2020高中物理 第八章 机械能守恒定律 1功与功率练习（含解析）新人教版第二册

第八章 1功与功率a组：合格性水平训练1(负功的理解)(多选)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，此力一定阻碍物体的运动，故a、c正确，b、d错误。2(功的正负、总功)(多选)一物体在两个力f1、f2的共同作用下发生了一段位移，做功分别为w16 j、w26 j，下列说法正确的是()a这两个力一定大小相等、方向相反bf1是动力，f2是阻力c这两个力做的总功为0df1比f2做的功多答案bc解析由力f1、f2做功的正负可以确定力f1、f2与位移的夹角分别小于90、大于90，但这两个力不一定大小相等、方向相反，a错误；f1做正功一定是动力，f2做负功一定是阻力，其做功一样多，两个力的总功等于这两个力所做功的代数和，故总功为0，b、c正确，d错误。3. (功的计算)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的作用下沿水平面移动了距离s。若物体的质量为m，物体与地面之间的摩擦力大小为f，则在此过程中()a摩擦力做的功为fs b力f做的功为fscosc力f做的功为fssin d重力做的功为mgs答案c解析物体与地面之间的摩擦力大小为f，物体的位移的大小为s，由功的公式可得摩擦力做的功为fs，所以a错误。力f与竖直方向成角，在水平方向的分力为fsin，f做的功为fssin，所以b错误、c正确。重力在竖直方向上，物体在竖直方向的位移是零，所以重力做的功为零，d错误。4(功率公式)关于功率，下列说法中正确的是 ()a根据p可知，机械做功越多，其功率就越大b根据pfv可知，汽车的牵引力一定与其速度成反比c根据p可知，只要知道时间t内所做的功，就可知任意时刻的功率d根据pfv可知，发动机的功率一定时，交通工具的牵引力与运动速度成反比答案d解析由p可知，在时间t一定的情况下，机械做功越多，其功率就越大，a错误；根据pfv可知，在发动机的输出功率p一定的情况下，汽车的牵引力与其速度成反比，b错误、d正确；功w与一段运动过程相对应，故利用p计算出的是时间t内力对物体做功的平均功率，c错误。5. (瞬时功率)宇航员在地面进行素质训练时，抓住秋千杆由水平状态开始下摆，如图所示，在到达竖直状态的过程中，宇航员所受重力的瞬时功率的变化情况是()a一直增大 b一直减小c先增大后减小 d先减小后增大答案c解析开始运动时，宇航员的速度为零，重力的瞬时功率为零。运动到最低点，宇航员的速度沿水平方向，与重力垂直，重力的瞬时功率也为零，摆动过程中重力的瞬时功率不为零，即重力的瞬时功率先增大后减小，c正确。6(机车启动图像问题)(多选)在检测某款电动汽车性能的某次试验中，电动汽车由静止开始沿平直公路匀加速启动，当功率达到额定功率时保持功率不变，最终做匀速运动。设整个运动过程受到的阻力f不变，图中v、a、f、f和p分别表示电动汽车的速度大小、加速度大小、牵引力大小、阻力大小和功率大小，其中正确的是()答案abc解析开始时电动汽车功率逐渐增加，pfvmav，故pv图线为过原点的直线，后来功率恒定，a正确；电动汽车牵引力开始大小不变，然后逐渐减小，最后牵引力等于阻力，b正确；在vt图像中斜率表示加速度，电动汽车开始时加速度不变，后来逐渐减小至零，c正确、d错误。7(功的计算)一物体放在水平地面上，如图甲所示，已知物体所受水平拉力f随时间t的变化关系如图乙所示，物体相应的速度v随时间t的变化关系如图丙所示。求：(1)06 s时间内物体的位移大小；(2)010 s时间内物体克服摩擦力所做的功。答案(1)6 m(2)30 j解析(1)由题图丙可知06 s时间内物体的位移为：s3 m6 m。(2)由题图丙可知，在68 s时间内，物体做匀速运动，受力平衡，于是有摩擦力ff32 n，其中f3为68 s时的拉力，010 s时间内物体的总位移为：s3 m15 m物体克服摩擦力所做的功：wfs215 j30 j。8(平均功率、瞬时功率)如图所示，在光滑的水平面上有一质量为m10 kg的物体。在水平推力f120 n的作用下，从静止开始做匀加速直线运动。运动3 s后推力f的大小变为f210 n，方向不变。求：(1)推力f在3 s内对物体所做的功；(2)推力f在3 s内对物体做功的平均功率；(3)推力f在4 s时做功的瞬时功率。答案(1)180 j(2)60 w(3)70 w解析(1)设运动物体在前3 s内的加速度为a1，运动位移为x1，第3 s末的速度大小为vt，则有a1 m/s22 m/s2x1a1t2232 m9 m，vta1t23 m/s6 m/s所以推力f在3 s内对物体做的功w1f1x1209 j180 j。