高一物理功和功率试题VIP

3eud 教育网 百万教学资源 完全免费 无须注册 天天更新 3eud 教育网 教学资源集散地 可能是最大的免费教育资源网 第七章第七章 机械能机械能 功和功率功和功率 一 选择题一 选择题 1 如图 1 所示 用力拉一质量为 m 的物体 使它沿水平匀速移动距离 s 若物体和地 面间的摩擦因数为 则此力对物体做的功为 A mgs B mgs cos sin C mgs cos sin D mgscos cos sin 2 如图 2 所示 质量为 m 的物块始终固定在倾角为 的斜面上 下列说法中正确的 是 A 若斜面向右匀速移动距离 s 斜面对物块没有做功 B 若斜面向上匀速移动距离 s 斜面对物块做功 mgs C 若斜面向左以加速度 a 移动距离 s 斜面对物块做功 mas D 若斜面向下以加速度 a 移动距离 s 斜面对物块做功 m g a s 3 从空中以 40 m s 的初速平抛一个重力为 10 N 的物体 物体在空中运动 3 s 落地 不计空气阻力 取g 10 m s2 则物体落地时重力的即时功率为 A 400 WB 300 WC 500 WD 700 W 4 如图 3 所示 质量为m的物体P放在光滑的倾角为 的直角劈上 同时用力F向 右推劈 使P与劈保持相对静止 在前进的水平位移为s的过程中 劈对P做的功为 图 3 A F sB mgsin s 2 C mgcos sD mgtan s 5 质量为 m 的汽车发动机的功率恒为 P 摩擦阻力恒为 f 牵引力为 F 汽车由静止开 始 经过时间 t 行驶了位移 s 时 速度达到最大值 vm 则发动机所做的功为 A Pt B fvmt C fs D E Fs 2 2 1 m mv m v Ps f mP 2 2 2 二 填空题二 填空题 6 如图 4 所示 木板质量为M 长为L 放在光滑水平面上 一细绳通过定滑轮将木板与 质量为m的小木块相连 M与m之间的动摩擦因数为 现用水平向右的力F将小木块 从木板的最左端拉到最右端 拉力至少要做的功是 图 1 图 2 3eud 教育网 百万教学资源 完全免费 无须注册 天天更新 3eud 教育网 教学资源集散地 可能是最大的免费教育资源网 图 4 7 如图 5 所示 人拉着细绳的一端由A走到B 使质量为m的物体匀 速上升 已知A B两点间的水平距离为s 细线与水平方向的夹角已 在图中标出 不计滑轮的摩擦 人的拉力所做的功 8 用水平拉力拉着滑块沿半径为r的水平圆轨道匀速运动一周 已 知滑块的质量为m 滑块与轨道间的动摩擦因数为 此过程中拉力 所做的功 2 mgr 三 计算题三 计算题 9 在一段平直公路上 一辆质量 m 10t 的卡车速度从 smv 5 1 均匀增加到 smv 15 2 经过的时间 t 50s 如果车在运动时受到的阻力为车重力的 k 倍 k 0 05 求 1 发动机的平均功率 2 在这段路程的时间中点和位移中点发动机的瞬时功率 2 10smg 10 如图 6 所示 在倾角为 的斜面上有一质量为m 的物体 一直与斜面保持相对静止 求 1 若物体随斜面水平匀速移动了位s 则斜 面对物体做了多少功 2 若物体随斜面以加速度a移动了位移s 则斜面对物体做了多少功 11 将一质量为m 10 kg 的物体 自水平地面由静止开始用一竖直向上的拉力F将其 以a 0 5 m s2的加速度向上拉起 求 1 在向上拉动的 10s 内 拉力F做功的功率 2 上拉至 10 s 末 拉力的功率 12 在光滑的水平面上放着物体 A 和小车 B 如图 7 所示 小车长 L 2m M 4kg A 的质量 m 1kg AB 0 2 加在小车上的力 1 F 5N 2 F 12N 求在这两种情况下 在 2s 时间内 F 对 车做功是多少 摩擦力对 A 做功多少 g 取 10m s2 图 6 s m m 图 5 s AB 图 7 3eud 教育网 百万教学资源 完全免费 无须注册 天天更新 3eud 教育网 教学资源集散地 可能是最大的免费教育资源网 参考答案参考答案 1 分析 设水平面对物体的支持力的大小为 N 则由物体匀速运动得 0cos 0sin NF mgNF F mg cos sin 力 F 对物体做的功为 W Fscos mgscos cos sin 