廣西專版2024-2025學年新教材高中物理第8章機械能守恒定律1功與功率課后訓練新人教版必修第二冊

1功與功率課后·訓練提升合格考過關檢驗一、選擇題(每個小題只有一個正確答案)1.如圖所示,下列過程中人對物體做了功的是()答案:C解析:A、B選項所述情景中,位移都為零;D中冰壺滑行時,不受人的推力,故人對物體不做功;只有C選項所述情景,人對物體做功。2.人以20N的水平恒力推著小車在粗糙的水平面上前進了5m,人放手后,小車又前進了2m才停下來,則小車在運動過程中,人的推力所做的功為()A.100J B.140JC.60J D.無法確定答案:A解析:推力做的功W=Fs=20N×5m=100J,撤去推力,小車由于慣性接著向前運動,推力不做功,所以在小車運動的過程中,人的推力做的總功為100J,選項A正確。3.如圖所示,起重機正吊著一物體加速上升,在這一過程中,下列說法正確的是()A.重力做正功B.拉力做負功C.合力做負功D.合力做正功答案:D解析:物體加速上升,重力方向與位移方向相反,則重力做負功;拉力方向與位移方向相同,則拉力做正功;物體動能增加,由動能定理可知,合力做正功,則選項A、B、C錯誤,D正確。4.下列說法正確的是()A.力是矢量,位移是矢量,所以功也是矢量B.-10J的功大于+5J的功C.功的正、負表示方向D.若某一個力對物體不做功,說明該物體肯定沒有發(fā)生位移答案:B解析:功是標量,正功代表動力做功,負功代表阻力做功,功的大小看其肯定值,選項B正確,A、C錯誤;某個力對物體不做功也可能是在力的方向上位移是零,但不肯定是物體本身沒有位移,選項D錯誤。5.某同學站在電梯地板上,利用速度傳感器和計算機探討該電梯在升降過程中的狀況,下圖是計算機顯示的電梯在某一段時間內(nèi)速度改變的狀況,取豎直向上為正方向,已知電梯轎廂和乘客的總質(zhì)量為800kg,g取10m/s2。依據(jù)圖像供應的信息,可以推斷下列說法正確的是()A.在0~5s內(nèi),電梯加速上升,該同學處于失重狀態(tài)B.在10~20s內(nèi),鋼纜對電梯做正功C.在10~20s內(nèi),電梯上升的位移為20mD.在20~25s內(nèi),電梯(包括乘客)的重力做功為4×104J答案:B解析:由速度—時間圖像可知,在0~5s內(nèi),電梯的加速度為正,說明電梯的加速度向上,此時人處于超重狀態(tài),故選項A錯誤;10~20s內(nèi)電梯處于上升階段,鋼纜對電梯的力向上,則鋼纜對電梯做正功,故選項B正確;在10~20s內(nèi),電梯上升的位移為2×102m=10m,故選項C錯誤;在20~25s內(nèi),電梯向下運動的位移為h=1×52m=2.5m,則電梯(包括乘客)的重力做功為W=mgh=800×10×26.關于功率,下列說法正確的是()A.依據(jù)功率P=WtB.依據(jù)功率P=WtC.依據(jù)功率P=Fv可知,汽車的牽引力與速度成反比D.依據(jù)功率P=Fv可知,汽車的功率肯定時,它的牽引力與速度成反比答案:D解析:由功率公式P=Wt可知,在相同時間內(nèi),做功多的機器,功率肯定大,選項缺少“相同時間”這一條件,選項A錯誤。公式P=Wt求的是這段時間內(nèi)的平均功率,不能求瞬時功率,選項B錯誤。依據(jù)二、計算題7.一質(zhì)量為m=2.0kg的物體靜止在水平面上,現(xiàn)受到一大小為10N且方向與水平方向成37°的力F作用,在力F的作用下物體沿水平面做勻加速直線運動,運動時間為2s,物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為0.5,sin37°=0.6,重力加速度g取10m/s2。