1.2功与功率 学科素养提升练-2021—2022学年高一下学期物理沪教版（2019）必修第二册（word含答案）

1.2功与功率 学科素养提升练（解析版）
一、选择题
1．一辆汽车在平直公路上由静止开始启动，汽车先保持牵引力不变，当速度为时达到额定功率，此后以额定功率继续行驶，最后以速度匀速行驶。若汽车所受的阻力f为恒力，汽车运动过程中的速度为、加速度为a、牵引力为F、牵引力的功率为P，则下列图像中可能正确的是（　　）
A． B．
C． D．
2．某同学利用动感单车锻炼。动感单车的阻力主要来源于车轮上的阻尼装置，该同学蹬车时每分钟克服阻力做功约为，他蹬车时做功的平均功率约为（　　）
A． B． C． D．
3．篮球比赛时，小王同学跳起投篮。在离地上升过程中，下列设法正确的是（　　）
A．重力对小王做负功
B．重力对小王做正功
C．手对球的作用力大于球对手的作用力
D．手对球的作用力小于球对手的作用力
4．质量为1.5×103kg的汽车在水平路面上匀速行驶，速度为20m/s，受到的阻力大小为2×103N。此时，汽车发动机输出的实际功率是（　　）
A．30kW B．40kW
C．100kW D．300kW
5．如图所示，小滑块沿固定的光滑圆弧轨道下滑过程中，关于重力和支持力做功的说法正确的是（　　）
A．支持力做正功 B．支持力做负功
C．重力做正功 D．重力做负功
6．图甲为一男士站立在履带式自动扶梯上匀速上楼，图乙为一女士站立在台阶式自动扶梯上匀速上楼。下列关于两人受到的力以及做功情况正确的是（　　）
A．甲图中支持力对人做正功
B．甲图中摩擦力对人做负功
C．乙图中人受到水平向前的摩擦力
D．两人受到电梯的作用力的方向相同
7．第24届冬奥会将于2022年2月4日在我国的北京、延庆等地举行，如图a所示，在跳台滑雪比赛中，运动员在空中滑翔时身体的姿态会影响其下落的速度和滑翔的距离。某运动员先后两次从同一跳台水平起跳，每次都从离开跳台开始计时，用v表示他在竖直方向的速度，其v-t图像如图b所示，t1和t2是他落在倾斜雪道上的时刻。则下列说法中正确的是（　　）
A．第一次、第二次滑翔落在倾斜雪道上的速度方向相同
B．第一次、第二次滑翔过程中在水平方向上的位移之比为13∶15
C．第一次、第二次滑翔过程中在竖直方向上的位移之比接近10∶11
D．第二次滑翔过程中重力的平均功率比第一次的大
8．如图所示，木箱在与水平方向成a角斜向上的恒力Ｆ作用下，沿水平地面向右运动：发生了一段位移x，在这个过程中，力F所做的功为（　　）
A．W=Fx
B．W=Fxsina
C．W=Fxcosa
D．W=Fxtana
9．研究炮弹的运动时不能忽略空气阻力，炮弹的实际飞行轨迹不是抛物线，而是“弹道曲线”，、、、、为弹道曲线上的五点，其中点为发射点，点为落地点，点为轨迹的最高点，、为运动过程中经过的距地面高度相等的两点。下列说法正确的是（　　）
A．到达点时，炮弹的速度、加速度均为零
B．炮弹经过点时的速度大小等于经过点时的速度大小
C．炮弹由点运动到点，重力的功率先减小后增大
D．炮弹由点运动到点的时间大于由点运动到点的时间
10．如图所示，小球A、B、C分别套在光滑“T”型杆的水平杆MN和竖直杆OP上，小球A、B由轻弹簧相连，小球C由两根不可伸长的等长细线分别与小球A、B相连，水平杆MN可以绕竖直杆OP在水平面内转动，静止时，两绳与竖直杆夹角均为θ=37°，小球A、B间的距离x1=0.6，已知细线的长度l=0.5m，弹簧的劲度系数为8N/m，球A、B的质量mA=mB=0.4kg，球C的质量mC=0.32kg，三个小球均可视为质点，取重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。则下列选项中正确的是（　　）
A．系统静止时，弹簧对A的弹力大小N
