2020-2021物理第二冊(cè)課時(shí)8.1功與功率含解析

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精2020-2021學(xué)年新教材物理人教版必修第二冊(cè)課時(shí)分層作業(yè)：8.1功與功率含解析課時(shí)分層作業(yè)（十三）功與功率(建議用時(shí)：25分鐘)◎考點(diǎn)一對(duì)功的理解1．如圖甲、乙所示，質(zhì)量分別為M和m的兩物塊，M>m,分別在同樣大小的恒力F作用下,沿水平面由靜止開始做直線運(yùn)動(dòng)，F(xiàn)與水平面的夾角相同。經(jīng)過相同的位移，設(shè)F對(duì)M做的功為W1，對(duì)m做的功為W2,則()甲乙A．無論水平面光滑與否，都有W1＝W2B．若水平面光滑，則W1＞W(wǎng)2C．若水平面粗糙，則W1＞W(wǎng)2D．若水平面粗糙，則W1＜W2A［恒力做的功W＝Flcosα，比較F、l、α三量即可。由題意知，F(xiàn)1＝F2，l1＝l2，α1＝α2，又W＝Flcosα,故無論水平面光滑還是粗糙，均有W1＝W2，故A正確。]2．如圖所示,穩(wěn)站在商店自動(dòng)扶梯水平踏板上的人，隨扶梯斜向上做加速運(yùn)動(dòng)，則在此過程中(）A．人只受到重力和踏板的支持力作用B．人受到的重力和踏板的支持力大小相等方向相反C．支持力對(duì)人做正功D．支持力對(duì)人做功為零C［人隨扶梯向上加速運(yùn)動(dòng)時(shí),受踏板支持力、靜摩擦力（水平向右)和重力作用，人處于超重狀態(tài)。支持力大于重力,故A、B錯(cuò)誤;支持力與位移方向夾角小于90°，故支持力對(duì)人做正功,C正確，D錯(cuò)誤.］3．如圖所示，坐在雪橇上的人與雪橇的總質(zhì)量為m,在與水平面成θ角的恒定拉力F作用下，沿水平地面向右移動(dòng)了一段距離s.已知雪橇與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,則雪橇受到的（)A．支持力做功為mgs B．重力做功為mgsC．拉力做功為Fscosθ D．滑動(dòng)摩擦力做功為－μmgsC［支持力和重力與位移垂直,不做功，A、B錯(cuò)誤；拉力和摩擦力做功分別為W1＝Fscosθ,W2＝－μ(mg－Fsinθ)s，C正確，D錯(cuò)誤。]4．如圖所示，同一物體分別沿斜面AD和BD自頂點(diǎn)由靜止開始下滑，該物體與兩斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同.在滑行過程中克服摩擦力做的功分別為WA和WB，則(）A．WA＞W(wǎng)B B．WA＝WBC．WA＜WB D．無法確定B［設(shè)斜面AD、BD與水平面CD所成夾角分別為α、β，根據(jù)功的公式,得WA＝μmgsADcosα＝μmgsCD，WB＝μmgsBDcosβ＝μmgsCD，選項(xiàng)B正確.］◎考點(diǎn)二功率的理解與運(yùn)用5．某車以相同的功率在兩種不同的水平路面上行駛，受到的阻力分別為車重的k1和k2倍,最大速率分別為v1和v2，則（）A．v2＝k1v1 B．v2＝eq\f(k1,k2)v1C．v2＝eq\f(k2，k1）v1 D．v2＝k2v1B［該車在水平路面上達(dá)到最大速率時(shí)，處于平衡狀態(tài)，即該車此時(shí)的牽引力F1＝k1mg，F(xiàn)2＝k2mg,兩種情況下，車的功率相同,即F1v1＝F2v2，解得v2＝eq\f（k1，k2)v1，故選項(xiàng)B正確。]6．如圖所示，質(zhì)量為2kg的物體以10m/s的初速度水平拋出，經(jīng)過2s落地。g取10m/s2。關(guān)于重力做功的功率，下列說法正確的是（）A．