人教版 (2019)必修 第二册1 功与功率课后复习题

这是一份人教版 (2019)必修 第二册1 功与功率课后复习题，共10页。试卷主要包含了选择题，计算题等内容，欢迎下载使用。

(25分钟 60分)
一、选择题(本题共6小题,每题5分,共30分)
1.以下说法正确的是( )
A.力是矢量,位移是矢量,所以功也是矢量
B.-10 J的功大于+5 J的功
C.功的正、负表示方向
D.若某一个力对物体不做功,说明该物体一定没有发生位移
【解析】选B。功是标量,只有大小没有方向,其正负表示力是动力还是阻力,
-10 J的功大于+5 J的功,所以A、C错误,B正确;某一个力对物体不做功,可能是力和位移相互垂直,故D错误。
2.下面关于功率的说法中正确的是( )
A.由P=可知:机器做功越多,其功率越大
B.由P=Fv可知:只要F、v均不为零,F的功率就不为零
C.实际功率既可以长时间小于额定功率,也可以长时间大于额定功率
D.额定功率是在正常条件下可以长时间工作的最大功率
【解析】选D。由P=可知:机器做功越多,其功率不一定越大,还要看时间,故A错误;根据P=Fvcsθ可知,F、v均不为零,若θ=90°则F的功率为零,故B错误;用电器正常工作时的实际功率是额定功率,额定功率是在正常条件下可以长时间工作的最大功率,实际功率可以短时间内大于额定功率,不可以长时间大于额定功率,故D正确,C错误。
3.玩具起重机上悬挂一个质量为500 g的砝码,从静止开始以2 m/s2的加速度提升砝码,3 s内拉力所做的功为(g取10 m/s2)( )
A.9 J B.18 J C.24 J D.54 J
【解析】选D。砝码上升过程中,受到重力mg和拉力F,根据牛顿第二定律得F-mg=ma得F=m(g+a)=6 N,3 s内上升的高度为h=at2=×2×32 m=9 m,则3 s内拉力所做的功为W=Fh=6×9 J=54 J,故D正确。
4.如图所示,人站在台阶式自动扶梯上,随扶梯匀速向下运动,下列说法正确的是( )
A.人所受的重力做正功
B.人所受的重力不做功
C.人对梯面的压力不做功
D.梯面对人的支持力不做功
【解析】选A。对人受力分析,受到竖直向下的重力,垂直于接触面向上的支持力,根据W=Fxcsθ可知,重力对人做正功,支持力对人做负功,故A正确,B、D错误。人对梯面的压力向下,做正功,C错误。
【补偿训练】
某同学家里装修,她帮着家长粉刷墙壁。关于刷子和墙之间的摩擦力做功情况,下列说法正确的是( )
A.刷子对墙的摩擦力做正功
B.刷子对墙的摩擦力做负功
C.墙对刷子的摩擦力做正功
D.墙对刷子的摩擦力做负功
【解析】选D。由于墙在刷子作用力的方向上没有位移,故刷子对墙的摩擦力不做功,故A、B错误;墙对刷子的摩擦力与运动方向相反,故墙对刷子的摩擦力做负功,故C错误,D正确。
5.如图所示,质量为1 kg的小物块从光滑斜面顶端由静止开始下滑,g取10 m/s2,则小物块下滑到斜面底端时重力的功率是( )
A.25 WB.25 W
C.25 WD.50 W
【解析】选A。根据牛顿第二定律得,物块下滑的加速度大小为:a==5 m/s2,根据=at2,得:t==2 s,则重力做功的平均功率为:P==25 W,故A正确,B、C、D错误。
6.某同学站在电梯地板上,利用速度传感器和计算机研究一观光电梯在升降过程中的情况,如图所示是计算机显示的观光电梯在某一段时间内速度变化的情况(竖直向上为正方向,已知电梯轿厢和乘客的总质量为800 kg,g取10 m/s2)。根据图像提供的信息,可以判断下列说法中正确的是( )
A.在0～5 s内,电梯加速上升,该同学处于失重状态
B.在10～20 s内,钢缆对电梯做正功
