8.1 功与功率 课时作业 （含答案）

人教版高一物理必修第一册课时作业1功与功率一、单项选择题1、如图所示,一光滑大圆环固定在桌面上,环面位于竖直平面内,在大圆环上套着一个小环。小环由大圆环的最高点从静止开始下滑,在小环下滑的过程中,大圆环对它的作用力()A.一直不做功B.一直做正功C.始终指向大圆环圆心D.始终背离大圆环圆心2、如图所示,小球位于光滑的曲面上,曲面体位于光滑的水平地面上,从地面上看,在小球沿曲面下滑的过程中,曲面体对小球的作用力()A.垂直于接触面,做功为零B.垂直于接触面,做负功C.不垂直于接触面,做功为零D.不垂直于接触面,做正功3、如图所示,一自动扶梯以恒定的速度v1运送乘客上同一层楼,某乘客第一次站在扶梯上不动,第二次以相对扶梯v2的速度匀速往上走。两次扶梯运送乘客所做的功分别为W1、W2,牵引力的功率分别为P1、P2,则()A.W1<W2,P1<P2B.W1<W2,P1=P2C.W1=W2,P1<P2D.W1>W2,P1=P24、如图所示，在水平面上，有一弯曲的槽道弧AB，槽道由半径分别为eq\f(R,2)和R的两个半圆构成，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的方向时时刻刻均与小球运动方向一致，则此过程中拉力所做的功为()A．0B．FRC.eq\f(3,2)πFRD．2πFR5、如图所示，AB＝3AE，AC＝2AE，AD＝1.5AE，若把物体从斜面底部沿AB、AC、AD三个斜面匀速拉到顶端A时(不计摩擦)，则()A．沿着AB用的拉力最小，做功最多B．沿着AC用的拉力最小，做功最多C．沿着AD用的拉力最小，做功也最少D．沿着三个斜面用的拉力不相等，做功一样多6、如图所示,在竖直墙面前方的P点,沿水平方向以较大的速度抛出一个小球,小球几乎打在和P点等高的墙面上。逐渐减小小球抛出的速度,若小球每次抛出后都能打在竖直墙面上,不计空气阻力,则小球打在竖直墙面前瞬间重力的功率()A.一定越来越大B.一定越来越小C.可能先变大后变小D.可能先变小后变大7、飞行员进行素质训练时,抓住秋千杆由水平状态开始下摆,如图所示,到达竖直状态的过程中,飞行员所受重力的瞬时功率变化情况是()A.一直增大B.一直减小C.先增大后减小D.先减小后增大8、如图所示,质量为50kg的同学在做仰卧起坐。若该同学上半身的质量约为全身质量的35,她在1min内做了50个仰卧起坐,每次上半身重心上升的距离均为0.3m,则她在1min内克服重力做的功W和相应的功率P约为 (A.W=4500JP=75WB.W=450JP=7.5WC.W=3600JP=60WD.W=360JP=6W二、多项选择题9、质量为3kg的物体，从高45m处自由落下(g取10m/s2)，那么在下落的过程中()A．前2s内重力做功的功率为300WB．前2s内重力做功的功率为675WC．第2s末重力做功的功率为600WD．第2s末重力做功的功率为900W10、关于功率的概念,下列说法中错误的是 ()A.功率是描述力对物体做功多少的物理量B.由P=Wt可知,C.汽车发动机的实际功率越大,其做功就一定越多D.某个力对物体做功越快,它的功率就一定越大11、某地遭受大雨侵袭发生内涝和泥石流灾害，某路段有一质量为2.0×103kg的石块随着雨水由静止开始沿倾角为30°的斜坡滑下，石块滑至坡底时的速度大小为10m/s，g取10m/s2，则此时()A．石块重力的瞬时功率为2×105WB．石块重力的瞬时功率为1×105WC．石块所受斜坡支持力的瞬时功率为零D．石块所受斜坡支持力的瞬时功率为eq\r(3)×105W12、如图所示为轿车中的手动变速杆,若保持发动机输出功率不变,将变速杆推至不同挡位,可使轿车以不同的速度运行,R是倒车挡。某型号轿车发动机的额定功率为60kW,在水平路面上行驶的最大速度可达180km/h。假设该轿车在水平路面上行驶时所受阻力恒定,则该轿车 ()A.以最大牵引力爬坡,变速杆应推至“1”挡B.以最大牵引力爬坡,变速杆应推至“5”挡C.以额定功率在水平路面上以最大速度行驶时,其牵引力为1200ND.