （1）列车的最大速度为___________； （2）若列车由静止开始匀加速运动直线运动，则匀加速运行时间为___________。 “道路千万条，安全第一条”，交通安全关系到每个家庭的幸福。 18．(24-25高一下·上海师范大学附属外国语中学·期末)一辆质量为m=2000kg的汽车在平直公路上，以恒定功率P=90kW启动，经时间t=30s达到该功率下的最大速度vm=30m/s，设汽车行驶过程中所受到的阻力保持不变。 ①汽车在时间t内做______________运动。 ②汽车行驶过程中所受到的阻力大小为_______，时间t内的行驶距离为______。 19．(24-25高一下·上海师范大学附属外国语中学·期末)一辆在平直路面行驶的汽车，所受阻力大小f与行驶的速率成正比，若汽车从静止出发，先做匀加速直线运动，达到额定功率后保持额定功率行驶，则在整个过程中，汽车受到的牵引力大小F与阻力大小f的关系图像是（　　） A． B． C． D． 20．(24-25高一下·上海师范大学附属外国语中学·期末)如图所示，避险车道制动坡道可视为与水平面夹角为的斜面。一辆质量为5t的货车在干道行驶过程中刹车失灵，关闭发动机后以的速度驶入避险车道。已知货车与路面间的动摩擦因数，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不计空气阻力。 ①为防止货车在避险车道上停下后发生溜滑现象，该车道路面的倾角应该满足的条件是__________。 ②若避险车道路面倾角为，取，求货车在避险车道上合外力做功__________J，货车行驶的最大距离为________m。（结果保留2位有效数字） ③在避险车道的末端设置有防撞网，阻挡失控车辆冲出避险车道。当车辆撞击防撞网时，防撞网______（选填“应该”或“不应该”）超出其弹性限度。 风洞的应用 风洞通过人工产生和控制的气流，模拟物体周围气体的流动，可以对物体产生不同规律的相互作用，进而研究物体在气体中的运动规律。风洞是进行空气动力学研究的有效工具。中国的风洞技术已达到世界领先水平，尤其在高超声速领域表现出色。 21．(24-25高一下·上海复旦大学附属中学·期末)如图甲，吴同学用吹风机模拟风洞进行实验。该同学手持电吹风垂直向电子秤的托盘吹风，圆形出风口与托盘距离较近且风速恒定，吹在托盘上的风会从平行于托盘方向向四周散开，简化图如图乙。当电吹风设置在冷风挡位（即未启动内部电加热功能）垂直向托盘吹风时，电子秤示数与无风时放上一质量为m的砝码时一致，设出风口半径为r，空气密度为，重力加速度大小为g。对于吹风机该挡位正常工作时的情况， （1）求出风口的风速。 （2）根据吹出风的动能的变化，求电吹风吹风输出的机械功率。 22．(24-25高一下·上海复旦大学附属中学·期末)在竖直方向风洞实验中，先后两次将同一物体以相同的初速度竖直向上抛出并落回抛出点，第一次的空气阻力大小与速率成正比，物体运动的图像如图甲所示，物体在时刻落回抛出点，落回时速率为；第二次的空气阻力大小恒定，物体运动的图像如图乙所示，物体在时刻落回抛出点，落回时速率也为。则与的大小关系正确的是（　　） A． B． C． D．条件不足，无法判断 23．(24-25高一下·上海复旦大学附属中学·期末)高速列车的速度越高，空气阻力的影响越大，所以高速列车的车头需通过风洞实验优化空气动力学设计。某动车组由8节车厢编组而成，其中第1、3、5、7节为动力车厢，其余为无动力车厢。已知每节动力车厢有2400kW的大型电动机提供动力，每节车厢除了行驶中受恒定的摩擦阻力外，还会受到风阻作用，第1节列车所受风阻，其余每节车厢所受的风阻，表达式中v表示动车行驶速度，k为比例系数，为。试求： （1）该型号动车组最大行驶速率。 （2）以最大速率匀速行驶时，第3节车厢对第2节车厢作用力大小。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题04 功和功率 一、单选题 1．