高中物理人教版 (2019)必修 第二册2 万有引力定律一课一练

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第二册2 万有引力定律一课一练，共9页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，计算题等内容，欢迎下载使用。
高中同步测试卷(五)第五单元　功和功率(时间：90分钟，满分：100分)一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确．)1．如图所示，在加速向右运动的车厢中，一人用力向前推车厢(人与车厢始终保持相对静止)，则下列说法中正确的是(　　)A．人对车厢的作用力做正功  B．车厢对人做负功C．车厢对人做正功  D．车厢对人不做功　　　　　第1题图　　　 　　　第2题图　　　　　　　　　　　　第3题图2．如图所示，一个人推磨，其推磨杆的力的大小始终为F，与磨杆始终垂直，作用点到轴心的距离为r，磨绕轴转动，则在转动一周的过程中推力F做的功为(　　)A．0  B．2πrF C．2Fr  D．－2πrF3．一滑块静止在粗糙水平地面上，t＝0时给滑块施加一水平方向的作用力F，力F和滑块的速度v随时间的变化规律分别如图甲和乙所示．设在第1秒内、第2秒内力F对滑块做的功分别为W1、W2，则W1与W2之比为(　　)A．1∶1 B．1∶2 C．1∶4  D．2∶14．如图甲所示，某女士第一次站立在台阶式自动扶梯上，扶梯将她送上楼，第二次如图乙所示，该女士乘相同自动扶梯的同时，她还相对于扶梯匀速向上走，两次到达同一高度．两次自动扶梯匀速运动的速度相同，下列关于两次自动扶梯的牵引力做功和功率的说法正确的是(　　)A．两次牵引力做功相同，第一次的牵引力的功率较大B．第一次牵引力做功较大，两次牵引力的功率相同C．第一次牵引力做功较大，功率也是第一次的大D．两次牵引力做功相同，功率也相同5.如图所示，水平抛出的物体抵达斜面上端P处时，其速度方向恰好沿着斜面向下，然后沿斜面无摩擦滑下，在下图所示的图象中能正确描述物体重力的功率PG随时间t变化的图象是(　　)6．如图所示是测量运动员体能的一种装置，运动员的质量为m1，绳一端拴在腰间水平方向跨过定滑轮(不计滑轮摩擦)，绳的另一端悬吊的重物的质量为m2，人在水平传送带上用力向后蹬传送带，而人的重心不动，使得传送带以速度v匀速向右运动．人的脚与传送带间的动摩擦因数为μ，则(　　)A．人对传送带不做功B．传送带给人的摩擦力方向与传送带的速度v方向相同C．由题意可知，μm1g＝m2gD．人对传送带做功的功率为m2gv7．放在水平地面上的物体受到水平拉力的作用，在0～6 s内其速度与时间图象和拉力的功率与时间图象分别如图甲、乙所示，则物体的质量为(g取10 m/s2)(　　) A. kg  B. kg C. kg  D. kg二、多项选择题(本题共5小题，每小题6分，共30分．在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题意．)8．有一固定轨道ABCD如图所示，AB段为四分之一光滑圆弧轨道，其半径为R，BC段是水平光滑轨道，CD段是光滑斜面轨道，BC和斜面CD间用一小段光滑圆弧连接．有编号为1、2、3、4完全相同的4个小球(小球不能视为质点，其半径r<R)，紧挨在一起从圆弧轨道上某处由静止释放，经平面BC到斜面CD上，忽略一切阻力，则下列说法错误的是(　　)A．四个小球在整个运动过程中始终不分离B．在圆弧轨道上运动时，2号球对3号球不做功C．在CD斜面轨道上运动时，2号球对3号球做正功D．在CD斜面轨道上运动时，2号球对3号球做负功9.如图所示，重球m用一条不可伸长的轻质细线拴住后悬于O点，重球置于一个斜面不光滑的斜劈M上，用水平力F向左推动斜劈M在光滑水平桌面上由位置甲匀速向左移动到位置乙，在此过程中，正确的说法是(　　)A．