人教版 (2019)必修 第二册1 功与功率优秀同步练习题
展开A. 凡是受力作用的物体,一定有力对物体做功
B. 凡是发生了位移的物体,一定有力对物体做功
C. 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
D. 只要物体受力,又在力的方向上发生位移,则力一定对物体做功
2.一物体置于光滑水平面上,受互相垂直的水平力F1、F2作用,如图,经一段位移,F1做功为6J,克服F2做功为8J,则F1、F2的合力做功为( )
A. 14JB. 10JC. −2JD. 2J
3.如图所示,某人用同一水平力F先后两次从静止开始拉同一物体,第一次使此物体沿光滑水平面前进L的距离,第二次使此物体沿粗糙水平面也前进L的距离.若先后两次拉力做的功分别为W1和W2,平均功率分别为P1和P2,则( )
A. W1=W2,P1=P2B. W1=W2,P1>P2
C. W1>W2,P1>P2D. W1>W2,P1=P2
4.为了保证消费者权益,国家会对销售车辆进行全面的检测。动力检测时,汽车在专用的测量装置上全力加速,仪器记录车轮转速v与车轮驱动力F大小,再通过计算得出车辆在不同车速下的输出功率,某汽车在速度v1−v2区间内车轮驱动力F与车速v的关系如图所示。则该速度区间内,车辆功率P与车速v关系的图像可能是( )
A. B. C. D.
5.甲、乙两个质量相同的小球,在距地面相同的高度处,以不同的初速度水平抛出,速度v甲:v乙=2:1,不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A. 从抛出到落地的过程中,重力对甲球做功的平均功率大
B. 从抛出到落地的过程中,重力对两球做功的平均功率相等
C. 落地时,重力对甲球做功的瞬时功率大
D. 落地时,重力对乙球做功的瞬时功率大
6.某车以相同的功率在两种不同的水平路面上行驶,受到的阻力之比为1:2,则最大速率之比为( )
A. 1:1B. 1:2C. 2:1D. 1:4
7.设汽车行驶时所受阻力与它的速度成正比,如果汽车以v的速度匀速行驶时,发动机的功率为P.当汽车以2v的速度匀速行驶时,汽车发动机的功率为( )
A. PB. 2PC. 3PD. 4P
8.关于功率,下列说法正确的是( )
A. 功率是表示力做功多少的物理量B. 功率是表示力做功快慢的物理量
C. 做功时间越长,功率一定越小D. 力做功越多,功率不一定越大
9.质量为m的物体放在粗糙的水平面上,受到水平力F的作用.下列叙述中正确的是( )
A. 如果物体做匀加速直线运动,则力F一定做正功
B. 如果物体做匀加速直线运动,则力F可能做负功
C. 如果物体做匀减速直线运动,则力F可能做正功
D. 如果物体做匀减速直线运动,则力F可能做负功
10.如图所示,滑轮质量、摩擦均不计,质量为2kg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(g取10m/s2)( )
A. 4s内F做功为84J
B. F的大小为21N
C. 4s末F的功率大小为42W
D. 4s内F做功的平均功率为42W
11.质量为2kg的物体与水平地面的动摩擦因数为0.1,在水平拉力F的作用下由静止开始运动,拉力F做的功W和物体的位移s之间的关系如图所示,重力加速度g=10m/s2,物体从静止到位移为9m的过程中,下列说法中正确的是( )
A. 物体一直做匀加速直线运动
B. 拉力F的平均功率为6.75W
C. 物体克服摩擦力做功为18J
D. 拉力F的最大瞬时功率为12W
12.如图所示,利用斜面从货车上卸货,每包货物的质量m=20kg,斜面倾角α=37°,斜面的长度l=0.5m,货物与斜面间的动摩擦因数μ=0.2,求货物从斜面顶端滑到底端的过程中受到的各个力所做的功以及合外力做的功.(g=10m/s2,sin37°=0.6,cs37°=0.8)
13.如图所示,物体A放在足够长的木板B上,木板B静置于水平面.t=0时,电动机通过水平细绳以恒力F拉木板B,使它做初速度为零、加速度aB=1.0m/s2的匀加速直线运动.已知A的质量mA和B的质量mB均为2.0kg,A、B之间的动摩擦因数μ1=0.05,B与水平面之间的动摩擦因数μ2=0.1,最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等,重力加速度g取10m/s2.求:
(1)物体A刚运动时的加速度aA;
(2)t=1.0s时,物体A相对木板B的位移;
(3)t=1.0s时,电动机的输出功率P.