(24-25高一下·上海中学东校·期末)功的数值有正、负，这表示（　　） A．功是矢量，有方向性 B．功有大小，正功大于负功 C．功是标量，正、负表示外力对物体做功还是物体克服外力做功 D．功的正、负与重力势能的正、负所代表的意义是相同的 【答案】C 【来源】上海市上海中学东校2024-2025学年高一下学期期末物理试卷 【详解】A．功是标量，其正负仅表示做功的性质（力对物体做功或物体克服力做功），而非方向，故A错误； B．功有大小，功的正负不表示大小，例如-5J的功大于+3J的功，故B错误； C．功的正负是标量属性，正功表示外力对物体做功，负功表示物体克服外力做功，故C正确； D．重力势能的正负由参考点决定，而功的正负反映能量传递方向，两者意义不同，故D错误。 故选C。 2．(24-25高一下·上海同济大学一第一附属中学·期末)拖着旧橡胶轮胎跑步是一种训练体能的常用方法。某消防队员在体能训练时拖着轮胎在操场上以恒定的速率跑了，下列说法正确的是（    ） A．摩擦力对轮胎做了负功 B．合外力对轮胎做了正功 C．拉力对轮胎所做的功等于轮胎动能的改变 D．支持力对轮胎做了正功 【答案】A 【来源】上海市同济大学一第一附属中学2024-2025学年高一下学期期末物理试卷 【详解】A．摩擦力方向与轮胎的运动方向相反，摩擦力对轮胎做了负功，故A正确； B．由于轮胎在操场上沿直线以恒定的速率运动，可知轮胎的动能不变，根据动能定理可知，合外力对轮胎做功为零，故B错误； C．拉力对轮胎做正功，而轮胎动能的变化量为零，故C错误； D．支持力方向轮胎的运动方向垂直，支持力对轮胎不做功，故D错误。 故选A。 3．(24-25高一下·上海同济大学一第一附属中学·期末)如图所示，风力发电机的叶片半径为R。某段时间内该区域的风速大小为v，风恰好与叶片转动的圆面垂直，已知空气的密度为，风力发电机的发电效率为η，下列说法正确的是（　　） A．单位时间内通过叶片转动圆面的空气质量为 B．此风力发电机发电的功率为 C．若仅风速减小为原来的，发电的功率将减小为原来的 D．若仅风速增大为原来的2倍，发电的功率将增大为原来的4倍 【答案】A 【来源】上海市同济大学一第一附属中学2024-2025学年高一下学期期末物理试卷 【详解】A．由于风速为v，可以理解为单位时间内通过叶片转动圆面的空气柱长度，所以单位时间内通过叶片转动圆面的空气质量为 故A正确； B．根据能量的转化与守恒可知，风的一部分动能转化为发电机发出的电能，而发电功率为单位时间内参与能量转化的那一部分动能，所以发电机发电功率为 故B错误； CD．根据P的表达式可知，若仅风速减小为原来的，发电的功率将减小为原来的，仅风速增大为原来的2倍，发电的功率将增大为原来的8倍，故CD错误。 故选A。 4．(24-25高一下·上海中学东校·期末)下列表达式中可能表示功率的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【来源】上海市上海中学东校2024-2025学年高一下学期期末物理试卷 【详解】根据自由落体表达式可得， 可知，表示速度，表示时间，由表达式可知 A．表示质量与速度相乘，不是功率，故A不符合题意； B．表示质量与时间相乘，不是功率，故B不符合题意； C．表示力与速度相乘，是功率，故C符合题意； D．表示力与速度的比值，不是功率，故D不符合题意。 故选C。 5．(24-25高一下·上海同济大学一第一附属中学·期末)竖直上抛一球，球又落回原处，已知空气阻力的大小恒定，则（　　） A．上升过程中克服重力做的功大于下降过程中重力做的功 B．上升过程中克服重力做的功等于下降过程中重力做的功 C．上升过程中克服重力做功的平均功率小于下降过程中重力的平均功率 D．上升过程中克服重力做功的平均功率等于下降过程中重力的平均功率 【答案】B 【来源】上海市同济大学一第一附属中学2024-2025学年高一下学期期末物理试卷 【详解】AB．