高中物理人教版 阶段检测题 必修2　功和功率 Word版含解析

1．如图，物块A、B在外力F的作用下一起沿水平地面做匀速直线运动的过程中，下列关于A对地面的滑动摩擦力做功和B对A的静摩擦力做功的说法正确的是(　　)
A．静摩擦力做正功，滑动摩擦力做负功
B．静摩擦力不做功，滑动摩擦力做负功
C．静摩擦力做正功，滑动摩擦力不做功
D．静摩擦力做负功，滑动摩擦力做正功
解析：选C.把物块A、B看成一个整体，一起沿水平地面做匀速直线运动，所以fA－地＝f地－A＝F，其中f地－A的方向与运动方向相反，故地面对A的滑动摩擦力做负功，因为地面没有位移，所以A对地面的滑动摩擦力不做功；选择A作为研究对象，A做匀速运动，所以fB－A＝f地－A＝F，其中B对A的静摩擦力的方向与运动方向相同，故B对A的静摩擦力做正功．综上可知，C正确．
2．如图所示，在外力作用下某质点运动的v－t图象为正弦曲线．在0～t4(一个周期)内，从图中可以判断下列说法正确的是(　　)
A．t2时刻质点所在的位置为质点运动的对称中心
B．在0～t1时间内，外力逐渐减小，外力的功率逐渐增大
C．t4时刻，质点回到出发点
D．在t2～t3时间内，外力做的总功为零
解析：选C.因v－t图象中图线与横轴所围的面积表示位移，分析图象可知，质点在t2时刻位移最大，速度为零，之后运动方向改变，在一个周期内位移为零，即回到出发点，故A错误；v－t图象中图线的斜率表示加速度，所以在0～t1时间内，质点做加速度减小的加速运动，由于加速度对应合外力，则t＝0时刻，外力最大，但质点速度为零，根据P＝Fv知，外力的功率为零，t1时刻速度最大，但外力为零，外力的功率仍然为零，所以，在0～t1时间内，外力逐渐减小，但外力的功率先增大后减小，B错误；t4时刻质点回到出发点，位移为零，C正确；t2时刻质点速度为零，t3时刻质点速度沿负方向最大，则动能最大，所以在t2～t3时间内，外力做的总功不为零，D错误．
3．(2019·福建莆田质检)如图所示，乒乓球运动员用同一个乒乓球两次发球，乒乓球恰好都在等高处水平向左越过球网，从最高点落到台面的过程中(不计乒乓球的旋转和空气阻力)，下列说法正确的是(　　)
A．球第1次过网时的速度小于第2次的
B．球第1次的速度变化量小于第2次的
C．球两次落到台面时重力的瞬时功率相等
D．球两次落到台面过程中重力的平均功率不相等
解析：选C.球下落的高度相同，由h＝gt2可知下落的时间相等，因球第1次比第2次通过的水平位移大，根据x＝vt可知，球第1次过网时的速度大于第2次过网时的速度．球在水平方向做匀速直线运动，在竖直方向做自由落体运动，故速度变化量只在竖直方向，由Δv＝gt可得速度变化量相等．重力的瞬时功率P＝mgvy，落地时竖直方向的速度相等，故球两次落到台面时重力的瞬时功率相等．平均功率等于功除以时间，重力两次做的功相同，时间也相同，重力两次的平均功率也相同．故选项C正确．
4．有一固定轨道ABCD如图所示，AB段为四分之一光滑圆弧轨道，其半径为R，BC段是水平光滑轨道，CD段是光滑斜面轨道，BC和斜面CD间用一小段光滑圆弧连接．有编号为1、2、3、4完全相同的4个小球(小球不能视为质点，其半径rA．四个小球在整个运动过程中始终不分离
B．在圆弧轨道上运动时，2号球对3号球不做功
C．在CD斜面轨道上运动时，2号球对3号球做正功
D．在CD斜面轨道上运动时，2号球对3号球做负功
解析：选A.圆弧轨道越低的位置切线的倾角越小，加速度越小，故相邻小球之间有挤压力，小球在水平面上速度相同，无挤压不分离，在斜面上加速度相同，无挤压也不分离，故B、C、D错误，A正确．
5．(2019·武汉武昌区模拟)如图所示为某种型号轿车中用于改变车速的挡位，表中列出了轿车的部分数据，手推变速杆到达不同挡位可获得不同的运行速度，从“1～5”挡速度逐挡增大，R是倒车挡．则轿车在额定功率下，要以最大动力上坡，变速杆应推至哪一挡？以最大速度运行时，轿车的牵引力约为多大？(　　)
