高中物理人教版 (2019)必修 第二册1 功与功率综合训练题

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第二册1 功与功率综合训练题，共11页。试卷主要包含了1功和功率，1m/s2；，5×104J，25m等内容，欢迎下载使用。
【基础题组】
关于功率以下说法正确的是( )
A. 据P=W/t可知，机器做功越多，其功率就越大
B. 据P=Fv可知，汽车牵引力一定与速度成反比
C. 据P=W/t可知，只要知道在时间t内机器所做的功就可求得这段时间内任一时刻机器做功的功率
D. 根据P=Fv可知，发动机功率一定时，汽车的牵引力与运动速度成反比
【答案】D
【解析】
A.据P=Wt可知，相同时间内，机器做功越多，其功率就越大，故A错误；
B.据P=Fv可知，当功率恒定时，牵引力与速度成反比，故B错误；
C.据P=Wt可知，知道时间t内机器所做的功，就可以求得这段时间内做功的平均功率，故C错误；
D.根据P=Fv可知，发动机功率一定时，交通工具的牵引力与运动速度成反比，故D正确。
故选D。
关于功和功率的概念，下列说法正确的是( )
A. 功有正、负之分，说明功有方向
B. 由P=Fv可知，功率一定时，牵引力与速度成反比
C. 由P=Wt可知，机器做功越多，其功率就越大
D. 由P=Wt可知，只要知道时间t内机器做的功，可以求这段时间内任意时刻机器做功的功率
【答案】B
【解析】
A.功是标量，没有方向，正负表示动力还是阻力做功，故A错误；
B.由P=Fv可知，功率一定时，牵引力与速度成反比；故B正确；
C.功率是反映做功快慢的物理量，力做功越多，功率不一定越大，还要看用了多长时间，故C错误；
D.由功率的定义式求出的是平均功率而不是瞬时功率；故D错误；
故选B。
下列说法中正确的是( )
A. 只要物体受力的同时又有位移发生，则一定有力对物体做功
B. 力很大，位移很大，这个力所做的功可能等于0
C. 机器做功越多，其功率越大
D. 汽车上坡的时候，司机必须换高速挡，其目的是增大速度，得到较小的牵引力
【答案】B
【解析】A.力对物体做功的条件是，在力的方向发生了位移，力才对物体做功，所以只要物体受力的同时又有位移发生，不一定有力对物体做功，故A错误；
B.力很大，位移很大，这个力所做的功可能等于0，因为如果这个力与位移方向垂直时，这个力做功就为0，故B正确；
C.机器做功越多，其功率不一定越大，如果此功所用时间也很长时，功率则较小，故C错误；
D.汽车上坡的时候，司机必须换低速挡，其目的是减小速度，得到较大的牵引力，故D错误。
故选B。
如图所示，重为G的物体静止在倾角为α的粗糙斜面体上，现使斜面体向右做匀速直线运动，通过的位移为x，物体相对斜面体一直保持静止，则在这个过程中( )
A. 弹力对物体做功为GxcsαB. 静摩擦力对物体做功为Gxsinα
C. 重力对物体做功为GxD. 合力对物体做功为0
【答案】D
【解析】
ABC、分析物体的受力情况：重力mg、弹力N和摩擦力f，
如图所示：
根据平衡条件，有：
N=Gcsα
f=Gsinα
重力与位移垂直，做功为零；
摩擦力f与位移的夹角为α，所以摩擦力对物体m做功为：
Wf=fxcsα=Gxsinαcsα
斜面对物体的弹力做功为：
WN=Nxcs(90°+α)=−Gxsinαcsα，故ABC错误；
D、因物体做匀速运动，根据动能定理可知，合外力做功为零，故D正确。
汽车匀速驶上山坡，下列说法中错误的是( )
A. 汽车所受合外力对汽车所做的功为零
B. 如发动机输出功率为P，汽车上坡摩擦力为f，则汽车上坡的最大速度vm=Pf
C. 摩擦力与重力对汽车做负功，支持力对汽车不做功
D. 当发动机输出功率为恒定时，车速越大，牵引力越小
【答案】B
【解析】
驶上山坡，汽车所受合外力对汽车所做的功为零，故A正确；
B.如发动机输出功率为P，汽车上坡摩擦力为f，则汽车上坡的最大速度vm=Pf+mgsinθ，故B错误；
C.摩擦力与重力对汽车做负功，支持力对汽车不做功，故C正确；
D.当发动机输出功率为恒定时，根据P=Fv，车速越大，牵引力越小，故D正确。
本题选错误的，故选B。
如图所示，质量m=10 kg的物体在F=100 N斜向下的推力作用下，沿水平面以v=1 m/s的速度匀速前进x=1 m，已知F与水平方向的夹角θ=30°，重力加速度g=10 m/s2，则( )
A. 推力F做的功为100 J
B. 推力F的功率为100 W
C. 物体与水平面间的动摩擦因数为33
D. 物体克服摩擦力做功为50 J
【答案】C
【解析】
A.推力W=Fxcs30°=503J，故A错误；
B.推力F的功率为P=Fvcs30°=503W，故B错误；
C.根据力的平衡条件，有：Fcs30°−μ(mg+Fsin30°)=0，代入数据解得：μ=33，故C正确；
D.根据动能定理，W−Wf=0，物体克服摩擦力做功为503J，故D错误。
故选C。
质量m=2kg的物体，在F=12N水平方向力的作用下，物体与平面间的动摩擦因数µ=0.5。物体从静止开始运动，运动时间t=4s。求：
(1)力F在4s内对物体所做的功
(2)力F在4s内对物体所做功的平均功率
(3)在4s末力F对物体做功的瞬时功率
【答案】
解：(1)物体做匀加速直线运动，由牛顿第二定律F−μmg=ma可得：a=F−μmgm=12−0.5×2×102m/s2=1m/s2，
4s物体运动的位移是：x=12at2=8m，
力F在4s内对物体所做的功为：W=Fx=12×8J=96J.
