【全程方略】高中物理 第一章 功和功率单元质量评估（含解析）鲁科版必修2(1).doc

【全程方略】2013年高中物理 第一章 功和功率单元质量评估（含解析）鲁科版必修2一、选择题(本大题共12小题，每小题5分，共60分)1.(2012无锡高一检测)小强从深4 m的水井中匀速提取50 n的水桶至地面，在水平道路上行走了12 m，再匀速走下6 m深的地下室，则小强用来提水桶的力所做的功为( )a.500 jb.1 100 jc.-100 jd.100 j2.(2012哈尔滨高一检测)如图所示，一个物体放在水平面上，在跟竖直方向成角的斜向下的推力f的作用下沿平面移动了位移s，若物体的质量为m，物体与地面之间的摩擦力为f，则在此过程中( )a.摩擦力做的功为-fsb.力f做的功为w=fscosc.力f做的功为w=fssind.重力做的功为mgs3.(2012渝中区高一检测)测定运动员体能的一种装置如图，运动员质量m1=60 kg，绳拴在腰间沿水平方向跨过滑轮(不计滑轮摩擦)，悬挂重物m2=50 kg，人用力蹬传送带而保持人的重心不动，使传送带上侧以v=2 m/s的速率向右运动，设运动员与传送带之间的动摩擦因数是0.5.g取10 m/s2,下面人对传送带做功的四种说法正确的是( )a.人对传送带每秒做功200 jb.人对传送带每秒做功600 jc.人对传送带每秒做功1 000 jd.人对传送带每秒做功1 200 j4.(2012无锡高一检测)重为10 n的物体从20 m高处由静止自由下落，1 s时速度为10 m/s，则此时重力的瞬时功率为( )a.10 wb.20 wc.50 wd.100 w5.(2012深圳高一检测)人们设计出磁悬浮列车，能以很大速度行驶.列车的速度很大，是采取了下列哪些可能的措施( )a.减小列车的质量b.增大列车的牵引力c.减小列车所受的阻力d.增大列车的功率6.某人利用机械效率为85%的滑轮组将重物提高0.5 m和直接用手将同一物体匀速竖直提高0.5 m两种情况下，比较人所做的总功( )a.使用滑轮组时做功多b.用手直接提高做功多c.做功一样多d.做的额外功一样多7.(2012三明高一检测)如图所示，人站在电动扶梯的水平台阶上，假定人与扶梯一起沿斜面加速上升，在这个过程中，人脚所受的静摩擦力( )a.等于零，对人不做功b.水平向左，对人做负功c.水平向右，对人做正功d.斜向上，对人做正功8.(2012常州高一检测)如图所示，一物体(可视为质点)以一定的速度v沿水平面由a点滑到b点，摩擦力做功为w1；若该物体从a沿两斜面滑到b(此过程物体始终不会离开斜面)，摩擦力做的总功为w2，若物体与各接触面的动摩擦因数均相同，则( )a.w1=w2b.w1w2c.w1w2d.不能确定w1、w2的大小关系9.足球运动员用力将静止的足球踢出，足球沿地面滚动了一段距离后停止.那么，下列关于功和能的分析中，正确的是( )a.踢球过程中，人对足球的作用力做正功，足球的动能增加b.踢球过程中，足球没有明显位移，人对足球的作用力没有做功c.足球滚动过程中，地面阻力对足球做负功，足球的动能消失了d.整个过程中，所有功的代数和为零，足球的动能前后为零，运动员消耗体内的化学能，化学能消失了10.关于功和能，下列判断正确的是( )a.古代的钻木取火是通过摩擦力做功将其他形式的能转化为内能b.举重运动员把重物举起来，体内的一部分化学能转化为重物的重力势能c.跳高运动员起跳时，通过体内肌肉做功，体内的部分化学能转化为人的动能d.人走路时，没有力做功，所以没有能量转化11.(2012长春高一检测)如图所示，滑轮质量、摩擦均不计，质量为2 kg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10 m/s2)( )a.4 s内f做功为84 jb.f的大小为21 nc.4 s末f的功率大小为42 wd.4 s内f做功的平均功率为42 w12.