4.2 功和功率 突破训练 Word版含答案
文档属性
| 名称 | 4.2 功和功率 突破训练 Word版含答案 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 320.8KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 教科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2019-04-28 22:28:38 | ||
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文档简介
功和功率
1．(2018·全国卷Ⅱ)如图，某同学用绳子拉动木箱，使它从静止开始沿粗糙水平路面运动至具有某一速度。木箱获得的动能一定( )
A．小于拉力所做的功
B．等于拉力所做的功
C．等于克服摩擦力所做的功
D．大于克服摩擦力所做的功
解析：选A 由题意知，W拉－W阻＝ΔEk，则W拉＞ΔEk，故A正确，B错误；W阻与ΔEk的大小关系不确定，故C、D错误。
2．(多选)质量为4 kg的物体被人由静止开始向上提升0.25 m 后速度达到1 m/s，则下列说法正确的是(g取10 m/s2)( )
A．人对物体做的功为12 J
B．合外力对物体做的功为2 J
C．物体克服重力做的功为10 J
D．人对物体做的功等于物体增加的动能
解析：选ABC 人对物体做的功等于物体机械能的增加量，即W人＝mgh＋mv2＝12 J，A正确，D错误；合外力对物体做的功等于物体动能的增加量，即W合＝mv2＝2 J，B正确；物体克服重力做的功等于物体重力势能的增加量，即W＝mgh＝10 J，C正确。
3.如图所示，木块B上表面是水平的，木块A置于B上，并与B保持相对静止，一起沿固定的光滑斜面由静止开始下滑，在下滑过程中( )
A．A所受的合外力对A不做功
B．B对A的弹力做正功
C．B对A的摩擦力做正功
D．A对B做正功
解析：选C A、B一起沿固定的光滑斜面由静止开始下滑，加速度为gsin θ(θ为斜面倾角)，由于A速度增大，由动能定理知，A所受的合外力对A做正功，B对A的摩擦力水平向左，对A做正功，B对A的弹力竖直向上，对A做负功，选项A、B错误，C正确；B下滑h高度时的速度v＝＝，B获得的动能Ek＝mv2＝mgh，设B下滑h高度的过程中重力对B做功WG，A对B做功W，其中WG＝mgh，由动能定理得WG＋W＝mgh，解得W＝0，即A对B不做功，选项D错误。
4．轻质弹簧右端固定在墙壁上，左端与一质量m＝0.5 kg的物块相连，如图甲所示，初始时弹簧处于原长状态，物块静止且与水平面间的动摩擦因数μ＝0.2。以物块所在处为原点，水平向右为正方向建立x轴，现对物块施加水平向右的外力F，外力F随x轴坐标变化的情况如图乙所示，物块运动至x＝0.4 m 处时速度为零，则此时弹簧的弹性势能为(g＝10 m/s2)( )
A．3.1 J B．3.5 J
C．1.8 J D．2.0 J
解析：选A 物块与水平面间的摩擦力为Ff＝μmg＝1 N。现对物块施加水平向右的外力F，由F ?x图线与x轴所围面积表示功，结合题图乙可知物块运动至x＝0.4 m处时，外力F做功W＝3.5 J，克服摩擦力做功Wf＝Ffx＝0.4 J。由功能关系可知，W－Wf＝Ep，此时弹簧的弹性势能为Ep＝3.1 J，选项A正确。
5.如图所示，有一弯曲的槽道AB平铺在水平面上，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(可视为质点)从A点沿槽道拉至B点，若拉力F的方向时刻与小球运动方向一致，则此过程中拉力F所做的功为( )
A．0 B．FR
C．2πFR D.πFR
解析：选D 因为拉力F的方向不断改变，不能用W＝Flcos α直接求解，但由于拉力F的方向时刻与小球运动方向一致，可采用微元法，把小球的位移分割成许多小段，在每一小段位移上作用在小球上的拉力F可视为恒力，拉力F做的总功即为拉力F在各个小段上做功的代数和，由此得：W＝F×2π×＋×2πR＝πFR，D正确。
6．一质量为m的物块，在几个共点力的作用下静止在光滑水平面上。现把其中一个水平方向的力从F突然增大到3F，并保持其他力不变，以此时为计时起点，在t时刻该力的瞬时功率是( )