14.汽车发动机的额定功率为80kW,汽车质量为5t,汽车在水平路面上行驶时,阻力是车重的0.1倍,g取10m/s2,问:
(1)汽车保持额定功率从静止启动后能达到的最大速度是多少?
(2)若汽车保持1.0m/s2的加速度做匀加速运动,这一过程能维持多长时间?
答案和解析
1.【答案】D
【解析】解:只有同时满足功的两个条件,力才做功;即:物体受力,同时在力的方向上发生了位移;
故只有D正确;
故选:D.
本题要抓住做功的两个必要因素:作用在物体上的力;物体在力的方向上通过的距离.二者缺一不可.
有力有距离,力对物体不一定做功,物体必须在力的作用下通过了距离,力对物体才做功.
2.【答案】C
【解析】解:当有多个力对物体做功的时候,总功的大小就等于用各个力对物体做功的和,
由于力F1对物体做功6J,力F2对物体做功−8J,
所以F1与F2的合力对物体做的总功就为6J−8J=−2J,
故选:C。
功是标量,几个力对物体做的总功,就等于各个力单独对物体做功的和.
因为功是标量,求标量的和,几个量直接相加即可.
3.【答案】B
【解析】解:由题知,用同一水平力F拉物体,物体运动的距离s相同,由功的公式有:
W=Fs,
可知拉力做的功为:W1=W2;
又因为P=Wt,由于第二次在粗糙水平面上运动;故运动时间:t1
故选:B。
在物体运动过程中,知道拉力相同,移动的距离相同,根据W=Fs比较拉力做功的大小关系;又知道运动时间的大小关系,根据功率公式P=Wt分析拉力做功功率的大小关系.
本题考查了学生对功的公式、功率公式的掌握和运用,比较做功大小时,紧紧抓住“力和在力的方向上移动的距离相等”,不要受接触面情况的影响.
4.【答案】C
【解析】解:由F−v图像可知,F与v的关系式为:F=kv+b(其中k<0 ),
由P=Fv可知,P与v的关系式为:P=Fv=( kv十b)×v=kv2+bv(其中k<0 ),
由数学知识可知,P与v关系的图像为开口方向向下的抛物线,故C正确,ABD错误。
故选:C。
根据F−v图像结合数学知识列出F与v的关系式,根据P=Fv列出P与v的关系式,结合数学知识选择合适的图像。
本题考查功率公式的应用,关键是根据数学知识列出相应的关系式。
5.【答案】B
【解析】解:AB、重力做功只与下落的高度有关,故重力做功相同,在竖直方向上做自由落体运动,故下落的时间相同,故平均功率相同,故A错误,B正确;
CD、落地时,在竖直方向做自由落体运动,下落的高度相同,故落地时竖直方向速度相同,根据P=mgvy可知,落地时瞬时功率相同,故CD错误;
故选:B。
物体做平抛运动,在竖直方向做自由落体运动,由于下落的高度相同,故下落的时间相同,竖直方向获得的速度相同,重力做功只与高度有关,重力的瞬时功率P=mgv
本题主要考查了平均功率与瞬时功率抓住公式P=Wt求平均功率,P=Fv求瞬时功率
6.【答案】C
【解析】解:设汽车的功率为P,质量为m,则有:P=f1v1=f2v2,所以:v1v2=f2f1=21.故C正确,ABD错误
