沪科版必修2第3章3.2知能优化训练

1如图329所示，用同样的力F拉同一物体，在甲(光滑水平面)、乙(粗糙水平面)、丙(光滑斜面)、丁(粗糙斜面)上通过同样的距离，则拉力F的做功情况是()图329A甲中做功最少B丁中做功最多C做功一样多 D无法比较 解析：选C.功是力和在力的方向上的位移的乘积，四种情况下力和在力的方向上的位移都相同，所以四种情况做功一样多或由WFscos计算，也可判断出四种情况做功一样多2以下关于功率的说法中正确的是()A据PW/t可知，机器做功越多，其功率就越大B据PFv可知，汽车牵引力一定与速度成反比C据PW/t可知，只要知道时间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据PFv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解析：选D.做功越多，若所用时间也很长，则其功率不一定大；在功率P一定时，牵引力与速度成反比；P只能求一段时间内的平均功率，不能求任一时刻的瞬时功率3(2011年开封高一检测)一辆汽车以功率P1在平直公路上以速率v0匀速行驶若某一时刻突然加大油门，使汽车的功率增大为P2，并保持这一功率继续行驶设整个过程中阻力恒定，则功率增大为P2后，汽车的vt图像可能是()图3210解析：选D.汽车的功率增大为P2时，由PFv可知，汽车的牵引力要增大，所以汽车要做加速运动，速度增大后，牵引力会逐渐减小，因此汽车先做加速度减小的加速运动，当牵引力等于阻力时，加速度减为零，而速度达到最大，最后就以最大速度做匀速直线运动4. (2011年高考上海卷)如图3211所示，一长为L的轻杆一端固定在光滑铰链上，另一端固定一质量为m的小球一水平向右的拉力作用于杆的中点，使杆以角速度匀速转动，当杆与水平方向成60时，拉力的功率为()图3211AmgL B.mgLC.mgL D.mgL解析：选C.由能的转化和守恒可知：拉力的功率等于克服重力的功率PGmgvymgvcos60mgL.故选C.5某汽车发动机的额定功率为P6.0104 W，汽车的质量为m5.0103 kg，该车在水平路面上沿直线行驶时，阻力是车重的0.1倍，g取10 m/s2.试求：(1)汽车保持额定功率的大小从静止启动后能达到的最大速度是多少？(2)若汽车从静止开始且保持以a0.5 m/s2的加速度做匀加速运动，这一过程能维持多长时间？解析：(1)设汽车以额定功率启动达到最大速度vm时牵引力为F，此时汽车的加速度a0.根据牛顿第二定律和功率的表达式Ffma0f0.1mgPFvm联立解得vm12 m/s.(2)设汽车从静止开始做匀加速运动终止时的速度为v，这一过程所用的时间为t，由于速度为v时汽车的实际功率Fv等于汽车的额定功率P.根据匀变速运动公式和牛顿第二定律得FfmavatFvP联立解得t16 s.答案：(1)12 m/s(2)16 s一、选择题1如图3212所示，力F大小相等，A、B、C、D中物体运动的位移s也相同，哪种情况F做功最少()图3212解析：选D.对恒力F做功的多少，可由WFscos分析，由题中条件知D项做功最少2质量为m的物体沿倾角为的斜面滑到底端时的速度大小为v，则此时重力的瞬时功率为()AmgvBmgvsinCmgvcos Dmgvtan解析：选B.重力与物体的速度之间的夹角为90，则重力的瞬时功率为PFvcos(90)mgvsin，所以选项B正确3一个力对物体做了负功，则说明()A这个力一定阻碍物体的运动 B这个力不一定阻碍物体的运动C这个力与物体运动方向的夹角90D这个力与物体运动方向的夹角90时，cos0，力对物体做负功；此力阻碍物体的运动，故A、C对4汽车由静止启动即以加速度a做匀加速运动，则汽车刚达到额定功率时，汽车的速度()A同时达到最大值B还没有达到最大值C在没有达到额定功率之前就达到最大值D此后速度将保持不变解析：选B.当汽车刚达到额定功率时，其还有加速度，由Ffma和PFv，此后F逐渐减小，加速度a也逐渐减小，速度继续增大，直到加速度为零时，速度才达到最大，故B正确5. 举重运动是我国多次在世界级大赛中摘金夺银的传统强项在举重比赛中，运动员举起杠铃时必须使杠铃平衡一段时间才能被裁判视为成功，如图3213所示下列说法中正确的是()图3213A向上举起的过程中，运动员对杠铃做功B向上举起的过程中，运动员对杠铃不做功C举起后保持平衡的一段时间内，运动员对杠铃做功D举起后保持平衡的一段时间内，运动员对杠铃没有力解析：选A.