A. B.
C. D.
解析：选C 当把其中一个水平方向的力从F突然增大到3F时，物块受到的合力为2F，根据牛顿第二定律有2F＝ma，在合力作用下，物块做初速度为零的匀加速直线运动，速度v＝at，该力大小为3F，则该力的瞬时功率P＝3Fv，解得P＝，C正确。
7．(2019·武汉调研)一滑块在水平地面上沿直线滑行，t＝0时其速度为1 m/s。从此刻开始在滑块运动方向上再施加一水平方向的作用力F，力F和滑块的速度v随时间的变化规律分别如图甲、乙所示。设在第1 s内、第2 s内、第3 s内力F对滑块做的功分别为W1、W2、W3，则以下关系正确的是( )
A．W1＝W2＝W3 B．W1＜W2＜W3
C．W1＜W3＜W2 D．W1＝W2＜ W3
解析：选B 在0～1 s，力F1＝1 N，x1＝ m＝0.5 m，做功W1＝F1x1＝0.5 J；在1～2 s，力F2＝3 N，x2＝ m＝0.5 m，做功W2＝F2x2＝1.5 J；在2～3 s，力F3＝2 N，x3＝1×1 m＝1 m，做功W3＝F3x3＝2 J；所以有W3＞W2＞W1，选项B正确。
8.(多选)如图所示，水平路面上有一辆质量为M的汽车，车厢中有一质量为m的人正用恒力F向前推车厢，在车以加速度a向左加速行驶距离L的过程中，下列说法正确的是( )
A．人对车的推力F做的功为FL
B．人对车做的功为maL
C．车对人的作用力大小为ma
D．车对人的摩擦力做的功为(F＋ma)L
解析：选AD 由做功的定义可知，选项A正确；对人进行受力分析，人受重力以及车对人的力，合力的大小为ma，方向水平向左，故车对人的作用力大小应为，选项C错误；题述过程重力不做功，合力对人做的功为maL，所以车对人做的功为maL，由相互作用力及人、车的位移相同可知，人对车做的功为－maL，选项B错误；对人由牛顿第二定律知，在水平方向上有Ff－F＝ma，车对人的摩擦力做的功为(F＋ma)L，选项D正确。
9．(多选)(2016·天津高考)我国高铁技术处于世界领先水平。和谐号动车组是由动车和拖车编组而成，提供动力的车厢叫动车，不提供动力的车厢叫拖车。假设动车组各车厢质量均相等，动车的额定功率都相同，动车组在水平直轨道上运行过程中阻力与车重成正比。某列车组由8节车厢组成，其中第1、5节车厢为动车，其余为拖车，则该动车组( )
A．启动时乘客受到车厢作用力的方向与车运动的方向相反
B．做匀加速运动时，第5、6节与第6、7节车厢间的作用力之比为3∶2
C．进站时从关闭发动机到停下来滑行的距离与关闭发动机时的速度成正比
D．与改为4节动车带4节拖车的动车组最大速度之比为1∶2
解析：选BD 启动时，乘客的加速度向前，车厢对人的作用力方向向前，与车运动的方向相同，选项A错误；以后面的车厢为研究对象，F56－3f＝3ma，F67－2f＝2ma，则5、6节与6、7节车厢间的作用力之比为3∶2，选项B正确；根据v2＝2ax，车停下来滑行的距离x与速度的二次方成正比，选项C错误；若改为4节动车，则功率变为原来2倍，由P＝Fv知，最大速度变为原来2倍，选项D正确。
10.(多选)质量为2 kg的物块，放在水平面上，物块与水平面间的动摩擦因数为0.1，在水平拉力的作用下物块由静止开始运动，水平拉力做的功W随物块的位移x变化的关系如图所示。重力加速度g取10 m/s2，下列说法正确的是( )
A．在x＝0至x＝2 m的过程中，物块的加速度大小是1 m/s2
B．在x＝4 m时，物块克服摩擦力做功的瞬时功率是4 W
C．在x＝2 m至x＝6 m的过程中，物块做匀加速直线运动
D．在x＝0至x＝6 m的过程中，拉力的平均功率是4 W
