高中物理人教版 (2019)必修 第二册1 功与功率课时训练

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第二册1 功与功率课时训练，共7页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

1．(2022·酒泉市高一期末)关于功和功率的说法正确的是( )
A．作用在运动物体上的力一定做功
B．功有正负之分，所以功是矢量
C．根据P＝eq \f(W,t)可知，功率P与功W成正比，与时间t成反比
D．功率是反映做功快慢的物理量，数值上等于单位时间内做的功
2.(2023·江苏海安高级中学高一校考期中)如图所示，质量为m的物体，在与水平地面成α角斜向下的力F的作用下，由静止沿水平方向运动了距离x，物体与地面间的动摩擦因数为μ。则此过程中( )
A．F对物体做功为Fxcs α
B．地面摩擦力对物体做功为－μmgx
C．重力对物体做功为mgx
D．地面支持力对物体做功为(mg＋Fsin α)x
3．(2022·南通市高一期末)如图为一中学生做引体向上的示意图，引体向上分为两个过程：身体从最低点升到最高点的“上引”过程，身体从最高点回到最低点的“下放”过程。某同学在30 s内连续完成10个完整的引体向上。下列说法正确的是( )
A．“上引”过程单杠对人做正功
B．“下放”过程单杠对人做负功
C．在30 s内重力做的总功约为3 000 J
D．在30 s内该同学克服重力做功的平均功率约为100 W
4．(2023·重庆西南大学附中期中)两个相互垂直的共点力F1和F2作用在同一物体上，使物体运动一段位移。如果F1＝4 N，F2＝3 N，F1对物体做功16 J，F2对物体做功9 J，则F1和F2的合力大小以及这两个力的合力对物体做功分别为( )
A．7 N,7 J B．7 N,25 J C．5 N,25 J D．5 N，eq \r(337) J
5．轻质弹簧右端固定在墙上，左端与一质量m＝0.5 kg的物块相连，如图甲所示。弹簧处于原长状态，物块静止，物块与水平面间的动摩擦因数μ＝0.2。以物块所在处为原点，水平向右为正方向建立x轴，现对物块施加水平向右的外力F，F随x轴坐标变化的情况如图乙所示。物块运动至x＝0.4 m处时速度为零，则此过程物块受到的力F和摩擦力做功之和为(g取10 m/s2)( )
A．3.1 J B．3.5 J C．1.8 J D．2.0 J
6.(2023·枣庄市期末)如图是某地铁列车从左向右匀速率通过下穿轨道abcd的示意图，其中bc段水平、ab段与cd段的倾角相等，已知整个过程中列车所受阻力的大小保持不变(包括摩擦阻力和空气阻力)，在ab段和bc段，牵引列车的功率分别为P1和P2，则在cd段牵引列车的功率为( )
A．2P2－P1 B．P2－P1
C.eq \f(P1＋P2,2) D.eq \f(P1－P2,2)
7．(2022·浙江高二学业考试)把一个物体竖直向上抛出去，该物体上升的最大高度是h，若物体的质量为m，所受的空气阻力大小恒为f，重力加速度大小为g，则在从物体被抛出到落回抛出点的全过程中( )
A．重力所做的功为mgh B．空气阻力做的功为零
C．空气阻力做的功为2fh D．物体克服空气阻力做的功为2fh
二、多项选择题：本题共3小题，每小题8分，共24分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得8分，选对但选不全的得4分，有选错的得0分。
8．(2022·泰安市高一期中)质量为m的物体，静止在倾角为θ的斜面上，斜面沿水平方向向右匀速移动了距离L，如图所示。物体始终相对斜面静止，则下列说法正确的是( )
A．重力对物体做正功 B．重力对物体做功为零
C．摩擦力对物体做负功 D．支持力对物体做正功
