8.1功与功率第八章机械能守恒定律同步练习2021_2022学年高一物理必修第二册(人教版2019)
一、单选题,共10小题
1.如图所示,质量为M的半圆柱体放在粗糙水平面上,一可视为质点、质量为m的光滑物块在大小可变、方向始终与圆柱面相切的拉力F作用下从A点沿着圆弧匀速运动到最高点B,整个过程中半圆柱体保持静止。重力加速度为g,则( )
A.物块克服重力做功的功率先增大后减小
B.拉力F的功率还渐减小
C.当物块在A点时,半圆柱体对地面有水平向左的摩擦力
D.当物块运动到B点时,半圆柱体对地面的压力为(M+m)g
2.“愤怒的小鸟”曾是一款非常流行的游戏,故事也相当有趣,如图甲,为了报复偷走鸟蛋的肥猪们,鸟儿以自己的身体为武器,如炮弹般弹射出去攻击肥猪们的堡垒,该游戏完全按照实际的抛体运动规律设计,设支架高度为h,支架到肥猪堡垒的水平距离为l,不计空气阻力,设某次小鸟被弹弓沿水平方向弹出,模拟图如图乙所示,。关于小鸟从弹弓上由静止开始到击中肥猪堡垒的运动过程中,下列说法正确的是( )
A.整个过程弹弓的弹力一直对小鸟做正功
B.整个过程弹弓的弹力一直对小鸟不做功
C.整个过程弹弓的弹力一直对小鸟做负功
D.小鸟离开弹弓后速度增加量的方向一直是竖直向下的
3.无动力翼装飞行是一种专业的极限滑翔运动,飞行者运用肢体动作来掌控滑翔方向,进行无动力空中飞行。某翼装飞行者在某次飞行过程中,在同一竖直面内从A到B滑出了一段圆弧,如图所示。该段运动可视为匀速圆周运动的一部分,关于该段运动,下列说法正确的是( )
A.飞行者所受重力的瞬时功率逐渐减小
B.飞行者所受合力为零
C.空气对飞行者的作用力的瞬时功率为零
D.空气对飞行者的作用力做正功
4.如图所示,两个物体与水平地面间的动摩擦因数相等,它们的质量也相等。在甲图用力F1拉物体,在乙图用力F2推物体,力与水平方向的夹角均为α。两个物体都做匀速直线运动,通过相同的位移。设F1和F2对物体所做的功分别为WF1和WF2,物体克服摩擦力做的功分别为Wf1和Wf2,下列判断正确的是( )
A. B. C. D.
5.关于功率的概念,下列说法中正确的是( )
A.功率是描述力对物体做功多少的物理量
B.由可知,功率与时间成反比
C.汽车的实际功率越大,其做功就一定多
D.某个力对物体做功越快,它的功率就一定大
6.我国新一代高速列车牵引平均功率达9000kW,运行的最高时速约为350km/h。从盐城到上海全长约300km,新一代高速列车用时约2h,在动力上耗电约为( )
A.7.7×103kW·h B.1.5×104kW·h C.1.8×104kW·h D.2.7×106kW·h
7.如图所示,把两个相同的小球从离地面相同高度处,以相同大小的初速度v分别沿竖直向下和水平方向抛出,不计空气阻力,则下列说法正确的是( )
A.两小球落地时速度相同
B.两小球落地时,重力的瞬时功率相等
C.从小球抛出到落地,重力对两小球做的功不相等
D.从小球抛出到落地,重力对两小球做功的平均功率不相等
8.如图所示,小艳同学将手臂与水平面成角倾斜地捧着一硬皮本,又将一手机盒放在硬皮本上,手臂、硬皮本、手机盒始终保持相对静止。已知手机盒质量为m,当她保持手臂的姿势不变,匀速水平向前运动了距离x的过程中( )
A.重力对手机盒做功 B.支持力对手机盒做功
C.合力对手机盒做功 D.摩擦力对手机盒做功
9.引体向上是中学生体育测试的项目之一,若一个质量为50kg的普通中学生在30秒内完成12次引体向上,每次引体向上重心上升0.4m,求该学生此过程中克服重力做功的平均功率为( )