下落過程中重力的平均功率是400WB．下落過程中重力的平均功率是100WC．落地前的瞬間重力的瞬時(shí)功率是400WD．落地前的瞬間重力的瞬時(shí)功率是200WC［物體2s下落的高度為h＝eq\f（1,2)gt2＝20m，落地的豎直分速度為vy＝gt＝20m/s，所以落到地面前的瞬間重力的瞬時(shí)功率是P＝mgvy＝400W，下落過程中重力的平均功率是eq\x\to（P）＝eq\f(mgh,t）＝200W，選項(xiàng)C正確.］7．如圖所示是小孩滑滑梯的情景,假設(shè)是固定光滑斜面，傾角為30°，小孩質(zhì)量為m，由靜止開始沿滑梯下滑,滑行距離為s時(shí),重力的瞬時(shí)功率為（）A．mgeq\r(gs） B．eq\f（1，2)mgeq\r(gs)C．mgeq\r(2gs） D．eq\f（1,2)mgeq\r（6gs）B[小孩的加速度a＝eq\f（mgsin30°,m）＝eq\f（1，2)g，由v2＝2as得小孩滑行距離s時(shí)的速率v＝eq\r(gs），故此時(shí)重力的瞬時(shí)功率P＝mgvsin30°＝eq\f（1，2)mgeq\r(gs)，B正確。]◎考點(diǎn)三機(jī)車啟動(dòng)的兩種方式8．（多選)如圖是一汽車在平直路面上啟動(dòng)的速度-時(shí)間圖像，從t1時(shí)刻起汽車的功率保持不變,由圖像可知(）A．0～t1時(shí)間內(nèi)，汽車的牽引力增大，加速度增大，功率不變B．0～t1時(shí)間內(nèi)，汽車的牽引力不變，加速度不變,功率增大C．t1~t2時(shí)間內(nèi)，汽車的牽引力減小，加速度減小D．t1～t2時(shí)間內(nèi)，汽車的牽引力不變,加速度不變BC[0～t1時(shí)間內(nèi)，汽車的速度是均勻增加的，是勻加速運(yùn)動(dòng)，所以汽車的牽引力不變，加速度不變，功率增大，故A錯(cuò)誤，B正確;t1～t2時(shí)間內(nèi)，汽車的功率已經(jīng)達(dá)到最大值，功率不能再增加，所以汽車的牽引力在減小,加速度也要減小，故C正確，D錯(cuò)誤.］9．質(zhì)量為m的汽車，其發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率為P。當(dāng)它開上一個(gè)傾角為θ的斜坡時(shí)，受到的阻力為車重力的k倍，則車的最大速度為(）A．eq\f（P,mgsinθ) B．eq\f(Pcosθ，mgk＋sinθ)C．eq\f(Pcosθ，mg） D．eq\f（P，mgk＋sinθ)D［當(dāng)汽車做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)速度最大，此時(shí)汽車的牽引力F＝mgsinθ＋kmg，而P＝Fvm，由此可得vm＝eq\f(P,mgk＋sinθ)，故選項(xiàng)D正確.］（建議用時(shí)：15分鐘）10．如圖所示，水平路面上有一輛質(zhì)量為M的汽車，車廂中有一個(gè)質(zhì)量為m的人正用水平方向的恒定推力F向前推車廂，在車以加速度a向前行駛距離L的過程中,下列說法正確的是（）A．人對(duì)車的推力F做的功為FLB．人對(duì)車做的功為maLC．車對(duì)人的作用力大小為maD．車對(duì)人的摩擦力做的功為（F－ma)LA［根據(jù)功的公式可知,人對(duì)車的推力做功W＝FL,A正確；在水平方向上,由牛頓第二定律可知車對(duì)人的作用力為F′＝ma，人對(duì)車的作用力為－ma，故人對(duì)車做的功為W′＝－maL,B錯(cuò)誤；在水平方向上車對(duì)人的作用力的合力為ma，而車對(duì)人還有支持力，故車對(duì)人的作用力為F合＝eq\r(ma2＋mg2)＝meq\r（a2＋g2），C錯(cuò)誤；對(duì)人由牛頓第二定律可知f－F＝ma,f＝ma＋F，車對(duì)人的摩擦力做的功為Wf＝fL＝(F＋ma）L，D錯(cuò)誤。]