人教版高中物理必修2作业第八章功与功率

1、第八章 1 功与功率A 组：合格性水平训练1（负功的理解 ）（多选 ）一个力对物体做了负功，则说明 （ ）A这个力一定阻碍物体的运动B这个力不一定阻碍物体的运动C这个力与物体运动方向的夹角 >90°D这个力与物体运动方向的夹角 <90°答案 AC解析 由功的表达式 WFlcos知，只有当 >90°时，cos<0，力对物体做负 功，此力一定阻碍物体的运动，故 A、C正确，B、D 错误。2（功的正负、总功 ）（多选 ）一物体在两个力 F1、F2 的共同作用下发生了一段 位移，做功分别为 W16 J、W26 J，下列说法正确的是 （ ）A这两个力

2、一定大小相等、方向相反B F1是动力， F2是阻力C这两个力做的总功为 0DF1 比 F2做的功多答案 BC解析 由力 F1、F2 做功的正负可以确定力 F1、F2与位移的夹角分别小于 90°、 大于 90°，但这两个力不一定大小相等、 方向相反， A 错误；F1 做正功一定是动力， F2 做负功一定是阻力，其做功一样多，两个力的总功等于这两个力所做功的代数 和，故总功为 0，B、C正确，D 错误。3. （功的计算 ）如图所示，一个物体放在水平面上，在跟竖直方向成 角的斜向 下的推力 F 的作用下沿水平面移动了距离 s。若物体的质量为 m，物体与地面之间 的摩擦力大小为 f

3、，则在此过程中 （ ）A 摩擦力做的功为 fsB力 F 做的功为 FscosC力 F 做的功为 FssinD重力做的功为 mgs答案 C解析 物体与地面之间的摩擦力大小为 f，物体的位移的大小为 s，由功的公 式可得摩擦力做的功为 fs，所以 A 错误。力 F 与竖直方向成 角，在水平方向 的分力为 Fsin，F 做的功为 Fssin，所以 B错误、C 正确。重力在竖直方向上， 物体在竖直方向的位移是零，所以重力做的功为零， D 错误。4（功率公式 ）关于功率，下列说法中正确的是 （ ）A 根据 P Wt 可知，机械做功越多，其功率就越大B根据 P Fv 可知，汽车的牵引力一定与其速度成反比C

4、根据 P Wt 可知，只要知道时间 t 内所做的功，就可知任意时刻的功率D根据 PFv 可知，发动机的功率一定时，交通工具的牵引力与运动速度 成反比答案 D解析 由 PWt 可知，在时间 t 一定的情况下， 机械做功越多， 其功率就越大， A 错误；根据 P Fv 可知，在发动机的输出功率 P 一定的情况下，汽车的牵引力 与其速度成反比， B错误、D正确；功 W与一段运动过程相对应，故利用 PWt计 算出的是时间 t 内力对物体做功的平均功率， C 错误。5. （瞬时功率 ）宇航员在地面进行素质训练时，抓住秋千杆由水平状态开始下 摆，如图所示，在到达竖直状态的过程中，宇航员所受重力的瞬时功率的

5、变化情 况是 （ ）A 一直增大B一直减小C先增大后减小D先减小后增大答案 C解析 开始运动时，宇航员的速度为零，重力的瞬时功率为零。运动到最低 点，宇航员的速度沿水平方向，与重力垂直，重力的瞬时功率也为零，摆动过程 中重力的瞬时功率不为零，即重力的瞬时功率先增大后减小， C 正确。6（机车启动图像问题 ）（多选 ）在检测某款电动汽车性能的某次试验中， 电动汽v、a、F、f和 P分别表车由静止开始沿平直公路匀加速启动，当功率达到额定功率时保持功率不变，最 终做匀速运动。设整个运动过程受到的阻力 f 不变，图中示电动汽车的速度大小、加速度大小、牵引力大小、阻力大小和功率大小，其中 正确的是 (