A. B. C. D.
10.质量为400kg的赛车在平直赛道上以恒定功率加速,受到的阻力不变,其加速度a与速度的倒数的关系如图所示,已知图像斜率k数值大小为400,则赛车:( )
A.速度随时间均匀增大
B.加速度随时间均匀增大
C.赛车运动时发动机输出功率为160kW
D.图中b点取值应为0.01,其对应的物理意义表示赛车的最大时速为160km/h
二、多选题,共4小题
11.质量为m的物体静止在光滑水平面上,从t=0时刻开始受到水平力的作用力的大小F与时间t的关系如图所示,力的方向保持不变,则( )
A.3t0时刻的瞬时功率为
B.3t0时刻的瞬时功率为
C.在t=0到3t0这段时间内,水平力的平均功率为
D.在t=0到3t0这段时间内,水平力的平均功率为
12.如图所示,电梯总质量为M,它的水平地板上放置一质量为m的物体,电梯在钢索的拉力作用下由静止开始竖直向上加速运动,当上升高度为h时,电梯的速度达到v,则在这段过程中,以下说法正确的是( )
A.电梯地板对物体的支持力所做的功等于mv2
B.电梯地板对物体的支持力所做的功等于mv2+mgh
C.钢索的拉力做的功等于Mv2+Mgh
D.钢索的拉力做的功大于Mv2+Mgh
13.以下说法正确的是( )
A.摩擦力可以对物体做正功
B.摩擦力可以使物体的速度发生变化,但对物体不做功
C.作用力与反作用力做功一定相等
D.一对平衡力做功之和为零
14.如图所示,一块长木板B放在光滑水平面上,B上放一粗糙物体A.现以恒力F拉B,结果A将在B上滑动,以地面为参考系,A、B都向前移动了一段距离,在此过程中( )
A.F做的功等于A和B动能的增量
B.B对A的摩擦力做的功,等于A的动能的增量
C.A对B的摩擦力所做的功,与B对A的摩擦力所做的功之和为零
D.F对B做的功与摩擦力对B所做的功之和等于B的动能的增量
三、填空题,共4小题
15.发动机功率为千瓦的轮船,以最大速度航行时,所受阻力为牛,轮船的最大航行速度为________米/秒,合________千米/时。
16.汽车以额定功率从水平公路驶上斜坡时,需要将汽车的变速箱操纵杆从高排挡推至低排挡,这是为了让速度_________,从而使牵引力_________。(均选填“增大”或“减小”)
17.质量为10千克的物体在水平拉力作用下沿水平桌面运动,若物体与桌面间摩擦系数为0.25,使物体以4米/秒的速度匀速运动4米时,拉力做功为________,以1米/秒2的加速度从静止开始匀加速运动4米时,拉力做功为________。
18.质量为M千克的汽车在平直公路上以速度v米/秒匀速行驶,汽车所受阻力是车重的K倍,这时汽车发动机的输出功率为________;若汽车的额定功率为P瓦,则汽车行驶的最大速度为________。
四、解答题,共4小题
19.如图所示,两人用力推一辆熄火的小汽车,每人用力的大小都是,方向都跟车的运动方向成。当小汽车前进了时,汽车发动机点火启动。问:
(1)在推车过程,两人对车一共做了多少功?
(2)两人应该怎样推车,才会有最好的效果。
20.一台水泵每秒能把的水抽到高的水塔上。不计额外功的损失,这台水泵的输出功率是多大?如果保持这一输出功率,半小时能做多少功?g取。
21.一辆汽车以的速率在水平路面上匀速行驶。如果作用在汽车上的空气阻力与摩擦力之和为(图),那么汽车发动机输出的功率多大?
22.请讨论下列问题:
(1)以的速度匀速拉升一质量为的物体,在内,拉力做了多少功?