所以选择 D 2 分析 斜面对物块有没有做功 应是指斜面对物块的总作用力 斜面对物块的弹力与摩 擦力合力 是否做功 当斜面匀速运动时 斜面对物块的总作用力大小等于 mg 方向是竖 直向上 若斜面向右匀速运动 斜面对物块的总作用力的方向与物块位移的方向垂直 因 此斜面对物块没有做功 A 对 若斜面向上匀速运动 斜面对物体的总作用力方向与物 块位移 s 方向相同 斜面对物块做的功为 mgs B 对 若斜面向左以加速度 a 移动距离 s 时 斜面对物块的总作用力在水平方向上的分力必为 ma 重力在水平方面上分力为零 因此斜面对物块做功为 mas C 也对 当斜面向下以加速度 a 移动距离 s 时 斜面对物块 的总作用力可由牛顿第二定律求得 mg F ma F m g a 于是斜面对物块做功应为 m g a s D 错 所以选择 A B C 3 分析 根据平抛运动的规律可以算出物体落地时的即时速度为 50 m s 因而很容易错 选 C 这是由于疏忽了物体落地时 其速度方向与重力方向之间有夹角而造成的 由于重 力的功率只与物体在竖直方向的速度有关 而vy gt 30 m s 因此落地时重力的即时功 率为P mgvcos mgvy 300 W 正确答案应选 B 答案 B 3eud 教育网 百万教学资源 完全免费 无须注册 天天更新 3eud 教育网 教学资源集散地 可能是最大的免费教育资源网 4 分析 物体P只受重力和支持力作用 它们的合力沿水平方向 如图所示 且FN 斜劈对P做功W FNscos 90 mgtan s cos mg 答案 D 5 分析 因为汽车发动机的功率恒定 所以汽车在启动过程中所受的牵引力为变力 且在 汽车启动的初级阶段有F f 汽车做变加速运动 随着汽车速度的增大 据P Fv可知 汽车的牵引力将逐渐减小 加速度也随之减小 但仍做加速运动 当牵引力F f时 汽车 的加速度为 0 此时汽车达到最大速度 之后汽车将做匀速运动 本题中因汽车的功率不变 故发动机所做的功可用其与功率的关系来求解 即 W Pt 所以选项 A 正确 同理 由于当汽车达到最大速度时F f 又因f为恒力 所以W Pt Fvmt fvmt 故选项 也正确 尽管汽车的牵引力为变力 但汽车在行驶过程中所受的阻力f为恒力 其所做的功可 用功的定义式W Fscos 来求出 根据功能关系可知 发动机所做的功一部分用来克服摩 擦阻力做功 一部分用来增加汽车的动能 所以据动能定理有 W fs mvm2 0 由此 2 1 可解得 W mvm2 fs 所以选项 C 正确 2 1 由P fvm可知 vm P f f P vm 将此vm和f同时代入选项 C 中 可得 故选项 也正确 m v Ps f mP W 2 2 2 对于选项 E 由前面的分析可知其是将汽车的牵引力做为恒力代入功的定义式进行计 算的 所以是不正确的 说明 由上述两个例题中对功的计算可看出 计算功的思路通常有三条思路 即 3eud 教育网 百万教学资源 完全免费 无须注册 天天更新 3eud 教育网 教学资源集散地 可能是最大的免费教育资源网 功的定义式W Fscos 此方法只适用于求恒力所做的功 利用功能关系 根据动能定 理求功 此法对于恒力和变力均适用 利用功和功率的关系W P t 这种方法一般只适 用于求发动机所做的功 6 分析 匀速运动时拉力做功最小F 2 mg 把木块拉至木板最右端过程中 F前进的位 移是L 故拉力至少要做的功为W F s 2 mg L mgL 2 1 2 1 答案 mgL 7 分析 人的拉力的功等于细绳对物体拉力的功 在物体匀速上升的过程中 细线对物体 的拉力 FT mg 物体上升的高度 h ss 13 130cos2 0 从而细线对物体拉力的功 mgshFW TT 13 所以 人的拉力所做的功为 mgs 13 8 分析 滑块沿水平圆轨道匀速运动 故拉力的大小 F Ff mg 把圆轨道分成l1 l2 l3 ln很多个小段 每一段小到可以看成直线段 从而拉 力在每一小段上的方向可认为不变 则拉力在每一小段上所做的功分别为 W1 mg l1 W2 mg l2 W3 mg l3 Wn mg ln 所以 在滑块沿水平圆轨道匀速运动一周的过程中 拉力所做的功为 W W1 W2 W3 Wn mg l1 l2 l3 ln mg 