高中人教版 (2019)1 功与功率精品课时训练

这是一份高中人教版 (2019)1 功与功率精品课时训练，共11页。试卷主要包含了单选题，多选题，填空题，简答题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.关于摩擦力做功，下列说法中正确的是( )
A. 静摩擦力一定不做功
B. 滑动摩擦力一定做负功
C. 相互作用的一对静摩擦力做功的代数和可能不为0
D. 静摩擦力和滑动摩擦力都可做正功
2.下列关于功率的说法中正确的是( )
A. 由P=Wt知，力做的功越多，功率越大
B. 由 P=Fv 知，物体运动得越快，功率越大
C. 由 W=Pt 知，功率越大，力做的功越多
D. 由 P=Fvcsα 知，某一时刻，即使力和速度都很大，但功率不一定大
3.从空中以40m/s的初速度平抛一重为10N的物体，物体在空中运动3s落地，不计空气阻力，取g=10m/s2，则物体落地前瞬间，重力的瞬时功率及落地过程中重力势能的变化量分别为( )
A. 300W−450JB. 400W 50JC. 500W 300JD. 700W 0
二、多选题：本大题共5小题，共20分。
4.如图所示，质量为m的物体置于倾角为θ的斜面上，物体与斜面间的动摩擦因数为μ，在外力作用下，斜面以加速度a沿水平方向向左做匀加速运动，运动中物体m与斜面体相对静止．则关于斜面对m的支持力和摩擦力的下列说法中正确的是( )
A. 支持力一定做正功B. 摩擦力一定做正功C. 摩擦力可能不做功D. 摩擦力可能做负功
5.如图，人站在自动扶梯上不动，随扶梯向上匀速运动，下列说法中正确的是( )
A. 重力对人做负功
B. 摩擦力对人做正功
C. 支持力对人做负功
D. 合力对人做功为零
6.质量为m的物体，在水平力F作用下，在粗糙的水平面上运动，下列哪些说法正确( )
A. 如果物体做加速直线运动，F一定对物体做正功
B. 如果物体做减速直线运动，F一定对物体做负功
C. 如果物体做减速直线运动，F也可能对物体做正功
D. 如果物体做匀速直线运动，F一定对物体做正功
7.关于功的概念，下列说法中正确的是( )
A. 位移大，力对物体做的功一定多
B. 受力小，力对物体做的功一定少
C. 物体静止，则力对物体一定不做功
D. 力的大小和物体在力的方向上的位移大小决定功的多少
8.竖直上抛一球，球又落回原处，已知空气阻力的大小正比于球的速度( )
A. 上升过程中克服重力做的功大于下降过程中重力做的功
B. 上升过程中克服重力做的功等于下降过程中重力做的功
C. 上升过程中克服重力做功的平均功率大于下降过程中重力的平均功率
D. 上升过程中克服重力做功的平均功率等于下降过程中重力的平均功率
三、填空题：本大题共1小题，共4分。
9.质量为m的汽车由静止开始运动，汽车在运动过程中所受阻力恒为f，汽车发动机的额定输出功率为P.若汽车在平直公路上从静止开始做加速度为a的匀加速运动，则匀加速运动的最长时间为t=______；若汽车以额定输出功率P从静止驶上倾角为α的山坡，重力加速度为g，则汽车能达到的最大速度为v=______．
四、简答题：本大题共4小题，共12分。
10.如图所示，质量m=2kg的物体，在斜向下与水平方向夹角α=37°、大小为10N的力F的作用下，从静止开始运动，通过的位移s=2m，已知物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.2，sin37°=0.6，cs37°=0.8，重力加速度g取10m/s2，求：
(1)力F对物体做多少功；
(2)物体受到的支持力的大小；
(3)摩擦力对物体做多少功。
