2024-2025學(xué)年新教材高中物理第八章機(jī)械能守恒定律第一節(jié)功與功率作業(yè)含解析新人教版必修2

PAGE1-第一節(jié)功與功率eq\f(合格考訓(xùn)練,25分鐘·滿分60分)一、選擇題(本題共8小題，每題6分，共48分)1．如圖所示，下列過程中人對(duì)物體做了功的是(C)A．小華用力推石頭，但沒有推動(dòng)B．小明舉起杠鈴后，在空中停留3秒的過程中C．小紅提著書包，隨電梯一起勻速上升的過程中D．小陳將冰壺推出后，冰壺在水平冰面上滑行了5米的過程中解析：A、B選項(xiàng)所述情景中，位移都為零，D中冰壺滑行時(shí)，不受人的推力，故人對(duì)物體不做功，只有C選項(xiàng)所述情景，人對(duì)物體做功。2．一位同學(xué)將一本掉在地板上的物理必修2課本漸漸撿回到課桌上，則該同學(xué)對(duì)教科書做功大約為(取重力加速度g＝10m/s2)(C)A．0.04J B．0.4JC．4J D．40J解析：課本重約5N，課桌高約為0.8m，則W＝F·l＝4J，故選C。3．關(guān)于功率的概念，以下說法正確的是(D)A．功率是描述力對(duì)物體做功多少的物理量B．由P＝W/t可知，功率與時(shí)間成反比C．由P＝Fv可知只要F不為零，v也不為零，那么功率P就肯定不為零D．某個(gè)力對(duì)物體做功越快，它的功率就肯定大解析：功率是描述物體做功快慢的物理量，所以A錯(cuò)、D對(duì)；功率與時(shí)間沒有干脆關(guān)系B錯(cuò)；當(dāng)F⊥v時(shí)，P＝0，所以C錯(cuò)，正確選項(xiàng)為D。4．一只蘋果從樓上某一高度自由下落，蘋果在空中依次經(jīng)過三個(gè)完全相同的窗戶1、2、3。圖中直線為蘋果在空中的運(yùn)動(dòng)軌跡。若不計(jì)空氣阻力的影響，以下說法正確的是(D)A．蘋果通過第三個(gè)窗戶所用的時(shí)間最長(zhǎng)B．蘋果通過第一個(gè)窗戶的平均速度最大C．蘋果通過第三個(gè)窗戶重力做的功最多D．蘋果通過第一個(gè)窗戶重力做功的平均功率最小解析：由于自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，由公式v＝gt可知，速度越來越大，由平均速度公式eq\x\to(v)＝eq\f(v0＋v,2)可知，蘋果通過第一個(gè)窗戶的平均速度最小，通過第一個(gè)窗戶所用時(shí)間最長(zhǎng)，故A、B錯(cuò)誤；由功的定義式可知，蘋果通過三個(gè)窗戶的過程中重力做的功相等，故C錯(cuò)誤；由平均功率公式eq\x\to(P)＝Fv可知，蘋果通過第一個(gè)窗戶的過程中重力做功的平均功率P＝mgv最小，故D正確。5．載人飛行包是一個(gè)單人低空飛行裝置，如圖所示，其發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)用汽油作為燃料供應(yīng)動(dòng)力，可以垂直起降，也可以快速前進(jìn)，若飛行包(包括人)在豎直勻速著陸的過程中(空氣阻力不行忽視)，下列的說法正確的是(C)A．發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)飛行包做正功B．飛行包的重力做負(fù)功C．空氣阻力對(duì)飛行包做負(fù)功D．飛行包的合力做負(fù)功解析：飛行包(包括人)在豎直勻速著陸的過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力向上，則發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)飛行包做負(fù)功，故A錯(cuò)誤。高度下降，飛行包的重力做正功，故B錯(cuò)誤?？諝庾枇ωQ直向上，與位移方向相反，則空氣阻力對(duì)飛行包做負(fù)功，故C正確。飛行包勻速運(yùn)動(dòng)，合力為零，則飛行包的合力不做功，故D錯(cuò)誤。故選C。6．