M、m间的摩擦力对m做正功  B．M、m间的摩擦力对m做负功C．M、m间的弹力对m做负功  D．M、m间的弹力对m做正功10．在水平直轨道上有一列以额定功率行驶的列车，所受阻力与质量成正比，由于发生紧急情况，使最后几节车厢与车体分离，分离后车头保持额定功率运行，则(　　)A．最终车头部分所受牵引力增大，速度也增大  B．最终车头部分所受牵引力变小，速度增大C．脱离部分做匀减速运动，车头部分做匀加速运动  D．分离出的车厢越多，车头能获得的最大速度越大11.一辆小汽车在水平路面上由静止启动，在前5  s内做匀加速直线运动，5 s末达到额定功率，之后保持以额定功率运动．其v－t图象如图所示．已知汽车的质量为m＝2×103kg，汽车受到地面的阻力为车重的0.1倍，取g＝10 m/s2.则以下说法正确的是(　　)A．汽车在前5 s内的牵引力为4×103N  B．汽车在前5 s内的牵引力为6×103NC．汽车的额定功率为40 kW  D．汽车的最大速度为30 m/s12．如图所示，在天花板上的O点系一根细绳，细绳的下端系一小球．将小球拉至细绳处于水平的位置，由静止释放小球，小球从位置A开始沿圆弧下落到悬点的正下方的B点的运动过程中，下面说法正确的是(　　)A．小球受到的向心力在逐渐变大B．重力对小球做功的平均功率为零C．重力对小球做功的瞬时功率逐渐增大D．由于细线的拉力方向始终与小球的速度方向垂直，所以拉力对小球做的功为零题号123456789101112答案            三、计算题(本题共4小题，共42分．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．)13．(10分)(1)如图所示，一质量为M，长为L的木板，放在光滑的水平地面上，在木板的右端放一质量为m的小木块，用一根不可伸长的轻绳通过光滑的定滑轮分别与小木块、木板连接，小木块与木板间的动摩擦因数为μ，开始时小木块和木板静止，现用水平向右的拉力F作用在木板上，将小木块拉向木板左端的过程中，拉力至少做的功为________．(2)如图所示，两个完全相同的小球A、B，在同一高度处以相同大小的初速度v0分别水平抛出和竖直向上抛出，则两小球落地时重力做的功WA________WB，重力的平均功率PA________PB.(选填“>”“<”或“＝”)14.(8分)人在A点拉着绳通过一定滑轮吊起质量为m＝50 kg的物体，如图所示，开始时绳与水平方向的夹角为60°.当人匀速提起物体由A点沿水平方向运动l＝2 m而到达B点时，绳与水平方向成30°角．则人对绳的拉力做了多少功？    15．(10分)在修建高层建筑物时常用塔式起重机．在塔式起重机将质量为m＝5×103 kg的重物竖直吊起的过程中，重物由静止开始向上做匀加速直线运动，加速度a＝0.2 m/s2，当塔式起重机输出功率达到其允许的最大值时，保持该功率直到重物做vm＝1.02 m/s的匀速运动．取g＝10 m/s2，不计额外功．求：(1)塔式起重机允许输出的最大功率；(2)重物做匀加速运动所经历的时间和塔式起重机在第2 s末的输出功率．     16.(14分)如图甲所示，质量为m＝1 kg的物体置于倾角为θ＝37°的固定斜面上(斜面足够长)，对物体施加平行于斜面向上的恒力F，作用时间t1＝1 s时撤去拉力，物体运动的部分v－t图象如图乙所示，取g＝10 m/s2，试求：　甲　　　　　　　　　乙　　(1)在0到1 s内，拉力F的平均功率；(2)t＝4 s时物体的速度v.      参考答案与解析1．[导学号94770066]　[解析]选C.人受到重力、支持力、摩擦力和车厢对人的推力，后面三个力的施力物体为车厢，因为人与车厢相对静止，所以有向右的加速度，重力和支持力不做功，人受到车厢的摩擦力和推力两个力的合力，合力方向与速度方向相同，因此合力做正功，C项正确．2．