9.(2023·滨州市期末)如图，质量为m的小物块在倾角为θ的固定斜面上运动，某时刻速度方向与水平方向成α角沿斜面斜向下，速度大小为v。重力加速度为g，小物块与斜面之间的动摩擦因数为μ。重力的功率大小为P1，摩擦力的功率大小为P2，则( )
A．P1＝mgvsin θcs α B．P1＝mgvsin θsin α
C．P2＝μmgvcs θsin α D．P2＝μmgvcs θ
10．有一质量为1×103 kg的汽车，发动机额定功率为4×104 W，在平直路面上行驶时所受阻力恒为车重力的0.3倍，汽车以1 m/s2的恒定加速度启动，重力加速度g取10 m/s2。汽车启动过程中，下列说法正确的是( )
A．发动机最大牵引力为4×103 N
B．汽车做匀加速运动持续的时间为10 s
C．5 s末汽车的速度为10 m/s
D．5 s末发动机的实际功率为2×104 W
三、非选择题：本题共3小题，共34分。
11．(10分)(2022·济宁市高一阶段检测)如图所示，在斜向上的恒定拉力F作用下，位于水平面上的物体由静止开始向右做匀加速直线运动。已知F的大小为10 N，方向与速度v的夹角为37°，物体的质量m＝1.5 kg，在5 s内物体前进了25 m，sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8，求：
(1)5 s内拉力F对物体做的功；
(2)5 s内合力对物体做的功；
(3)5 s内拉力F对物体做功的平均功率。
12．(12分)(2023·江苏镇江期中)一小型吊车的额定功率P＝6 kW，用它将m＝100 kg的货物由静止竖直向上匀加速提升，货物加速度大小a＝2 m/s2，重力加速度g＝10 m/s2，当提升高度h＝4 m时，求：
(1)此时货物的速度为多少；
(2)此时吊车对货物的拉力做功的功率P1为多少；
(3)若吊车足够高，吊车提升此货物的最大速度为多大。
13.(12分)如图甲、乙所示分别是某学生骑车爬坡以及沿水平路面运动的情形。假如他骑车时的最大功率P＝1 200 W，车和学生的总质量m ＝75 kg，斜坡倾角θ＝ 20°，爬坡以及沿水平路面运动过程中所受摩擦阻力大小恒为Ff＝60 N，取g＝10 m/s2，sin 20°＝0.34，求：
(1)该学生骑车上坡的最大速度的大小v1m；
(2)该学生在水平路面上骑车的最大速度的大小v2m。
答案精析
1．D [作用在运动物体上的力不一定做功，根据W＝Flcs θ可知，当物体在力的方向上的位移为零时，力对物体不做功，故A错误；功的正负所描述的是力对物体运动的促进或阻碍作用，并不是对方向的描述，其运算遵循代数运算法则，而不是平行四边形定则，所以功不是矢量，故B错误；P＝eq \f(W,t)是功率的定义式而非决定式，所以并不能说P与功W成正比，与时间t成反比，故C错误；功率是反映做功快慢的物理量，数值上等于单位时间内做的功，故D正确。]
2．A [F对物体做的功为W＝Fxcs α，故A正确；分析物体受力可得物体受到地面的摩擦力为Ff＝μ(mg＋Fsin α)，摩擦力对物体所做的功Wf＝－μ(mg＋Fsin α)x，故B错误；重力和支持力都在竖直方向上，物体在竖直方向上的位移为零，所以重力和支持力都不做功，故C、D错误。]
3．D [“上引”和“下放”过程中，单杠对人有力的作用，但没有位移，故不做功，故A、B错误；
“上引”过程中重力方向与位移方向相反，重力做负功，“下放”过程中，重力方向与位移方向相同，重力做正功，且其大小相等，一个完整的引体向上重力所做的总功为零，故C错误；
一个中学生的质量约为60 kg，一次上引重心变化的高度约为0.5 m，则一次引体向上克服重力所做的功的大小为W＝mgh＝60 kg×10 m/s2×0.5 m＝300 J
由题意可知，在30 s内克服重力做功的平均功率为
P＝eq \f(W总,t)＝eq \f(10×300 J,30 s)＝100 W，故D正确。]
4．C [力是矢量，力的合成遵循平行四边形定则，F1和F2的合力大小为F合＝eq \r(F12＋F22)＝5 N；