C.在10～20 s内,电梯上升的位移为20 m
D.在20～25 s内,电梯(包括乘客)的重力做功为4×104 J
【解析】选B。在0～5 s内,从速度—时间图像可知,此时的加速度为正,说明电梯的加速度向上,此时人处于超重状态,故A错误;由图像可知,10～20 s内电梯还处于上升阶段,钢缆对电梯的力向上,则钢缆对电梯做正功,故B正确;在10～20 s内,从速度—时间图像可知电梯上升的位移为: m=10 m,故C错误;在20～25 s内,从速度—时间图像可知电梯向下运动的位移为:h= m=2.5 m,则电梯(包括乘客)的重力做功为W=mgh=800×10×2.5 J=2×104 J,故D错误。
二、计算题(本题共2小题,共30分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位)
7.(14分)质量为m=2 kg的物体在水平地面上,受到与水平面成θ=37°,大小F1=10 N的拉力作用,移动的距离s=2 m,已知:物体与地面的滑动摩擦因数μ=0.3,g取10 m/s2。(sin37°=0.6,cs37°=0.8)
(1)求拉力F1对物体所做的功。
(2)求摩擦力F2对物体所做的功。
(3)求合外力F对物体所做的总功。
【解析】(1)拉力F1对物体所做的功为:
W1=F1scsθ=10×2×0.8 J=16 J
(2)摩擦力F2对物体所做的功为:
=-F2s=-μ(mg-F1sin37°)s
=-0.3×(20-10×0.6)×2 J=-8.4 J
(3)整个过程中只有拉力和滑动摩擦力做功,重力和支持力不做功,
故W合=W1+=16 J-8.4 J=7.6 J
答案:(1)16 J (2)-8.4 J (3)7.6 J
8.(16分)如图所示,一地铁列车从甲站由静止启动后做直线运动,先匀加速运动t1=10 s达到速度大小v=54 km/h,再匀速运动t2=100 s,接着匀减速运动t3=12 s到达乙站停车。列车在运行过程中所受的阻力大小恒为Ff=1×105 N,列车在减速过程中发动机停止工作,求:
(1)列车匀速运动过程中克服阻力所做的功W。
(2)列车的质量m。
(3)列车在匀加速阶段牵引力的平均功率。
【解析】(1)已知v=54 km/h=15 m/s
列车在匀速阶段的位移为:x=vt2=1 500 m
列车匀速运动过程中克服阻力所做的功为:
W=Ffx=1.5×108 J
(2)设列车匀减速阶段的加速度大小为a′,由牛顿第二定律有:Ff=ma′
又:a′=,解得m=8×104 kg
(3)设列车在匀加速阶段的加速度大小为a,由牛顿第二定律有:F-Ff=ma
又:a=
该阶段牵引力的平均功率为=F
解得:=1.65×106 W。
答案:(1)1.5×108 J (2)8×104 kg
(3)1.65×106 W
(15分钟 40分)
9.(6分)如图甲所示,滑轮质量、摩擦均不计,质量为2 kg的物体在F作用下由静止开始向上做匀加速运动,其速度随时间的变化关系如图乙所示,由此可知
( )
A.物体加速度大小为2 m/s2
B.F的大小为21 N
C.2 s末F的功率大小为42 W
D.2 s内F做功的平均功率为42 W
【解析】选A。根据v-t图像知加速度a= m/s2=2 m/s2,故A正确;牛顿第二定律得,2F-mg=ma,解得F= N=12 N,故B错误;物体在2 s内的位移x=at2
=×2×22 m=4 m,则拉力作用点的位移x′=8 m,则拉力F做功的大小为W=Fx′=12×8 J=96 J,平均功率==48 W,故D错误;2 s末物体的速度v=4 m/s,拉力作用点的速度v′=2v=8 m/s,则F的功率P=Fv′=12×8 W=96 W,故C错误。