[导学号94770067]　[解析]选B.推磨过程中，推力F始终与磨杆垂直，在推力F作用下，推力F的作用点在转动一周过程中运动的路程为s＝2πr，可将该圆周平均分为n等份，n无限大，则每一份可近似认为是一段直线运动，在每一小段直线运动中F做的功为W0＝Fs0，又2πr＝ns0，则转动一圈过程中，推力F做的功为W＝nFs0＝2πrF.选项B正确，其他选项均错．3．[导学号94770068]　[解析]选A.物体在第1秒内的位移x1＝×(2×1)m＝1 m，在第2秒内的位移x2＝vt＝2×(2－1)m＝2 m．根据W＝Fx得，在第1秒内力F所做的功为W1＝F1x1＝4×1 J＝4 J，第2秒内力F所做的功为W2＝F2x2＝2×2 J＝4 J，所以：W1＝W2.故A正确，B、C、D错误．4．[导学号94770069]　[解析]选B.由于两次自动扶梯匀速运动的速度相同，第二次该女士是沿扶梯匀速向上行走，表明这两次扶梯对该女士的牵引力相同，但把该女士送到同一高度时，所用的时间不同，第二次时间要短，扶梯运行的位移要小，由功的公式W＝Fscos α可知，第一次扶梯对该女士做的功要多．自动扶梯牵引力的功率由P＝Fvcos α可知，扶梯对该女士的牵引力相同，扶梯两次运行的速度也相同，所以两次牵引力的功率相同，选项B正确．5．[导学号94770070]　[解析]选C.抵达P处前，物体做平抛运动，其在竖直方向上的分速度大小为vy＝gt，重力的功率PG＝mgvy＝mg2t，可见，该过程对应的PG－t图象是一条经过原点的倾斜直线，直线的斜率k1＝mg2，选项A、B错误；滑上斜面后，物体做匀加速直线运动，其在竖直方向上的分运动也是匀加速直线运动，不过其加速度ay小于g，所以PG＝mg[vtP＋ay(t－tP)]＝mgvtP＋mgay(t－tP)＝PG tP＋mgay(t－tP)，可见，该过程对应的PG－t图象也是一条倾斜直线，直线的斜率k2＝mgay<k1，所以选项C正确，D错误．6．[导学号94770071]　[解析]选D.人对传送带的摩擦力方向向右，传送带在力的作用下有位移，所以人对传送带做功，A错误；传送带给人的摩擦力方向向左，与传送带速度方向相反，B错误；人的脚与传送带间的摩擦力是静摩擦力，不是滑动摩擦力，不能用μm1g表示，C错误；人的重心不动，绳对人的拉力和人与传送带间的摩擦力平衡，而拉力又等于m2g，所以人对传送带做功的功率为m2gv，D正确．7．[导学号94770072]　[解析]选B.在0～2 s物体做匀加速直线运动，其加速度为a＝＝3 m/s2，2 s时其拉力的功率为P＝30 W＝Fv，此时速度v＝6 m/s，则拉力F＝＝5 N，有F－Ff＝ma；2～6 s物体做匀速直线运动，此时功率不变，则有P＝Fv＝Ffv，则Ff＝ N，将此式代入F－Ff＝ma，解得m＝ kg，所以B正确．8．[导学号94770073]　[解析]选BCD.圆弧轨道越低的位置切线的倾角越小，加速度越小，故相邻小球之间有挤压力，小球在水平面上速度相同，无挤压不分离，在斜面上加速度相同，无挤压也不分离，故B、C、D错误，A正确．9．[导学号94770074]　[解析]选AD.重球在向左摆动的过程中，M对m的摩擦力方向与重球m的位移方向间夹角小于90°，故摩擦力对m做正功，A正确、B错误；M对m的弹力方向与m位移方向之间的夹角小于90°，故对m做正功，D项正确、C错误．10．[导学号94770075]　[解析]选BD.分离后车头保持额定功率运行，由于速度不能发生突变，刚分离时车头部分所受牵引力不变，阻力减小，车头部分做变加速运动，脱离部分做匀减速运动，最终车头部分以较大的速度做匀速运动，则B正确，A、C错误；分离出的车厢越多，所受阻力越小，车头能获得的最大速度越大，D正确．11．[导学号94770076]　[解析]选BD.