解析：选ABD W-x图线的斜率表示水平拉力的大小，由题图可知，在x＝0至x＝2 m的过程中，水平拉力为F1＝4 N，由牛顿第二定律有F1－μmg＝ma，解得a＝1 m/s2，故A正确；根据题图可知，x＝4 m对应拉力做的功W＝12 J，在0～4 m的过程中，根据动能定理有W－μmgx＝mv2，解得v＝2 m/s，则在x＝4 m时，物块克服摩擦力做功的瞬时功率是P＝μmgv＝4 W，故B正确；由题图可知，在x＝2 m 至x＝6 m的过程中，水平拉力F2＝2 N，而f＝μmg＝2 N，F2＝f，物块做匀速直线运动，故C错误；在x＝0至x＝2 m 的过程中，物块的运动时间t1＝＝2 s，在x＝2 m至x＝6 m 的过程中物块的运动时间t2＝＝2 s，在x＝0至x＝6 m的过程中，拉力的平均功率＝＝4 W，故D正确。
1．(2018·全国卷Ⅱ)如图，某同学用绳子拉动木箱，使它从静止开始沿粗糙水平路面运动至具有某一速度。木箱获得的动能一定( )
A．小于拉力所做的功
B．等于拉力所做的功
C．等于克服摩擦力所做的功
D．大于克服摩擦力所做的功
解析：选A 由题意知，W拉－W阻＝ΔEk，则W拉＞ΔEk，故A正确，B错误；W阻与ΔEk的大小关系不确定，故C、D错误。
2．(多选)质量为4 kg的物体被人由静止开始向上提升0.25 m 后速度达到1 m/s，则下列说法正确的是(g取10 m/s2)( )
A．人对物体做的功为12 J
B．合外力对物体做的功为2 J
C．物体克服重力做的功为10 J
D．人对物体做的功等于物体增加的动能
解析：选ABC 人对物体做的功等于物体机械能的增加量，即W人＝mgh＋mv2＝12 J，A正确，D错误；合外力对物体做的功等于物体动能的增加量，即W合＝mv2＝2 J，B正确；物体克服重力做的功等于物体重力势能的增加量，即W＝mgh＝10 J，C正确。
3.如图所示，木块B上表面是水平的，木块A置于B上，并与B保持相对静止，一起沿固定的光滑斜面由静止开始下滑，在下滑过程中( )
A．A所受的合外力对A不做功
B．B对A的弹力做正功
C．B对A的摩擦力做正功
D．A对B做正功
解析：选C A、B一起沿固定的光滑斜面由静止开始下滑，加速度为gsin θ(θ为斜面倾角)，由于A速度增大，由动能定理知，A所受的合外力对A做正功，B对A的摩擦力水平向左，对A做正功，B对A的弹力竖直向上，对A做负功，选项A、B错误，C正确；B下滑h高度时的速度v＝＝，B获得的动能Ek＝mv2＝mgh，设B下滑h高度的过程中重力对B做功WG，A对B做功W，其中WG＝mgh，由动能定理得WG＋W＝mgh，解得W＝0，即A对B不做功，选项D错误。
4．轻质弹簧右端固定在墙壁上，左端与一质量m＝0.5 kg的物块相连，如图甲所示，初始时弹簧处于原长状态，物块静止且与水平面间的动摩擦因数μ＝0.2。以物块所在处为原点，水平向右为正方向建立x轴，现对物块施加水平向右的外力F，外力F随x轴坐标变化的情况如图乙所示，物块运动至x＝0.4 m 处时速度为零，则此时弹簧的弹性势能为(g＝10 m/s2)( )
A．3.1 J B．3.5 J
C．1.8 J D．2.0 J
解析：选A 物块与水平面间的摩擦力为Ff＝μmg＝1 N。现对物块施加水平向右的外力F，由F ?x图线与x轴所围面积表示功，结合题图乙可知物块运动至x＝0.4 m处时，外力F做功W＝3.5 J，克服摩擦力做功Wf＝Ffx＝0.4 J。由功能关系可知，W－Wf＝Ep，此时弹簧的弹性势能为Ep＝3.1 J，选项A正确。
5.如图所示，有一弯曲的槽道AB平铺在水平面上，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(可视为质点)从A点沿槽道拉至B点，若拉力F的方向时刻与小球运动方向一致，则此过程中拉力F所做的功为( )
A．0 B．FR
C．2πFR D.πFR
解析：选D 因为拉力F的方向不断改变，不能用W＝Flcos α直接求解，但由于拉力F的方向时刻与小球运动方向一致，可采用微元法，把小球的位移分割成许多小段，在每一小段位移上作用在小球上的拉力F可视为恒力，拉力F做的总功即为拉力F在各个小段上做功的代数和，由此得：W＝F×2π×＋×2πR＝πFR，D正确。
6．一质量为m的物块，在几个共点力的作用下静止在光滑水平面上。现把其中一个水平方向的力从F突然增大到3F，并保持其他力不变，以此时为计时起点，在t时刻该力的瞬时功率是( )