10.(6分)(多选)如图所示,某中学科技小组制作了利用太阳能驱动小车的装置。当太阳光照射到小车上方的光电板时,光电板中产生的电流经电动机带动小车前进。小车在平直的公路上由静止开始匀加速行驶,经过时间t,速度为v时功率达到额定功率,并保持不变;小车又继续前进了距离s,达到最大速度vm。设小车的质量为m,运动过程所受阻力恒为f,则( )
A.小车的额定功率为fvm
B.小车的额定功率为fv
C.小车做匀加速直线运动时的牵引力为f+
D.小车做匀加速直线运动时的牵引力为f+
【解题指南】解答本题需明确以下两点:
(1)小车做匀加速直线运动,牵引力不变,功率增大,达到额定功率后做变加速直线运动。
(2)当牵引力等于阻力时,速度达到最大,做匀速直线运动。
【解析】选A、C。小车匀加速行驶时,牵引力不变,电动机的功率随着小车速度的增大而增大,当达到额定功率时,以额定功率行驶,做加速度逐渐减小的加速运动,最终当牵引力等于阻力时,速度达到最大,所以额定功率P=fvm,故A正确,B错误;小车做匀加速直线运动加速度a=,根据牛顿第二定律知F-f=ma,联立解得F=f+m,故C正确,的单位是m,与力的单位不同,D错误。
11.(6分)(多选)物体在水平地面上受到水平推力的作用,在6 s内,力F、速度v随时间变化如图所示,由图像可得( )
A.物体的质量为2 kg
B.物体与地面的动摩擦因数为0.025
C.在2 s内推力做的功为3 J
D.物体在6 s内运动的位移为6 m
【解题指南】解答本题可按以下思路进行:
(1)由v-t图像看出,物体在2～6 s做匀速运动。
(2)由F-t图像读出物体在运动过程中受到的滑动摩擦力的作用。
(3)由v-t图像的斜率求出物体在0～2 s的加速度。
(4)根据牛顿第二定律求出物体的质量m,根据滑动摩擦力公式求出动摩擦因数μ,与时间轴所围面积为物体运动的位移。
【解析】选B、C。由v-t图像看出,物体在2～6 s做匀速直线运动,则有:Ff=F2=
1 N
由速度图像可知,0～2 s物体加速度为:
a== m/s2
F=3 N
由牛顿第二定律得:F-Ff=ma
代入解得:m=4 kg,故A错误;由Ff =μN=μmg 得:μ=0.025,故B正确;前2 s内通过的位移为:x=×2×1 m=1 m,在2 s内推力做的功为:W=Fx=3 J,故C正确;物体在6 s内运动的位移为:x=(×2×1+1×4) m=5 m,故D错误。
12.(22分)高速连续曝光照相机可在底片上重叠形成多个图像。现利用一架照相机对某家用汽车的加速性能进行研究,如图为汽车做匀加速直线运动时三次曝光的照片,图中汽车的实际长度为4 m,照相机每两次曝光的时间间隔为2.0 s。已知该汽车的质量为1 000 kg,额定功率为90 kW,汽车运动过程中所受的阻力始终为1 500 N。
(1)试利用图示,求该汽车的加速度。
(2)若汽车由静止开始以此加速度做匀加速运动,匀加速运动状态最多能保持多长时间?
(3)汽车所能达到的最大速度是多大?
【解析】(1)由题图可得汽车在第1个2.0 s时间内的
位移x1=9 m,第2个2.0 s时间内的位移x2=15 m
汽车的加速度a==1.5 m/s2。
(2)由F-Ff=ma得,汽车牵引力
F=Ff+ma=(1 500+1 000×1.5)N=3 000 N
汽车做匀加速运动的末速度
v== m/s=30 m/s
匀加速运动保持的时间
t== s=20 s。
(3)汽车所能达到的最大速度
vm== m/s=60 m/s。
答案:(1)1.5 m/s2 (2)20 s (3)60 m/s