长/mm×宽/mm×高/mm
4 481/1 746/1 526
净重/kg
1 337
传动系统
前轮驱动5挡变速
发动机类型
直列4缸
发动机排量(L)
2.0
最高时速(km/h)
189
100 km/h的加速时间(s)
12
额定功率(kW)
108
A.“5”挡；8 000 N
B．“5”挡；2 000 N
C．“1”挡；4 000 N
D．“1”挡；2 000 N
解析：选D.若轿车在额定功率下以最大动力上坡，那么要使用“1”挡；以最高速度v＝189 km/h＝52.5 m/s运行时，根据P＝Fv得F＝＝N≈2 000 N．选项D正确．
6．(多选)汽车在平直公路上以速率v0匀速行驶，发动机功率为P，牵引力为F0.t1时刻，司机减小了油门，使汽车的功率立即减小一半，并保持该功率继续行驶，到t2时刻，汽车又恢复了匀速直线运动(设整个过程中汽车所受的阻力不变)．在下图中能正确反映汽车牵引力F、汽车速度v在这个过程中随时间t变化情况的是(　　)
解析：选AD.汽车以功率P、速度v0匀速行驶时，牵引力与阻力平衡．当司机减小油门，汽车的功率减为的瞬间，速度v不变，由P＝Fv可知，汽车的牵引力突然减小到原来的一半，即为F＝F0，阻力f没有变化，汽车的牵引力小于阻力，汽车开始做减速运动，速率v减小，功率保持为，由P＝Fv可知，随v减小，牵引力逐渐增大，汽车受到的合力变小，由牛顿第二定律可知，汽车的加速度逐渐减小，汽车做加速度减小的减速运动，当汽车牵引力再次等于阻力，汽车再次匀速运动，由P＝Fv得知，此时汽车的速度为原来的一半，由图象可知，A、D正确．
7．(2019·湖南师大附中一模)一摩托车在竖直的圆轨道内侧做匀速圆周运动，人和车的总质量为m，轨道半径为R，车经最高点时发动机功率为P0、车对轨道的压力为mg.设轨道对摩托车的阻力与车对轨道的压力成正比，则(　　)
A．车经最低点时对轨道的压力为mg
B．车运动过程中发动机的功率一直不变
C．车经最低点时发动机功率为3P0
D．车从最高点到最低点的过程中，人和车重力做功的功率不变
解析：选C.在最高点，向心力大小为Fn＝N1＋mg＝2mg，摩托车做匀速圆周运动，向心力大小不变，则在最低点N2－mg＝Fn，得N2＝3mg，根据牛顿第三定律得车经过最低点时对轨道的压力为3mg，故A错误；在最高点，发动机功率P0＝F1v＝μN1v＝μmgv，在最低点发动机功率为P＝F2v＝μN2v＝3μmgv，则有P＝3P0，故B错误，C正确；摩托车做匀速圆周运动，速度大小不变，重力大小不变，车从最高点到最低点的过程中，重力方向和速度方向的夹角先变小再变大，重力功率先变大再变小，故D错误．
8．(2019·乌鲁木齐一模)动车组是由几节自带动力的车厢加几节不带动力的车厢组成的，带动力的车厢叫动车，不带动力的车厢叫拖车．每节动车与拖车质量都相等，每节动车的额定功率都相等．动车组运行过程中总阻力来自两部分：一部分是车轮与铁轨之间摩擦产生的机械阻力，阻力大小与动车组的质量成正比；另一部分来自于空气阻力，阻力大小与动车组速度的平方成正比．一列12节车厢的动车组，有3节动车时最大速度为160 km/h，此时空气阻力是总阻力的0.5.若要使12节车厢的动车组的速度达到240 km/h，则动车的节数至少为(　　)
A．7节　　　　　　　　　　　 B．8节
C．9节 D．10节
解析：选B.设每节动车的功率为P，12节车厢的动车组受到的机械阻力为f，则有3P＝(f＋kv)v1，nP＝(f＋kv)v2，根据题意f＝kv，代入v1、v2，解得n＝7.3，故至少有8节动车，故B正确．
【B级　能力题练稳准】
9．(多选)(2019·安徽安庆二中一模)一质量为m的木块静止在光滑的水平面上．从t＝0开始，将一个大小为F的水平恒力作用在该木块上，下列说法正确的是(　　)
