广西专版2024-2025学年新教材高中物理第8章机械能守恒定律1功与功率课后训练新人教版必修第二册

1功与功率课后·训练提升合格考过关检验一、选择题(每个小题只有一个正确答案)1.如图所示,下列过程中人对物体做了功的是()答案:C解析:A、B选项所述情景中,位移都为零;D中冰壶滑行时,不受人的推力,故人对物体不做功;只有C选项所述情景,人对物体做功。2.人以20N的水平恒力推着小车在粗糙的水平面上前进了5m,人放手后,小车又前进了2m才停下来,则小车在运动过程中,人的推力所做的功为()A.100J B.140JC.60J D.无法确定答案:A解析:推力做的功W=Fs=20N×5m=100J,撤去推力,小车由于惯性接着向前运动,推力不做功,所以在小车运动的过程中,人的推力做的总功为100J,选项A正确。3.如图所示,起重机正吊着一物体加速上升,在这一过程中,下列说法正确的是()A.重力做正功B.拉力做负功C.合力做负功D.合力做正功答案:D解析:物体加速上升,重力方向与位移方向相反,则重力做负功;拉力方向与位移方向相同,则拉力做正功;物体动能增加,由动能定理可知,合力做正功,则选项A、B、C错误,D正确。4.下列说法正确的是()A.力是矢量,位移是矢量,所以功也是矢量B.-10J的功大于+5J的功C.功的正、负表示方向D.若某一个力对物体不做功,说明该物体肯定没有发生位移答案:B解析:功是标量,正功代表动力做功,负功代表阻力做功,功的大小看其肯定值,选项B正确,A、C错误;某个力对物体不做功也可能是在力的方向上位移是零,但不肯定是物体本身没有位移,选项D错误。5.某同学站在电梯地板上,利用速度传感器和计算机探讨该电梯在升降过程中的状况,下图是计算机显示的电梯在某一段时间内速度改变的状况,取竖直向上为正方向,已知电梯轿厢和乘客的总质量为800kg,g取10m/s2。依据图像供应的信息,可以推断下列说法正确的是()A.在0~5s内,电梯加速上升,该同学处于失重状态B.在10~20s内,钢缆对电梯做正功C.在10~20s内,电梯上升的位移为20mD.在20~25s内,电梯(包括乘客)的重力做功为4×104J答案:B解析:由速度—时间图像可知,在0~5s内,电梯的加速度为正,说明电梯的加速度向上,此时人处于超重状态,故选项A错误;10~20s内电梯处于上升阶段,钢缆对电梯的力向上,则钢缆对电梯做正功,故选项B正确;在10~20s内,电梯上升的位移为2×102m=10m,故选项C错误;在20~25s内,电梯向下运动的位移为h=1×52m=2.5m,则电梯(包括乘客)的重力做功为W=mgh=800×10×26.关于功率,下列说法正确的是()A.依据功率P=WtB.依据功率P=WtC.依据功率P=Fv可知,汽车的牵引力与速度成反比D.依据功率P=Fv可知,汽车的功率肯定时,它的牵引力与速度成反比答案:D解析:由功率公式P=Wt可知,在相同时间内,做功多的机器,功率肯定大,选项缺少“相同时间”这一条件,选项A错误。公式P=Wt求的是这段时间内的平均功率,不能求瞬时功率,选项B错误。依据二、计算题7.一质量为m=2.0kg的物体静止在水平面上,现受到一大小为10N且方向与水平方向成37°的力F作用,在力F的作用下物体沿水平面做匀加速直线运动,运动时间为2s,物体与水平面间的动摩擦因数为0.5,sin37°=0.6,重力加速度g取10m/s2。求:(1)这段过程中物体受到的重力、拉力F、摩擦力和合力做的功;(2)这段过程中拉力的平均功率和2s末拉力的瞬时功率。