2024-2025學年新教材高中物理第四章機械能及其守恒定律12功功率練習含解析粵教版必修2

PAGE8-功功率(25分鐘·60分)一、選擇題(本題共6小題,每題6分,共36分)1.關于力對物體做功,下列說法正確的是 ()A.靜摩擦力對物體肯定不做功B.滑動摩擦力對物體肯定做功C.一對平衡力對物體做功的代數和肯定為零D.合外力對物體不做功,物體肯定處于平衡狀態(tài)【解析】選C。假如靜摩擦力是動力或者阻力,就會對物體做正功或者負功,A錯誤;假如滑動摩擦力既不是動力也不是阻力,就對物體不做功,B錯誤;一對平衡力要么對物體都不做功,要么一個正功一個負功且代數和為零,C正確;合外力對物體不做功,合外力不肯定為零,物體不肯定處于平衡狀態(tài),故D錯誤。2.(2024·本溪高一檢測)一輛汽車在水平馬路上行駛,設汽車在行駛過程中所受阻力不變,汽車的發(fā)動機始終以額定功率輸出。關于牽引力和汽車速度,下列說法中正確的是 ()A.汽車加速行駛時,牽引力不變,速度增大B.汽車加速行駛時,牽引力增大,速度增大C.汽車加速行駛時,牽引力減小,速度增大D.當牽引力等于零時,速度達到最大值【解析】選C。汽車的發(fā)動機輸出功率恒定,即P肯定,則由公式P=Fv可得出v增大,此時F減小,但由于合外力方向與汽車運動方向一樣,因此汽車速度仍在增大;當汽車受到的牽引力和阻力相等時,汽車速度達到最大值,而后做勻速直線運動,故C正確。3.(2024·廣州高一檢測)列車在空載時加速經過一段平直的路段,通過某點時速率為v,加速度大小為a1;當列車滿載貨物再次加速經過同一點時,速率仍為v,加速度大小變?yōu)閍2。設列車發(fā)動機的功率恒為P,阻力是列車重力的k倍,重力加速度大小為g,則列車空載與滿載時的質量之比為 ()A. B.C. D.【解析】選B。對列車進行受力分析,依據牛頓其次定律有:F-kmg=ma,解得:F=ma+kmg,列車功率恒定,經過同一點時,速率仍為v,由功率公式:P=Fv,可知F大小相等。依據題意,有F1=m1a1+km1g,F2=m2a2+km2g,F1=F2,解得:4.下面四幅圖是小新提包回家的情景,小新對提包的拉力沒有做功的是 ()【解析】選B。依據功的概念及做功的兩個因素可知,只有同時滿意力及在力的方向上有位移兩個條件時,力對物體才做功,A、C、D做功,B沒有做功。【加固訓練】有下列幾種運動狀況:①用水平推力F推一質量為m的物體在光滑水平面上前進位移x;②用水平推力F推一質量為2m的物體在粗糙水平面上前進位移x;③用與水平方向成60°角斜向上的拉力F拉一質量為m的物體在光滑水平地面上前進位移2x;④用與斜面平行的力F拉一質量為3m的物體在光滑斜面上前進位移x。關于以上四種狀況下力F做功的推斷,正確的是 ()A.②狀況做功最多 B.①狀況做功最少C.④狀況做功最少 D.四種狀況做功一樣多【解析】選D。由功的公式W=Fxcosα知第①種狀況力F做功W1=Fx,第②種狀況力F做功W2=Fx,第③種狀況力F做功W3=F·2x·cos60°=Fx,第④種狀況力F做功W4=Fx可見四種狀況力做功一樣多,選項D正確。5.我國自主研發(fā)的第一艘平流層飛艇“圓夢”號試飛勝利。若飛艇在平流層水平勻速飛行時,所受空氣阻力與飛行速度成正比。當勻速飛行速度為v時,動力系統(tǒng)的輸出功率為P;當勻速飛行速度為2v時,動力系統(tǒng)的輸出功率為 ()A.B.C.2PD.4P【解析】選D。設當飛艇以速度v勻速飛行時,所受空氣阻力為f,則P=fv。由題意,當勻速飛行速度為2v時,所受空氣阻力為2f,所以此時動力系統(tǒng)輸出的功率P1=2f·2v=4P,D正確。6.(2024·東莞高一檢測)如圖為測定運動員體能的裝置,輕繩拴在腰間沿水平線跨過定滑輪(不計滑輪的質量與摩擦),下懸重力為G的物體。