重力做功的大小只与物体的初末的位置有关，与物体的路径等无关，所以上升过程中克服重力做的功等于下降过程中重力做的功，故A错误，B正确； CD．物体在上升的过程中，受到的阻力向下，在下降的过程中受到的阻力向上，所以在上升时物体受到的合力大，加速度大，采用逆向思维，根据 知，物体运动的时间短，在上升和下降的过程中物体重力做功的大小是相同的，根据 知，上升过程中克服重力做功的平均功率大于下降过程中重力的平均功率，故CD错误。 故选B。 6．(24-25高一下·上海中学东校·期末)质量为m的汽车，启动后沿平直路面行驶，如果发动机的功率恒为P，且行驶过程中受到的摩擦阻力大小一定，汽车速度能够达到的最大值为v，那么当汽车的车速为时，汽车瞬时加速度的大小为（    ） A． B． C． D． 【答案】A 【来源】上海市上海中学东校2024-2025学年高一下学期期末物理试卷 【详解】当汽车达到最大速度时，做匀速运动，牵引力F与摩擦力f相等；则有 可得摩擦阻力为 当汽车的车速为时，汽车牵引力为 根据牛顿第二定律可得 解得加速度大小为 故选A。 二、填空题 7．(24-25高一下·上海同济大学一第一附属中学·期末)“辽宁号”航空母舰的质量为m，以速度v 沿直线匀速驶向某训练海域，此时多台蒸汽轮机发动机的输出总功率为P。若因需要临时关闭其中一半的发动机，则发动机刚刚关闭时“辽宁号”航空母舰的加速度大小为___________；描述发动机关闭后一段时间内航空母舰的运动情况______。 【答案】 航空母舰做加速度减小的减速运动，直至加速度减小为0时做匀速直线运动。 【来源】上海市同济大学一第一附属中学2024-2025学年高一下学期期末物理试卷 【详解】[1]航空母舰匀速时，由平衡条件可知此时牵引力等于阻力，即有 关闭其中一半的发动机，则功率减半，航空母舰做减速运动，则有 联立解得加速度大小 [2]由 可知速度减小，牵引力增大，合力减小，加速度减小，即航空母舰做加速度减小的减速运动，直至加速度减小为0时做匀速直线运动。 三、解答题 8．(24-25高一下·上海曹杨第二中学·期末)小安骑着电动自行车从静止开始沿倾角为的斜坡向上骑行。小安和电动自行车的总质量为m=120kg，电动车的额定功率为P=2500W，在行驶过程中车始终受到与行驶方向相反的阻力，且该阻力恒为电动自行车对地面压力的0.05倍。若加速过程中电动车始终以额定功率运行，取，求：（结果均保留3位有效数字） (1)当车速为v=5m/s时，电动车的加速度大小a； (2)电动车的最大速度vm。 【答案】(1)1.93 m/s² (2)9.30 m/s 【来源】上海市曹杨第二中学2024-2025学年高一下学期期末考试物理试卷 【详解】（1）电动自行车运动过程的受力图，如图所示 由牛顿第二定律有 其中， 解得 （2）依题意，当时，电动车达到最大速度，有 其中 解得 四、综合题 2024年巴黎奥运会，中国代表团以40金27银24铜的优异表现，创造了境外参加奥运会最佳成绩。 9．(24-25高一下·上海上上海外国语大学附属大境中学·期末)篮球运动员立定向斜上方抛投一个篮球，在考虑空气阻力的情况下： （1）篮球在空中运动到图示位置时，所受合力F与速度v的方向关系可能为( ) A．    B． C．    D． （2）篮球从离手到进入篮框为止的过程中，其动能随距地面的高度h的变化关系可能为( ) A．    B． C．    D． （3）如图，运动员将篮球从其球心离地高为h处，以大小为v的速度抛出，篮球恰能进入离地高为H的篮圈。设篮球质量为m，地面为零势能面，则球心经过篮圈时篮球的机械能为（不计空气阻力和篮球转动的影响，重力加速度大小为g）( ) A．   B．   C．   D． 10．(24-25高一下·上海上上海外国语大学附属大境中学·期末)足球运动员用100N的力将1kg的足球由静止踢出15m远。