2022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第二册.doc

第八章 1功与功率A组：合格性水平训练1(负功的理解)(多项选择)一个力对物体做了负功，那么说明()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)(多项选择)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，以下说法正确的选项是()A这两个力一定大小相等、方向相反BF1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)如下图，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。假设物体的质量为m，物体与地面之间的摩擦力大小为f，那么在此过程中()A摩擦力做的功为fs B力F做的功为FscosC力F做的功为Fssin D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，以下说法中正确的选项是 ()A根据P可知，机械做功越多，其功率就越大B根据PFv可知，汽车的牵引力一定与其速度成反比C根据P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P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PFv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P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，如下图，在到达竖直状态的过程中，宇航员所受重力的瞬时功率的变化情况是()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)(多项选择)在检测某款电动汽车性能的某次试验中，电动汽车由静止开始沿平直公路匀加速启动，当功率到达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v、a、F、f和P分别表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，其中正确的选项是()答案ABC解析开始时电动汽车功率逐渐增加，PFvmav，故P­v图线为过原点的直线，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v­t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，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 J解析(1)由题图丙可知06 s时间内物体的位移为：s×3 m6 m。(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×3 m15 m物体克服摩擦力所做的功：Wfs2×15 J30 J。8(平均功率、瞬时功率)如下图，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 s后推力F的大小变为F210 N，方向不变。求：(1)推力F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；(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a1，运动位移为x1，第3 s末的速度大小为vt，那么有a1 m/s22 m/s2x1a1t2×2×32 m9 m，vta1t2×3 m/s6 m/s所以推力F在3 s内对物体做的功W1F1x120×9 J180 J。(2)推力F在3 s内对物体做功的平均功率 W60 W。(3)3 s后物体的加速度a21 m/s24 s时物体的运动速度为vtvta2t26 m/s1×1 m/s7 m/s所以推力F在4 s时做功的瞬时功率PF2vt10×7 W70 W。9(机车启动问题)汽车发动机的额定功率为30 kW，质量为2000 kg，当汽车在水平路面上行驶时受到的阻力为车重的0.1倍。求(g取10 m/s2)：(1)汽车在路面上能到达的最大速度？(2)假设汽车以额定功率启动，那么速度为10 m/s时的加速度？(3)假设汽车从静止开始保持1 m/s2的加速度做匀加速直线运动，那么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)汽车到达最大速度时，牵引力与阻力平衡，由此可得：P额F·vmf·vm所以vm m/s15 m/s。(2)当速度v10 m/s时，那么F1 N3×103 N所以a1 m/s20.5 m/s2。(3)假设汽车从静止做匀加速直线运动，那么当PP额时，匀加速运动结束所以P额F2·vt又因为F2fma2所以vt所以t s7.5 s。B组：等级性水平训练10(功的正负)如下图，质量为m的物体置于倾角为的斜面体上，物体与斜面体间的动摩擦因数为，在外力作用下，斜面体以加速度a沿水平方向向左做匀加速运动，运动中物体m与斜面体相对静止。那么关于斜面体对m的支持力和摩擦力的做功情况，以下说法中错误的选项是()A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。假设摩擦力恰好为零，物体只受重力和支持力，如下图，此时加速度agtan，当agtan时，摩擦力沿斜面向下，摩擦力与位移夹角小于90°，那么做正功；当agtan时，摩擦力沿斜面向上，摩擦力与位移夹角大于90°，那么做负功。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，运动过程中保持恒定的牵引功率，其加速度a和速度的倒数图像如下图。假设汽车的质量，那么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，PFv可得：a·，对应图线可知，k40，可求出汽车的功率P，由a0时，0.05，可得：vm20 m/s，再由vm，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，应选D。12(功的计算)如下图，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L110 m，假设在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)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，假设将传送带速度调至v9 m/s，求传送带对物体的摩擦力做了多少功？(3)假设物体与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ag3 m/s2，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 s2 s，在此时间内物体运动的位移Lat26 m<10 m，所以摩擦力对物体做的功WFLmgL54 J。(2)传送带速度调至v9 m/s，加速度不会变，还是3 m/s2，物体的速度增大到与传送带的速度相同作用时间变为：t s3 s，在此时间内物体运动的位移：Lat2 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WFL1mgL190 J。(3)假设0.1，那么物体在传送带上的加速度ag0.1×10 m/s21 m/s2，假设物体速度能增大到v6 m/s，那么位移L m18 m>L1，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。发动机的最大牵引力为3×103 N，其行驶过程中牵引力F与车速的倒数的关系如下图。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/s3.33 s2×104 W解析(1)由图可知，在AB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FvP保持不变，以恒定的功率加速，直到速度到达最大。(2)当汽车的速度为v2时，牵引力为：F11×103 Nv2 m/s20 m/s。(3)汽车做匀加速直线运动时的加速度最大，阻力为：FfF11000 N加速度为：a m/s22 m/s2。(4)与B点对应的速度即匀加速运动过程的最大速度：v1 m/s6.67 m/s故匀加速运动过程所用时间t3.33 s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：Pm2×104 W。- 6 -