答案:(1)08J-7J1J(2)4W8W解析:(1)对物体受力分析,如图所示重力方向竖直向下,而物体沿水平面做匀加速直线运动,在竖直方向上没有位移,重力不做功,因此WG=0把拉力分解为水平方向的力和竖直方向的力,同理,竖直方向上的力不做功,所以拉力做功WF=Fcos37°·x依据匀变速直线运动的运动规律x=12at依据牛顿其次定律Fcos37°-μ(mg-Fsin37°)=ma联立上式,解得WF=8J摩擦力做功Wf=-μ(mg-Fsinθ)·x解得Wf=-7J合力做功W合=WG+WN++WF+Wf=1J。(2)这段过程中拉力的平均功率P=WF瞬时功率P瞬=Fvcosθ,v=at联立解得P瞬=8W。等级考素养提升一、选择题(第1~4题为单选题,第5~6题为多选题)1.如图所示,小孩与雪橇的总质量为m,大人用与水平面成θ角的恒定拉力F将雪橇沿水平地面对右匀速移动了一段距离l。已知雪橇与地面间的动摩擦因数为μ,则关于各力对雪橇做功的说法正确的是()A.拉力对雪橇做功为FlB.滑动摩擦力对雪橇做功为-μmglC.支持力对雪橇做功为(mg-Fsinθ)lD.雪橇受到的各力对雪橇做的总功为零答案:D解析:对雪橇受力分析,如图所示。拉力做功为WF=Flcosθ,选项A错误。雪橇竖直方向受力平衡,有FN+Fsinθ=mg,得FN=mg-Fsinθ,则摩擦力为Ff=μFN=μ(mg-Fsinθ),摩擦力做功为Wf=-Ffl=-μ(mg-Fsinθ)l,选项B错误。支持力做功为WN=FNlcos90°=0,选项C错误。由于雪橇做匀速运动,合力为零,故合力的功为零,选项D正确。2.如图所示,物体在力F的作用下在水平面上发生了一小段位移s,设这三种情形下力、位移和所标θ角的大小都相同。三种状况力F做的功分别为W甲、W乙、W丙,下列说法正确的是()A.甲、乙、丙三者做的功相同B.甲、乙做的功相同C.乙、丙做的功相同D.甲、丙做的功相同答案:D解析:恒力做功表达式为W=Fscosα,功的正负表示对应的力是动力还是阻力,功的大小看肯定值。这三种情形中甲、丙力F做功均为W=Fxcosθ,而乙图中F与位移的夹角为钝角,F做的功为W'=Fxcos(90°+θ)=-Fxcosθ,与甲、丙不同,选项D正确。3.如图所示,一辆质量为4t的汽车,发动机额定功率为80kW,在足够长的斜面上由静止起先以0.5m/s2的加速度沿斜面对下匀加速启动,已知汽车所受阻力恒为重力的15,斜面倾角的正弦值sinα=0.1,g取10m/s2,则(A.汽车匀加速过程中的牵引力为1×104NB.汽车能达到的最大速度为20m/sC.汽车匀加速过程能持续的时间为16sD.若汽车匀加速过程加速度增大,则匀加速过程的末速度增大答案:B解析:匀加速过程满意F+mgsinα-Ff=ma,解得F=6×103N,故选项A错误;达到最大速度时F'=Ff-mgsinα=4×103N,vm=PeF'=20m/s,故选项B正确;匀加速的末速度v=PeF=403m/s,时间t=va=4.一个小孩(示意图)站在船上,按图甲、乙两种状况用同样大小的力拉轻绳,经过相同的时间t(船未碰撞),小孩所做的功W1、W2及在时间t内小孩拉绳的功率P1、P2的关系为()A.W1>W2,P1=P2 B.W1<W2,P1<P2C.W1=W2,P1=P2 D.W1<W2,P1=P2答案:B解析:按题图甲、乙两种状况用同样大小的力拉绳,左边的船移动的位移相同,但乙图中右边的船也要移动,故乙图中拉力作用点移动的总的距离大;拉力做的功等于拉力与作用点在拉力方向上的位移的乘积,故乙图中拉力做功多,由于时间相同,故乙图中拉力的功率大,选项B正确。