人教版(2019)必修第二册《8.1 功与功率》2025年同步练习卷
一、单选题:本大题共11小题,共44分。
1.一质量为的滑块,以的初速度在光滑的水平面上向左滑行。从某一时刻起在滑块上施加一个向右的水平力,经过一段时间后,滑块的速度方向变成向右,大小仍为。在这段时间里水平力对物体所做的功是( )
A. B. C. D. 无法确定
2.跳绳是一项很好的体育锻炼项目。某同学在一次跳绳测验中,在的时间内完成了次跳绳,已知该同学每一次跳起的最大高度为,他的质量为,,不计空气阻力和绳的质量,则下列说法中正确的是( )
A. 每一次向上运动的过程中,该同学克服重力做的功为
B. 每次跳起时,地面对该同学的支持力做功为
C. 每次离开地面的瞬间重力的瞬时功率为
D. 这次跳绳测验该同学克服重力做功的平均功率为
3.如图所示是完全相同的个小球,其中小球、分别从同一高度由静止释放如图甲和图丙,小球水平抛出如图乙,其中图丙是一固定在地面上的光滑斜面,每个小球从开始运动到落地过程,不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A. 该过程中,小球的重力做功最多
B. 个小球落地瞬间的速度大小相等
C. 小球落地瞬间的重力的功率最小
D. 该过程中,个小球的重力做功的平均功率相等
4.如图所示,在高度差一定的不同光滑固定轨道中,让两个完全相同的小球和同时从点由静止下滑.关于小球从点运动到轨道底端的过程,下列说法正确的是
A. 球重力做的功小于的球重力做的功
B. 球重力的平均功率小于球重力的平均功率
C. 到达底端时两小球的速度相同
D. 到达底端时两小球重力的瞬时功率相同
5.放在粗糙水平面上的物体受到水平拉力的作用,内速度和拉力的功率随时间变化的图像分别如图和图所示,取重力加速度。下列说法正确的是( )
A. 物体与水平面间动摩擦因数为 B. 物体的质量为
C. 内物体克服摩擦力做的功为 D. 内拉力的平均功率为
6.一辆汽车在平直的公路上以恒定的加速度启动并开始计时,经过后,开始做匀速直线运动,汽车的功率时间图像如图所示。已知汽车质量为,时汽车的牵引力为,汽车受到的阻力恒为车重力的,重力加速度,下列说法正确的是( )
A. 汽车先做匀加速直线运动,再做匀速直线运动
B. 汽车的最大速度为
C. 汽车做匀加速直线运动的时间为
D. 的时间内,汽车克服阻力做功大于
7.如图甲所示,质量的小物体放在长直的水平地面上,用水平细线绕在半径的薄圆筒上。时刻,圆筒由静止开始绕竖直的中心轴转动,其角速度随时间的变化规律如图乙所示,不考虑绕制细线对转动半径的影响,已知小物体和地面间的动摩擦因数,重力加速度取,则( )
A. 末细线拉力对物体做功的功率为
B. 内,细线拉力做的功为
C. 末滑动摩擦力对物体做功的功率为
D. 内,滑动摩擦力对小物体做的功为
8.如图甲所示,质量为的物体在水平推力作用下开始运动,推力大小随位移大小变化的情况如图乙所示,物体与地面间的动摩擦因数,取,则( )
A. 内物体做匀加速运动 B. 运动过程中推力做的功为
C. 运动到处,物体加速度大小为 D. 运动到处,力的功率为
9.如图所示,从地面上方某点,将一质量为的小球以的初速度沿水平方向抛出,小球经落地,不计空气阻力,取,则下列说法错误的是( )
A. 重力对小球所做的功为 B. 小球抛出点到落地点的水平距离为
C. 刚抛出时重力的功率为 D. 小球落地点的速度大小为
10.随着全球新能源领域的蓬勃发展,电动汽车已经成为我们生活中的常用交通工具,某些电动汽车搭载了弹射起步功能,在起步阶段获得较大加速度。如图所示,某品牌电动汽车在测试斜坡弹射起步功能,该汽车可看成质点,从静止沿倾斜平直公路向上加速时速度达到,该倾斜平直公路与水平方向的夹角为,已知该汽车的质量为,加速过程中受到的阻力恒为,牵引力恒定,重力加速度为,,,忽略汽车质量的变化,关于这段加速过程,下列说法正确的是( )
A. 汽车发动机提供的牵引力大小为
B. 汽车的速度达到时,汽车的输出功率为
C. 汽车增加的机械能为
D. 汽车发动机对汽车做的功为
11.如图所示,物体静止在粗糙的水平面上,若分别施加不同的力使物体从静止开始运动,三种情形下物体的加速度相同,在发生相同位移的过程中力的功分别为、、,力的功率分别为、、。则( )
A. , B. ,
C. , D. ,
二、多选题:本大题共4小题,共16分。
12.如图所示,摆球质量为,悬线长度为,把悬线拉到水平位置后放手。设在摆球从点运动到点的过程中空气阻力的大小不变,则下列说法正确的是( )
A. 重力做功为
B. 悬线的拉力做功为
C. 空气阻力做功为
D. 克服空气阻力做功为
13.如图所示,某次训练中,士兵在腰间系绳拖动轮胎在水平地面前进,已知连接轮胎的拖绳与地面夹角为,绳子拉力大小为。若士兵拖着轮胎以的速度匀速直线前进,则取( )
A. 内,绳子拉力对轮胎做功为
B. 内,轮胎克服地面摩擦力做功为
C. 内,轮胎所受合力做功为
D. 末,绳子拉力功率为
14.如图所示,摆球质量为,悬线长度为,把悬线拉到水平位置后放手。设在摆球从点运动到点的过程中空气阻力的大小不变,则在此过程中( )
A. 重力的瞬时功率先增大后减小 B. 重力的瞬时功率在不断增大
C. 空气阻力做功为 D. 空气阻力做功为
15.质量为的物体置于水平面上,在运动方向上受到水平拉力的作用,沿水平方向做匀变速直线运动,后撤去,其运动的图像如图所示,取,则下列说法中正确的是( )
A. 拉力对物体做功 B. 拉力对物体做功
C. 摩擦力对物体做功 D. 第时力的瞬时功率为
三、计算题:本大题共4小题,共40分。
16.如图所示,位于水平面上的物体在斜向上的恒定拉力作用下,由静止开始向右做匀加速直线运动.已知的大小为、方向与速度的夹角为,物体在内前进了,,,求:
内拉力对物体所做的功.