求:(1)這段過程中物體受到的重力、拉力F、摩擦力和合力做的功;(2)這段過程中拉力的平均功率和2s末拉力的瞬時功率。答案:(1)08J-7J1J(2)4W8W解析:(1)對物體受力分析,如圖所示重力方向豎直向下,而物體沿水平面做勻加速直線運動,在豎直方向上沒有位移,重力不做功,因此WG=0把拉力分解為水平方向的力和豎直方向的力,同理,豎直方向上的力不做功,所以拉力做功WF=Fcos37°·x依據(jù)勻變速直線運動的運動規(guī)律x=12at依據(jù)牛頓其次定律Fcos37°-μ(mg-Fsin37°)=ma聯(lián)立上式,解得WF=8J摩擦力做功Wf=-μ(mg-Fsinθ)·x解得Wf=-7J合力做功W合=WG+WN++WF+Wf=1J。(2)這段過程中拉力的平均功率P=WF瞬時功率P瞬=Fvcosθ,v=at聯(lián)立解得P瞬=8W。等級考素養(yǎng)提升一、選擇題(第1~4題為單選題,第5~6題為多選題)1.如圖所示,小孩與雪橇的總質(zhì)量為m,大人用與水平面成θ角的恒定拉力F將雪橇沿水平地面對右勻速移動了一段距離l。已知雪橇與地面間的動摩擦因數(shù)為μ,則關于各力對雪橇做功的說法正確的是()A.拉力對雪橇做功為FlB.滑動摩擦力對雪橇做功為-μmglC.支持力對雪橇做功為(mg-Fsinθ)lD.雪橇受到的各力對雪橇做的總功為零答案:D解析:對雪橇受力分析,如圖所示。拉力做功為WF=Flcosθ,選項A錯誤。雪橇豎直方向受力平衡,有FN+Fsinθ=mg,得FN=mg-Fsinθ,則摩擦力為Ff=μFN=μ(mg-Fsinθ),摩擦力做功為Wf=-Ffl=-μ(mg-Fsinθ)l,選項B錯誤。支持力做功為WN=FNlcos90°=0,選項C錯誤。由于雪橇做勻速運動,合力為零,故合力的功為零,選項D正確。2.如圖所示,物體在力F的作用下在水平面上發(fā)生了一小段位移s,設這三種情形下力、位移和所標θ角的大小都相同。三種狀況力F做的功分別為W甲、W乙、W丙,下列說法正確的是()A.甲、乙、丙三者做的功相同B.甲、乙做的功相同C.乙、丙做的功相同D.甲、丙做的功相同答案:D解析:恒力做功表達式為W=Fscosα,功的正負表示對應的力是動力還是阻力,功的大小看肯定值。這三種情形中甲、丙力F做功均為W=Fxcosθ,而乙圖中F與位移的夾角為鈍角,F做的功為W'=Fxcos(90°+θ)=-Fxcosθ,與甲、丙不同,選項D正確。3.如圖所示,一輛質(zhì)量為4t的汽車,發(fā)動機額定功率為80kW,在足夠長的斜面上由靜止起先以0.5m/s2的加速度沿斜面對下勻加速啟動,已知汽車所受阻力恒為重力的15,斜面傾角的正弦值sinα=0.1,g取10m/s2,則(A.汽車勻加速過程中的牽引力為1×104NB.汽車能達到的最大速度為20m/sC.汽車勻加速過程能持續(xù)的時間為16sD.若汽車勻加速過程加速度增大,則勻加速過程的末速度增大答案:B解析:勻加速過程滿意F+mgsinα-Ff=ma,解得F=6×103N,故選項A錯誤;達到最大速度時F'=Ff-mgsinα=4×103N,vm=PeF'=20m/s,故選項B正確;勻加速的末速度v=PeF=403m/s,時間t=va=4.一個小孩(示意圖)站在船上,按圖甲、乙兩種狀況用同樣大小的力拉輕繩,經(jīng)過相同的時間t(船未碰撞),小孩所做的功W1、W2及在時間t內(nèi)小孩拉繩的功率P1、P2的關系為()A.W1>W2,P1=P2 B.W1<W2,P1<P2C.W1=W2,P1=P2 D.W1<W2,P1=P2答案:B解析:按題圖甲、乙兩種狀況用同樣大小的力拉繩,左邊的船移動的位移相同,但乙圖中右邊的船也要移動,故乙圖中拉力作用點移動的總的距離大;拉力做的功等于拉力與作用點在拉力方向上的位移的乘積,故乙圖中拉力做功多,由于時間相同,故乙圖中拉力的功率大,選項B正確。