(2)若以比上面快1倍的速度把物体提升到相同的高度,那么所需做的功是否比前一次多?为什么?
(3)在上面两种做功情况下,它们的功率是否相同?
(4)若用一个大小不变的力将该物体从静止加速拉高到同一高度,使物体最后获得的速度为,那么拉力做了多少功?平均功率为多大?开始和结束时的瞬时功率各为多大?
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.B
【解析】
A.设物块与圆心的连线与竖直方向的夹角为,物块克服重力做功的功率为
从A到B过程中,逐渐减小,则功率减小,故A错误;
B.拉力大小为
此时拉力的功率为
故拉力F的功率还渐减小。故B正确;
C.当物块在A点时,对整体受力分析,可知地面对整体的摩擦力水平向左,即半圆柱体对地面有水平向右的摩擦力。故C错误;
D.当物块在B点时,对物块有
对半圆柱有
故D错误。
故选B。
2.D
【解析】
ABC.小鸟在和弹弓接触的过程中,力和位移方向相同,故力做正功,而当小鸟离开弹弓后,弹力对小鸟不再做功,故ABC错误;
D.由于小鸟离开弹弓后只受重力,加速度竖直向下,故其速度增加量的方向一直是竖直向下的,故D正确。
故选D。
3.A
【解析】
A.设飞行者速度方向与竖直方向的夹角为θ,飞行者所受重力的瞬时功率P=mgvcosθ,由于θ逐渐增大,则飞行者所受重力的瞬时功率逐渐减小,故A正确;
B.该段运动可视为匀速圆周运动的一部分,故飞行者做匀速圆周运动,其所受合力不为零,故B错误;
C.飞行者受到重力和空气对飞行者的作用力,其合力指向圆心,通过受力分析可知,空气对飞行者的作用力方向与速度方向的夹角大于90°,故根据P=fvcosθ可知,空气对飞行者的作用力的瞬时功率不零,故C错误;
D.飞行者的动能不变,所以合外力做功为零,重力做正功,则空气对飞行者的作用力做负功,故D错误;
故选A。
4.C
【解析】
由共点力的平衡可知
则
由
位移大小相等,夹角相等,则有
由
可知
则有
故选C。
5.D
【解析】
A.功率是描述力对物体做功快慢的物理量,A错误;
B.功率是表示做功的快慢,与时间的长短无关,B错误;
C.做功多少与功率和时间有关,汽车的实际功率越大,其做功不一定多,C错误;
D.某个力对物体做功越快,它的功率就一定大,D正确。
故选D。
6.C
【解析】
由题可知列车从盐城到上海的时间为2h,在动力上消耗
故选C。
7.D
【解析】
A.根据动能定理,可知,两小球落地时速度大小相等,但方向不同,A错误;
B.根据动能定理,可知,两小球落地速度大小相等,但是两球的竖直分速度不相等,所以重力的瞬时功率不相等,B错误;
C.从小球抛出到落地,重力做功相同,C错误;
D.速度竖直向下的小球落地时间较短,而重力做功相同,所以重力做功的平均功率较大,D正确。
故选D。
8.D
【解析】
A.物体在重力的方向上位移为零,则重力做功为零,A错误;
B.支持力为, 则支持力做功为
B错误;
C.匀速水平向前运动,合力为零,合力对手机盒做功为零,C错误;
D.摩擦力为 ,则摩擦力做功为
D正确。
故选D。
9.C
【解析】
每次克服重力做功
30秒内完成12次引体向上,该学生此过程中克服重力做功的平均功率为
故选C。
10.C
【解析】
对汽车受力分析,根据牛顿第二定律得
化简得
A.功率恒定,所以加速度随时间发生变化,汽车做变加速直线运动。A错误;
B.随着速度增大,加速度逐渐减小。B错误;
C.结合图像得
解得
C正确;
D.图像的斜率为
解得
其对应的物理意义表示赛车的最大时速为
D错误。
故选C。