設人的重心相對地面不動,人用力向后蹬傳送帶,使水平傳送帶以速率v逆時針轉動,則()A.人對重物做功功率為GvB.人對傳送帶的摩擦力大小等于G,方向水平向右C.人對傳送帶的摩擦力對傳送帶不做功D.人對傳送帶做功的功率大小為Gv【解析】選D。重物沒有位移,所以人對重物沒有做功,功率為0,故A錯誤;依據人的重心不動,則知人處于平衡狀態(tài),摩擦力與拉力平衡,傳送帶對人的摩擦力方向向右,拉力等于物體的重力G,所以人對傳送帶的摩擦力大小等于G,方向水平向左,故B錯誤;在時間t內人對傳送帶做功消耗的能量等于人對傳送帶做的功,人的重心不動,繩對人的拉力和人與傳送帶間的摩擦力平衡,而拉力又等于G。依據W=Fvt,所以人對傳送帶做的功為Gvt,故C錯誤;依據恒力做功功率P=Fv得,人對傳送帶做功的功率大小為Gv,故D正確。二、計算題(本題共2小題,共24分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數值計算的要標明單位)7.(12分)(2024·德州高一檢測)如圖所示,在光滑水平面上,物體受兩個相互垂直的大小分別為F1=3N和F2=4N的恒力,其合力在水平方向上,從靜止起先運動10m,求:(1)F1和F2分別對物體做的功是多少?代數和為多大?(2)F1和F2的合力為多大?合力做功是多少?【解析】(1)力F1做的功W1=F1lcosθ1=3×10×J=18J。力F2做的功W2=F2lcosθ2=4×10×J=32J。W1與W2的代數和W=W1+W2=18J+32J=50J。(2)F1與F2的合力F==N=5N,合力F做的功W′=Fl=5×10J=50J。答案:(1)18J32J50J(2)5N50J8.(12分)一架質量m=2.0×104kg的飛機在水平跑道上起飛,發(fā)動機供應的推力恒為F1,在跑道上經過s1=400m的加速運動,達到起飛速度vm=100m/s?，F要使該飛機能在s2=100m的航母跑道上起飛,需用電磁彈射器協(xié)助。假設電磁彈射器對飛機施加恒定推力F2,飛機在地面和航母跑道上運動時所受的阻力均為f=1.0×10(1)飛機發(fā)動機的推力F1大小。(2)電磁彈射器的推力F2大小。(3)電磁彈射器的平均輸出功率。【解析】(1)設第一階段的加速度大小為a1,飛機在地面和航母跑道上運動時所受的阻力均為f=1.0×104N,依據牛頓其次定律得F1-f=ma1 ①依據運動學學問知-0=2a1s1 ②聯(lián)立①②解得:F1=2.6×105N。(2)設飛機在電磁彈射區(qū)的加速度大小為a2,由=2a2s2可得a2==m/s2=50m/s2③由F2+F1-f=ma2 ④解③④得:F2=7.5×105N。(3)平均速度為:==50m/s平均功率為:=F2=7.5×105×50W=3.75×107W。答案:(1)2.6×105N(2)7.5×105N(3)3.75×107W(15分鐘·40分)9.(6分)如圖所示,小麗和小芳都從一樓到二樓商場去購物,小麗從樓梯走上去,克服重力做功W1,所用時間t1,克服重力做功的平均功率為P1;小芳乘電梯上去,克服重力做功W2,所用時間t2,克服重力做功的平均功率為P2。已知她們的體重相同,且t1>t2,則 ()A.P1=P2 B.P1>P2 C.W1=W2 D.W1>W2【解析】選C。兩人的體重相同,爬樓的高度相同,依據公式W=-Gh可知兩人上樓過程重力做功相同,故克服重力做的功W1、W2大小相等,即W1=W2;克服重力的平均功率為P=,由于t1>t2,故P1<P2;故C正確。【加固訓練】(多選)我國高鐵技術處于世界領先水平。和諧號動車組是由動車和拖車編組而成,供應動力的車廂叫動車,不供應動力的車廂叫拖車。