2019人教版必修第二册 第八章 机械能守恒定律 1 功与功率 提升练习
一、多选题
1.质量相等的A、B两质点位于水平面上同一点,分别在水平恒力所工作用下,同时由静止开始做同向的匀加速直线运动。其v-t图象如图所示,2t0和5t0时分别撤去F1和F2,直至物体停止运动。则下列说法中正确的是( )
A.A、B总位移大小之比为1:1
B.整个过程,A、B间距离先增大后减小再增大
C.A、B所受摩擦力大小之比为3:4
D.F1和F2的大小之比为20:9
二、单选题
2.关于功,下列说法中正确的是( )
A.力越大,表明此力做功越快
B.两个互成90°的力分别对物体做了3J和4J的功,则这两力的合力做功为5J
C.正功表示功大于零,负功表示功小于零
D.力的大小和物体在力的方向上的位移大小决定功的多少
3.若物体所受的合外力对物体做正功,则下列判断正确的是( )
A.物体动能一定增大 B.物体机械能一定增大
C.物体重力势能一定增大 D.合外力的功率一定增大
4.如图所示,一个圆盘在水平面内匀速转动,盘面上距圆盘中心一定距离处有一小木块随圆盘一起转动,则下列说法正确是( )
A.木块受到重力、支持力、摩擦力与向心力
B.圆盘对木块的摩擦力对木块做了功
C.由圆盘对木块的静摩擦力提供向心力
D.由于木块做匀速圆周运动,所以木块处于平衡状态
5.某同学用水平恒力F作用于质量为m的物体,使该物体在光滑的水平面上沿力的方向移动位移x,力F做功为W1;如果该同学还是用恒力F作用于同一个物体,而使它在粗糙水平面上移动同样的距离x,此时力F做功为W2,则两次恒力F所做的功和力F的平均功率的关系为( )
A.W1>W2,P1<P2 B.W1=W2,P1=P2
C.W1=W2,P1>P2 D.W1>W2,P1>P2
6.如图所示,一物体在10s内沿水平路面向右运动了1m,在此过程中该物体一直受到一大小为10N、方向斜向左上方且与水平方向成60o的拉力F的作用.则在这段时间内拉力F对物体做的功为
A.10 J B.J C.5 J D.J
7.当汽车以某一速度通过拱形桥的最高点时,它对路面的压力( )
A.一定等于零
B.小于它的重力
C.等于它的重力
D.大于它的重力
8.如图甲所示,绷紧的水平传送带始终以恒定速率v1运行。初速度大小为v2的小物块从与传送带等高的光滑水平地面上的A处滑上传送带。若从小物块滑上传送带开始计时,小物块在传送带上运动的v-t图象(以地面为参考系)如图乙所示,已知当地重力加速度为g,则下列判断正确的是 ( )
A.在0~t1时间与t1~t2时间内小物块加速度大小相等,方向相反
B.滑动摩擦力始终对小物块做负功
C.小物块与传送带之间的动摩擦因数为
D.小物块向左运动的最远距离为
9.如图,力F大小相等,物体运动的位移s也相同,F做功最小的是( )
A. B.
C. D.
10.如图所示,两物体与水平面间的动摩擦因数相同,它们的质量相等,在甲图用力F1推物体,在乙图用力F2拉物体,两种情况下,力与水平方向所成夹角相等,物体都做匀速运动,经过相同的位移,则F1和F2大小关系、F1对物体功W1和F2对物体做功W2关系满足
A.F1= F2 B.F1< F2 C.W1W2
三、解答题
11.跳绳是一种健身运动。一位同学在原地跳绳过程中,离开地面后竖直方向的速率时间图像如图所示。若已知t0和跳绳者的质量m,重力加速度为g,不计阻力,请估算:
(1)跳绳者重心上升的最大高度;
(2)跳绳者克服重力做功的平均功率。
12.如图所示,一质量m=1.0kg的物体从半径R=5.0m的圆弧的A端,在拉力作用下沿圆弧缓慢运动到B端(圆弧AB在竖直平面内)。拉力F的大小始终为15N不变,方向始终沿物体在该点的切线方向。。圆弧所对应的圆心角为60°,BO边沿竖直方向,g取10m/s2。在这一过程中,求:
(1)拉力F做的功;
(2)重力G做的功;
(3)圆弧面对物体的支持力FN做的功。
13.2015年3月11日,一架翼长达72米的巨型飞机从阿联酋首都阿布扎比起飞,开启了段历时2个月的环球飞行之旅.这架名为“阳光动力2号”的庞然大物,是全球唯架不使用矿物燃料、只依靠太阳能实现连续昼夜飞行的飞机.作为人类使用清洁能源愿望的载体,“阳光动力2号”证明了太阳能飞机的可能性.假设“阳光动力2号”飞机在水平直跑道上起飞过程如下:飞机从静止开始做匀加速直线运动,经过时,飞机即达到离开地面的最小速度.已知飞机竖直向上的升力升与其水平速度v的关系为升();飞机和飞行员的总质量为,重力加速度g取.求:
(1)飞机匀加速运动过程的加速度大小;
(2)若飞机匀加速运动过程受到的阻力恒为,其恒定牵引力由4台电动机提供,则飞机刚要离开地面时平均每台电动机提供的功率为多大?