(2024·四川雅安高一期末)質(zhì)量為m的汽車，啟動(dòng)后沿平直路面行駛，假如發(fā)動(dòng)機(jī)的功率恒為P，且行駛過程中受到的摩擦阻力大小肯定，汽車速度能夠達(dá)到的最大值為v，那么當(dāng)汽車的車速為eq\f(v,3)時(shí)，汽車的瞬時(shí)加速度的大小為(B)A．eq\f(P,mv) B．eq\f(2P,mv)C．eq\f(3P,mv) D．eq\f(4P,mv)解析：當(dāng)汽車勻速行駛時(shí)，據(jù)P＝Fv知，摩擦阻力Ff＝F＝eq\f(P,v)。當(dāng)汽車的速度為eq\f(v,3)時(shí)，依據(jù)P＝F′·eq\f(v,3)，得引力F′＝eq\f(3P,v)，由牛頓其次定律得加速度a＝eq\f(F′－Ff,m)＝eq\f(\f(3P,v)－\f(P,v),m)＝eq\f(2P,mv)。7．汽車在平直馬路上以速度v0勻速行駛，發(fā)動(dòng)機(jī)功率為P?？爝M(jìn)入鬧市區(qū)時(shí)，司機(jī)減小了油門，使汽車的功率馬上減小一半并保持該功率接著行駛。下面四個(gè)圖像中，哪個(gè)圖像正確表示了從司機(jī)減小油門起先，汽車的速度與時(shí)間的關(guān)系(C)解析：功率減小一半后，汽車做加速度越來越小的減速運(yùn)動(dòng)，最終勻速運(yùn)動(dòng)。8．(多選)如圖所示為測(cè)定運(yùn)動(dòng)員體能的一種裝置。運(yùn)動(dòng)員質(zhì)量為m1，繩拴在腰間沿水平方向跨過滑輪(不計(jì)滑輪質(zhì)量及摩擦)，下懸一質(zhì)量為m2的重物，人用力蹬傳送帶而人的重心不動(dòng)，使傳送帶以速率v勻速向右運(yùn)動(dòng)。下面是人對(duì)傳送帶做功的四種說法，其中正確的是(AC)A．人對(duì)傳送帶做功B．人對(duì)傳送帶不做功C．人對(duì)傳送帶做功的功率為m2gvD．人對(duì)傳送帶做功的功率為(m1＋m2)gv解析：人在水平方向受繩子拉力和摩擦力作用而處于平衡狀態(tài)，F(xiàn)f＝FT＝m2g。由牛頓第三定律得人對(duì)傳送帶的摩擦力為Ff′＝Ff，方向向右，所以人對(duì)傳送帶做正功，做功的功率為P＝Ff′v＝m2gv，A、C正確。二、非選擇題9．(12分)如圖所示，質(zhì)量為20kg的小孩坐在雪橇上，現(xiàn)用一個(gè)與水平方向成α＝37°、大小為60N的力F拉著雪橇沿水平地面從靜止起先以a＝0.5m/s2的加速度做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，已知雪橇的質(zhì)量為20kg，求2s內(nèi)雪橇上各力做的功？合力做的功是多少？解析：2s內(nèi)雪橇的位移l＝eq\f(1,2)at2＝1m重力和支持力做功為零拉力F做功WF＝Flcosα＝60×1×0.8J＝48J雪橇所受合力為F合＝ma＝40×0.5N＝20N合外力對(duì)物體做的功W合＝F合l＝20×1J＝20J摩擦力做的功Wf＝W合－WF＝20J－48J＝－28J答案：重力和支持力做功為零拉力做功48J摩擦力做功－28J合力做功20Jeq\f(等級(jí)考訓(xùn)練,15分鐘·滿分40分)一、選擇題(本題共4小題，每題7分，共28分)1．2024年國(guó)慶小長(zhǎng)假，雪晴同學(xué)旅游到一家農(nóng)家樂餐廳就餐時(shí)發(fā)覺，店內(nèi)竟有真驢拉磨磨玉米面，如圖所示，假設(shè)驢拉磨的平均用力大小為500N，運(yùn)動(dòng)的半徑為1m，則驢拉磨轉(zhuǎn)動(dòng)一周所做的功為(D)A．0 B．500JC．500πJ D．1000πJ解析：由于F的方向保持與作用點(diǎn)的速度方向一樣，因此F做功不為零，可否定A答案。由于F的方向保持與作用點(diǎn)的速度方向一樣，因此可把圓周劃分成許多小段探討，如圖所示，當(dāng)各小段的弧長(zhǎng)Δsi足夠小(Δsi→0)時(shí)，在這Δsi內(nèi)F的方向幾乎與該小段的位移方向重合。