(2012鹤岗高一检测)如图所示,重物p放在一长木板oa上,将长木板绕o端转过一个小角度的过程中,重物p相对于长木板始终保持静止.关于长木板对重物p的摩擦力和支持力做功的情况是( )a.摩擦力对重物不做功b.摩擦力对重物做负功c.支持力对重物不做功d.支持力对重物做正功二、计算题(本大题共4小题，共40分，要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)13.(6分)在水平面上有一弯曲的槽道ab，槽道由半径分别为和r的两个半圆构成，如图所示，现用大小恒为f的拉力将一光滑小球从a点沿槽道拉至b点，若拉力f的方向时刻与小球运动方向一致，则此过程中拉力所做的功为多少？(忽略槽道半径)14.(10分)一台起重机匀加速地将质量为1.0103 kg的货物由静止竖直吊起，在2 s末货物的速度为v=4.0 m/s，g取10 m/s2，不计阻力，求：(1)起重机在这2 s内的平均输出功率.(2)起重机在2 s末的瞬时功率.15.(12分)上海世博会期间，新能源汽车成为园区的主要交通工具，其中有几百辆为氢燃料电池汽车.氢在发动机内燃烧过程中，只会排出水蒸气而无其他废气排出，因而不会产生温室气体，是环保汽车.有一辆氢燃料汽车重6 t，阻力是车重的0.05倍，最大输出功率为60 kw(g取10 m/s2)，求：(1)车以a=0.5 m/s2从静止匀加速起动，能有多长时间维持匀加速运动？(2)最大行驶速度为多少？(3)若此车以最大速度从上海驶往南京(约300 km)，发动机的效率为50%，则需要多少氢作燃料(每摩尔氢气燃烧放出的热量为285.8 kj)？16.(12分)质量为m的拖拉机拉着耙来耙地，由静止开始做匀加速直线运动，在时间t内前进的距离为s.耙地时，拖拉机受到的牵引力恒为f，受到地面的阻力为自重的k倍，耙所受阻力恒定，连接杆质量不计且与水平面的夹角保持不变.求：(1)拖拉机的加速度大小.(2)拖拉机对连接杆的拉力大小.(3)时间t内拖拉机对耙做的功.答案解析1.【解析】选c.小强在提取水桶的过程中，水桶一直保持平衡状态，因此小强对水桶的力大小等于水桶的重力，方向竖直向上.全过程中水桶在竖直方向上的位移大小为2 m，且竖直向下，则s=-2 m，根据功的定义式得w=fs=mgs=-100 j，选项c正确.2.【解析】选a、c.摩擦力水平向左，与物体的位移方向相反，做负功，根据定义式w=fscos可得wf=fscos180=-fs，选项a正确.力f做的功wf=选项c正确，选项b错误.重力方向与位移方向垂直，做功为零，选项d错误.3.【解析】选c.人的重心不动，说明人处于静止状态，根据平衡条件可知，人与传送带间的摩擦力等于所悬挂重物的重力，即f=500 n.传送带在摩擦力f作用下每秒位移为2 m，则根据功的定义式可知，人对传送带每秒做功为w=fs=1 000 j，选项c正确.4.【解析】选d.根据瞬时功率计算公式p=fv可知，物体下落1 s时，重力的瞬时功率p=mgv(v表示物体竖直向下的速度)，速度v=10 m/s，则此时重力的瞬时功率p=100 w.选项d正确.5.【解析】选c、d.当列车以最大速度行驶时，牵引力与阻力大小相等，有p=fv，故要增大速度，一方面增大列车的功率，另一方面减小列车所受的阻力，故c、d正确.6.【解析】选a.用手直接提重物和用机械提重物，两种情况下的有用功相等.而用机械提重物时，由于机械效率为85%，还需做额外功，故此种情况下的总功多，a正确，b、c均错；用手直接提重物时额外功为零，故d错.7.【解析】选c.对人进行受力分析知，人受到竖直向下的重力g、竖直向上的支持力n及水平向右的静摩擦力f作用，人与扶梯一起沿斜面加速上升，运动位移沿斜面向上.因此，水平向右的静摩擦力做正功，选项c正确，其他选项错误.【变式备选】(2012成都高一检测)如图所示，质量为m的物体静止在倾角为的斜面上，物体与斜面间的动摩擦因数为，现在使斜面体水平向右匀速移动距离s，则摩擦力对物体做功为(物体与斜面相对静止)( )a.0b.mgcossc.mgssincos2d.mgssincos【解析】选d.