14.在某汽车新车测试场,一辆被测试的汽车的额定功率为P=120kW,质量为m=2×103 kg,该车沿倾角为α=30°的斜坡向上运动,已知斜坡足够长,已知阻力为车重的k=0.7倍,重力加速度为g。求:
(1)汽车的最大速度
(2)如果汽车由静止开始以恒定的加速度a=4m/s2向下启动,则匀加速运动的时间是多少?最大的速度为多少?
15.一物体在水平面上沿直线运动,所受的水平拉力F及速度v随时间变化的关系如图中的甲和乙所示,求0~14s内:
(1)拉力F对物体所做的功;
(2)摩擦力对物体所做的功
16.如图所示,水平传送带以2 m/s的速度运动,传送带长AB=20 m,今在其左端将一工件轻轻放在上面,工件被带动传送到右端,已知工件与传送带间的动摩擦因数μ=0.1,试求:(g=10 m/s2)
(1)工件开始时的加速度a;
(2)工件加速到2 m/s时,工件运动的位移;
(3)工件由传送带左端运动到右端的时间.
17.如图所示的水平传送装置,AB间距s为10m,传送带以速度v=2m/s匀速运转,把一质量为m=2kg的零件无初速地放在传送带的A处,已知零件与传送带之间的动摩擦因数为,试求:
(1)从P到Q的过程中,摩擦力对零件所做的功;
(2)摩擦力对零件所做的功的平均功率;
(3)从P到Q经历的时间。
18.如图所示,在以角速度ω=2rad/s匀速转动的水平圆盘上,放一质量m=5kg的滑块,滑块离转轴的距离r=0.2m,滑块跟随圆盘一起做匀速圆周运动(二者未发生相对滑动).求:
(1)滑块运动的线速度大小;
(2)滑块受到静摩擦力的大小和方向.
(3)滑块跟随圆盘运动一周过程中静摩擦力所做的功.
19.用竖直向上的力拉一质量为2kg的物体,由静止开始使其以3m/s2的加速度上升6m,到达位置A,不计空气阻力,取g=10m/s2,求:
(1)在此过程中拉力做的功;
(2)到达位置A时拉力的瞬时功率.
20.以一定的初速度竖直向上抛出一个小球其质量为m,小球上升的最大高度为h,空气阻力的大小恒为f,则从抛出到落回到抛出点的过程中,重力做功是多少?空气阻力对小球做的功为多少?(重力加速度为g)
试卷第1页,共3页
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参考答案
1.BD
【详解】
A.由两个图象的“面积”可知,全过程B的位移大于A的位移,故A错误;
B.两个质点起点相同,根据图象的“面积”所反映的位移变化可知,开始A在前B在后两者距离先变大,速度相等时距离最大,之后距离开始变小,最后B反超A又变大,故B正确;
C.从图象的“斜率”可知,A、B在减速阶段的加速度大小之比为
结合牛顿第二定律可得两者所受的摩擦力大小
故C错误;
D.由图象结合牛顿第二定律得
对在加速阶段有
而
可得
同理
对B在加速阶段有
而
可得
则
故D正确。
故选BD。
2.D
【详解】
A.根据P=Fv可知,力越大,做功的功率不一定大,此力做功不一定越快,选项A错误;
B.两个互成90°的力分别对物体做了3J和4J的功,则这两力的合力做功为7J,选项B错误;
C.功的正负不代表大小,正功表示动力功,负功表示阻力功,选项C错误;
D.根据W=Fx可知,力的大小和物体在力的方向上的位移大小决定功的多少,选项D正确。
故选D。
3.A
【详解】
A.根据动能定理,若物体所受的合外力对物体做正功,则物体动能一定增大,选项A正确; BC.物体机械能不一定增大,物体重力势能不一定增大,例如做自由落体运动的物体,动能变大,机械能不变,重力势能减小,选项BC错误;
D.由P=Fv可知,合外力对物体做正功时,合外力可能减小,速度增加,但是合外力的功率不一定增大,选项D错误。
故选A。
4.C
【详解】
A.木块受到重力、支持力、摩擦力作用,选项A错误;
B.圆盘对木块的摩擦力方向与速度方向垂直,则摩擦力对木块不做功,选项B错误;
C.由圆盘对木块的静摩擦力提供向心力,选项C正确;
D.木块虽然做匀速圆周运动,但是加速度不为零,所以木块不是处于平衡状态,选项D错误。
故选C。
5.C
【详解】
由,可知两次F做功 ;在光滑水平面上由于,由,可知.由平均功率可知, .综上分析,C正确.
6.D
【详解】
根据恒力做功计算表达式,可得,D正确ABC错误
7.B
【解析】汽车通过桥的最高点时受力如图,根据牛顿第二定律得:mg-N=m桥面对汽车的支持力:mg- m=N;根据牛顿第三定律,汽车对桥面的压力:N′=mg- m﹤mg,故选B.
