高中物理 第1单元功和功率测试题

用心 爱心 专心1 第二模块第二模块 第第 5 5 章章 第第 1 1 单元单元 一 选择题 1 一人乘电梯从 1 楼到 20 楼 在此过程中经历了先加速 后匀速 再减速的运动过 程 则电梯支持力对人做功情况是 A 加速时做正功 匀速时不做功 减速时做负功 B 加速时做正功 匀速和减速时做负功 C 加速和匀速时做正功 减速时做负功 D 始终做正功 解析 力对物体做功的表达式为 W Flcos 0 90 时 F 做正功 90 F 不做功 90 180 时 F 做负功 支持力始终竖直向上 与位移同向 0 故支持力始终做正功 D 正确 答案 D 2 关于作用力与反作用力做功的关系 下列说法正确的是 A 当作用力做正功时 反作用力一定做负功 B 当作用力不做功时 反作用力也不做功 C 作用力与反作用力所做的功一定是大小相等 正负相反 D 作用力做正功时 反作用力也可以做正功 解析 作用力与反作用力等大反向 但二者对地位移无此关系 例如静止于水面上的小 船 人水平跳离船时 作用力与反作用力都做正功 故 D 对 A 错 又如在水平地面上滑行的 物体 相互作用的摩擦力 一个做功 另一个不做功 故 B 错 答案 D 图 10 3 2010 年黄冈模拟 如图 10 所示 质量相同的两物体处于同一高度 A 沿固定在地 面上的光滑斜面下滑 B 自由下落 最后到达同一水平面 则 A 重力对两物体做的功相同 B 重力的平均功率相同 C 到达底端时重力的瞬时功率 PA PB 用心 爱心 专心2 D 到达底端时两物体的动能相同 速度相同 解析 由于两个物体质量相同 下落高度相同 所以重力对两物体做的功相同 A 选项 正确 由于下落的时间不同 所以重力的平均功率不相同 B 选项错误 根据机械能守恒可 知 两物体到达底端时动能相同 即速度大小相同 方向不同 D 选项错误 由瞬时功率的计 算式可得 PA mgvcos PB mgv 因此 到达底端时重力的瞬时功率 PA PB C 选项正确 答案 AC 4 如图 11 所示 两个物体与水平地面间的动摩擦因数相等 它们的质量也相等 在 甲图用力 F1拉物体 在乙图用力 F2推物体 夹角均为 两个物体都做匀速直线运动 通 过相同的位移 设 F1和 F2对物体所做的功为 W1和 W2 物体克服摩擦力做的功为 W3和 W4 下列哪组表示式是正确的 图 11 A W1 W2 W3 W4 B W1 W2 W3W2 W3 W4 D W1W4 解析 因匀速运动 故 F1 cos mg F1 sin F2 cos mg F2sin 由以上两式可以看出 F1 F2 Ff甲 Ff乙 由公式 W F L cos 得 W1 W2 W3 W4 答案 B 5 2008 年宁夏卷 一滑块在水平地面上沿直线滑行 t 0 时其速度为 1 m s 从此刻 开始在滑块运动方向上再施加一水平作用力 F 力 F 和滑块的速率 v 随时间的变化规律分 别如图 12 甲和乙所示 设在第 1 秒内 第 2 秒内 第 3 秒内力 F 对滑块做的功分别为 W1 W2 W3 则以下关系正确的是 图 12 A W1 W2 W3 B W1 W2 W3 用心 爱心 专心3 C W1 W3 W2 D W1 W2 W3 解析 力 F 做的功等于每段恒力 F 与该段滑块运动的位移数值 v t 图象中图象与坐标 轴围成的面积 的乘积 第 1 秒内 位移为一个小三角形面积 S 第 2 秒内 位移也为一个小 三角形面积 S 第 3 秒内 位移为两个小三角形面积 2S 故 W1 1S W2 3S W3 4S 所以 W1 W2 W3 答案 B 图 13 6 汽车在水平路面上从静止开始做匀加速直线运动 t1末关闭发动机 做匀减速直 线运动 t2末静止 其 v t 图象如图 13 所示 图中 P1 C 项错 加速 阶段和减速阶段平均速度相等 所以摩擦力的平均功率相等 D 项正确 答案 ABD 7 质量为 m 的汽车以恒定的功率 P 在平直的公路上行驶 汽车匀速行驶时的速率为 v1 则当汽车的速率为 v2 v2 v1 时 汽车的加速度为 A B P mv1 P mv2 C D P v1 v2 mv1v2 Pv1v2 m v1 v2 解析 汽车所受阻力为 Ff 汽车速度为 v2时的牵引力为 F 由牛顿第二定律 P v1 P v2 得 F Ff ma 即 ma 