2012高中物理 3.2研究功与功率同步练习 沪科版必修2

用心 爱心 专心1 3 23 2 研究功与功率研究功与功率 同步练习 沪科版必修同步练习 沪科版必修 2 2 1 如图 3 2 9 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 3 2 9 A 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W Fscos 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P W t可知 机器做功越多 其功率就越大 B 据P Fv可知 汽车牵引力一定与速度成反比 C 据P W 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P Fv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 W t 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v t图像可能是 图 3 2 10 解析 选 D 汽车的功率增大为P2时 由P Fv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 3 2 11 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 用心 爱心 专心2 图 3 2 11 A mgL B mgL 3 2 C mgL D mgL 1 2 3 6 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 PG mgvy mgvcos60 mg L 故选 C 1 2 5 某汽车发动机的额定功率为P 6 0 104 W 汽车的质量为m 5 0 103 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a 0 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a 0 根据牛顿第二定律和功率的表达式 F f ma 0 f 0 1mg P Fvm 联立 解得vm 12 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F v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F f ma v at F v P 联立 解得t 16 s 答案 1 12 m s 2 16 s 一 选择题 1 如图 3 2 12 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 3 2 12 解析 选 D 对恒力F做功的多少 可由W Fscos 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 A mgv B mgvsin C mgvcos D mgvtan 用心 爱心 专心3 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 P Fvcos 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 90 D 这个力与物体运动方向的夹角 90 时 cos 0 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F f ma和P Fv 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 3 2 13 所示 下列说法中正 确的是 图 3 2 13 A 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mgs C 若斜面水平向左以加速度a运动距离s 斜面对物体做功mas D 若斜面向下以加速度a运动距离s 斜面对物体做功m g a 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W F s mgs 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W Fs s mas 斜面向下加速时 对物体有mg F ma W F s m a g s 7 2011 年高考江苏卷 如图 3 2 14 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 用心 爱心 专心4 图 3 2 14 A 0 3 J B 3 J C 30 J D 300 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E mgh 1 0 6 J 0 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t 0 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 A 0 2 s 内外力的平均功率是 W 9 4 B 第 2 秒内外力所做的功是 J 5 4 C 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 4 5 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a1 2 m s2 a2 1 m s2 则质点在第 1 s 末与第 2 s 末的速度分别为v1 2 m s v2 3 m s 每一秒内质点动能的增加量分别为 Ek1 mv 2 J Ek2 mv mv 1 22 1 1 22 2 1 2 2 5 J 所以 D 正确 再由动能定理可知第 2 s 内与 0 2 s 内 外力所做功 2 1 Ek1 Ek2 4 5 分别为W2 Ek2 2 5 J W mv 0 4 5 J 则在 0 2 s 内外力的平均功率 1 22 2 P 2 25 W A 正确 B 错误 由P Fv知 质点在第 1 s 末与第 2 s 末的瞬时功率分 W t 别为P1 4 W P2 3 W 故 C 错误 9 如图 3 2 15 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 3 2 15 A W1 0 W20 W2 0 C W1 0 W2 0 D W10 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W1 0 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W2 0 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 3 2 16 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 3 2 17 中的 用心 爱心 专心5 图 3 2 16 图 3 2 17 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P Fv也应均匀减小 所以选项 C 正确 二 非选择题 11 质量m 3 kg 的物体 在水平力F 6 N 的作用下 在光滑水平面上从静止开始运动 运动时间t 3 s 求 1 力F在t 3 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a 2 m s2 则物体在 3 s 末的速度v at 6 m s 物体 F m 在 3 s 内的位移s at2 9 m 1 2 1 力F在 3 s 内的平均功率P 18 W 或P F 18 W W t Fs tv 2 3 s 末力F的瞬时功率P Fv 36 W 答案 1 18 W 2 36 W 12 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 4871 1835 1460 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 252 0 108 km h 的加速时 间 s 10 额定功率 kW 140 用心 爱心 专心6 图 3 2 18 1 如图 3 2 18 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 1 5 各挡速度逐渐增大 R 是倒车挡 试问轿车要以最大动