6、)答案 ABCP Fv mav，故 P-v 图线为过原点的解析 开始时电动汽车功率逐渐增加， 直线，后来功率恒定， A 正确；电动汽车牵引力开始大小不变，然后逐渐减小， 最后牵引力等于阻力， B 正确；在 v-t 图像中斜率表示加速度，电动汽车开始时加 速度不变，后来逐渐减小至零， C 正确、D 错误。7(功的计算 )一物体放在水平地面上， 如图甲所示， 已知物体所受水平拉力 F 随时间 t 的变化关系如图乙所示，物体相应的速度 v 随时间 t 的变化关系如图丙所 示。求：(1) 06 s 时间内物体的位移大小；(2) 010 s 时间内物体克服摩擦力所做的功。答案 (1)6 m (2)30

7、J解析 (1)由题图丙可知 06 s 时间内物体的位移为：×3 m6 m。62s 2(2) 由题图丙可知，在 68 s 时间内，物体做匀速运动，受力平衡，于是有摩 擦力 fF32 N，其中 F3 为 68 s 时的拉力，010 s 时间内物体的总位移为：s 86 102×3 m15 m2物体克服摩擦力所做的功：8Wfs 2×15 J30 J。(平均功率、瞬时功率 )如图所示，在光滑的水平面上有一质量为 m10 kg的物体。在水平推力 F120 N的作用下， 从静止开始做匀加速直线运动。运动 3 后推力 F 的大小变为 F2 10 N，方向不变。求：(1) 推力 F

8、 在 3 s 内对物体所做的功；(2) 推力 F 在 3 s 内对物体做功的平均功率；a1，运动位移为 x1，第 3 s 末的速(3) 推力 F 在 4 s 时做功的瞬时功率。 答案 (1)180 J (2)60 W (3)70 W 解析 (1)设运动物体在前 3 s内的加速度为 度大小为 vt，则有F 2 1 2x1 2a1t2 2× 2×32 m9 m，vt a1t2×3 m/s 6 m/s 所以推力 F 在 3 s 内对物体做的功 W1F1x1 20×9 J180 J。(2)推力 F 在 3 s 内对物体做功的平均功率 W1 180 20 2 23

9、0 kW，质量为 2000 kg，当汽车0.1倍。求(g取 10 m/s2 * 4)：a1 m10 m/s 2 m/s(3) 若汽车从静止开始保持 1 m/s2 的加速度做匀加速直线运动，则这一过程能 持续多长时间？答案 (1)15 m/s (2)0.5 m/s2 (3)7.5 s解析 (1)汽车达到最大速度时，牵引力与阻力平衡，由此可得： P 额F·vm f·vm所以vmP额30×103 * * * * * *f 0.1×2000× 10m/s15 m/s。(2)当速度 v10 m/s时，则F1Pv额30×1010 N3×

10、10 N所以 a1F1f30002000 m 2000m/s2 0.5 m/s2。s 7.5 s。(3)若汽车从静止做匀加速直线运动，则当 PP 额时，匀加速运动结束所以 P 额 F2·vt又因为 F2fma2P额P额所以 vtPF额2fma2A 支持力一定做正功 B摩擦力一定做正功 C摩擦力可能不做功 D摩擦力可能做负功 答案 B解析 支持力方向垂直斜面向上，故支持力一定做正功，而摩擦力是否存在 需要讨论。若摩擦力恰好为零，物体只受重力和支持力，如图所示，此时加速度 a gtan，当 a> gtan时，摩擦力沿斜面向下，摩擦力与位移夹角小于 90°，则做 正功；当

11、a<gtan时，摩擦力沿斜面向上， 摩擦力与位移夹角大于 90°，则做负功。 综上所述， B 错误， A 、 C、D 正确。11（机车启动图像问题 ）一辆汽车在平直的公路上以某一初速度运动，运动过1 程中保持恒定的牵引功率，其加速度 a和速度的倒数 v1图像如图所示。若已知汽车 的质量，则根据图像所给的信息，不能求出的物理量是 （ ）A汽车的功率B汽车行驶的最大速度C汽车所受到的阻力 D汽车运动到最大速度所需的时间 答案 D解析 由 FFfma，P Fv 可得：P 1 FfPa · f ，对应图线可知， k40， m v mm1P 可求出汽车的功率 P，由 a0 时，

12、 0.05，可得： vm20 m/s，再由 vm ， vmFf可求出汽车受到的阻力 Ff，但无法求出汽车运动到最大速度的时间，故选 D。12（功的计算 ）如图所示，水平的传送带以速度 v6 m/s顺时针运转，两传动 轮 M 、N 之间的距离为 L1 10 m，若在 M 轮的正上方，将一质量为 m3 kg 的物 体轻放在传送带上 （ 取 g10 m/s2）。(1) 已知物体与传送带之间的动摩擦因数 0.3，在物体由 M 处传送到 N 处的 过程中，传送带对物体的摩擦力做了多少功？(2) 问题 (1)的条件不变，若将传送带速度调至 v9 m/s，求传送带对物体的 摩擦力做了多少功？(3) 若物体与

13、传送带间的动摩擦因数 0.1，求传送带对物体的摩擦力做了 多少功？答案 (1)54 J (2)90 J (3)30 J解析 (1)刚放上时，物体与传送带之间有相对滑动，物体运动的加速度为a当物体的速度增大到与传送带的速度相同时，摩擦力消失，滑动摩擦力的作 用时间为 t v6 s2 s，a31 在此时间内物体运动的位移 L 2at26 m<10 m，所以摩擦力对物体做的功 WFLmgL54 J。(2)传送带速度调至 v 9 m/s，加速度不会变， 还是 3 m/s2，物体的速度增大 v 9 到与传送带的速度相同作用时间变为： t v9 s3 s，a3在此时间内物体运动的位移： L 12at

14、2 227 m>10 m，由实际情况知道， 真实作用距离为 10 m。所以滑动摩擦力对物体做的功WFL1 mg1L90 J。(3)若 0.1，则物体在传送带上的加速度mma F mgg0.1×10 m/s21 m/s2假如物体速度能增大到 v 6 m/s， v262则位移 L v 6 m18 m>L1，2a 2×1故物体从 M 到 N 一直加速，滑动摩擦力对物体做的功WFL1mgL10.1×3×10×10 J30 J。13. (机车启动图像问题 )一辆汽车质量为 1×103 kg，最大功率为 2×104 W，在水

15、平路面上由静止开始做直线运动，最大速度为 v2，运动中汽车所受阻力恒定。 31 发动机的最大牵引力为 3×103 N，其行驶过程中牵引力 F 与车速的倒数 v的关系如 图所示。试求：(1)根据图线 ABC 判断汽车做什么运动；(2)v2的大小；(3) 整个运动过程中的最大加速度；(4) 匀加速运动过程的最大速度是多大？匀加速运动过程用时多长？当汽车的 速度为 10 m/s时发动机的功率是多大？答案 (1)汽车先做匀加速直线运动，后做功率不变的加速直线运动(2)20 m/s (3)2 m/s2(4) 6.67 m/s 3.33 s 2×104 W解析 (1)由图可知，在 AB

16、段汽车的牵引力不变， 而水平方向的阻力恒定， 根 据牛顿第二定律可知， 汽车做加速度不变的加速运动； 在 BC 段汽车的牵引力减小， 根据牛顿第二定律可知， 汽车做加速度减小的加速运动， 此过程中 BC 的斜率不变， 所以F1FvP 保持不变，以恒定的功率加速，直到速度达到最大。v(2)当汽车的速度为 v2时，牵引力为： F11×103 NPm2×1041×103m/s 20 m/s。(3)汽车做匀加速直线运动时的加速度最大，阻力为：Ff F11000 NFm Ff 31 ×102 2加速度为： a m 1×103 m/s2 2 m/s2(4) 与 B 点对应的速度即匀加速运动过程的最大速度： Pm 2× 104v1Fm3×103 m/s6.67 m/sv1故匀加速运动过程所用时间 tv13.33 sa当汽车的速度为 10 m/s时处于图线 BC 段，故此时的功率为最大功率： Pm 2×104 W。P t 3 W60 W。(3) 3 s后物体的加速度 a2Fm21 m/s24 s 时物体的运动速度为vt vta2t26 m/s1×1 m/s 7 m/s 所以推力 F 在 4 s 时做功的瞬时功率 PF2vt 10×7 W70 W。9(机车启动问题 )