11．汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)的額定輸出功率為P1，它在水平路面上行駛時(shí)受到的摩擦阻力大小恒定。汽車在水平路面上由靜止開始運(yùn)動(dòng)，直到車速達(dá)到最大速度vmax。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率P隨時(shí)間變化的圖像如圖所示。若在0～t1時(shí)間內(nèi)，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的牽引力是恒定的，則汽車受到的合力F合隨時(shí)間變化的圖像可能是下列圖中的(）ABCDD［0～t1時(shí)間內(nèi)牽引力是恒定的，故合力也是恒定的；輸出功率在增大，當(dāng)達(dá)到額定功率后，速度逐漸增大，牽引力逐漸減小，一直到牽引力等于摩擦力，故合力也一直減小直到等于零，選項(xiàng)D正確。］12．如圖所示，水平的傳送帶以速度v＝6m/s順時(shí)針運(yùn)轉(zhuǎn)，兩傳動(dòng)輪M、N之間的距離為L＝10m，若在M輪的正上方,將一質(zhì)量為m＝3kg的物體輕放在傳送帶上，已知物體與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0。3，在物體由M處傳送到N處的過程中，傳送帶對(duì)物體的摩擦力做了多少功？（g取10m/s2）[解析］物體放在傳送帶上后的加速度a＝eq\f(F，m)＝eq\f（μmg,m)＝μg＝3m/s2設(shè)一段時(shí)間后物體的速度增大到v＝6m/s,此后物體與傳送帶速度相同，二者之間不再相對(duì)滑動(dòng)，滑動(dòng)摩擦力隨之消失，可見滑動(dòng)摩擦力的作用時(shí)間為t＝eq\f（v，a)＝eq\f(6，3)s＝2s在這2s內(nèi)物體水平向右運(yùn)動(dòng)的位移為l＝eq\f(1，2）at2＝eq\f(1,2)×3×22m＝6m＜L＝10m故滑動(dòng)摩擦力對(duì)物體所做的功為W＝Fl＝μmgl＝0.3×3×10×6J＝54J。［答案]54J13．圖示為修建高層建筑常用的塔式起重機(jī)。在起重機(jī)將質(zhì)量m＝5×103kg的重物豎直吊起的過程中，重物由靜止開始向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng),加速度a＝0.2m/s2，當(dāng)起重機(jī)輸出功率達(dá)到其允許的最大值時(shí)，保持該功率直到重物做vm＝1.02m/s的勻速運(yùn)動(dòng).g取10m/s2,不計(jì)額外功。求：(1)起重機(jī)允許輸出的最大功率;（2)重物做勻加速運(yùn)動(dòng)所經(jīng)歷的時(shí)間和起重機(jī)在第2秒末的輸出功率.［解析］(1）設(shè)起重機(jī)允許輸出的最大功率為P0，重物達(dá)到最大速度時(shí),拉力F0等于重力.P0＝F0vm ①P0＝mgvm ②代入數(shù)據(jù),有P0＝5。1×104W. ③（2)勻加速運(yùn)動(dòng)結(jié)束時(shí)，起重機(jī)達(dá)到允許輸出的最大功率，設(shè)此時(shí)重物受到的拉力為F,速度為v1，勻加速運(yùn)動(dòng)經(jīng)歷時(shí)間為t1，有:P0＝Fv1 ④F－mg＝ma ⑤v1＝at1 ⑥由③④⑤⑥,代入數(shù)據(jù)，得t1＝5s