高中物理-第八章-机械能守恒定律-1-功与功率练习(含解析)新人教版必修第二册

2020-2021高中物理第八章机械能守恒定律1功与功率练习（含解析）新人教版必修第二册2020-2021高中物理第八章机械能守恒定律1功与功率练习（含解析）新人教版必修第二册PAGE7-2020-2021高中物理第八章机械能守恒定律1功与功率练习（含解析）新人教版必修第二册功与功率（25分钟60分）一、单项选择题(本题共6小题,每小题5分,共30分）1.下列四幅图所描述的情景中，人对物体做功的是 （）A。①②B.②③C.②④D.①④【解析】选D。将地面上的物体往上堆积,给物体一个向上的力,且物体向上移动了距离，力对物体做功,故①正确；在水平方向搬运一盆花，人给花盆一个向上的力，且沿水平方向移动了距离，力对花盆没有做功,故②错误；人给重物一个向上的力，物体没有移动距离，力对重物没有做功，故③错误；人给拖把一个向前的力，拖把向前移动了距离,力对拖把做功，故④正确,故A、B、C错误,D正确。2。质量m=0。05kg的金属小球，由空中某点开始做自由落体运动，经2s落地，取g=10m/s2,落地前瞬间小球重力的功率为 (）A。0.2WB.1WC.5WD。10W【解析】选D。由题意可知小球落地前瞬间速度v=gt=20m/s,则落地前瞬间小球重力的功率为P=mgv=10W,D正确。3。某人将一个物体由静止开始匀加速向上提起,在此过程中下列说法正确的是()A。人对物体不做功 B。人对物体做负功C。重力对物体做正功 D.合力对物体做正功【解析】选D。人将物体匀加速向上提起，则人对物体的拉力向上,人对物体做正功，故A、B错误；物体竖直向上运动,重力对物体做负功，故C错误；由于物体向上匀加速运动,合力向上，合力对物体做正功,故D正确。故选D.4.如图所示,小球位于光滑的曲面上,曲面体位于光滑的水平地面上，从地面上看，在小球沿曲面下滑的过程中，曲面体对小球的作用力 （)A。垂直于接触面，做功为零B。垂直于接触面，做负功C。不垂直于接触面,做功为零D.不垂直于接触面,做正功【解析】选B。对整体进行受力分析可知，小球和曲面体在水平方向不受外力作用,故水平方向上动量守恒；在小球下滑的过程中曲面体向右运动,小球沿曲面向下运动的同时会向左运动，由于曲面是光滑的,没有摩擦力的作用，所以曲面体对小球只有一个支持力的作用,方向是垂直接触面向上的,小球的运动的方向与力的方向夹角为钝角,支持力做负功，故B正确；A、C、D错误；故选B。5。如图是小孩滑滑梯的情景，假设滑梯是固定光滑斜面，倾角为30°，小孩质量为m，由静止开始沿滑梯下滑，滑行距离为s时,重力的瞬时功率为 （）A.mg B.mgC.mg D.mg【解析】选B.小孩的加速度a==g,由v2=2as得小孩滑行距离s时的速率v=,故此时重力的瞬时功率P=mgvsin30°=mg,B正确。6。某汽车以相同的功率在甲、乙两水平路面上行驶，若该车行驶时受到甲、乙两路面的阻力分别为车重的k1、k2倍，则该车在甲、乙两水平路面上行驶的最大速度之比为 （）A.k1∶k2 B。k2∶k1C。∶ D.∶【解析】选B。设汽车的功率为P，质量为m，则有：P=k1mgv1=k2mgv2，所以=。故选项A、C、D错误，B正确。二、非选择题(本题共2小题,共30分。要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位）7.(14分）（1)用起重机把质量为200kg的物体匀速提高了5m,钢绳的拉力做了多少功？重力做了多少功？克服重力做了多少功?这些力的总功是多少？（g取10m/s2）（2）若物体匀加速上升，加速度a=2m/s2，绳的拉力做了多少功?物体所受各力的总功是多少？【解析】（1）根据平衡条件求出拉力大小，再代入功的计算公式即可。物体匀速提升,由平衡条件得:钢绳的拉力F=mg=200×10N=2000N钢绳的拉力做功:WF=Fh=2000×5J=1.0×104J重力做功:WG=-mgh=—200×10×5J=-1。0×104J则物体克服重力做功为1.0×104J.这些力所做的总功是：W总=WF+WG=0（2）由牛顿第二定律求出拉力的大小，再求拉力做功.物体所受各力的总功等于合力做的功。本题考查了求功的问题，要分析清楚物体运动过程，根据平衡条件和牛顿第二定律求出各力的大小,再根据功的计算公式求功。根据牛顿第二定律得T—mg=ma得T=m（g+a）=200×（10+2）N=2400N绳的拉力做功:WT=Th=2400×5J=1.2×104J物体所受各力的总功等于合力做的功W总′=mah=200×2×5J=2000J答案:(1）1。0×104J—1。0×104J1。0×104J0（2）1.2×104J2000J8.(16分)修建高层建筑时常用的有塔式起重机.在起重机将质量m=5×103kg的重物竖直吊起的过程中，重物由静止开始向上做匀加速直线运动,加速度a=0。2m/s2，当起重机输出功率达到其允许的最大值时，保持该功率直到重物做vmax=1.02m/s的匀速运动。g取10m/s2，不计额外功,求（1)起重机允许输出的最大功率。(2）重物做匀加速直线运动所经历的时间和起重机在第2秒末的输出功率。【解析】(1)设起重机允许输出的最大功率为P0,重物达到最大速度时,拉力F0等于重力.P0=F0vmax, ①F0=mg。 ②代入数据，有:P0=5。1×104W③（2)匀加速运动结束时,起重机达到允许输出的最大功率,设此时重物受到的拉力为F,速度为v1，匀加速运动经历时间为t1，有:P0=Fv1， ④F-mg=ma， ⑤v1=at1， ⑥由③④⑤⑥得:t1==5s. ⑦t=2s时,重物处于匀加速运动阶段，设此时速度为v2,输出功率为P，则v2=at, ⑧P=Fv2, ⑨由⑤⑧⑨，得:P=m(g+a）at=2。04×104W。 ⑩答案：（1)5.1×104W(2）5s2。04×104W【补偿训练】一滑块在水平地面上沿直线滑行,t=0时速度为1m/s,从此刻开始在滑块运动方向上再施加一水平作用力F.力F、滑块的速率v随时间的变化规律分别如图甲和乙所示,设在第1s内、第2s内、第3s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<W3C。W1<W3〈W2 D.W1<W2〈W3【解析】选D。由速度图像可知，第1s、第2s、第3s内的位移分别为0。5m、0.5m、1m,如图所示由F—t图像及功的公式W=Fscosθ可求得:W1=0.5J，W2=1.5J,W3=2J，故做功大小关系为：W1<W2〈W3。（15分钟40分)9.（6分)如图所示，一自动扶梯以恒定的速度v1运送乘客上同一层楼，某乘客第一次站在扶梯上不动，第二次以相对扶梯v2的速度匀速往上走。两次扶梯运送乘客所做的功分别为W1、W2,牵引力的功率分别为P1、P2,则 (）A.W1〈W2,P1〈P2 B。W1<W2，P1=P2C。W1=W2，P1<P2 D。W1〉W2，P1=P2【解析】选D。扶梯两次运送乘客的速度均为v1，扶梯所施加的力不变，由P=Fv1知P1=P2;由于第二次所用的时间短，由W=Pt得W2<W1。故选项D正确。10.（6分）如图所示，一光滑大圆环固定在桌面上,环面位于竖直平面内,在大圆环上套着一个小环.小环由大圆环的最高点从静止开始下滑，在小环下滑的过程中，大圆环对它的作用力 (）A。一直不做功 B。一直做正功C。始终指向大圆环圆心 D.始终背离大圆环圆心【解析】选A.因为大圆环光滑，所以大圆环对小环的作用力只有弹力,且弹力的方向总是沿半径方向,与速度方向垂直,故大圆环对小环的作用力一直不做功，选项A正确，B错误；开始时大圆环对小环的作用力背离圆心,到达圆心等高点及下方，大圆环对小环的作用力指向圆心,故选项C、D错误。11.(6分）质量为m的汽车，启动后沿平直路面行驶，如果发动机的功率恒为P，且行驶过程中受到的阻力大小一定，汽车速度能够达到的最大值为v，那么当汽车的车速为时,汽车的瞬时加速度的大小为 (）A.B.C.D.【解析】选A。当牵引力等于阻力时,速度最大，根据P=Fv=fv得,阻力的大小f=.当速度为时,牵引力F==,根据牛顿第二定律得,加速度a===，故选项A正确，B、C、D错误。12.(22分)如图甲所示，质量为5kg的物体置于粗糙水平地面上，受到水平恒力F作用一段时间后撤去，运动的v—t图像如图乙所示（g取10m/s2）。求：（1）物体与水平地面间的动摩擦因数μ;(2）全过程物体克服摩擦力做的功W克;(3)水平恒力F的最大功率Pm。【解析】（1）撤去水平恒力F后物体的加速度大小a2=2m/s2,物体所受的摩擦力Ff=ma2=10N，Ff=μmg,μ=0.2。(2）由图线与坐标轴包围面积等于物体运动位移可知，全过程物体的位移x=50m，克服摩擦力做的功W克=Ffx=500J。(3)物体受F作用时的加速度a1=2m/s2由F-Ff=ma1得F=20N故Pm=Fvm=200W.答案：(1)0.2(2）500J(3)200W【补偿训练】如图,汽车发动机的功率为60kW,汽车的质量为4t，当它行驶在坡度为0.02的长直公路上时,所受阻力为车重的0。1倍,g取10m/s2,求：(1）汽车所能达到的最大速度vm为多少？（2）若汽车从静止开始以0.6m/s2的加速度做匀加速直线运动，则此过程能维持多长时间?（3）汽车从启动到匀加速行驶的速度达到最大值的过程中,汽车做功多少?（4)在10s末汽车的瞬时功率为多大?【解析】（1）汽车在坡路上行驶，所受阻力由两部分构成,即f=kmg+mgsinα=(4000+800)N=4800N又因为F=f时，P=f·vm，所以vm==m/s=12.5m/s（2）汽车从静止开始以a=0。6m/s2匀加速行驶，由F=ma有F′-f=ma所以F′=ma+kmg+mgsinα=(4×103×0。6+4800)N=7。2×103N保持这一牵引力,汽车可达到匀加速行驶的最大速度v′m，有v′m==m/s≈8.33m/s由运动学规律可