若足球离开人的脚时的速度为10m/s，则他对足球做的功为（　　） A．1500J B．150J C．50J D．15J 11．(24-25高一下·上海上上海外国语大学附属大境中学·期末)赛车过转弯道时可参考火车轨道，赛道往往设计成内低外高，现已知赛车的总质量为m，如图已知赛道斜面倾角为θ，重力加速度为g，弯道半径为R。过该弯道处最不磨损轮胎的通过速度是_________，若速度小于上述速度，赛车没打滑，则斜面给赛车的摩擦力方向为沿斜面_________（选填“向上”或“向下”）。 12．(24-25高一下·上海上上海外国语大学附属大境中学·期末)本届亚运会使用了大量新能源汽车运送物资。一辆质量的新能源汽车在水平面上以加速度启动，所受阻力大小是，汽车启动后第1s末的瞬时功率为（　　） A．2kW B．11kW C．20kW D．22kW 13．(24-25高一下·上海上上海外国语大学附属大境中学·期末)如图所示，越野摩托车比赛，BCD是一段曲面，AB、BC相切于B点，DE是一段半径为的圆弧曲面，E为圆弧的顶点。运动员驾驶摩托车过B点时速度，经的时间，摩托车通过圆弧曲面的顶点E，此时压力传感器显示摩托车对E点的压力为零，通过E后做平抛运动，落地点与E点的水平距离为。已知人车总质量为，摩托车冲上高台过程中功率恒定为，重力加速度。求： （1）人和摩托车在E点时的速度大小； （2）坡顶高度h； （3）人和摩托车在BE段克服阻力做的功。 【答案】9． B A D 10．C 11． 向上 12．D 13．（1）10m/s （2）16.2m （3）3840J 【来源】上海市上上海外国语大学附属大境中学2024-2025学年高一下学期期末考试物理试题 【详解】9．[1]若考虑空气阻力，则空气阻力的方向与篮球运动方向相反，篮球还受重力，由平行四边形法则可知，篮球所受合力的方向应在速度的反方向与重力方向夹角内，故选B。 [2]篮球离手后受重力和空气阻力作用，水平方向做减速运动，竖直方向在上升过程中最高点速度减到零，由于重力大于空气阻力，下落过程做加速运动，所以在最高点时动能最小，且动能先减小后增大，故选A。 [3]篮球初状态机械能为，篮球在空中运动机械能守恒，则球心经过篮圈时篮球的机械能，故选D。 10．根据动能定理，则足球从静止到获得10m/s速度过程中，运动员对足球做的功，故选C。 11．[1]过该弯道处最不磨损轮胎，则赛车轮胎不受到侧向摩擦力，做圆周运动的向心力由重力和支持力的合力来提供，有 解得； [2]若速度小于上述速度，则，有做近心运动的趋势，故斜面给赛车的摩擦力的方向沿斜面向上。 12．汽车在水平面上以加速度启动，根据牛顿第二定律，有 解得 汽车启动后第1s末的瞬时速度 解得此时的瞬时功率为，故选D。 13．（1）摩托车通过圆弧曲面的顶点E时，对E点的压力为零，则有 解得 （2）通过E后做平抛运动，水平方向有 竖直方向有 解得 （3）在BE段，对人和摩托车，根据动能定理得 解得 高质量发展的基础设施 改革开放以来，我国在各个行业都取得了巨大成就，各种技术更是成为我国的“新名片”。 14．(24-25高一下·上海海事大学附属北蔡高级中学·期末)某户家庭安装了一台风力发电机，它的叶片转动时可形成半径为0.9m的圆面，风向与叶片转动的圆面垂直，假设这个风力发电机能将此圆内20%的空气动能转化为电能。已知空气的密度为，当风速是10m/s时，此发电机的功率为___________W。（保留三位有效数字） 15．(24-25高一下·上海海事大学附属北蔡高级中学·期末)潜水器由静止开始竖直下潜，下潜过程中受到恒定的浮力和与速度大小成正比的阻力，下列关于潜水器的重力势能（）和动能（）随位移（x）变化的图像，可能正确的是（　　） A． B． C． D． 16．(24-25高一下·上海海事大学附属北蔡高级中学·期末)动车组就是几节自带动力的车厢加几节不带动力的车厢编成一组。带动力的车厢叫动车，不带动力的车厢叫拖车。