11.如图表示物体在力F的作用下水平发生了一段位移L，计算这种情形下力F对物体做的功。F=50N，L=10m，角θ的大小如图所示。
12.建筑工地上有三台起重机将重物吊起，下表是它们的工作情况记录：
(1)三台起重机哪台做功最多？
(2)哪台做功快？怎样比较它们做功的快慢呢？
13.如图所示，用50N的力拉一个质量为10kg的物体在水平地面上前进．
(1)若物体前进了10m，拉力F做的功W1为多少J？重力G做的功W2为多少J？
(2)再如果物体与水平面间动摩擦因数μ=0.1，物体克服阻力做功W3为多少J？(sin37°=0.6,cs37°=0.8,g取10m/s2)
五、计算题：本大题共3小题，共30分。
14.如图甲，质量m=2kg的物体静止在水平面上，物体跟水平面间的动摩擦因数μ=0.2.从t=0时刻起，物体受到一个水平力F的作用而开始运动，F随时间t变化的规律如图乙，6s后撤去拉力F.(取g=10m/s2)求：
(1)第4s末物体的速度；
(2)物体在第4−6秒内运动的位移
(3)物体运动过程中拉力F做的功．
15.我国自行研制、具有完全自主知识产权的新一代大型喷气式客机C919首飞成功后，拉开了全面试验试飞的新征程。假设飞机在水平跑道上的滑跑是初速度为零的匀加速直线运动，当位移x=1.6×103m时才能达到起飞所要求的速度v=80m/s。已知飞机质量m=7.0×104kg，滑跑时受到的阻力为自身重力的0.1倍，取重力加速度g=10m/s2，在飞机滑跑过程中，求：
(1)飞机克服阻力所做的功；
(2)牵引力的大小；
(3)牵引力的平均功率。
16.质量为2kg的物体，受到24N竖直向上的拉力，由静止开始运动了5s，求
(1)5s内拉力对物体所做的功是多少？
(2)5s内拉力的平均功率是多少
(3)5s末拉力的瞬时功率是多少？(g取10m/s2)
答案和解析
1.【答案】D
【解析】解：A、静摩擦力方向与物体的相对运动趋势方向相反，与运动方向可以相同、相反、垂直，故静摩擦力对物体可以做正功、负功、不做功，故A错误；
B、滑动摩擦力方向与物体的相对运动方向相反，与运动方向可以相同、相反、垂直，故滑动摩擦力对物体可以做正功、负功、不做功，故B错误；
C、相互作用的一对静摩擦力，由于二者的位移大小一定相等，故做功的代数和一定为零；故C错误；
D、根据AB的分析可知静摩擦力和滑动摩擦力均可以做正功；故D正确；
故选：D．
功等于力与力的方向上的位移的乘积，根据功的定义逐项分析即可．同时注意摩擦力与运动方向之间的关系．相互作用的一对静摩擦力所作用的物体位移一定相同，因此它们做功之和一定为零．
力对物体做功，必须具备两个条件：力和在力的方向上的位移．判断摩擦力是否做功及做什么功，要具体分析受力物体在摩擦力方向上是否有位移及位移的方向与摩擦力的方向是相同还是相反．
2.【答案】D
【解析】解：A、由P=Wt可知，力做的功越多，功率不一定大，故A错误。
B、由P=Fv知，速度大，功率不一定大，故B错误。
C、由W=Pt知，功率越大，做功不一定多，还与时间有关，故C错误。
D、由P=Fvcsα知，某一时刻，力和速度都很大，功率不一定大，还与力、速度之间的夹角有关，故D正确。
故选：D。
功率等于单位时间内做功的多少，反映做功快慢的物理量，做功越多，功率不一定大．
解决本题的关键知道功率的基本概念，知道功率的大小与做功的多少无关，基础题
3.【答案】A
【解析】解：物体做平抛运动，在竖直方向上做自由落体运动，所以物体落地瞬间的速度为：vy=gt=10×3m/s=30m/s
则落地瞬间重力的瞬时功率为：PG=Fv=mgvy=10×30W=300W
物体下落的位移为：h=12gt2=12×10×32m=45m
则重力做功为：WG=mgh=10×45J=450J
则重力势能的变化量为：△EP=−W=−450J，故A正确，BCD错误。