(2)力F在4s内对物体所做的功的平均功率为：
P=Wt=964W=24W
(3)4s末物体的速度为：v=at=4m/s
所以4s末力F对物体所做的功的瞬时功率为：
P=Fv=12×4W=48W。
答：(1)力F在4s内对物体所做的功是96J；
(2)力F在4s内对物体所做功的平均功率是24W；
(3)在4s末力F对物体所做功的瞬时功率是48W。
一列火车总质量m=500t，发动机的额定功率P=6×105W，在轨道上行驶时，轨道对列车的阻力Ff是车重的0.01倍，g=10 m/s2。
(1)求列车在水平轨道上行驶的最大速度；
(2)在水平轨道上，发动机以额定功率P工作，求当行驶速度为v1=1 m/s时，列车的瞬时加速度a1的大小；
(3)若火车从静止开始，保持0.5 m/s2的加速度做匀加速运动，求这一过程维持的最长时间t。
【答案】
(1)火车以额定功率行驶，当F=Ff=kmg时，速度达到最大值vm时由P=Fvm=fvm，解得最大速度：vm=Pf=12m/s；
(2)当v=v1=1m/s时，由P=F1v1解得此时机车所受的牵引力，又根据牛顿第二定律：F1−Ff=ma1，解得列车的瞬时加速度：a1=F1−Ffm=1.1m/s2；
(3)由牛顿第二定律得F′−Ff=ma，解得此时的牵引力，当功率达到额定功率时速度为v′，且P=F′v′，由于火车匀加速直线运动，故有：v′=at，联立解得匀加速运动过程维持的最长时间：t=4s。
【能力提升】
一个物体在两个力F1、F2的共同作用下发生了一段位移，做功分别为W1=8 J、W2=−8 J，下列说法正确的是( )
A. 这两个力大小相等B. 这两个力做的总功为0 J
C. 这两个力的功率不相等D. F1比F2做的功多
【答案】B
【解析】
A.根据恒力做功公式W=Fxcsθ可知，做功一正一负，不能说明两个力的大小相等，还跟角度、位移有关，故A错误；
B.W合=W1+W2=8J−8J=0，故B正确；
C.功率P=Fvcsθ因为两个力的大小及夹角关系都不能确定，故这两个力的功率关系不确定，故C错误。
D.F1与F2做的功一样多，故D错误。
故选B。
如图所示，李磊在商场超市购物，提一袋质量为m=5kg的大米从二楼乘自动扶梯到一楼，自动扶梯以v=1m/s的速率匀速运行，与水平面之间的夹角为θ=30，楼层高度差为ℎ=4m，取重力加速度g=10m/s2，则( )
A. 下楼过程中，这袋大米的重力做功为400J
B. 下楼过程中，李磊对这袋大米做功为200J
C. 下楼过程中，李磊对这袋大米做功的平均功率为50W
D. 在自动扶梯上，这袋大米的重力做功的瞬时功率为25W
【答案】D
【解析】A.下楼过程中，这袋大米的重力做功为，故A错误；
B.下楼过程中，因为是匀速运动，李磊对这袋大米的作用力大小等于这袋大米的重力大小，方向竖直向上，
故做功为，故B错误；
C.自动扶梯的长度为，故下落所用时间为，下楼过程中，李磊对这袋大米做功的平均功率为
，故C错误；
D.在自动扶梯上，这袋大米的重力做功的瞬时功率为，故D正确。
故选D。
如图所示为汽车在水平路面上启动过程中的v−t图象，Oa为过原点的倾斜直线，ab段表示以额定功率行驶时的加速阶段．bc段是与ab段相切的水平直线．下述说法正确的是( )
A. 0～t1时间内汽车以恒定功率做匀加速运动
B. t1～t2时间内的平均速度为v1+v22
C. t1～t2时间内汽车牵引力做功等于12m(v22−v12)
D. 在全过程中t1时刻的牵引力及其功率都是最大值
【答案】D
【解析】解：A、0～t1时间内，汽车做匀加速直线运动，牵引力不变，速度增大，根据P=Fv知，汽车的功率增大，故A错误．
B、t1～t2时间内，汽车做变加速直线运动，平均速度v≠v1+v22，故B错误．
C、t1～t2时间内，根据动能定理得，W−fs=12mv22−12mv12，则牵引力做功W=fs+12mv22−12mv12，故C错误．