汽车受到的阻力Ff＝0.1×2×103×10＝2×103N；前5 s内，由题图知加速度a＝2 m/s2，由牛顿第二定律：F－Ff＝ma，求得：F＝Ff＋ma＝(0.1×2×103×10＋2×103×2)N＝6×103N，故A错误、B正确；t＝5 s末功率达到额定功率，P＝Fv＝6×103×10 W＝6×104W＝60 kW, 故C错误；当牵引力等于阻力时，汽车达到最大速度，则最大速度vm＝＝m/s＝30 m/s，故D正确．12．[导学号94770077]　[解析]选AD.小球下落时，速度越来越大，由F向＝m，可知向心力逐渐增大，A对；重力做功不为零，所以重力做功的平均功率不为零，B错；A点时，小球速度为零，重力的瞬时功率为零，B点时，重力与速度方向垂直，重力的瞬时功率为零，所以，重力的瞬时功率先增大后减小，C错；由W＝Flcos α可知，D对．13．[解析][导学号94770078]　(1)在拉力F的作用下，小木块、木板缓慢匀速运动，在小木块被拉到木板的左端的过程中，拉力做功最少，设此时绳的拉力为T，则T＝μmg，T＋μmg＝F，当小木块到达木板左端时，木板向右运动的位移为，故拉力做功W＝F·＝μmgL.[导学号94770079]　(2)由功的定义式W＝Flcos θ＝mgh可知，从开始运动至落地，重力对两个小球做的功相同，则WA＝WB；从开始运动至落地，A在竖直方向上做自由落体运动，而B在竖直方向上做竖直上抛运动，因此A的运动时间短，由P＝可知PA>PB.[答案](1)μmgL　(2)＝　>14．[导学号94770080]　[解析]人对绳的拉力做的功与绳对物体的拉力做的功是相同的，而由于匀速提升物体，故物体处于平衡状态，可知绳上拉力F＝mg              (1分)而物体上升的高度等于滑轮右侧绳子的伸长量Δl，设定滑轮的高度为h，由几何关系易得：h(cot 30°－cot 60°)＝l (2分)Δl＝－ (2分)解得Δl＝1.46 m (1分)人对绳子做的功W＝mgΔl＝500×1.46 J＝730 J． (2分)[答案]730 J15．[导学号94770081]　[解析](1)设塔式起重机允许输出的最大功率为P0，重物达到最大速度时，拉力F0的大小等于重物的重力．P0＝F0vm① (1分)F0＝mg② (1分)代入数据，有：P0＝5.1×104 W．③ (1分)(2)匀加速运动结束时，塔式起重机达到允许输出的最大功率，设此时重物受到的拉力为F，速度为v1，匀加速运动经历时间为t1，有：P0＝Fv1④ (1分)F－mg＝ma⑤ (1分)v1＝at1⑥ (1分)由③④⑤⑥，代入数据，得：t1＝5 s⑦ (1分)当时间为t＝2 s时，重物处于匀加速运动阶段，设此时速度的大小为v2，输出功率为P，则v2＝at⑧              (1分)P＝Fv2⑨ (1分)由⑤⑧⑨，代入数据，得：P＝2.04×104 W． (1分)[答案](1)5.1×104 W　(2)5 s　2.04×104 W16．[导学号94770082]　[解析](1)设拉力F作用时物体的加速度为a1，对物体进行受力分析，由牛顿第二定律可知：F－mgsin θ－μmgcos θ＝ma1 (1分)撤去拉力后，由牛顿第二定律有mgsin θ＋μmgcos θ＝ma2 (1分)根据题中图乙可知：a1＝20 m/s2 (1分)a2＝10 m/s2 (1分)t1＝1 s时物体的速度：v1＝a1t1 (1分)拉力F的平均功率为P＝＝＝＝ (1分)解得P＝300 W． (1分)(2)设撤去拉力后物体运动到最高点的时间为t2，v1＝a2t2， (1分)解得t2＝2 s (1分)则物体沿着斜面下滑的时间为t3＝t－t1－t2＝1 s (1分)设下滑加速度为a3，由牛顿第二定律可得：mgsin θ－μmgcos θ＝ma3 (1分)则a3＝2 m/s2 (1分)t＝4 s时速度v＝a3t3＝2 m/s (1分)方向沿斜面向下． (1分)[答案](1)300 W　(2)2 m/s，方向沿斜面向下