B．弹簧原长为0.9m
C．使水平杆MN匀速转动，若稳定时细线AC与MN杆的夹角为37°，则MN杆转动的角速度为
D．系统由静止开始转动至细线AC与MN杆夹角为37°，此过程中弹簧对球A、B一直做负功
11．随着时速高达350公里的“复兴号”动车组高铁列车投入运营，中国已成为世界上高铁商业运营速度最快的国家。假设“复兴号”受到的阻力大小正比于它速率的二次方，如果“复兴号”动车组发动机的输出功率变为原来的8倍，则它的最大速率变为原来的（　　）
A．2倍 B．倍 C．4倍 D．8倍
12．某工地建房时用小车将细沙从一楼提到七楼（高度为20m），小车和细沙总质量为10kg。由于小车漏沙，在被匀速提升至七楼的过程中，小车和细沙的总质量随着上升距离的变化关系如图所示。小车可以看成质点，不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2.由图像可知，在提升的整个过程中，拉力对小车做的功为（　　）
A．2000J B．1800J C．1600J D．180J
13．一辆小汽车在水平路面上由静止启动，在前5s内做匀加速直线运动，5s末达到额定功率，之后保持额定功率运动，v-t图象如下图。已知汽车质量为m=2×103kg，汽车受到地面的阻力为车重的0.2倍，g取10m/s2，则（　　）
A．汽车在前5s内的牵引力为8×103N B．汽车在前5s内的牵引力为6×103N
C．汽车的额定功率为60kW D．汽车的最大速度为20m/s
14．大型汽车上坡时，司机一般都将变速挡换到低速挡位上，而小型汽车上坡时，司机一般加大油门，这样做主要是为了（　　）
A．节省燃料 B．后者使汽车获得较大的功率
C．前者使汽车获得较大的牵引力 D．后者使汽车获得较小的牵引力
二、解答题
15．中国女子铅球运动员巩立姣连续参加四届奥运会，完成了从第五名到季军到亚军到冠军的壮举，实现了自己人生奋斗目标，成为青年人的楷模。巩立姣在某次训练中，以水平方向成角的初速度斜向上推出铅球，铅球运动s后落在了水平地面上，从推出到落地，铅球的水平位移m。已知铅球质量kg，空气阻力不计，重力加速度，，。求：
（1）铅球推出时初速度的大小；
（2）铅球触地时重力的瞬时功率。
16．如图所示，质量为1kg的物体静止在水平地面上，现用一大小为8N的水平拉力拉着物体运动，拉力作用在物体上的时间为2s，物块与地面间的动摩擦因数为，重力加速度，求：
（1）第2s末物体的速度大小；
（2）这2s内拉力对物体做功的功率。
参考答案
1．C
【详解】
A．因为汽车先保持牵引力不变，由牛顿第二定律可得
又因为汽车所受的阻力f为恒力，所以开始阶段汽车做匀加速直线运动，所以v-t图像开始应有一段倾斜的直线，故A错误；
BC．因为当速度为时达到额定功率，此后以额定功率继续行驶，则满足
即F与v成反比，F与 成正比，所以F-v图像中段图像应为曲线，F与图像中段图像应为直线，故B错误，C正确；
D．因为当速度为之前，保持牵引力不变，则功率满足
即P与v成正比，所以P-v图像中段图像应为过原点的直线，故D错误。
故选C。
2．C
【详解】
该同学蹬车时每分钟克服阻力做功约为，他蹬车时做功的平均功率约为
故选C。
3．A
【详解】
AB．小王立刻上升过程中，位移（运动）方向与重力方向相反，重力做负功，故A正确，B错误；
CD．根据作用力与反作用力关系，手对球的作用力与球对手的作用力大小相等，故CD错误。
故选A。
4．B
【详解】
根据机车匀速运动时，牵引力与阻力大小相等，则此时汽车发动机输出的实际功率
故选B。
5．C
【详解】
由于重力竖直向下，而物体向下运动，故重力做正功；而支持力的方向一直与速度方向相互垂直，故支持力不做功。
故选C。
6．D
【详解】
