8.1 功与功率 课时作业 （word版含答案）

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.W1C.W1=W2,P1W2,P1=P2
4、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．0 B．FR
C.πFR D．2πFR
5、如图所示，AB＝3AE，AC＝2AE，AD＝1.5 AE，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50 kg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,她在1 min内做了50个仰卧起坐,每次上半身重心上升的距离均为0.3 m,则她在1 min内克服重力做的功W和相应的功率P约为　 ( )
A.W=4 500 J　P=75 W
B.W=450 J　P=7.5 W
C.W=3 600 J　P=60 W
D.W=360 J　P=6 W
二、多项选择题
9、质量为3 kg的物体，从高45 m处自由落下(g取10 m/s2)，那么在下落的过程中(　　)
A．前2 s内重力做功的功率为300 W
B．前2 s内重力做功的功率为675 W
C．第2 s末重力做功的功率为600 W
D．第2 s末重力做功的功率为900 W
10、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=可知,功率与做功时间成反比
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2.0×103 kg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10 m/s，g取10 m/s2，则此时(　　)
A．石块重力的瞬时功率为2×105 W
B．石块重力的瞬时功率为1×105 W
C．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×105 W
12、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60 kW,在水平路面上行驶的最大速度可达180 km/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1 200 N
D.以54 km/h的速度在水平路面上匀速行驶时,发动机的输出功率为60 kW
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＝5×103 kg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＝0.2 m/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＝1.02 m/s的匀速运动．g取10 m/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=10 s达到速度大小v=54 km/h，再匀速运动t2=100 s，接着匀减速运动t3=12 s到达乙站停车。列车在运行过程中所受的阻力大小恒为f=1×105 N，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5 kg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10 m/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＝2 m/s的速度运行，两端水平距离l＝8 m，把一质量m＝2 kg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10 m/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？1
s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60 kW,汽车的质量为4 t,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10 m/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0.6 m/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10 s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W24、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·
，则拉力做的功为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·sin θ·＝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0.3 m,则她每一次克服重力做的功W1=mgh=×50×10×0.3 J=90 J,1分钟内克服重力所做的功W=50W1=50×90 J=4 500 J,平均功率约为P===75 W,选项A正确,B、C、D错误。
9、AC
解析：前2 s内物体下落h＝gt2＝20 m，重力做功的功率P1＝＝W＝300 W，A正确，B错误；第2 s末物体的速度v＝gt＝20 m/s，此时重力的功率P2＝mgv＝600 W，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=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D正确。
11、BC
解析：石块重力的瞬时功率PG＝mg·v·sin 30°＝2.0×103×10×
10× W＝1×105 W，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=180 km/h=50 m/s,在额定功率下以最大速度行驶时,牵引力F== N=1 200 N,故C正确;54 km/h=15 m/s,轿车在水平路面上匀速行驶时所受阻力为1 200 N,则牵引力也为1 200 N,发动机的输出功率为P=Fv=1 200×15 W=18 kW,故D错误。
13、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 ①
P0＝mgvm ②
代入数据，有：P0＝5.1×104 W．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＝Fv1④
F－mg＝ma ⑤
v1＝at1 ⑥
由③④⑤⑥，代入数据，得：t1＝5 s ⑦
t＝2 s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＝at ⑧
P＝Fv2 ⑨
由⑤⑧⑨，代入数据，得：P＝2.04×104 W.
答案：(1)5.1×104 W
(2)5 s 2.04×104 W
14、解析： (1)已知v=54 km/h=15 m/s
列车在匀速阶段的位移为：x=vt2=1 500 m
列车匀速运动过程中克服阻力所做的功为：
W=fx=1.5×108 J
(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=8×104 kg，
F=2.2×105 N
该阶段牵引力的平均功率=F
解得：=1.65×106 W。
答案：(1)1.5×108 J
(2)1.65×106 W
15、解析：(1)撤去水平恒力F后物体的加速度大小a2=2 m/s2,物体所受的摩擦力Ff=ma2=10 N,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=50 m,克服摩擦力做的功W克=Ffx=500 J。
(3)物体受F作用时的加速度a1=2 m/s2
由F-Ff=ma1得F=20 N
故Pm=Fvm=200 W。
答案:(1)0.2
(2)500 J
(3)200 W
16、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＝，
摩擦力做功W＝Ffx＝4 J，
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＝＋＝5 s，
则物块在被传送过程中所受摩擦力的平均功率
P＝＝0.8 W．
1s时，物块的速度v1＝at＝1 m/s，
则摩擦力对物块做功的功率P1＝Ffv1＝2 W．
皮带的速度v＝2 m/s，
故皮带克服摩擦力做功的功率P2＝Ffv＝4 W．
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=(4 000+800) N=4 800 N
又因为F=f时,P=f·vm,所以vm== m/s=12.5 m/s
(2)汽车从静止开始以a=0.6 m/s2匀加速行驶,由F=ma有F′-f=ma
所以F′=ma+kmg+mgsinα=(4×103×0.6+4800) N=7.2×103 N
保持这一牵引力,汽车可达到匀加速行驶的最大速度v′m,有v′m== m/s≈8.33 m/s
由运动学规律可以求出匀加速行驶的时间与位移
t== s≈13.9 s
(3)x== m≈57.82 m
由W=Flcosα可求出汽车在匀加速阶段行驶时做功为W=F′x=7.2×103×57.82 J≈4.16×105 J
(4)t=10 s<13.9 s,说明汽车在10 s末时仍做匀加速行驶,则汽车的瞬时功率
Pt=F′vt=F′at=7.2×103×0.6×10 W=43.2 kW
答案:(1)12.5 m/s
(2)13.9 s
(3)4.16×105 J
(4)43.2 kW