故选：A。
根据竖直方向做自由落体运动求出3s末竖直方向的速度，由瞬时功率公式即可求出瞬时功率；根据位移−时间关系求解下落的高度，求出重力做的功，根据重力势能的变化等于重力做的功求解。
本题考查了瞬时功率和重力势能的求解，知道功率与速度的关系、掌握重力做的功与重力势能变化量的关系。
4.【答案】ACD
【解析】解：A、由功的计算公式W=FScsα可知，支持力方向垂直斜面向上，与位移的方向夹角小于90°，支持力一定做正功，故A正确；
B、摩擦力是否存在需要讨论：
当加速度较小时，摩擦力Ff沿斜面向上，即agtan θ，摩擦力沿斜面向下，做正功。
当a=gtanθ时，摩擦力不存在，不做功，故AC正确，B错误；
故选：ACD。
使物体A和斜面体B一起向左做加速运动，加速度水平向左，支持力FN垂直斜面向上，而摩擦力Ff方向需要讨论，然后结合功的计算公式W=FScsα进行分析判断正负功．
本题考查灵活运用正交分解处理物理问题的能力，采用的是分解加速度，不是分解要求的力的方法，使解题过程简洁方便．
5.【答案】AD
【解析】解：AC、人站在自动扶梯上不动，随扶梯向上匀速运动，受重力和支持力，重力做负功，支持力做正功，故A正确，C错误
B、人不受摩擦力，所以没有摩擦力做功．故B错误
D、合外力为零，所以合外力做功等于零．故D正确．
故选AD．
解决本题的关键知道做功的必要因素，以及知道力的方向与位移的夹角大于等于0°小于90°，该力做正功，大于90°小于等于180°，该力做负功．
6.【答案】ACD
【解析】解：A、判断一个力对物体做正功还是负功，看F与s之间的夹角。物体做加速时，F与s的夹角一定小于90度，一定做正功，故A正确；
B、C、物体做减速运动时，F与s的夹角可以成任意角度，即F可能与s同向，也可能与s反向，故可能做正功或负功，故B错误，C正确；
D、物体做匀速运动时，F与s一定同方向，故拉力F一定做正功，故D正确；
故选：ACD。
根据恒力做功的表达式W=FScsθ判断
本题关键根据恒力做功的表达式判断，同时要能根据曲线运动的条件判力F的可能方向
7.【答案】CD
【解析】解：A、根据W=Fxcsθ，可知，物体的位移大，力对物体做功不一定多，还跟力F的大小与夹角有关，故A错误；
B、根据W=Fxcsθ，可知，受力小如果力的方向上的位移大，则力对物体所做的功不一定少，故B错误；
C、根据W=Fxcsθ，可知，物体静止，位移为零，故力对物体一定不做功，故C正确；
D、xcsθ可理解为力的方向上的位移，所以力的大小和物体在力的方向上的位移大小决定功的多少，故D正确；
故选：CD．
正确理解功的公式，知道功的大小与与力以及在力的方向上的位移有关．
本题主要考查了做功公式的理解，要注意明确功的大小取决于力、位移以及二者间的夹角，即取决于力和力的方向上发生的位移．
8.【答案】BC
【解析】解：重力是保守力，做功的大小只与物体的初末的位置有关，与物体的路径等无关，所以在上升和下降的过程中，重力做功的大小是相等的，所以A错误B正确。
物体在上升的过程中，受到的阻力向下，在下降的过程中受到的阻力向上，所以在上升时物体受到的合力大，加速度大，此时物体运动的时间短，在上升和下降的过程中物体重力做功的大小是相同的，由P=Wt可知，上升的过程中的重力的功率较大，所以C正确，D错误。
故选：BC。
重力做功只与物体的初末的位置有关，与物体的运动的过程和是否受其它的力无关；
由于空气阻力的作用，物体在上升和下降的过程中用的时间不同，根据P=Wt可以判断功率的大小．
重力做功只与初末的位置有关，与经过的路径无关；
上升和下降的过程中阻力的方向不同，物体运动的时间也不同，根据P=Wt可以判断功率的大小．
9.【答案】Pa(f+ma) Pf+mgsinα