摩擦力沿斜面向上，物体随斜面一起水平向右匀速运动，位移方向水平向右，根据功的计算式可求得摩擦力对物体做的功为w=f0scos，根据平衡条件得，f0=mgsin.因此，摩擦力对物体做的功为w=mgssincos，选项d正确，其他选项错误.8.【解析】选a.设a、b之间的水平距离为l.若物体沿直线由a运动到b，摩擦力做功为w1=-mgl，若物体沿斜面由a运动到b，设斜面的高度为h，斜面倾角分别为1和2，则摩擦力做的功为选项a正确，其他选项均错.9.【解析】选a.踢球过程中,足球动能增加是由于人对足球的作用力做功,运动员消耗的化学能转化为足球的动能,a正确，b错误；地面阻力对足球做负功,足球的动能转化为内能,c错误；整个过程中,运动员消耗的体内的化学能转化为内能,而不是化学能消失了,d错误.10.【解析】选a、b、c.做功的过程是能量转化的过程.钻木取火过程，钻与木材间的摩擦力做了功，消耗了其他形式的能量，转化成了内能，选项a正确；举重运动员举起重物，重物的重力势能增加，消耗了运动员的体内能量，选项b正确；跳高运动员起跳时，获得了向上的速度，具有向上的动能，体内的化学能转化为人的动能，选项c正确；人走路时，人的重心高度不断变化，所以人要做功，同时有重力势能和动能的变化，选项d错误.11.【解析】选a、c.由速度时间图象可知，物体在4 s内的位移为4 m，物体运动的加速度为a=0.5 m/s2，根据动滑轮省力原理及牛顿第二定律可知，2f-mg=ma，则力f大小等于10.5 n，因此，4 s内f做功为w=10.58 j=84 j，选项a正确，选项b错误；由公式p=fv得，4 s末f的功率大小为p=f2v=42 w，选项c正确；4 s内f做功的平均功率为选项d错误.12.【解析】选a、d.在重物p随长木板绕o端转过一个小角度的过程中，长木板对重物的支持力与运动方向相同，做正功，摩擦力与运动方向垂直，不做功，选项a、d正确，而选项b、c错误.13.【解题指南】力f是大小不变、方向时刻变化的变力，求力f的功应该注意用“微元法”把曲线运动转化为直线运动求解.【解析】把槽道分成s1、s2、s3sn个微小线段，拉力在每一小段上均可视为恒力，则在每一小段上做的功为w1=fs1、w2=fs2、w3=fs3wn=fsn. (2分)拉力在整个过程中所做的功为w=w1+w2+w3+wn (2分)则w=f(s1+s2+s3+sn) (2分)答案：14.【解析】(1)货物的加速度 (1分)2 s内提升的高度为 (1分)根据牛顿第二定律可得，f-mg=ma则拉力f=m(a+g)=1.0103(2+10) n=1.2104 n (2分)起重机在这2 s内做的功w=fh=1.21044 j=4.8104 j (1分)2 s内的平均输出功率 (1分)(2)2 s末的瞬时功率为p2=fv=1.21044 w=4.8104 w (4分)答案：(1)2.4104 w (2)4.8104 w15.【解析】(1)设车匀加速起动时间为t，则有f-f=ma (2分)p=fv (1分)又v=at联立以上三式解得： (1分)(2)当速度继续增大时，f减小，a减小.当f=f时，a=0，速度最大，所以 (2分)(3)当汽车以最大速度行驶时，牵引力等于汽车所受的阻力，所以f=f=0.05610310 n=3103 n (1分)汽车牵引力所做的功为w=fs=3103300103 j=9108 j (1分)汽车发动机做的总功为： (2分)因为每摩尔氢气燃烧放出的热量为285.8 kj，所以发动机做功所需氢气的质量为： (2分)答案：(1)20 s (2)20 m/s (3)12.6 kg【总结提升】四方面理解机械效率(1)机械效率是有用功与总功之比，它只有大小，没有单位.(2)由于有用功总小于总功，所以机械效率总小于1，通常用百分数表示.(3)机械效率是表示机械做功性能好坏的物理量，机械效率越高