所以 a 应选 C P v2 P v1 P v1 v2 mv1v2 答案 C 8 一列火车在额定功率下由静止从车站出发 沿直线轨道运动 行驶 5 min 后速度达 到 30 m s 设列车所受阻力恒定 则可以判断列车在这段时间内行驶的距离 用心 爱心 专心4 A 一定大于 4 5 km B 可能等于 4 5 km C 一定小于 4 5 km D 条件不足 无法确定 图 14 解析 若火车在 5 min 300 s 内 匀加速至 30 m s 则行驶的位移 x vt 4 5 km 而 1 2 该题中火车是以额定功率出发 由速度 时间图线得火车的行驶距离一定大于 4 5 km 如 图 14 中所示 阴影部分的面积一定大于 OAB 的面积 故选 A 答案 A 图 15 9 一根质量为 M 的直木棒 悬挂在 O 点 有一只质量为 m 的猴子抓着木棒 如图 15 所示 剪断悬挂木棒的细绳 木棒开始下落 同时猴子开始沿木棒向上爬 设在一段时间 内木棒沿竖直方向下落 猴子对地的高度保持不变 忽略空气阻力 则图 15 所示的四个图 象中能正确反映在这段时间内猴子做功的功率随时间变化的关系的是 解析 猴子对地的高度不变 所以猴子受力平衡 设猴子的质量为 m 木棒对猴子的作 用力为 F 则有 F mg 对木棒 设木棒的重力为 Mg 则木棒所受合力为 F Mg mg Mg 根据力的作用相互性 F F 根据牛顿第二定律 Mg mg Ma 可 见 a 是恒量 t 时刻木棒速度 v at 猴子做功的功率 P mgv mgat P 与 t 为正比例关系 故 B 正确 用心 爱心 专心5 答案 B 10 一起重机的钢绳由静止开始匀加速提起质量为 m 的重物 当重物的速度为 v1时 起重机的有用功率达到最大值 P 以后 起重机保持该功率不变 继续提升重物 直到以最 大速度 v2匀速上升为止 物体上升的高度为 h 则整个过程中 下列说法正确的是 A 钢绳的最大拉力为 P v2 B 钢绳的最大拉力为 P v1 C 重物的最大速度 v2 P mg D 重物匀加速运动的加速度为 g P mv1 解析 由 F mg ma 和 P Fv 可知 重物匀加速上升过程中钢绳拉力大于重力且不变 达到最大功率 P 后 随 v 增加 钢绳拉力 F 变小 当 F mg 时重物达最大速度 v2 故 v2 最大拉力 F mg ma A 错误 B C 正确 由 mg ma 得 a g D P mg P v1 P v1 P mv1 正确 答案 BCD 二 计算题 11 静止在水平地面上的木箱 质量 m 50 kg 木箱与地面间的动摩擦因数 0 4 若 用大小为 400 N 方向与水平方向成 37 角的斜向上的拉力拉木箱从静止开始运动 使木箱 能够到达 50 m 远处 拉力最少做多少功 cos37 0 8 取 g 10 m s2 解析 欲使拉力做功最少 须使拉力作用的位移最小 故重物应先在拉力作用下加速 再撤去拉力使木箱减速 到达 50 m 处时速度恰好减为 0 设加速时加速度的大小为 a1 减速 时加速度的大小为 a2 由牛顿第二定律得 加速时有 水平方向 Fcos37 FN ma1 竖直方向 Fsin37 FN mg 0 减速时有 mg ma2 且有 v2 2a1x1 2a2x2 x1 x2 x 联立以上各式解得 x1 24 m 由功的定义 有 W Fx1cos37 400 24 0 8 J 7 68 103 J 答案 7 68 103 J 用心 爱心 专心6 12 额定功率为 80 kW 的汽车 在某平直的公路上行驶的最大速度为 20 m s 汽车的 质量是 m 2 103 kg 如果汽车从静止开始做匀加速直线运动 加速度大小为 2 m s2 运 动过程中阻力不变 求 1 汽车所受的阻力是多大 2 3 s 末汽车的瞬时功率是多大 3 匀加速直线运动的时间是多长 4 在匀加速直线运动中 汽车的牵引力做的功是多少 解析 1 当 F Ff时 速度最大 所以 根据 P额 Ff vm得 Ff 80 P额 vm 103 20 N 4 103 N 2 根据牛顿第二定律 得 F Ff ma 根据瞬时功率计算式 得 P Fv Fat 所以由 两式得 P Ff ma at 4 103 2 103 2 2 3 W 4 8 104 W 3 根据 P Fv 可知 随 v 的增加 直到功率等于额定功率时 汽车完成整