5.如圖甲所示,物體受到水平推力F的作用在粗糙水平面上做直線運動。監(jiān)測到推力F、物體速度v隨時間t改變的規(guī)律如圖乙所示。g取10m/s2,則()甲乙A.第1s內(nèi)推力做功為1JB.第2s內(nèi)物體克服摩擦力做的功為2.0JC.第1.5s時推力F的功率為3WD.第2s內(nèi)推力F做功的平均功率為1.5W答案:BC解析:從速度—時間圖像中可知物體在第1s內(nèi)速度為零,即處于靜止狀態(tài),所以推力做功為零,選項A錯誤。速度—時間圖像與坐標軸圍成的面積表示位移,所以第2s內(nèi)的位移為x=12×1×2m=1m;由速度—時間圖像可以知道在2~3s的時間內(nèi),物體勻速運動,處于受力平衡狀態(tài),所以滑動摩擦力的大小為2N,故摩擦力做功為Wf=-Ffx=-2.0J,克服摩擦力做功為2.0J,選項B正確。第1.5s速度為1m/s,故第1.5s時推力的功率為P=Fv=3×1W=3W,選項C正確。第2s內(nèi)F做的功為W=Fx=3×1J=3J,所以第2s內(nèi)推力F做功的平均功率為P=W6.質(zhì)量是2000kg、額定功率為80kW的汽車,在平直馬路上行駛中的最大速度為20m/s。若汽車從靜止起先做勻加速直線運動,加速度大小為2m/s2,運動中的阻力不變,下列說法正確的是()A.汽車所受阻力為4000NB.3s末汽車的瞬時功率為80kWC.汽車做勻加速運動的時間為10sD.汽車在勻加速運動中牽引力所做的功為2×105J答案:AD解析:當汽車勻速直線運動時,速度達到最大,此時牽引力與阻力大小相等,則得阻力Ff=Pvm=4×103N,故選項A正確。當汽車的實際功率達到額定功率時,勻加速運動結束,設汽車做勻加速運動的時間為t,勻加速運動的末速度為v=PF,依據(jù)牛頓其次定律得F-Ff=ma,由運動學公式得v=at,聯(lián)立得t=Pa(Ff+ma)=5s,則3s末汽車在勻加速運動,3s末汽車的瞬時功率為P3=Fv3=(Ff+ma)at1=4.8×104W,故選項B、C錯誤。勻加速運動的位移二、計算題7.如圖所示,光滑水平地面靜止放著質(zhì)量m=10kg的木箱,與水平方向成θ=60°的拉力F作用于物體,拉力F=2.0N,當木箱在力F作用下由靜止起先運動4.0s后,求:(1)木箱運動的加速度大小;(2)4.0s拉力F所做的功;(3)4.0s末拉力F的瞬時功率。答案:(1)0.1m/s2(2)0.8J(3)0.4W解析:(1)木箱受到重力、恒力F、水平面的支持力作用,設加速度大小為a,將拉力正交分解,依據(jù)牛頓其次定律得Fcos60°=ma,代入解得a=0.1m/s2。(2)移動的距離為x=12at2=12×0.1×4依據(jù)功的定義式W=Flcosα得,4.0s拉力F所做的功為W=Fxcosα=2×0.8×cos60°J=0.8J。(3)4s末木箱的速度為v=at=0.1×4m/s=0.4m/s依據(jù)P=Fvcosα得4.0s末拉力F的瞬時功率為P=Fvcosα=2×0.4×cos60°W=0.4W。8.質(zhì)量為2t的汽車,沿傾角為37°的斜坡由靜止起先運動,汽車在運動過程中所受摩擦阻力大小恒為2000N,汽車發(fā)動機的額定輸出功率為126kW。(sin37°=0.6,cos37°=0.8)(1)若汽車以額定功率啟動,汽車所能達到的最大速度是多少?當汽車的速度為4m/s時,加速度是多少?(2)若汽車以恒定的加速度2m/s2啟動,這一過