2 r 9 解 1 卡车的加速度 212 2 0sm t vv a 卡车牵引力为 F F kmg ma 则 NmakmgF 3 107 平均速度 sm vv v 10 2 21 则平均功率 WvFP 4 107 2 时间中点和位移中点的瞬时速度分别为 2 t v 2 s v 3eud 教育网 百万教学资源 完全免费 无须注册 天天更新 3eud 教育网 教学资源集散地 可能是最大的免费教育资源网 则 smvvt 10 2 sm vv vt 55 2 2 2 2 1 2 时间中点瞬时功率 WvFP tt 4 22 107 位移中点的瞬间功率 WWvFP ss 43 22 108 755107 10 解 斜面对物体所做的功 即斜面对物体的作用力所做的功 在题述的两种情况下 斜面对物体的作用力分别如图中的甲 乙所示 因为物体的位移方向是水平的 故在两种 情况中重力mg均不做功 1 因为当物体匀速运动时 其所受合力为 0 所以由图 7 甲可知物体所受斜面的支持力 N mgcos 摩擦力f mgsin 方向如图所示 所以 WN Nscos mgcos s cos 90 mgscos sin Wf fscos mgsin s cos 180 mgscos sin 故斜面对物体所做的功为W总 WN Wf 0 2 当物体以加速度a移动时 因a沿水平向右 所以合力F ma 方向必水平向右 其 受力情况如图乙所示 由图可知 Nsin fcos ma Ncos fsin mg 由此两方程可解得 N mgcos masin f mgsin macos 再由W Fscos 分别求得两力的功 WN Nscos Nscos 90 mgscos sin mas sin2 Wf fscos fscos 180 mgscos sin macos2 所以W总 WN Wf mas 说明 本题的上述解法并非是最简捷的方法 因为在物体运动的整个过程中 各个力都一直 f 图 甲 f N s mg 乙 N s mg a 3eud 教育网 百万教学资源 完全免费 无须注册 天天更新 3eud 教育网 教学资源集散地 可能是最大的免费教育资源网 作用在物体上 因此斜面对物体所做的功 也就等于合力对物体所做的功 故本题也可就 1 2 两种情况分析先求出合力 再用合力求出斜面对物体所做的功 另外 由于重 力一直不做功 所以支持力和摩擦力对物体所做的功 即斜面对物体所做的功 就是合外 力所做的功 还可据动能定理通过物体动能的变化求出斜面对物体所做的功 这两种方法 都比例题中给出的方法要简单得多 其中后一种思路最为简捷 读者可自己按上述思路进 行求解 11 解 本题的第 1 问求 10 s 内拉力的功率 则是指 10s 内的平均功率 而求平均功 率有两条具体的思路 一是 二是 Fcos 因此本题可从这两种方法分别求 t W P Pv 出平均功率 方法一 据牛顿第二定律可知 F mg ma 解得F 105 N 又据运动学公式可求出 10 s 内物体的位移为 25 m 所以有 W 262 5 W 2 2 1 ats 10 25105 t Fs t W P 方法二 根据运动学公式可求出物体在 10s 内的平均速度2 5 m s 0 2 1 atv 所以平均功率为 F 105 2 5 W 262 5 W Pv 对于本题的第 2 问求第 10 s 末的功率 即为 10 s 末的瞬时功率 求解瞬时功率在 中学阶段只有唯一的方法 P Fvcos 所以此题中 10 s 末的功率为 P Fvcos Fatcos0 105 0 5 10 W 525 W 说明 1 由上述例题可以看出 在解题时要注意据题意分清所求功率为平均功率还是瞬时功率 2 求解平均功率的方法较多 常见的有三种 一是利用功率的定义式 二是利 t W P 用平均速度求解 即 Fcos 三是利用两个状态瞬时功率的平均值法 即Pv 注意 其中第二 三两种方法只适用于物体做匀变速度直线运动的情 2 0t PP P 况 而求解瞬时功率在中学阶段则只有上述唯一的一种方法 12 解 分别对 A 和 B 受力分析 如图 3eud 教育网 百万教学资源 完全免费 无须注册 天天更新 3eud 教育网 教学资源集散地 可能是最大的免费教育资源网 A 和 B 间最大静摩擦力可近似认为等于滑动摩擦力