【解析】解：当汽车在平直公路上从静止开始做加速度为a的匀加速运动时，由牛顿第二定律有：F−f=ma
得：F=f+ma
匀加速的末速度为：v′=PF=Pf+ma
故匀加速运动的最长时间为：t=v′a=Pa(f+ma)
汽车以额定输出功率P从静止驶上倾角为α的山坡时，当加速度为零时速度最大，则有：F′=f+mgsinα
汽车能达到的最大速度为：v=PF′=Pf+mgsinα
故答案为：Pa(f+ma)，Pf+mgsinα．
汽车在平直公路上运动，匀加速运动结束时汽车的实际功率达到额定功率P，利用牛顿第二定律求出牵引力，由P=Fv求出匀加速的末速度，再由v=at求匀加速运动的时间；
若汽车以额定输出功率P从静止驶上倾角为α的山坡，汽车先做加速度减小的变加速运动，当加速度为零时做匀速运动，速度达到最大，由平衡条件求牵引力，再由P=Fv求最大速度．
本题考查的是汽车的启动方式，对于汽车的两种启动方式，恒定加速度启动和恒定功率启动，对于每种启动方式的汽车运动的过程一定要熟练，知道加速度为零时速度最大．
10.【答案】解：(1)根据做功公式，力F对物体做的功为W=Fscs37°=10×2×0.8J=16J
(2)根据平衡条件，支持力N=Fsin37°+mg=10×0.6N+2×10N=26N
(3)摩擦力为f=μN=0.2×26N=5.2N
摩擦力对物体做的功为Wf=−fs=−5.2×2J=−10.4J
答：(1)力F对物体做功为16J；
(2)物体受到的支持力的大小为26N；
(3)摩擦力对物体做功为−10.4J。
【解析】(1)根据做功公式求解力对物体所做的功；
(2)根据平衡条件求解；
(3)根据滑动摩擦力公式求摩擦力，再根据做功公式求解。
本题考查了功的计算，平衡条件以及滑动摩擦力公式运用，基础题。
11.【答案】解：W=FLcsθ=50×10× 32J=250 3J。
答：力F对物体做的功为250 3J。
【解析】做功的表达式的直接运用。
本题难度较低，只涉及简单的公式计算。
12.【答案】解：(1)由题意，被吊起的重物均匀速上升，故拉力F等于物体的重力G，根据W=Flcsα，可知
A起重机：WA=2.0×103N×16m=3.2×104J，
B起重机：WB=4.0×103N×12m=4.8×104J，
C起重机：WC=1.6×103N×20m=3.2×104J，
故做功最多的是B起重机；
(2)根据功率P=Wt可知，
A起重机：PA=WAtA=3.2×1044W=8.0×103W，
B起重机：PB=WBtB=4.8×1044W=1.2×104W，
C起重机：PC=WCtC=3.2×10410W=3.2×103W，
由于B起重机功率最大，故B起重机做功最快；根据功率的大小表示做功的快慢，可以判断做功快慢。
答：(1)三台起重机做功最多的是B；
(2)B起重机做功最快；根据功率的大小表示做功的快慢，可以判断做功快慢。
【解析】由功的公式W=Flcsα可以比较三台起重机的做功多少，根据功率公式P=Wt可以比较做功快慢。
本题考查功和功率的公式，属于基本知识点的考查，题型简单。
13.【答案】解：(1)拉力F做的功W1=Fscs37°=50×10×0.8J=400J
重力G做的功W2=100×10×0=0
(2)物体克服阻力做功W3=−Wf=μ(mg−Fsin37°)s=70J
答：(1)若物体前进了10m，拉力F做的功W1为400J，重力G做的功W2为0；
(2)再如果物体与水平面间动摩擦因数μ=0.1，物体克服阻力做功W3为70J
【解析】(1)根据恒力做功公式W=Fscsθ即可求解．
(2)先求出摩擦力做的功，进而求出物体克服阻力做功．
本题主要考查了恒力做功公式的直接应用，难度不大，属于基础题．