A. B.
C. D.
解析：选C 当把其中一个水平方向的力从F突然增大到3F时，物块受到的合力为2F，根据牛顿第二定律有2F＝ma，在合力作用下，物块做初速度为零的匀加速直线运动，速度v＝at，该力大小为3F，则该力的瞬时功率P＝3Fv，解得P＝，C正确。
7．(2019·武汉调研)一滑块在水平地面上沿直线滑行，t＝0时其速度为1 m/s。从此刻开始在滑块运动方向上再施加一水平方向的作用力F，力F和滑块的速度v随时间的变化规律分别如图甲、乙所示。设在第1 s内、第2 s内、第3 s内力F对滑块做的功分别为W1、W2、W3，则以下关系正确的是( )
A．W1＝W2＝W3 B．W1＜W2＜W3
C．W1＜W3＜W2 D．W1＝W2＜ W3
解析：选B 在0～1 s，力F1＝1 N，x1＝ m＝0.5 m，做功W1＝F1x1＝0.5 J；在1～2 s，力F2＝3 N，x2＝ m＝0.5 m，做功W2＝F2x2＝1.5 J；在2～3 s，力F3＝2 N，x3＝1×1 m＝1 m，做功W3＝F3x3＝2 J；所以有W3＞W2＞W1，选项B正确。
8.(多选)如图所示，水平路面上有一辆质量为M的汽车，车厢中有一质量为m的人正用恒力F向前推车厢，在车以加速度a向左加速行驶距离L的过程中，下列说法正确的是( )
A．人对车的推力F做的功为FL
B．人对车做的功为maL
C．车对人的作用力大小为ma
D．车对人的摩擦力做的功为(F＋ma)L
解析：选AD 由做功的定义可知，选项A正确；对人进行受力分析，人受重力以及车对人的力，合力的大小为ma，方向水平向左，故车对人的作用力大小应为，选项C错误；题述过程重力不做功，合力对人做的功为maL，所以车对人做的功为maL，由相互作用力及人、车的位移相同可知，人对车做的功为－maL，选项B错误；对人由牛顿第二定律知，在水平方向上有Ff－F＝ma，车对人的摩擦力做的功为(F＋ma)L，选项D正确。
9．(多选)(2016·天津高考)我国高铁技术处于世界领先水平。和谐号动车组是由动车和拖车编组而成，提供动力的车厢叫动车，不提供动力的车厢叫拖车。假设动车组各车厢质量均相等，动车的额定功率都相同，动车组在水平直轨道上运行过程中阻力与车重成正比。某列车组由8节车厢组成，其中第1、5节车厢为动车，其余为拖车，则该动车组( )
A．启动时乘客受到车厢作用力的方向与车运动的方向相反
B．做匀加速运动时，第5、6节与第6、7节车厢间的作用力之比为3∶2
C．进站时从关闭发动机到停下来滑行的距离与关闭发动机时的速度成正比
D．与改为4节动车带4节拖车的动车组最大速度之比为1∶2
解析：选BD 启动时，乘客的加速度向前，车厢对人的作用力方向向前，与车运动的方向相同，选项A错误；以后面的车厢为研究对象，F56－3f＝3ma，F67－2f＝2ma，则5、6节与6、7节车厢间的作用力之比为3∶2，选项B正确；根据v2＝2ax，车停下来滑行的距离x与速度的二次方成正比，选项C错误；若改为4节动车，则功率变为原来2倍，由P＝Fv知，最大速度变为原来2倍，选项D正确。
10.(多选)质量为2 kg的物块，放在水平面上，物块与水平面间的动摩擦因数为0.1，在水平拉力的作用下物块由静止开始运动，水平拉力做的功W随物块的位移x变化的关系如图所示。重力加速度g取10 m/s2，下列说法正确的是( )
A．在x＝0至x＝2 m的过程中，物块的加速度大小是1 m/s2
B．在x＝4 m时，物块克服摩擦力做功的瞬时功率是4 W
C．在x＝2 m至x＝6 m的过程中，物块做匀加速直线运动
D．在x＝0至x＝6 m的过程中，拉力的平均功率是4 W
解析：选ABD W-x图线的斜率表示水平拉力的大小，由题图可知，在x＝0至x＝2 m的过程中，水平拉力为F1＝4 N，由牛顿第二定律有F1－μmg＝ma，解得a＝1 m/s2，故A正确；根据题图可知，x＝4 m对应拉力做的功W＝12 J，在0～4 m的过程中，根据动能定理有W－μmgx＝mv2，解得v＝2 m/s，则在x＝4 m时，物块克服摩擦力做功的瞬时功率是P＝μmgv＝4 W，故B正确；由题图可知，在x＝2 m 至x＝6 m的过程中，水平拉力F2＝2 N，而f＝μmg＝2 N，F2＝f，物块做匀速直线运动，故C错误；在x＝0至x＝2 m 的过程中，物块的运动时间t1＝＝2 s，在x＝2 m至x＝6 m 的过程中物块的运动时间t2＝＝2 s，在x＝0至x＝6 m的过程中，拉力的平均功率＝＝4 W，故D正确。