5.如图甲所示,物体受到水平推力F的作用在粗糙水平面上做直线运动。监测到推力F、物体速度v随时间t改变的规律如图乙所示。g取10m/s2,则()甲乙A.第1s内推力做功为1JB.第2s内物体克服摩擦力做的功为2.0JC.第1.5s时推力F的功率为3WD.第2s内推力F做功的平均功率为1.5W答案:BC解析:从速度—时间图像中可知物体在第1s内速度为零,即处于静止状态,所以推力做功为零,选项A错误。速度—时间图像与坐标轴围成的面积表示位移,所以第2s内的位移为x=12×1×2m=1m;由速度—时间图像可以知道在2~3s的时间内,物体匀速运动,处于受力平衡状态,所以滑动摩擦力的大小为2N,故摩擦力做功为Wf=-Ffx=-2.0J,克服摩擦力做功为2.0J,选项B正确。第1.5s速度为1m/s,故第1.5s时推力的功率为P=Fv=3×1W=3W,选项C正确。第2s内F做的功为W=Fx=3×1J=3J,所以第2s内推力F做功的平均功率为P=W6.质量是2000kg、额定功率为80kW的汽车,在平直马路上行驶中的最大速度为20m/s。若汽车从静止起先做匀加速直线运动,加速度大小为2m/s2,运动中的阻力不变,下列说法正确的是()A.汽车所受阻力为4000NB.3s末汽车的瞬时功率为80kWC.汽车做匀加速运动的时间为10sD.汽车在匀加速运动中牵引力所做的功为2×105J答案:AD解析:当汽车匀速直线运动时,速度达到最大,此时牵引力与阻力大小相等,则得阻力Ff=Pvm=4×103N,故选项A正确。当汽车的实际功率达到额定功率时,匀加速运动结束,设汽车做匀加速运动的时间为t,匀加速运动的末速度为v=PF,依据牛顿其次定律得F-Ff=ma,由运动学公式得v=at,联立得t=Pa(Ff+ma)=5s,则3s末汽车在匀加速运动,3s末汽车的瞬时功率为P3=Fv3=(Ff+ma)at1=4.8×104W,故选项B、C错误。匀加速运动的位移二、计算题7.如图所示,光滑水平地面静止放着质量m=10kg的木箱,与水平方向成θ=60°的拉力F作用于物体,拉力F=2.0N,当木箱在力F作用下由静止起先运动4.0s后,求:(1)木箱运动的加速度大小;(2)4.0s拉力F所做的功;(3)4.0s末拉力F的瞬时功率。答案:(1)0.1m/s2(2)0.8J(3)0.4W解析:(1)木箱受到重力、恒力F、水平面的支持力作用,设加速度大小为a,将拉力正交分解,依据牛顿其次定律得Fcos60°=ma,代入解得a=0.1m/s2。(2)移动的距离为x=12at2=12×0.1×4依据功的定义式W=Flcosα得,4.0s拉力F所做的功为W=Fxcosα=2×0.8×cos60°J=0.8J。(3)4s末木箱的速度为v=at=0.1×4m/s=0.4m/s依据P=Fvcosα得4.0s末拉力F的瞬时功率为P=Fvcosα=2×0.4×cos60°W=0.4W。8.质量为2t的汽车,沿倾角为37°的斜坡由静止起先运动,汽车在运动过程中所受摩擦阻力大小恒为2000N,汽车发动机的额定输出功率为126kW。(sin37°=0.6,cos37°=0.8)(1)若汽车以额定功率启动,汽车所能达到的最大速度是多少?当汽车的速度为4m/s时,加速度是多少?(2)若汽车以恒定的加速度2m/s2启动,这一过