假設動車組各車廂質量均相等,動車的額定功率都相同,動車組在水平直軌道上運行過程中阻力與車重成正比。某列車組由8節(jié)車廂組成,其中第1、5節(jié)車廂為動車,其余為拖車,則該動車組 ()A.啟動時乘客受到車廂作用力的方向與車運動的方向相反B.做勻加速運動時,第5、6節(jié)與第6、7節(jié)車廂間的作用力之比為3∶2C.進站時從關閉發(fā)動機到停下來滑行的距離與關閉發(fā)動機時的速度成正比D.與改為4節(jié)動車帶4節(jié)拖車的動車組最大速度之比為1∶2【解析】選B、D。啟動時,乘客的加速度向前,車廂對人的作用力方向向前,與車運動的方向相同,選項A錯誤。以后面的車廂為探討對象,F56=3ma,F67=2ma,則5、6節(jié)與6、7節(jié)車廂間的作用力之比為3∶2,選項B正確。依據v2=2ax,車廂停下來滑行的距離x與速度的二次方成正比,選項C錯誤。若改為4節(jié)動車,則功率變?yōu)樵瓉?倍,由P=Fv知,最大速度變?yōu)樵瓉?倍,選項D正確。10.(6分)(多選)(2024·中山高一檢測)汽車發(fā)動機的額定功率為60kW,汽車質量為5t。汽車在水平面上行駛時,阻力與車重成正比,取g=10m/s2,當汽車以額定功率勻速行駛時速度為12m/s。突然減小油門,使發(fā)動機功率減小到40kW,對接下來汽車的運動狀況的描述正確的有 ()A.先做勻減速運動再做勻加速運動B.先做加速度增大的減速運動再做勻速運動C.先做加速度減小的減速運動再做勻速運動D.最終的速度大小是8m/s【解析】選C、D。依據P=Fv知,功率減小,則牽引力減小,牽引力小于阻力,依據牛頓其次定律知,產生加速度,加速度的方向與速度方向相反,汽車做減速運動,速度減小,則牽引力增大,故汽車做加速度減小的減速運動,當牽引力再次等于阻力時,汽車做勻速運動,故A、B錯誤,C正確;當功率為60kW時,汽車做勻速直線運動的速度為12m/s,則f==N=5000N。當牽引力再次等于阻力時,又做勻速直線運動,v==m/s=8m/s。故D正確。11.(6分)(多選)如圖所示,某中學科技小組制作了利用太陽能驅動小車的裝置。當太陽光照耀到小車上方的光電板時,光電板中產生的電流經電動機帶動小車前進。小車在平直的馬路上由靜止起先勻加速行駛,經過時間t,速度為v時功率達到額定功率,并保持不變;小車又接著前進了距離s,達到最大速度vm。設小車的質量為m,運動過程所受阻力恒為f,則 ()A.小車的額定功率為fvmB.小車的額定功率為fvC.小車做勻加速直線運動時的牽引力為f+D.小車做勻加速直線運動時的牽引力為f+【解題指南】解答本題需明確以下兩點:(1)小車做勻加速直線運動,牽引力不變,功率增大,達到額定功率后做變加速直線運動。(2)當牽引力等于阻力時,速度達到最大,做勻速直線運動?！窘馕觥窟xA、C。小車勻加速行駛時,牽引力不變,電動機的功率隨著小車速度的增大而增大,當達到額定功率時,以額定功率行駛,做加速度漸漸減小的加速運動,最終當牽引力等于阻力時,速度達到最大,所以額定功率P=fvm,故A正確,B錯誤;小車做勻加速直線運動加速度a=,依據牛頓其次定律知F-f=ma,聯(lián)立解得F=f+m,故C正確,的單位是m,與力的單位不同,D錯誤。12.(22分)(2024·濰坊高一檢測)如圖所示為修建高層建筑常用的塔式起重機。在起重機將質量m=5×103kg的重物豎直吊起的過程中,重物由靜止起先向上做勻加速直線運動,加速度a=0.2m/s2,當起重機輸出功率達到其允許的最大值時,保持該功率直到重物做vm=1.02m/s的勻速運動。g取10m/s(1)起重機允許輸出的最大功率;(2)重物做勻加速運動所經驗的時間;(3)起重機在第2s末的輸出功率?！窘馕觥?1)設起重機允許輸出的最大功率為P0,重物達到最大速度時,