设动车组运行过程中的阻力与质量成正比，每节动车与拖车的质量都相等，每节动车的额定功率都相等，若开动一节动车带三节拖车，最大速度可达到150km/h。当开动二节动车带三节拖车时，最大速度可达到（　　） A．240km/h B．280km/h C．300km/h D．320km/h 17．(24-25高一下·上海海事大学附属北蔡高级中学·期末)一列高铁列车的总质量为m，运动过程中受到的阻力恒为f。列车沿直线由静止启动过程中的输出功率与速度的关系图像如图所示，当列车的速度超过后，列车的功率恒为。 （1）列车的最大速度为___________； （2）若列车由静止开始匀加速运动直线运动，则匀加速运行时间为___________。 【答案】14．305 15．D 16．A 17． 【来源】上海市海事大学附属北蔡高级中学2024-2025学年高一下学期6月期末物理试题 【解析】14．设时间t内经过圆面的空气质量为m，则其动能为 且有 功率 联立解得 15．AB．潜水器下潜过程中重力势能 所以下潜过程中重力势能越来越小，图像的斜率大小为不变，故AB错误； CD．下潜过程中受到恒定的浮力和与速度大小成正比的阻力，设阻力 由牛顿第二定律得 解得 可知下潜过程中，潜水器做加速度减小的加速运动。由动能定理知，潜水器下潜过程中的动能为 所以潜水器下潜过程中动能逐渐增大，且增大过程中图像斜率越来越小；当加速度减小为零时，动能达到最大，故C错误，D正确。 故选D。 16．若开动一节动车带三节拖车，最大速度可达到150km/h。每节动车的功率为P，设每节车厢所受的阻力为（为比例常数） 则有 当开动二节动车带三节拖车时，有 联立两式解得 故选A。 17．（1）列车匀速运动时，速度最大，此时牵引力等于阻力，即 则最大速度 （2）列车在达到恒定功率前做匀加速直线运动，由题图知此过程 由牛顿第二定律有 则匀加速运行时间 解得 “道路千万条，安全第一条”，交通安全关系到每个家庭的幸福。 18．(24-25高一下·上海师范大学附属外国语中学·期末)一辆质量为m=2000kg的汽车在平直公路上，以恒定功率P=90kW启动，经时间t=30s达到该功率下的最大速度vm=30m/s，设汽车行驶过程中所受到的阻力保持不变。 ①汽车在时间t内做______________运动。 ②汽车行驶过程中所受到的阻力大小为_______，时间t内的行驶距离为______。 19．(24-25高一下·上海师范大学附属外国语中学·期末)一辆在平直路面行驶的汽车，所受阻力大小f与行驶的速率成正比，若汽车从静止出发，先做匀加速直线运动，达到额定功率后保持额定功率行驶，则在整个过程中，汽车受到的牵引力大小F与阻力大小f的关系图像是（　　） A． B． C． D． 20．(24-25高一下·上海师范大学附属外国语中学·期末)如图所示，避险车道制动坡道可视为与水平面夹角为的斜面。一辆质量为5t的货车在干道行驶过程中刹车失灵，关闭发动机后以的速度驶入避险车道。已知货车与路面间的动摩擦因数，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不计空气阻力。 ①为防止货车在避险车道上停下后发生溜滑现象，该车道路面的倾角应该满足的条件是__________。 ②若避险车道路面倾角为，取，求货车在避险车道上合外力做功__________J，货车行驶的最大距离为________m。（结果保留2位有效数字） ③在避险车道的末端设置有防撞网，阻挡失控车辆冲出避险车道。当车辆撞击防撞网时，防撞网______（选填“应该”或“不应该”）超出其弹性限度。 【答案】18． 加速度减小的变加速 3000N 600m 19．A 20． 60m 应该 【来源】上海市上海师范大学附属外国语中学2024-2025学年高一下学期期末物理试卷 【详解】18．[1]对小车，由牛顿第二定律有 可知P、f不变，v增加，a减小，所以小车在时间t内做的是加速度减小的变加速运动。 [2]小车最大速度 可知汽车行驶过程中所受到的阻力大小 [3]根据动能定理有 联立解得时间t内的行驶距离为 19．由于汽车先做匀加速直线运动，题意可知阻力（k为比例系数） 由牛顿第二定律有 整理得 可知牵引力F随f的增大而均匀增大，图像是一条倾斜的直线，功率达到最大值后，牵引力 联立以上解得 可知牵引力与阻力成反比，A选项符合题意。 故选A。 20．[1]为防止货车在避险车道上停下后发生溜滑现象，则货车在车道上沿车道向上的最大静摩擦力大于等于沿车道向下的重力的分力，即 解得 [2]货车在避险车道减速至零的过程中，由动能定理 [3]设货车在避险车道减速至零，货车行驶的最大距离为s，受力分析如图 由动能定理可知 联立解得 [3]为了确保能够有效吸收车辆动能，防止车辆反弹，当车辆撞击防撞网时，防撞网应该超出其弹性限度。 风洞的应用 风洞通过人工产生和控制的气流，模拟物体周围气体的流动，可以对物体产生不同规律的相互作用，进而研究物体在气体中的运动规律。风洞是进行空气动力学研究的有效工具。中国的风洞技术已达到世界领先水平，尤其在高超声速领域表现出色。 21．(24-25高一下·上海复旦大学附属中学·期末)如图甲，吴同学用吹风机模拟风洞进行实验。该同学手持电吹风垂直向电子秤的托盘吹风，圆形出风口与托盘距离较近且风速恒定，吹在托盘上的风会从平行于托盘方向向四周散开，简化图如图乙。当电吹风设置在冷风挡位（即未启动内部电加热功能）垂直向托盘吹风时，电子秤示数与无风时放上一质量为m的砝码时一致，设出风口半径为r，空气密度为，重力加速度大小为g。对于吹风机该挡位正常工作时的情况， （1）求出风口的风速。 （2）根据吹出风的动能的变化，求电吹风吹风输出的机械功率。 22．(24-25高一下·上海复旦大学附属中学·期末)在竖直方向风洞实验中，先后两次将同一物体以相同的初速度竖直向上抛出并落回抛出点，第一次的空气阻力大小与速率成正比，物体运动的图像如图甲所示，物体在时刻落回抛出点，落回时速率为；第二次的空气阻力大小恒定，物体运动的图像如图乙所示，物体在时刻落回抛出点，落回时速率也为。则与的大小关系正确的是（　　） A． B． C． D．条件不足，无法判断 23．(24-25高一下·上海复旦大学附属中学·期末)高速列车的速度越高，空气阻力的影响越大，所以高速列车的车头需通过风洞实验优化空气动力学设计。某动车组由8节车厢编组而成，其中第1、3、5、7节为动力车厢，其余为无动力车厢。已知每节动力车厢有2400kW的大型电动机提供动力，每节车厢除了行驶中受恒定的摩擦阻力外，还会受到风阻作用，第1节列车所受风阻，其余每节车厢所受的风阻，表达式中v表示动车行驶速度，k为比例系数，为。试求： （1）该型号动车组最大行驶速率。 （2）以最大速率匀速行驶时，第3节车厢对第2节车厢作用力大小。 【答案】21．（1）；（2） 22．A 23．（1）；（2） 【来源】上海市复旦大学附属中学2024-2025学年高一下学期期末物理试卷（A卷） 【解析】21．（1）根据题意可知，风与托盘间的相互作用力大小为 根据动量定理可得 解得出风口的风速为 （2）根据，可得 其中， 联立解得 22．空气阻力大小与速率成正比时，设空气阻力为，图线可以看成图线，其面积表示冲量，图线面积表示位移为零，所以图线面积表示冲量为零，对全过程由动量定理得 其中阻力的冲量，解得 空气阻力大小恒定时，物体上升和下落的位移大小相等，但上升过程的加速度较大，所以上升的时间较短，则有 对全过程由动量定理得 可得 故选A。 23．（1）根据题意动车组总功率为 匀速行驶时受阻力之和为 又 联立解得该型号动车组最大行驶速率为 （2）以最大速率匀速行驶时，对前两节车厢为整体分析，电动机牵引力为 前两节车厢所受阻力为 根据受力平衡可知，第3节车厢对第2节车厢作用力大小 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $