2024人教版高中物理必修第二册练习题--分层作业18　功与功率（有解析）

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2024人教版高中物理必修第二册
第八章分层作业18　功与功率
A级 必备知识基础练
1.(2023山东烟台高一期末)关于功,下列说法正确的是(　　)
A.物体的位移越大,力对物体做的功越多
B.力越大,力对物体做的功一定越多
C.力对物体不做功,物体的位移可能不为零
D.因为力和位移是矢量,所以功也是矢量
2.(2023山东烟台高一期末)为了节能,商场的自动扶梯在较长的时间无人乘行时会自动停止运行。有人站上后,扶梯开始加速,然后匀速运动,如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.匀速上行过程中,扶梯对人不做功
B.加速上行过程中,扶梯对人的摩擦力做正功
C.加速上行过程中,扶梯对人的支持力不做功
D.加速上行过程中,支持力对人做正功,摩擦力做负功
3.滑板运动是青少年喜爱的一项运动,一块滑板由板面、滑板支架和四个轮子等部分组成。一位练习者踩着滑板在水平地面上向右减速滑行,若练习者的脚受到的摩擦力为Ff1,脚对滑板的摩擦力为Ff2,下列说法正确的是(　　)
A.Ff1做正功,Ff2做负功
B.Ff1做负功,Ff2做正功
C.Ff1、Ff2均做正功
D.因为是静摩擦力,Ff1、Ff2都不做功
4.如图所示,质量为m的小球(可视为质点)以初速度v0水平抛出,恰好垂直打在倾角为θ的斜面上。已知重力加速度为g,不计空气阻力,则在小球从抛出到落在斜面上的过程中,重力做功的平均功率为(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　
A.mgv0tan θ B.
C. D.mgv0cos θ
5.(2023福建龙岩高一期末)某力做的功随时间变化的关系如图所示,该力做功的功率为(　　)
A.10 W B.20 W
C.30 W D.40 W
6.假设飞机在水平跑道上的滑跑是初速度为零的匀加速直线运动,当位移x=1.6×103 m时才能达到起飞所要求的速度v=80 m/s。已知飞机质量m=7.0×104 kg,滑跑时受到的阻力为自身重力的,重力加速度g取10 m/s2,在飞机滑跑过程中,求:
(1)飞机克服阻力所做的功;
(2)牵引力的大小;
(3)牵引力对飞机所做的功。
B级 能力素养提升练
7.(多选)(2023吉林通榆一中高一期末)由于某种原因,商场内的自动扶梯(可视为固定的斜面)的电源关闭,顾客用大小为F、方向沿扶梯向上的恒力将购物车从扶梯的底端匀加速推到顶端,如图所示。已知购物车的质量为m,扶梯的倾角为θ、长度为L,扶梯对购物车的阻力大小为其所受重力的k倍。人和购物车均可视为质点,重力加速度大小为g,在购物车由静止开始沿扶梯运动到顶端的过程中(　　)
A.重力对购物车做正功
B.恒力F对购物车做的功为FL
C.扶梯对购物车的支持力做的功为mgLcos θ
D.购物车克服扶梯阻力做的功为kmgL
8.如图所示,我国自主研制的自航绞吸挖泥船“天鲲号”最大排距达15 000 m。若某段工作时间内,“天鲲号”的泥泵输出功率恒为1.6×104 kW,排泥量为1.6 m3/s,排泥管的横截面积为0.8 m2,则泥泵对排泥管内泥浆的推力为(　　)
A.5×106 N B.8×106 N
C.5×107 N D.8×107 N
9. 如图所示,一辆车正沿平直路面行驶。车厢内一个面向车前进方向站立的人对车厢壁施加水平推力F,在车前进s的过程中,人相对车静止,下列说法正确的是(　　)
A.当车匀速前进时,人对车做的总功为正功
B.当车加速前进时,人对车做的总功为负功
C.当车减速前进时,人对车做的总功为负功
D.不管车如何运动,人对车做的总功都为零
10.(多选)(2023四川成都高一期末)如图所示,足球从水平草坪上的A位置被踢出后落到草坪上的C位置,空中到达的最高点为B位置,已知A到B的水平距离大于B到C的水平距离,关于足球的运动,下列说法正确的是(　　)
A.从A位置到C位置的过程中阻力做的总功为零
B.从A位置到C位置的过程中重力做的总功为零
C.从A位置到C位置的过程中重力的瞬时功率大小是先减小后增大
D.从A位置到B位置的时间大于从B位置到C位置的时间
11.一质量m=1 kg的物体置于水平面上,t=0时物体的初速度大小v1=4 m/s,物体受到恒定的水平拉力作用,物体运动的速度v与时间t的关系图像如图所示,已知在t1=8 s时撤去水平拉力。求:
(1)物体受到的摩擦力大小;
(2)在0~10 s内物体克服摩擦力所做的功;