功是标量，两力均做正功，总功等于各个力做功的代数和，合力做的功为W总＝W1＋W2＝16 J＋9 J＝25 J，故选C。]
5．A [物块与水平面间的摩擦力大小为Ff＝μmg＝1 N，现对物块施加水平向右的外力F，由F－x图像与x轴所围面积表示F所做的功可知W＝3.5 J
摩擦力做的功Wf＝－Ff·x＝－1×0.4 J＝－0.4 J
则物块受到的力F和摩擦力做功之和为W＋Wf＝3.1 J，故选A。]
6．A [在ab段，由牛顿第二定律得
eq \f(P1,v)＋mgsin θ－Ff＝0
在bc段，由牛顿第二定律得eq \f(P2,v)－Ff＝0
在cd段，由牛顿第二定律得
eq \f(P3,v)－mgsin θ－Ff＝0
联立解得P3＝2P2－P1，故选A。]
7．D [物体从被抛出到落回抛出点的全过程中，初、末位置相同，高度差为零，所以重力做功为零，故A错误；在上升的过程中，空气阻力做功为－fh，在下降的过程中，空气阻力做功为－fh，则整个过程中空气阻力做功为－2fh，即物体克服空气阻力做的功为2fh，故B、C错误，D正确。]
8．BCD [物体的受力和位移方向如图所示。
重力与位移方向垂直，故重力不做功，故A错误，B正确；
摩擦力Ff与位移方向的夹角大于90°，故摩擦力做负功，故C正确；
支持力FN与位移方向的夹角小于90°，故支持力做正功，故D正确。]
9．BD [速度沿斜面向下的分速度v1＝vsin α，
重力沿斜面向下的分力G1＝mgsin θ
则重力的功率为P1＝G1v1＝mgvsin θsin α，故A错误，B正确；
物块受到的摩擦力为滑动摩擦力，
大小为Ff＝μmgcs θ
滑动摩擦力方向与相对运动方向相反，故摩擦力的功率大小为P2＝μmgvcs θ，故C错误，D正确。]
10．ABD [汽车做匀加速直线运动时，牵引力最大，
由牛顿第二定律得F－0.3mg＝ma
发动机最大牵引力为F＝4×103 N，故A正确；
匀加速运动结束时，发动机功率刚好达到额定功率，则P0＝Fv＝Fat，可得匀加速运动持续的时间为t＝10 s，故B正确；
5 s末汽车的速度大小为v5＝at5＝5 m/s，故C错误；
5 s末发动机的实际功率为P5＝Fv5＝2×104 W，故D正确。]
11．(1)200 J (2)75 J (3)40 W
解析 (1)拉力F做的功W1＝Fxcs 37°＝200 J
(2)加速度大小a＝eq \f(2x,t2)＝2 m/s2
合力做的功W2＝max＝75 J
(3)拉力F对物体做功的平均功率eq \x\t(P)＝eq \f(W1,t)＝40 W。
12．(1)4 m/s (2)4 800 W (3)6 m/s
解析 (1)货物匀加速上升时由牛顿第二定律得
F－mg＝ma
设货物匀加速达到的最大速度为v，则P＝Fv，解得v＝5 m/s
此时上升的距离为h′＝eq \f(v2,2a)＝6.25 m
当提升高度h＝4 m时，
vh＝eq \r(2ah)＝eq \r(2×2×4) m/s＝4 m/s
(2)此时吊车对货物的拉力做功的功率P1＝Fvh
解得P1＝4 800 W
(3)若吊车足够高，设吊车提升此货物的最大速度为vm，货物速度最大时拉力等于重力，
则mg＝eq \f(P,vm)，解得vm＝6 m/s。
13．(1)3.81 m/s (2)20 m/s
解析 (1)学生骑车上坡时，根据牛顿第二定律有
F1－Ff－mgsin θ＝ma
当速度最大时加速度等于零，
有F1＝mgsin θ＋Ff，P＝F1v1m
则v1m＝eq \f(P,F1)＝eq \f(P,mgsin θ＋Ff)
＝eq \f(1 200,75×10×0.34＋60) m/s≈3.81 m/s。
(2)学生在水平路面上骑车时，
根据牛顿第二定律有F2－Ff＝ma′
当速度最大时加速度等于零，有F2＝Ff，P＝F2v2m，则v2m＝eq \f(P,F2)＝eq \f(P,Ff)＝eq \f(1 200,60) m/s＝20 m/s。