向上举起的过程中，运动员对杠铃有向上的作用力，运动员对杠铃做正功，选项A正确，B错误；举起后保持平衡的一段时间内，运动员对杠铃有向上的作用力，但杠铃没有位移，因此运动员对杠铃不做功，C、D错误6质量为m的物体始终固定在倾角为的斜面上，下列说法正确的是()A若斜面水平向右匀速运动距离s，斜面对物体没有做功B若斜面向上匀速运动距离s，斜面对物体做功mgsC若斜面水平向左以加速度a运动距离s，斜面对物体做功masD若斜面向下以加速度a运动距离s，斜面对物体做功m(ga)s解析：选ABC.斜面对物体做功即斜面对物体的作用力(支持力和摩擦力)做功物体受到平衡力作用而处于匀速直线运动状态，与重力相平衡的力是斜面给它的作用力，方向竖直向上斜面沿水平方向匀速运动时，力与位移垂直，斜面对物体不做功斜面向上匀速运动时，力与位移同向，即WFsmgs.斜面水平向左加速运动时，物体所受的合外力为ma，恰等于斜面给它的作用力在位移方向上的分量，即WFssmas.斜面向下加速时，对物体有mgFma，WFsm(ag)s.7. (2011年高考江苏卷)如图3214所示，演员正在进行杂技表演由图可估算出他将一只鸡蛋抛出的过程中对鸡蛋所做的功最接近于()图3214A0.3 J B3 JC30 J D300 J解析：选A.一只鸡蛋重约1 N，人的身高一般为1.6 m，则鸡蛋被抛出的高度约为0.6 m，则鸡蛋获得的最大机械能约为Emgh10.6 J0.6 J，故人对鸡蛋做的功约为0.6 J，最接近0.3 J，故A正确，B、C、D错误8(2011年高考海南卷)一质量为1 kg的质点静止于光滑水平面上，从t0时起，第1秒内受到2 N的水平外力作用，第2秒内受到同方向的1 N的外力作用下列判断中正确的是()A02 s内外力的平均功率是 WB第2秒内外力所做的功是 JC第2秒末外力的瞬时功率最大D第1秒内与第2秒内质点动能增加量的比值是解析：选AD.由题意知质点所受的水平外力即为合力，则知质点在这2秒内的加速度分别为a12 m/s2、a21 m/s2，则质点在第1 s 末与第2 s末的速度分别为v12 m/s、v23 m/s，每一秒内质点动能的增加量分别为Ek1mv2 J、Ek2mvmv2.5 J，所以.D正确再由动能定理可知第2 s内与02 s内，外力所做功分别为W2Ek22.5 J、Wmv04.5 J，则在02 s内外力的平均功率P2.25 W，A正确、B错误由PFv知，质点在第1 s 末与第2 s末的瞬时功率分别为P14 W、P23 W，故C错误9. 如图3215所示，物块A放在小车B上，A用绳系在固定的墙上，现用力F向右拉动小车，在此过程中，A对B的摩擦力对B做功W1，B对A的摩擦力对A做功W2，以下关系中正确的是()图3215AW10，W20，W20CW10，W20 DW10解析：选C.当向右拉动小车时，B相对A向右运动，则A对B的摩擦力方向向左，与B的运动方向相反，所以做负功，即W10，由牛顿第三定律，B对A的摩擦力方向向右，但A的位移等于零，所以B对A的摩擦力不做功，即W20，故选C.10. 一辆汽车在水平路面上原来做匀速运动，从某时刻开始，牵引力F和阻力f随时间t的变化规律如图3216所示，则从图中的t1到t2时间内，汽车牵引力的功率P随时间t变化的关系图线应为图3217中的() 图3216图3217解析：选C.从图中可以看出，t1到t2时间内，汽车牵引力F小于阻力f，汽车做匀减速运动，速度减小，汽车的牵引力功率PFv也应均匀减小，所以选项C正确二、非选择题11质量m3 kg的物体，在水平力F6 N的作用下，在光滑水平面上从静止开始运动，运动时间t3 s，求： (1)力F在t3 s内对物体所做功的平均功率； (2)在3 s末力F对物体做功的瞬时功率. 解析：物体在水平力F的作用下，在光滑水平面上做初速度为零的匀加速直线运动，根据牛顿第二定律，可求出加速度a2 m/s2，则物体在3 s末的速度vat6 m/s，物体在3 s内的位移sat29 m.(1)力F在3 s 内的平均功率P18 W(或PF18 W)(2)3 s末力F的瞬时功率PFv36 W.答案：(1)18 W(2)36 W12下表列出了某种型号轿车的部分数据，试根据表中数据回答下列问题：型轿车(部分数据)长(mm)宽(mm) 高(mm)487118351460净重/(kg)1500传动系统前轮驱动与挡变速发动机型式直列4缸发动机排量(L)2.2最高时速(km/h)2520108 km/h的加速时间(s)10额定功率(kW)140图3218(1)如图3218为轿车中用于改变车速的排挡手推变速杆到达不同挡位，可获得不同的运行速度，从“15”各挡速度逐渐增大，R是倒车挡试问轿车要以最大动力上坡，变速杆应推至