11.BD
【解析】
AB.2t0时刻速度大小
3t0时刻的速度大小为
3t0时刻力F=3F0,所以瞬时功率
故A错误,B正确;
CD.0~3t0时间段,水平力对物体做功为
平均功率为
故C错误,D正确;
故选BD。
12.BD
【解析】
AB.由动能定理知,对物体有
解得
A错误,B正确;
CD.对电梯和物体整体根据动能定理得
解得
显然,钢索的拉力做的功大于Mv2+Mgh,C错误,D正确。
故选BD。
13.ABD
【解析】
A.物体与倾斜的传送带一起匀速上升时,静摩擦力对物体做正功,故A正确;
B.物体在水平方向由静摩擦力提供向心力做匀速圆周运动时,静摩擦力使物体的速度发生变化,但对物体不做功,故B正确;
C.作用力与反作用力大小相等,但是它们的作用点在各自的力的方向上的位移大小不一定相等,所以做的功也不一定相等,故C错误;
D.一对平衡力作用在一个物体上,其作用效果相互抵消,合力为零,则其做功之和为零,故D正确。
故选ABD。
14.BD
【解析】
A.外力F做的功等于A和B动能的增量与产生的内能之和,故A错误;
B.对A物运用动能定理,则有B对A的摩擦力所做的功,等于A的动能的增量,故B正确;
C.A、B间有一对相互作用的摩擦力,尽管两摩擦力大小相等,但A、B相对于地面的位移不相等,故两个摩擦力做的功之和不为零,故C错误;
D.对B根据动能定理有WF+Wf=ΔEkB,故D正确。
故选BD。
15. 15 54
【解析】
根据
P=Fv
当轮船的航行速度为最大时,则
F=f
则速度
合54千米/时。
16. 减小 增大
【解析】
根据汽车的功率 当汽车功率一定时,牵引力与速度成反比,所以上斜坡时,需要将汽车的变速箱操纵杆从高排挡推至低排挡,这是为了让速度减小,从而使牵引力增大,上坡时汽车的加速度才大。
17. 100J 140J
【解析】
物体做匀速直线运动,由平衡条件可得
拉力做功为
匀加速运动时,由牛顿第二定律可得
解得
拉力做功为
18. 瓦 米/秒
【解析】
汽车发动机的输出功率为
若汽车的额定功率为P瓦,则当汽车行驶的速度最大时
F=KMg
则
19.(1);(2)从汽车的尾部沿水平方向向前推。
【解析】
(1)由功的定义式,有
(2)当两力与位移夹角为零时,才会达到最好的效果,所以应从汽车的尾部沿水平方向向前推。
20.3000W,
【解析】
抽水机1秒钟内做的功为
所以抽水机的功率为
半小时内所做的功为
21.2.4×104W
【解析】
汽车匀速运动,则
F=f=800N
则发动机输出的功率
P=Fv=800×30W=2.4×104W
22.(1);(2);两种情况下拉力大小一样,在力的方向上的位移一样,所以两种情况下拉力做的功一样;(3)不相同,前一种是,后一种是;(4);;,。
【解析】
(1)由题知,物体匀速上升,则有
通过的位移为
拉力做功为
(2)速度快一倍,即,物体仍匀速上升,则有
通过的位移为仍为,则拉力做功为
故需要做的功等于前一种做的功,因为两种情况下拉力大小一样,,在力的方向上的位移一样,所以两种情况下拉力做的功一样;
(3)第一种情况下拉力的功率为
第二种情况下物体运动的时间为
则第二种情况下拉力的功率为
所以两种情况下拉力的功率不相等;
(4)由题知,加速上升的位移仍为x=50m,根据速度位移公式
代入数据解得匀加速的加速度为
根据牛顿第二定律有
代入数据解得
则拉力对物体做的功为
物体加速上升的时间为
拉力的平均功率为
因物体的初速度为零,根据
可知刚开始拉力的瞬时功率为
结束时拉力的瞬时功率为
答案第1页,共2页
答案第1页,共2页