点睛:在最高点,重力和支持力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律求出支持力的大小,再根据牛顿第三定律求出汽车通过桥最高点时对桥面的压力.
8.C
【详解】
A.由v-t图像可知,在0~t1时间与t1~t2时间内小物块加速度大小相等,方向相同,选项A错误;
B.滑动摩擦力先对小物块做负功,然后做正功,选项B错误;
C.由v-t图像可知,物块在传送带上做减速运动的加速度
由
解得小物块与传送带之间的动摩擦因数为
选项C正确;
D.在t1时刻物块的速度减为零,此时向左滑行的最远,最远距离为:
选项D错误;
故选C.
9.D
【详解】
根据功的定义
可知在锐角的情况下,越大,F做的功越小,与动摩擦因数大小无关。
故选D。
10.D
【详解】
对甲图中物体受力分析,受推力、重力、支持力和摩擦力,如图1根据平衡条件,有x方向:;y方向:;其中:;解得;
对乙图物体受力分析,受拉力、重力、支持力和摩擦力,如图2根据平衡条件,有x方向:;y方向:;解得;比较两式,得到;由于位移相同,力与水平方向夹角相等,根据恒力做功的表达式,得到,,故,故选D.
11.(1);(2)
【详解】
(1)根据题意,上升的时间为
所以上升的最大高度
(2)重力做的功为
功率为
12.(1);(2)-25J;(3)0
【详解】
(1)(3)将圆弧AB分成无数小段,每段为 x,则在每段上力F可认为是恒力,做功为F x,则从A到B做的总功
圆弧面对物体的支持力FN与速度方向总垂直,则根据
可知支持力做功为零。
(2)重力G做的功
13.(1);(2)
【详解】
(1)飞机刚要离开地面时由平衡条件有:
代入数据解得:
飞机匀加速过程由运动公式有:
代入数据解得:
(2)飞机匀加速过程由牛顿第二定律有:
每台电动机提供的功率有:
代入数据解得:
14.(1)5m/s;(2)2.5s;30m/s
【详解】
(1)当汽车在斜坡上所能达到的最大速度时,汽车做匀速直线运动, 根据平衡条件有
根据
解得
(2)当汽车由静止开始以恒定的加速度a=4m/s2向下启动时,则有
解得
汽车达到最大功率时汽车的速度为
所以,汽车匀加速的时间为
当牵引力等于阻力时,其达到最大速度,故有
15.(1)256J;(2)-256J
【详解】
(1)虽然F是随时间变化的,但是在一段时间内是恒定的,所以可以用分段法求拉力F对物体做的功。由图象围成的面积表示位移,可以得出,0~4s内
s1=0
故0~4s内F做的功
W1=0
4~6s内的位移
s2=×8×2m=8m
拉力做的功
W2=F2s2=64J
6~12s内物体的位移
s3=8×6m=48m
拉力做的功
W3=F3s3=192J
12~14s内
F4=0,W4=0
故0~14s内,拉力F做的功
W=W1+W2+W3+W4=256J
(2)6~12s内,物体的加速度为零,此时受力平衡,即
f=-F3=-4N
0~14s内物体的位移
s′=×8m=64m
故摩擦力对物体做的功
W′=fs′=-256J
16.(1)1 m/s2,方向水平向右; (2)2 m; (3)11 s;
【详解】
(1)工件被放在传送带上时初速度为零,相对于传送带向左运动,受滑动摩擦力向右,大小为
Ff=μmg
工件加速度
a=μg=0.1×10 m/s2=1m/s2
方向水平向右
(2)工件加速到2 m/s所需时间
在t0时间内运动的位移
(3)由于x0<20 m,故工件达到与传送带同样的速度后与传送带相对静止,一起运动至B端.
工件做匀速运动的时间为
所以工件由传送带左端运动到右端的时间为
t=t0+t1=11s
17.(1)4J; (2)4W; (3)5.5s
【详解】
(1)零件的加速度为
零件从P开始加速到与传送带相等时所运动的位移为
所以摩擦力所做的功为
(2)摩擦力对零件所做的功的平均功率
(3)零件做匀加速运动所用的时间为
匀速的时间为
所以总时间为
18.(1)(2)方向:由所在位置垂直指向转轴 (3)W=0
【详解】
试题分析:(1)滑块的线速度大小
代入数据得 v=0.4m/s
(2)滑块受到的静摩擦力提供向心力,大小为
代入数据得
方向:由所在位置垂直指向转轴
(3)静摩擦力提供向心力,方向始终与运动方向垂直,所以不做功W=0
19.(1)
(2)
【详解】
试题分析:(1)物体受力分析如图:
根据牛顿第二定律得:,解得:,拉力做功为:.
(2)由公式,代入数据解得:,拉力的瞬时功率为:.
考点:功率、平均功率和瞬时功率;牛顿第二定律;功的计算
【名师点睛】本题考查了功率、牛顿第二定律、运动学公式的基本运用,知道瞬时功率和平均功率的区别,掌握这两种功率的求法.
20.0;
【详解】
根据重力做功特点可知,从抛出到落回到抛出点的过程中,重力做功为0;空气阻力做功与路径有关,为
答案第1页,共2页
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