故WF＝F·Δs1＋F·Δs2＋F·Δs3＋…＝F·2πR＝1000πJ。(這等效于把曲線拉直)2．(2024·吉林省試驗(yàn)中學(xué)高一下學(xué)期期中)如圖所示，木板可繞固定水平軸O轉(zhuǎn)動(dòng)。木板從水平位置OA緩慢轉(zhuǎn)到OB位置，木板上的物塊始終相對(duì)于木板靜止。在這一過程中，物塊的重力做功為－2J。用FN表示物塊受到的支持力，用Ff表示物塊受到的摩擦力。在此過程中，以下推斷正確的是(B)A．FN和Ff對(duì)物塊都不做功B．FN對(duì)物塊做功為2J，F(xiàn)f對(duì)物塊不做功C．FN對(duì)物塊不做功，F(xiàn)f對(duì)物塊做功為2JD．FN和Ff對(duì)物塊所做功的代數(shù)和為零解析：由題意可知，物體時(shí)刻處于平衡狀態(tài)，所受合力為零。故W合＝0，又知其摩擦力不做功Wf＝0，由W合＝WF＋WG可得WF＝2J，故選項(xiàng)B正確。3．(多選)一輛轎車在平直馬路上運(yùn)行，啟動(dòng)階段轎車牽引力保持不變，而后以額定功率接著行駛，經(jīng)過時(shí)間t0，其速度由零增大到最大值vm。若轎車所受的阻力f為恒力，關(guān)于轎車的速度v、牽引力F、功率P隨時(shí)間t改變的狀況，下列選項(xiàng)正確的是(BCD)解析：轎車以恒定的牽引力F啟動(dòng)，由a＝eq\f(F－f,m)得，轎車先做勻加速運(yùn)動(dòng)，由P＝Fv知，轎車的輸出功率勻稱增加，當(dāng)功率達(dá)到額定功率時(shí)，牽引力漸漸減小，加速度漸漸減小，轎車做加速度漸漸減小的加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)F＝f時(shí)，速度達(dá)到最大，之后轎車做勻速運(yùn)動(dòng)，B、C、D正確，A錯(cuò)誤。4．(多選)在訓(xùn)練運(yùn)動(dòng)員奔跑中下肢向后的蹬踏力氣時(shí)，有一種方法是讓運(yùn)動(dòng)員腰部系繩拖著汽車輪胎奔跑，如圖所示，在一次訓(xùn)練中，運(yùn)動(dòng)員腰部系著不行伸長(zhǎng)的輕繩拖著質(zhì)量m＝11kg的輪胎從靜止起先沿著筆直的跑道加速奔跑，5s后輪胎從輕繩上脫落，輪胎運(yùn)動(dòng)的v－t圖像如圖乙所示。不計(jì)空氣阻力。已知繩與地面的夾角為37°，且sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g取10m/s2。下列說法正確的是(BCD)A．輪胎與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.25B．繩子拉力的大小為70NC．在0～7s內(nèi)，輪胎克服摩擦力做功為1400JD．在2s時(shí)，繩子拉力的瞬時(shí)功率為224W解析：由乙圖知a1＝2m/s2，a2＝－5m/s2，則Fcos37°－μ(mg－Fsin37°)＝ma1，－μmg＝ma2由以上兩式解得μ＝0.5，F(xiàn)＝70N故A錯(cuò)，B對(duì)；前5s克服摩擦力做功Wf1＝μ(mg－Fsin37°)l1＝850J，后2s克服摩擦力做功Wf2＝μmgl2＝550J，故Wf＝Wf1＋Wf2＝1400J，選項(xiàng)C正確；2s時(shí)PF＝Fvcos37°＝224W，選項(xiàng)D正確。二、非選擇題5．(12分)圖示為修建高層建筑常有的塔式起重機(jī)。在起重機(jī)將質(zhì)量m＝5×103kg的重物豎直吊起的過程中，重物由靜止起先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)。取g＝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)驗(yàn)的時(shí)間和起重機(jī)在第2秒末的輸出功率。答案：(1)5.1×104W(2)5s2.04×104W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