以54km/h的速度在水平路面上匀速行驶时,发动机的输出功率为60kW三、非选择题13、图示为修建高层建筑常用的塔式起重机．在起重机将质量m＝5×103kg的重物竖直吊起的过程中，重物由静止开始向上做匀加速直线运动，加速度a＝0.2m/s2，当起重机输出功率达到其允许的最大值时，保持该功率直到重物做vm＝1.02m/s的匀速运动．g取10m/s2，不计额外功．求：(1)起重机允许输出的最大功率；(2)重物做匀加速运动所经历的时间和起重机在第2秒末的输出功率．14、如图所示，一地铁列车从甲站由静止启动后做直线运动，先匀加速运动t1=10s达到速度大小v=54km/h，再匀速运动t2=100s，接着匀减速运动t3=12s到达乙站停车。列车在运行过程中所受的阻力大小恒为f=1×105N，列车在减速过程中发动机停止工作，求：(1)列车匀速运动过程中克服阻力所做的功W。(2)列车在匀加速阶段牵引力的平均功率。15、如图甲所示,质量为5kg的物体置于粗糙水平地面上,受到水平恒力F作用一段时间后撤去,运动的v-t图像如图乙所示(g取10m/s2)。求:(1)物体与水平地面间的动摩擦因数μ;(2)全过程物体克服摩擦力做的功W克;(3)水平恒力F的最大功率Pm。16、如图所示，水平传送带正以v＝2m/s的速度运行，两端水平距离l＝8m，把一质量m＝2kg的物块轻轻放到传送带的A端，物块在传送带的带动下向右运动，若物块与传送带间的动摩擦因数μ＝0.1，不计物块的大小，g取10m/s2，则把这个物块从A端传送到B端的过程中，摩擦力对物块做功的平均功率是多少？1s时，摩擦力对物块做功的功率是多少？皮带克服摩擦力做功的功率是多少？17、如图,汽车发动机的功率为60kW,汽车的质量为4t,当它行驶在坡度为0.02的长直公路上时,所受阻力为车重的0.1倍,g取10m/s2,求:(1)汽车所能达到的最大速度vm为多少?(2)若汽车从静止开始以0.6m/s2的加速度做匀加速直线运动,则此过程能维持多长时间?(3)汽车从启动到匀加速行驶的速度达到最大值的过程中,汽车做功多少?(4)在10s末汽车的瞬时功率为多大?答案与解析1、A解析：因为大圆环光滑,所以大圆环对小环的作用力只有弹力,且弹力的方向总是沿半径方向,与速度方向垂直,故大圆环对小环的作用力一直不做功,选项A正确,B错误;开始时大圆环对小环的作用力背离圆心,到达圆心等高点及下方,大圆环对小环的作用力指向圆心,故选项C、D错误。2、B解析：对整体进行受力分析可知,小球和曲面体在水平方向不受外力作用,故水平方向上动量守恒;在小球下滑的过程中曲面体向右运动,小球沿曲面向下运动的同时会向左运动,由于曲面是光滑的,没有摩擦力的作用,所以曲面体对小球只有一个支持力的作用,方向是垂直接触面向上的,小球的运动的方向与力的方向夹角为钝角,支持力做负功,故B正确;A、C、D错误;故选B。3、D解析：扶梯两次运送乘客的速度均为v1,扶梯所施加的力不变,由P=Fv1知P1=P2;由于第二次所用的时间短,由W=Pt得W2<W1。故选项D正确。4、C解析：虽然拉力方向时刻改变，但力与运动方向始终一致，用微元法，在很小的一段位移内可以看成恒力，小球的路程为πR＋π·eq\f(R,2)，则拉力做的功为eq\f(3,2)πFR，故C正确．5、D解析：设斜面的倾角为θ，AE＝h，则从斜面底部向上匀速拉物体做的功为：W＝F·s＝mg·sinθ·eq\f(h,sinθ)＝mgh，所以选项D正确．6、A解析：随着小球平抛初速度的变小,小球在空中运动的时间变长,由vy=gt可知,小球打在竖直墙面前瞬间竖直方向的速度变大,小球重力的功率P=mgvy,可得P变大,故A正确,B、C、D错误。7、C解析：如图所示,在A位置,飞行员速度为零,所以重力的功率PA=0;在B位置,飞行员所受重力与速度之间的夹角为90°,所以重力的功率PB=0;在A、B之间的任意位置C,0°<α<90°,重力的功率P>0,所以飞行员所受重力的瞬时功率先增大后减小,选项C正确。