故选:C。
汽车在水平路面上行驶时,当牵引力等于阻力时,速度最大。根据功率与速度的关系,结合汽车阻力与车重的关系求解。
解决本题的关键知道以额定功率行驶,汽车做加速度逐渐减小的加速运动,当牵引力等于阻力时,速度达到最大。
7.【答案】D
【解析】解:由题意知汽车以速度v匀速行驶时,汽车的牵引力为F1=Ff=kv,此时汽车的功率为P=F1v=kv2①
当汽车以2v的速率匀速行驶时,
汽车的牵引力变为F2=Ff′=k⋅2v,此时汽车的功率变为P2=F2v2=4kv2②
结合①②两式可得P2=4P。
故选:D。
发动机的功率P=Fv,其中F为牵引力,根据功率的计算公式结合阻力的大小列方程求解。
本题主要是考查功率的计算,解答本题的关键是要掌握P=Fv的物理意义,知道P=Fv可以计算平均功率。也可以计算瞬时功率,而P=Wt只能计算平均功率。
8.【答案】BD
【解析】解:AB、功率是表示做功快慢的物理量,不表示做功的多少,故A错误,B正确;
C、由P=W t可知,做功时间越长,功率不一定越小,故C错误;
D、力做功越多,功率不一定大,因为还与时间有关,故D正确。
故选:BD。
功率表示做功快慢的物理量,功率大,表示做功快,不代表做功多,做功多,功率不一定大。
解决本题的关键是知道功率的物理意义,知道功率是表示做功快慢的物理量。
9.【答案】ACD
【解析】【分析】
对物体进行受力分析,明确力的方向和运动方向的可能性;再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,同时要能根据物体做匀加速和匀减速直线运动时可能的受力方向,从而可判断功的正负.
【解答】
AB.判断一个力对物体做正功还是负功,看F与s之间的夹角.若物体做加速时,F与s同向,且力F大于摩擦力f,一定做正功,故A正确;B错误;
CD.若物体做减速运动时,F与s可以反向,F也可能与s同向,且力F小于摩擦力f,故可能做正功或负功,故CD正确;
故选:ACD.
10.【答案】AC
【解析】解:AB、根据牛顿第二定律得,2F−mg=ma,a=24m/s2=12m/s2,解得F=mg+ma2=20+2×122N=10.5N。
物体在4s内的位移x1=12×4×2m=4m.则拉力作用点的位移x=8m,则拉力F做功的大小为W=Fx=10.5×8J=84J.故A正确,B错误。
C、4s末物体的速度v=at=12×4m/s=2m/s,则F作用点的速度为4m/s,则F的功率P=Fv′=10.5×4W=42W.故C正确。
D、4s内F做功的平均功率P=Wt=844W=21W.故D错误。
故选:AC。
通过牛顿第二定律求出拉力F的大小,根据速度时间公式求出4s内物体的位移,从而知道力的作用点的位移大小,根据功的公式求出拉力做功的大小.根据功率的公式求出拉力F的平均功率和瞬时功率.
本题的易错点在于认为物体的位移等于F作用点的位移,实际上F作用点的位移和速度是物体位移和速度的2倍.