AB．甲图中对人受力分析知，人受到重力，垂直斜面的支持力和沿斜面向上的静摩擦力，因为人的位移沿斜面向上，所以支持力对人不做功，摩擦力对人做正功，故AB错误；
C．对乙图中人受力分析知，人受到重力和竖直向上的支持力，不受摩擦力的作用，故C错误；
D．因为两种情况下人均做匀速直线运动，故合力为零，所以两人受到电梯的作用力与重力等大反向，即方向都是竖直向上，故D正确。
故选D。
7．C
【详解】
A．如果不考虑空气的阻力，则第一次、第二次滑翔落在倾斜雪道上位移夹角相同，根据平抛运动中速度夹角正切值与位移夹角正切值的关系可知，两次的速度方向相同，实际上要考虑空气阻力，故两次的速度方向不相同，A错误；
B．如果不考虑空气阻力作用，水平方向做匀速直线运动时，第一次、第二次滑翔过程中在水平方向上的位移之比为13∶15，实际上要考虑空气阻力，B错误；
C．根据速度与时间图像的面积表示位移，所以由图像面积可知，第一次、第二次滑翔过程中在竖直方向上的位移之比接近10∶11，C正确；
D．根据
可知第二次滑翔过程中重力的平均功率比第一次的小，D错误。
故选C。
8．C
【详解】
F为恒力，x为位移，为力与位移的夹角，故F做的功为
故C正确。
故选C。
9．C
【详解】
A．到达点时，炮弹的速度、加速度均不为零，所以A错误；
B．运动时不能忽略空气阻力，由动能定理可知从a点到c点空气阻力做了负功，动能减小，则炮弹经过点时的速度大小大于经过点时的速度大小，所以B错误；
C．炮弹由点运动到点，竖直方向的速度先减小后增大，根据
可知，重力的功率先减小后增大，所以C正确；
D．由于上升过程的加速度大于下降时的加速度，则炮弹由点运动到点的时间小于由点运动到点的时间，所以D错误；
故选C。
10．C
【详解】
A．对小球C受力分析，有
对小球A受力分析，
有
得
故A错误；
B．由胡克定律得
解得
故B错误；
C．当细线AC与MN杆的夹角时，根据对称性可知此时弹簧的长度
即
弹簧的弹力
研究小球C，有
研究小球A，有
代入数据解得
故C正确；
D．系统由静止开始转动至细线AC与MN杆的夹角为过程弹簧先为压缩状态后为拉伸状态，所以先做正功后做负功。故D错误；
故选C。
11．A
【详解】
由题意可得
当动车组以最大速率行驶时，发动机的牵引力与动车组受到的阻力大小相等，满足
由此可知，如果动车组发动机的输出功率变为原来的8倍，则它的最大速率变为原来的2倍。
故选A。
12．B
【详解】
由于小车匀速上升，故拉力大小等于小车和细沙的总重力，由于小车和细沙的总质量随位移均匀减小，故拉力与位移满足线性关系，所以可用平均力法求解变力做功。结合题图可知
，
则在提车的整个过程中，拉力对小车做的功为
故选B。
13．AD
【详解】
AB．由于汽车受到地面的阻力为车重的0.2倍，故阻力为
f=0.2mg=4×103N
根据速度时间图象，可知汽车在前5s内的加速度为
根据牛顿第二定律有
代入数据解得牵引力为
F=8×103N
A正确，B错误；
C．由于5s末达到额定功率，故汽车的额定功率
P=Fv=8×103×10W=8×104W=80kW
C错误；
D．汽车的最大速度
D正确。
故选AD。
14．BC
【详解】
根据
P=Fv
可知，大型汽车上坡时，司机将变速挡换到低速挡位上是为了增大牵引力；而小型汽车上坡时，司机一般加大油门，是为了使汽车获得较大的功率。
故选BC。
15．（1）；（2）W
【详解】
（1）由抛体运动可知，在水平方向
解得
（2）以竖直向下为正方向，推出时铅球竖直方向速度
落地时铅球竖直方向速度
重力瞬时功率
代入数据解得
W
16．(1)6m/s；(2)24W
【详解】
(1)物体与地面间的滑动摩擦力为
由牛顿第二定律
解得
第2s末物体的速度大小
(2)2s内物体的位移
这2s内拉力对物体做功
这2s内拉力对物体做功的功率