14.【答案】解：(1)设在0～4s内，物体的加速度为a1，4s末速度为v，由牛顿第二定律有：
F1−μmg=ma1 …①
v=a1t1 …②
由题意代入F1=10N，t1=4s，m=2kg，μ=0.2到式①②中可得物体4s末的速度为：
v=12m/s，
a1=3m/s2
(2)物体在前4s物体做匀加速运动的位移为：
由题图乙知物体在4～6s，受拉力F2=4N，其所受滑动摩擦力为：f=μmg=0.2×2×10N=4N，
可知物体受力平衡，做匀速直线运动，位移大小为：
s2=vt2=12×2m=24m
(3)物体在前4s物体做匀加速运动的位移为：
s1=12a1t12=12×3×42m=24m
所以物体运动过程中拉力F做的功为：
W=F1s1+F2s2=10×24+4×24J=336J
答：(1)物体在第4s末的速度为12m/s；
(2)4−6s内位移为24m；
(3)物体运动过程中拉力F做的功为336J．
【解析】(1)物体在前4s内受拉力大小10N，根据受力分析求出物体运动的加速度，再根据速度—时间关系求出4s末物体的速度；
(2)分析4−6s的运动情况，根据速度公式即可求得4−6s内的位移；
(3)分别求出物体在前4s内的位移和后2s内的位移，根据功的公式分别求出两个力对物体做的总功．
本题考查牛顿第二定律以及功的计算，读懂力与时间图象所反应的力的变化规律，根据牛顿第二定律求物体的加速度，根据运动学公式求物体运动情况，根据功的公式求力做功情况．灵活运用牛顿第二定解决问题时注意加速度是联系力和运动的桥梁，求出加速度是解决问题的突破口．
15.【答案】解：(1)飞机克服阻力所做的功：
Wf=f⋅x①
f=0.1mg②
解得：Wf=1.12×108J③
(2)飞机作匀变速直线运动，有
v2=2ax④
由牛顿第二定律，有：
F−f=ma⑤
由①～⑤联立解得a=2m/s2，F=2.1×105N
(3)设飞机滑跑过程中的平均速度为v−，有v−=v2⑥
在滑跑阶段，牵引力的平均功率P=Fv−⑦
由⑥⑦联立解得P=8.4×106 W
答：(1)飞机克服阻力所做的功为1.12×108J；
(2)牵引力的大小为2.1×105N；
(3)牵引力的平均功率为8.4×106 W。
【解析】(1)根据W=Fx求解飞机克服阻力所做的功；
(2)飞机作匀变速直线运动，结合牛顿第二定律求解牵引力大小；
(3)先求出平均速度，然后根据P=Fv−求解平均功率。
解决本题的关键是要知道平均功率的求解方式。掌握匀变速直线运动的速度位移公式，并能结合牛顿第二定律灵活运用。
16.【答案】解：(1)物体的加速度a=F−mgm=24−202=2m/s2
在5s内的位移s=12at2=12×2×25=25m．
所以5s内拉力对物体做的功W=Fs=24×25=600J
(2)5s内拉力的平均功率P=Wt=6005=120W，
(3)5s末的速度v=at=2×5m/s=10m/s．
所以5s末拉力的瞬时功率P=Fv=24×10W=240W．
答：(1)5s内拉力对物体所做的功是600J；
(2)5s内拉力的平均功率是120W；
(3)5s末拉力的瞬时功率是240W．
【解析】(1)根据牛顿第二定律求出加速度，求出5s内位移，从而根据W=Fs求出拉力对物体做的功．
(2、3)求出5s内拉力的功，根据P=Wt求出平均功率．根据运动学公式求出5s末的速度，再根据P=Fv求出瞬时功率．
解决本题的关键理解平均功率与瞬时功率的区别，平均功率表示一段时间或一段位移内的功率，瞬时功率表示某一时刻或某一位置的功率．起重机编号
被吊物体重力
匀速上升速度
上升的高度
所用时间
A
2.0×103N
4m/s
16m
4s
B
4.0×103N
3m/s
12m
4s
C
1.6×103N
2m/s
20m
10s