11.【答案】BC
【解析】解:A.依题意,拉力做功为
W=Fs
则W−s图像中图线的斜率表示拉力F,由图像可得,0~3m内,拉力大小为
F1=153N=5N
3~9m内,拉力大小为
F2=27−159−3N=2N
依题意,运动过程中,物体与水平地面的摩擦力为
f=μmg=0.1×2×10N=2N
可知,物体在0~3m内
a1=F1−fm=5−22m/s2=1.5m/s2
做匀加速直线运动
3~9m内
a2=F2−fm=2−22m/s2=0
做匀速直线运动。故A错误;
C.物体克服摩擦力做功为
W=fs=2×9J=18J
故C正确;
BD.0~3m内,由运动学公式有
v2=2a1s1
解得
v=3m/s
加速运动的时间为
t1=va1=31.5s=2s
匀速运动的时间为
t2=s2v=9−33s=2s
由图像可知整个过程拉力做功为
W=27J
拉力F的平均功率为
P=Wt=272+2W=6.75W
拉力F的最大瞬时功率为
P1=F1v=5×3W=15W
故B正确;D错误。
故选:BC。
首先根据W−s图像的斜率表示拉力F,结合牛顿第二定律得出物体的两个时间段内的加速度,再由恒力功的定义式计算摩擦力做功,最后根据平均功率和瞬时功率的公式,计算出平均功率和瞬时功率即可。
本题考查平均功率和瞬时功率的计算,涉及牛顿第二定律、恒力功等相关知识点的计算。是一道小型综合题。
12.【答案】解:重力做功WG=mglsin37°=20×10×0.5×0.6J=60J,
滑动摩擦力f=μFN=μmgcs37°=0.2×20×10×0.8N=32N,
摩擦力做功Wf=−fl=−32×0.5J=−16J,
支持力方向与位移方向垂直,不做功,则有:WN=0;
合外力做功为:W合=WN+Wf+WG=0−16J+60J=44J
答:重力做功为60J,摩擦力做功−16J,支持力做功为0,合外力做功为44J。
【解析】对物体受力分析,根据W=Fscsθ求解力恒力做功;合力做功等于各个力做功的代数和。
本题主要考查了恒力做功公式的直接应用,求合外力做功时,也可以先求出合力,再根据W=Fs求解,难度不大,属于基础题。
13.【答案】解:(1)物体A在水平方向上受到向右的摩擦力,
由牛顿第二定律得:μ1mAg=mAaA,解得:aA=0.5m/s2;
(2)物体位移s1=12aAt2=0.25m,
木板的位移s2=12aBt2=0.5m,
物体A相对木板B的位移s=s2−s1=0.25m;
(3)t1=1.0 s时,木板B的速度大小为v1=aBt1,
木板B所受拉力F,由牛顿第二定律得:F−μ1mAg−μ2(mA+mB)g=mBaB,
电动机输出功率:P1=Fv1,解得P1=7W;
答:(1)物体A刚运动时的加速度为0.5m/s2;
(2)t=1.0s时,物体A相对木板B的位移为0.25m;
(3)t=1.0s时,电动机的输出功率是7W.
【解析】(1)对A进行受力分析,由牛顿第二定律可以求出A的加速度;
(2)由匀变速运动的位移公式求出A与B的位移,然后求出A相对于B的位移;
(3)由牛顿第二定律求电动机的拉力,由P=Fv求出电动机的输出功率.
本题难度不大,应用牛顿第二定律、运动学公式、功率公式即可正确解题.
14.【答案】解:(1)当a=0时,速度最大.此时有:F=f.
则有:vm=Pf=800000.1×5000×10m/s=16m/s.
故汽车在路面上行驶的最大速度为16m/s.
(2)牵引力为:F=f+ma=5000+5000×1=10000N
匀加速运动的末速度为:v=PF=8000010000m/s=8m/s.
时间为:t=va=81s=8s.
故匀加速运动的时间为8s.
答:(1)汽车保持额定功率从静止启动后能达到的最大速度是16m/s
(2)若汽车保持1.0m/s2的加速度做匀加速运动,这一过程能维持8s长时间.
【解析】(1)当a=0时,即F=f时,汽车的速度最大.
(2)根据牛顿第二定律求出汽车的牵引力,再根据v=PF,求出汽车匀加速运动的末速度,从而求出匀加速运动的时间.
解决本题的关键会根据汽车的受力情况判断运动情况.知道在水平面上行驶当牵引力等于阻力时,速度最大.
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