8、A解析：每次上半身重心上升的距离均为0.3m,则她每一次克服重力做的功W1=35mgh=35×50×10×0.3J=90J,1分钟内克服重力所做的功W=50W1=50×90J=4500J,平均功率约为P=Wt=4500J60s=75W,选项A正确,B、9、AC解析：前2s内物体下落h＝eq\f(1,2)gt2＝20m，重力做功的功率P1＝eq\f(mgh,t)＝eq\f(30×20,2)W＝300W，A正确，B错误；第2s末物体的速度v＝gt＝20m/s，此时重力的功率P2＝mgv＝600W，C正确，D错误。10、ABC解析：功率是描述物体做功快慢的物理量,故A错误;P=Wt是功率的定义式,不能说功率与做功时间成反比,B错误;汽车发动机的实际功率越大,说明做功越快,但做功不一定越多,还和时间有关,故C错误;功率是描述做功快慢的物理量,故某个力对物体做功越快,功率一定越大,故D11、BC解析：石块重力的瞬时功率PG＝mg·v·sin30°＝2.0×103×10×10×eq\f(1,2)W＝1×105W，故A错误，B正确；石块所受斜坡支持力与石块速度方向垂直，故石块所受斜坡支持力的瞬时功率为零，故C正确，D错误．12、AC解析：根据P=Fv可知,功率P不变,当速度最小时,牵引力最大,以最大牵引力爬坡,变速杆应推至“1”挡,故A正确,B错误;由题意可知,该轿车在水平路面上行驶的最大速度vmax=180km/h=50m/s,在额定功率下以最大速度行驶时,牵引力F=P额vmax=6000050N=1200N,故C正确;54km/h=15m/s,轿车在水平路面上匀速行驶时所受阻力为1200N,则牵引力也为1200N,发动机的输出功率为P=Fv=1200×15W=1813、解析：(1)设起重机允许输出的最大功率为P0，重物达到最大速度时，拉力F0等于重力．P0＝F0vm ①P0＝mgvm②代入数据，有：P0＝5.1×104W．③(2)匀加速运动结束时，起重机达到允许输出的最大功率，设此时重物受到的拉力为F，速度为v1，匀加速运动经历时间为t1，有：P0＝Fv1④F－mg＝ma⑤v1＝at1⑥由③④⑤⑥，代入数据，得：t1＝5s⑦t＝2s时，重物处于匀加速运动阶段，设此时速度为v2，输出功率为P，则v2＝at⑧P＝Fv2⑨由⑤⑧⑨，代入数据，得：P＝2.04×104W.答案：(1)5.1×104W(2)5s2.04×104W14、解析：(1)已知v=54km/h=15m/s列车在匀速阶段的位移为：x=vt2=1500m列车匀速运动过程中克服阻力所做的功为：W=fx=1.5×108J(2)设列车在匀加速阶段的加速度大小为a1，由牛顿第二定律有：F-f=ma1又：a1=匀减速过程有：f=μmg=ma2，又a2=得m=8×104kg，F=2.2×105N该阶段牵引力的平均功率=F解得：=1.65×106W。答案：(1)1.5×108J(2)1.65×106W15、解析：(1)撤去水平恒力F后物体的加速度大小a2=2m/s2,物体所受的摩擦力Ff=ma2=10N,Ff=μmg,μ=0.2。(2)由图线与坐标轴包围面积等于物体运动位移可知,全过程物体的位移x=50m,克服摩擦力做的功W克=Ffx=500J。(3)物体受F作用时的加速度a1=2m/s2由F-Ff=ma1得F=20N故Pm=Fvm=200W。答案:(1)0.2(2)500J(3)200W16、解析：物块受向右的摩擦力Ff＝μmg，加速度为a＝μg，当物块与传送带相对静止时，物块的位移x＝eq\f(v2,2a)，摩擦力做功W＝Ffx＝4J，相对静止后物块与传送带之间无摩擦力，此后物块匀速运动到B端，物块由A端运动到B端所用的时间t＝eq\f(v,a)＋eq\f(l－x,v)＝5s，则物块在被传送过程中所受摩擦力的平均功率P＝eq\f(W,t)＝0.8W．1s时，物块的速度v1＝at＝1m/s，则摩擦力对物块做功的功率P1＝Ffv1＝2W．皮带的速度v＝2m/s，故皮带克服摩擦力做功的功率P2＝Ffv＝4W．17、解析：(1)汽车在坡路上行驶,所受阻力由两部分构成,即f=kmg+mgsinα=(4000+800)N=4800N又因为F=f时,P=f·vm,所以vm==m/s=12.5m/s(2)汽车从静止开始以a=0.6m/s2匀加速行驶,由F=ma有F′-f=ma所以F′=ma+kmg+mgsinα=(4×103×0.6+4800)