内拉力对物体做功的平均功率.
17.如图所示,质量为、足够长的木板静止在水面地面上.时刻,电动机通过水平轻绳拉木板,电动机的功率恒为,时刻木板达到最大速度.现在木板右端轻放一质量为的木块,同时将电动机的功率调大并保持不变,木板匀速运动一段距离后与木块共同加速.已知木板与地面间、木块间的动摩擦因素分别为、,重力加速度为求:
时刻木板的速度大小;
时间内木板的位移大小;
木块与木板相对滑动过程中电动机对外所做的功.
18.质量为的汽车,沿倾角为的斜坡由静止开始向上运动,汽车在运动过程中所受阻力大小恒为,汽车发动机的额定输出功率为,开始时以的加速度做匀加速运动,重力加速度取,求:
汽车做匀加速运动的时间;
汽车所能达到的最大速率。
19.一辆质量为的汽车,发动机的额定功率为,在平直路面和斜坡上行驶测定加速性能。水平路面足够长,斜坡坡面足够长,斜坡倾角的正弦值为,且汽车所受摩擦阻力恒为汽车重力的倍,取求:
若汽车在水平路面上行驶,所能达到的最大速度
若汽车沿斜坡向上从静止开始以的加速度匀加速启动,求汽车匀加速运动过程所用的时间
以第问方式启动,达到额定功率后,当汽车保持额定功率沿坡面继续前进时达到最大速度,求汽车从启动到恰达到最大速度过程中的总位移。
答案和解析
1.
【解析】选取物体从速度以到速度大小为作为过程,由动能定理可知:
,故A正确,BCD错误。
故选A。
2.
【解析】A、每一次向上运动的过程中,该同学克服重力做的功为,故A错误;
B、每次跳起时,地面对该同学的支持力没有发生位移,做功为,故B正确;
C、每次离开地面的瞬间竖直速度不为零,根据可知重力的瞬时功率不为零,故C错误;
D、时间克服重力做功为,平均功率,故D错误。
故选B。
3.
【解析】A、重力做功与路径无关,只与始末位置的高度差有关,全过程重力做功:
,故A错误;
B、三个物体下降的高度相同,乙中物体有初速度,甲、丙中物体由静止开始运动,初速度为零,则在运动过程中,根据动能定理,可得:,故B错误;
C、设相同的高度为,根据牛顿第二定律结合运动学规律:甲做自由落体运动,由
,得:,乙做平抛运动,由,得:,丙沿光滑的斜面下滑,由,,解得:,根据公式可知,落地瞬间重力的功率等于重力乘以竖直方向的分速度,即,甲落地瞬间重力的功率为:
,乙落地瞬间重力的功率为:,丙落地瞬间重力的功率为:,故,故C正确;
D、重力做功相同,由于,根据可知,,故D错误。
故选C。
4.
【解析】A.根据可知,球重力做的功等于的球重力做的功,选项A错误;
B.由到的过程中,球做匀加速直线运动,球做加速度减小的加速运动,由图像可知
根据可知,因球运动时间较小,可知球重力的平均功率小于球重力的平均功率,选项B正确;
C.根据可知,到达底端时两小球的速率相同,速度方向不同,选项C错误;
D.到达底端时两小球重力的瞬时功率为,因到达点时速度的竖直分量不同,则重力的瞬时功率不相同,选项D错误。
故选B。
5.
【解析】根据图像可知,物体做匀速运动,处于平衡状态,即拉力等于摩擦力,而此过程中拉力的功率得,由图像知加速度,根据牛顿第二定律得,,代入得,A错误,B正确;物体所受为滑动摩擦力,位移由面积可知为物体克服摩擦力做的功为,C错误;由图像面积即为拉力做的功等于,由公式,D错误
6.
【解析】A.由题可知,恒定加速度的汽车启动过程中先做匀加速直线运动,再做加速度减小的变加速直线运动,最后做匀速运动,故A错误;
B.,汽车的最大速度,故B错误;
C.匀加速直线运动期间的加速度,匀加速直线运动的时间,故C错误;
D.在的时间内,物体做加速度减小的加速运动,
此过程中的位移,则汽车克服阻力做功,故D正确。
7.
【解析】根据图像可知角速度随时间变化的关系式为
圆筒边缘线速度与物块前进速度大小相同
联立解得
物体做匀加速直线运动
根据牛顿第二定律
解得
细线拉力的瞬时功率
物体在内运动的位移
细线拉力做的功为
A错误,B正确;
滑动摩擦力的瞬时功率
滑动摩擦力做的功为
故CD错误。
故选B。
8.
【解析】滑动摩擦力大小为,物体先加速运动,当推力减小到时,加速度减小为零,之后推力逐渐减小,物体做加速度增大的减速运动,当推力减小为零后,物体以大小为的加速度做匀减速运动,选项 A、C错误
图像中图线与横轴所围的面积表示推力做的功,则,故B错误;
由图像可得运动到处时,由,得,故D正确。
9.
【解析】A.小球下落的竖直高度 ,重力做功为 ,故A正确;
B.小球抛出点到落地点的水平距离为,故B正确;
C.由于刚抛出时重力与速度方向垂直,则小球刚抛出时重力的功率为 ,故C错误;
D.小球落地时竖直分速度为,
则小球落地时的速度为,故D正确;
10.
【解析】A.汽车加速过程,根据动能定理可得:,代入数据解得:牵引力大小为,故A错误;
B.汽车的速度达到时,汽车的输出功率,故B正确;
C.汽车增加的机械能为,故C错误;
D.汽车发动机对汽车做的功为,故D错误。
11.
【解析】物体的加速度相同,说明物体受到的合力相同,即水平方向所受合力相同,三种情形下根据牛顿第二定律分别列式可得
通过比较可得
由于物体运动的位移相同,加速度相同,物体从静止开始做匀加速运动,则物体运动时间也相同
由做功和功率定义可得:,
,
,
结合前式可得:,,故C正确,ABD错误。
12.
【解析】解:、重力做功与初末位置的高度差有关,摆球从点运动到点的过程中,竖直方向运动的位移为,所以重力做的功为:,故A正确;
B、因为拉力在运动过程中始终与运动方向垂直,故不做功,即,故B错误;
、所做的总功等于每个小弧段上所做功的代数和,即,故C正确,D错误。
故选:。
重力做功与初末位置的高度差有关;根据功的计算公式可以求出重力、拉力与空气阻力的功。
本题考查功的计算,要明确各力做功的特点,如重力做功等于重力与所在位置高度差的乘积,而空气阻力做功等于力与路程的乘积。
13.
【解析】解:内,绳子拉力对轮胎做功为,故A正确;
B.内,由于做匀速运动,据动能定理知所受合力做功为,所以轮胎克服地面摩擦力做功为,故B错误;
C.内,轮胎匀速运动,动能不变,根据动能定理知所受合力做功为,故C正确;
D.末,绳子拉力功率为,故D错误。
14.
【解析】摆球下落过程中,竖直方向速度先增大后减小,故重力做功的功率先增大后减小,故A正确,B错误;
空气阻力大小不变,方向始终与速度方向相反,故空气阻力做功为,故C正确,D错误。
15.
【解析】根据 图像的斜率表示加速度,可知物体加速和减速阶段的加速度大小分别为
,
根据牛顿第二定律可得
,
联立解得
,
根据 图像与横轴围成的面积表示位移,可知物体加速和减速阶段的位移大小分别为
,
则拉力对物体做功为
摩擦力对物体做功
合力对物体做功为
,AC正确,B错误;
由题意可知,时力撤去,由可知,第时力的瞬时功率为,故D错误。
16.根据匀变速运动规律有,解得.
内物体的位移为,
根据,解得.
内拉力对物体做功的平均功率为.
17.解:时刻木板达到最大速度,
水平轻绳对木板的拉力,
功率,
解得
对木板,动能定理,
解得
木块相对木板运动过程中木板始终匀速运动,水平轻绳对木板的拉力,
木块相对木板运动的时间,
在木块相对木板运动过程中木板的位移,
木块与木板相对运动过程中电动机对外所做的功,
解得。
18.解:根据牛顿第二定律有:
设匀加速运动的末速度为,则有, ,
代入数据联立解得:;
当加速度为零时,达到最大速率,有
则汽车的最大速率为。
19.解:水平路面上汽车匀速时:
由功率关系得:最大速度
汽车在斜坡上匀加速时:
解得
由功率关系得
由匀变速直线运动规律:
匀加速阶段的位移:
汽车在斜坡上达到最大速度时:
由功率关系得
从汽车达到额定功率开始到最大速度过程中,由动能定理
解得
总位移
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