(3)6 s末水平拉力的瞬时功率。
分层作业18　功与功率
1.C　由力对物体做功的公式W=Flcos α可知,力对物体做功与力的大小、位移以及力与位移的夹角的余弦值三个因素有关,若力与位移垂直时,力对物体做的功等于零,A、B错误;在水平面上做匀速直线运动的物体,其所受重力和支持力均对物体不做功,可物体仍有位移,C正确;力和位移是矢量,功是标量,D错误。
2.B　匀速上行过程中,由平衡条件可知,人和扶梯间没有摩擦力,人所受重力做负功,扶梯对人的支持力做正功,故A错误;加速上行过程中,水平方向分加速度向右,水平方向只有摩擦力提供加速度,根据牛顿第二定律可知人受到的摩擦力方向水平向右,摩擦力与人的运动方向夹角小于90°,摩擦力对人做正功,故B正确;加速上行过程中,扶梯对人的支持力与人的运动方向夹角小于90°,扶梯对人的支持力对人做正功,故C错误;由B、C选项分析可知,D错误。
3.B　由题意可知练习者和滑板一起向右减速滑行,即加速度方向向左,由牛顿第二定律可知,练习者的脚受到的摩擦力Ff1方向向左,由牛顿第三定律可知,滑板受到脚的摩擦力Ff2方向向右,人和滑板一起向右运动,根据力与位移的方向关系以及功的概念可知,练习者的脚受到的摩擦力Ff1做负功,脚对滑板的摩擦力Ff2做正功,A、C、D错误,选项B正确。
4.B　如图所示,由于v垂直于斜面,所以有tan θ=,落在斜面上竖直方向的平均速度,重力的平均功率=mg,联立可得,故选B。
5.B　由功率的计算公式P=与图中数据,可得P=20 W,故选B。
6.答案 (1)1.12×108 J　(2)2.1×105 N　(3)3.36×108 J
解析 (1)飞机克服阻力所做的功
Wf=F阻·x
F阻=0.1mg
解得Wf=1.12×108 J。
(2)飞机做匀变速直线运动,有v2=2ax
由牛顿第二定律,有F-F阻=ma
联立解得a=2 m/s2
F=2.1×105 N。
(3)在滑跑阶段,牵引力所做的功W=Fx
解得W=3.36×108 J。
7.BD　购物车所受重力与位移夹角大于90°,所以重力对购物车做负功,故A错误;恒力F与位移同向,所以恒力F对购物车做的功为W=FL,故B正确;扶梯对购物车的支持力方向与位移方向垂直,所以做的功为零,故C错误;购物车克服扶梯阻力做的功为Wf=kmgL,故D正确。
8.B　根据排泥管每秒钟排出的泥浆体积V=Sv解得v=2 m/s,根据泥泵输出功率大小P=Fv解得F=8×106 N,故B正确。
9.B　当车匀速前进时,人对车厢的推力F做的功W=Fs,人对车厢的摩擦力方向与运动方向相反,静摩擦力对车厢做功W1=-Ff1s,人处于平衡状态,根据作用力与反作用力的关系可知,F=Ff1,则人对车做的总功为零,故A错误;当车加速前进时,人处于加速状态,车厢对人的静摩擦力向右且大于车厢壁对人的作用,根据牛顿第三定律可知,人对车厢的静摩擦力Ff2向左,静摩擦力做的功为W2=-Ff2s,人对车厢的推力F方向向右,做的功为W'=Fs,因为Ff2>F,所以人对车做的总功为负功,故B正确;同理可以证明当车减速前进时,人对车做的总功为正功,故C错误;由上述分析可知D错误。
10.BC　由于A到B的水平距离大于B到C的水平距离,说明有空气阻力作用,足球的机械能减少,则空气阻力对足球做负功,阻力做的总功不是零,A错误;从A位置到C位置,足球在竖直方向的位移是零,因此重力做功等于零,B正确;从A位置到C位置,足球在竖直方向上的速度先减小后增大,重力大小不变,由功率公式P=Fv,可知重力的瞬时功率大小是先减小后增大,C正确;足球在竖直方向是竖直上抛运动,在向上运动时,则有mg+Ff=ma1,在向下运动时,则有mg-Ff=ma2,可得a1>a2,又因为h=at2,可知从A位置到B位置的时间小于从B位置到C位置的时间,D错误。
11.答案 (1)4 N　(2)224 J　(3)31.5 W
解析 (1)根据题图可知,8~10 s内物体的加速度大小
a==4 m/s2
该时间段已经撤去拉力,故物体只受摩擦力,根据牛顿第二定律,物体受到的摩擦力大小Ff=ma
解得Ff=4 N。
(2)根据题图可知,0~10 s内物体的位移大小
x=×8 m+×2 m=56 m
0~10 s内物体克服摩擦力所做的功Wf=Ffx
解得Wf=224 J。
(3)0~8 s内物体的加速度大小a'==0.5 m/s2
6 s时的速度大小v=v1+a't2=7 m/s
根据牛顿第二定律有F-Ff=ma'
解得F=4.5 N。
6 s时水平拉力的瞬时功率P=Fv=31.5 W。
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