(2)推力f在3 s内对物体做功的平均功率 w60 w。(3)3 s后物体的加速度a21 m/s24 s时物体的运动速度为vtvta2t26 m/s11 m/s7 m/s所以推力f在4 s时做功的瞬时功率pf2vt107 w70 w。9(机车启动问题)汽车发动机的额定功率为30 kw，质量为2000 kg，当汽车在水平路面上行驶时受到的阻力为车重的0.1倍。求(g取10 m/s2)：(1)汽车在路面上能达到的最大速度？(2)若汽车以额定功率启动，则速度为10 m/s时的加速度？(3)若汽车从静止开始保持1 m/s2的加速度做匀加速直线运动，则这一过程能持续多长时间？答案(1)15 m/s(2)0.5 m/s2(3)7.5 s解析(1)汽车达到最大速度时，牵引力与阻力平衡，由此可得：p额fvmfvm所以vm m/s15 m/s。(2)当速度v10 m/s时，则f1 n3103 n所以a1 m/s20.5 m/s2。(3)若汽车从静止做匀加速直线运动，则当pp额时，匀加速运动结束所以p额f2vt又因为f2fma2所以vt所以t s7.5 s。b组：等级性水平训练10(功的正负)如图所示，质量为m的物体置于倾角为的斜面体上，物体与斜面体间的动摩擦因数为，在外力作用下，斜面体以加速度a沿水平方向向左做匀加速运动，运动中物体m与斜面体相对静止。则关于斜面体对m的支持力和摩擦力的做功情况，下列说法中错误的是()a支持力一定做正功 b摩擦力一定做正功c摩擦力可能不做功 d摩擦力可能做负功答案b解析支持力方向垂直斜面向上，故支持力一定做正功，而摩擦力是否存在需要讨论。若摩擦力恰好为零，物体只受重力和支持力，如图所示，此时加速度agtan，当agtan时，摩擦力沿斜面向下，摩擦力与位移夹角小于90，则做正功；当agtan时，摩擦力沿斜面向上，摩擦力与位移夹角大于90，则做负功。综上所述，b错误，a、c、d正确。11(机车启动图像问题)一辆汽车在平直的公路上以某一初速度运动，运动过程中保持恒定的牵引功率，其加速度a和速度的倒数图像如图所示。若已知汽车的质量，则根据图像所给的信息，不能求出的物理量是()a汽车的功率b汽车行驶的最大速度c汽车所受到的阻力d汽车运动到最大速度所需的时间答案d解析由fffma，pfv可得：a，对应图线可知，k40，可求出汽车的功率p，由a0时，0.05，可得：vm20 m/s，再由vm，可求出汽车受到的阻力ff，但无法求出汽车运动到最大速度的时间，故选d。12(功的计算)如图所示，水平的传送带以速度v6 m/s顺时针运转，两传动轮m、n之间的距离为l110 m，若在m轮的正上方，将一质量为m3 kg的物体轻放在传送带上(取g10 m/s2)。(1)已知物体与传送带之间的动摩擦因数0.3，在物体由m处传送到n处的过程中，传送带对物体的摩擦力做了多少功？(2)问题(1)的条件不变，若将传送带速度调至v9 m/s，求传送带对物体的摩擦力做了多少功？(3)若物体与传送带间的动摩擦因数0.1，求传送带对物体的摩擦力做了多少功？答案(1)54 j(2)90 j(3)30 j解析(1)刚放上时，物体与传送带之间有相对滑动，物体运动的加速度为ag3 m/s2，当物体的速度增大到与传送带的速度相同时，摩擦力消失，滑动摩擦力的作用时间为t s2 s，在此时间内物体运动的位移lat26 m10 m，由实际情况知道，真实作用距离为10 m。所以滑动摩擦力对物体做的功wfl1mgl190 j。(3)若0.1，则物体在传送带上的加速度ag0.110 m/s21 m/s2，假如物体速度能增大到v6 m/s，则位移l m18 ml1，故物体从m到n一直加速，滑动摩擦力对物体做的功wfl1mgl10.131010 j30 j。13. (机车启动图像问题)一辆汽车质量为1103 kg，最大功率为2104 w，在水平路面上由静止开始做直线运动，最大速度为v2，运动中汽车所受阻力恒定。发动机的最大牵引力为3103 n，其行驶过程中牵引力f与车速的倒数的关系如图所示。试求：(1)根据图线abc判断汽车做什么运动；(2)v2的大小；(3)整个运动过程中的最大加速度；(4)匀加速运动过程的最大速度是多大？匀加速运动过程用时多长？当汽车的速度为10 m/s时发动机的功率是多大？答案(1)汽车先做匀加速直线运动，后做功率不变的加速直线运动(2)20 m/s(3)2 m/s2(4)6.67 m/s3.33 s2104 w解析(1)由图可知，在ab段汽车的牵引力不变，而水平方向的阻力恒定，根据牛顿第二定律可知，汽车做加速度不变的加速运动；在bc段汽车的牵引力减小，根据牛顿第二定律可知，汽车做加速度减小的加速运动，此过程中bc的斜率不变，所以fvp保持不变，以恒定的功率加速