A．木块在经历时间t1的过程中，水平恒力F做的功为
B．木块在经历时间t1的过程中，在t1时刻力F的瞬时功率为
C．木块在经历时间t1的过程中，在t1时刻力F的瞬时功率为
D．木块在经历时间t1的过程中，水平恒力F做功的平均功率为
解析：选AC.由牛顿第二定律可以得到，F＝ma，所以a＝，t1时刻的速率为v＝at1＝t1，t1时间内通过的位移为x＝at＝，做的功为W＝Fx＝，故A正确；所以t1时刻F的瞬时功率为P＝Fv＝F·t1＝，故B错误，C正确；平均功率为P＝＝，故D错误．
10．(多选)(2019·四川资阳一诊)一质量为800 kg的电动汽车由静止开始沿平直公路行驶，达到的最大速度为18 m/s，利用传感器测得此过程中不同时刻电动汽车的牵引力F与对应的速率v，并描绘出F－图象，图中AB、BC均为直线．若电动汽车行驶过程中所受的阻力恒定，由图象可知下列说法正确的是(　　)
A．电动汽车由静止开始一直做变加速直线运动
B．电动汽车的额定功率为10.8 kW
C．电动汽车由静止开始经过2 s，速度达到6 m/s
D．电动汽车行驶中所受的阻力为600 N
解析：选BD.AB段牵引力不变，根据牛顿第二定律知，电动汽车的加速度不变，做匀加速直线运动，故A错误；额定功率P＝Fminvmax＝600×18 W＝10.8 kW，故B正确；匀加速运动的加速度a＝ m/s2＝3 m/s2，到达B点时的速度v＝＝ m/s＝3.6 m/s，所以匀加速的时间t＝＝1.2 s，若电动汽车在2 s内由静止开始一直做匀加速运动，则经过2 s时的速度v＝at＝6 m/s，所以电动汽车由静止开始经过2 s，速度小于6 m/s，故C错误；当最大速度vmax＝18 m/s时，牵引力为Fmin＝600 N，故恒定阻力f＝Fmin＝600 N，故D正确．
11．(2019·江西鹰潭一中模拟)质量为m的汽车以恒定的功率P在平直的公路上行驶，汽车匀速运动的速度为v1，则当汽车以较小的速度v2行驶时，汽车的加速度为多少？
解析：汽车以恒定的功率在公路上行驶时，由于速度逐渐增加，牵引力减小，汽车做加速度减小的加速运动，直到加速度减为零时做匀速运动，设匀速运动时牵引力为F，阻力为Ff，则F＝Ff，P＝Fv1＝Ffv1，所以Ff＝
根据牛顿第二定律可知
a＝＝＝.
答案：
12．质量为2 kg的物体静止在水平地面上，物体与地面间的动摩擦因数为0.2，最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等．t＝0时，物体受到方向不变的水平拉力F的作用，F的大小在不同时间段内有不同的值，具体情况如表格所示(g取10 m/s2)．求：
时间t(s)
0～2
2～4
4～6
6～8
拉力F(N)
4
8
4
8
(1)4 s末拉力的瞬时功率；
(2)6～8 s内拉力所做的功；
(3)8 s内拉力的平均功率．
解析：(1)在0～2 s内，拉力等于4 N，最大静摩擦力等于4 N，故物体静止．
在2～4 s内，拉力F＝8 N，由牛顿第二定律得
F－μmg＝ma
解得a＝2 m/s2
位移为x1＝a(Δt)2＝4 m
4 s末物体的速度大小v＝aΔt＝4 m/s
4 s末拉力的瞬时功率P＝Fv＝8×4 W＝32 W.
(2)在4～6 s内，拉力等于4 N，滑动摩擦力等于4 N，故物体做匀速直线运动．
位移x2＝vΔt＝4×2 m＝8 m
在6～8 s内，拉力仍然是F＝8 N，物体的加速度大小仍为a＝2 m/s2.
位移x3＝vΔt＋a(Δt)2＝12 m
拉力所做的功W＝Fx3＝8×12 J＝96 J.
(3)8 s内拉力做功W＝0＋8×4 J＋4×8 J＋96 J＝160 J
平均功率P＝＝20 W.
答案：(1)32 W　(2)96 J　(3)20 W