D、0～t1时间内，汽车做匀加速直线运动，牵引力不变，速度增大，功率增大，t1～t2时间内，功率不变，速度增大，牵引力减小，t2时刻后，牵引力减小到与阻力相等，汽车做匀速直线运动，可知在全过程中t1时刻的牵引力及其功率都是最大值，故D正确．
故选：D．
将三个光滑的平板倾斜固定，三个平板顶端到底端的高度相等，三个平板AC、AD、AE与水平面间的夹角分别为θ1、θ2、θ3，如图所示。现将三个完全相同的小球由最高点A沿三个平板同时无初速度释放，经一段时间到达平板的底端。则下列说法不正确的是( )
A. 重力对三个小球所做的功相同
B. 沿倾角为θ3的AE平板下滑的小球的重力的平均功率最大
C. 三个小球到达底端时的瞬时速度大小相同
D. 沿倾角为θ3的AE平板下滑的小球到达平板底端时重力的瞬时功率最小
【答案】B
【解析】
A.小球从同一高度由静止释放，只有重力做功，根据W=mgℎ可知，重力做功相同，故A正确；
B.根据牛顿第二定律可知沿斜面下滑的加速度a=gsinθ，根据ℎsinθ=12at2，解得t=1sinθ2ℎg，可见沿AC下滑的小球所用时间最短，故由重力的平均功率P−=mgℎt可知，沿AC平板下滑的小球的重力的平均功率最大，故B错误；
C.根据动能定理或机械能守恒定律有：mgℎ=12mv2，可得三个小球到达底端时的瞬时速度大小相同，故C正确；
D.到达斜面底端的瞬时功率P=mgvsinθ，故斜面倾角越小，瞬时功率越小，所以沿倾角为θ3的AE平板下滑的小球到达平板底端时重力的瞬时功率最小，故D正确。
本题选错误的，故选B。
一辆汽车从t=0s时刻开始，以2m/s的初速度做匀加速直线运动，至t时刻牵引力做功为W，Wt−t图象如图所示。则由图象可知
A. t=1s时汽车发动机的输出功率为20kW
B. 汽车牵引力大小为5×103N
C. 汽车加速度大小为4m/s2
D. 1s～2s内牵引力做功为2.5×104J
【答案】BC
【解析】
BC.设加速度大小为a，根据位移时间关系有x=2t+12at2，根据功的公式有W=Fx=2Ft+12Fat2，可得Wt=2F+12Fat，结合图象可得2F=1×104N，12Fa=(3−1)×1042=1×104，从而可得牵引力大小为F=5000N，加速度大小为a=4m/s2，故BC正确；
A.在t=1s时，汽车的速度为v=v0+at=2m/s+4×1m/s=6m/s，可得发动机的输出功率为P=Fv=5000×6W=30kW，故A错误；
D.汽车在1−2s内的位移为x′=(2×2+12×4×22)m−(2×1+12×4×12)m=8m，则牵引力做功为W=Fx′=5000×8J=4×104J，故D错误。
故选BC。
物体受到水平推力F的作用在粗糙水平面上做直线运动。监测到推力F、物体速度ν随时间t变化的规律如下图所示。取，则( )
A. 第1s内推力做功为
B. 第2s内物体克服摩擦力做的功
C. 第1.5s时推力F的功率为
D. 第2s内推力F做功的平均功率
【答案】BC
【解析】A.由题图知，第1s内物体不动，推力做功为零，故A错误；
B.第3s内物体做匀速直线运动，由受力平衡得，物体所受摩擦力为，物体在第2s内的位移为，则第2s内物体克服摩擦力做的功，故B正确；
C.物体在第2s内的加速度，第1.5s时物体的速度，第1.5s时推力F的功率为：，故C正确；
D.第2s内推力F做功，平均功率，故D错误。
故选BC。
一列火车总质量m=500 t，机车发动机的额定功率P=6×105W，在水平轨道上行驶时，轨道对列车的阻力Ff是车重的0.01倍，g=10m/s2，求：
⑴、列车在水平轨道上行驶的最大速度；
⑵、在水平轨道上，发动机以额定功率P工作，当行驶速度为v1=1 m/s时，列车的瞬时加速度a1；
⑶、在水平轨道上以36 km/ℎ速度匀速行驶时，发动机的实际功率P′.；
⑷、若火车从静止开始，保持a=0.5 m/s2的加速度做匀加速运动，这一过程维持的最长时间。
【答案】
解：⑴、列车以额定功率工作，当牵引力等于阻力，即F=Ff=kmg 时列车的加速度为零，速度达最大，则：vm=PF=Pkmg=12m/s
⑵、当v1=1m/s