新教材高中物理课时素养评价十四功与功率新人教版必修2.pdf

2020 年新教材高中物理 课时素养评价十四 功与功率（含解析）新人教版必修 2 -1-功与功率（25 分钟 60 分)一、选择题（本题共 6 小题，每题 5 分,共 30 分)1.以下说法正确的是（)A。力是矢量,位移是矢量,所以功也是矢量 B.-10 J 的功大于+5 J 的功 C。功的正、负表示方向 D.若某一个力对物体不做功，说明该物体一定没有发生位移【解析】选 B.功是标量,只有大小没有方向，其正负表示力是动力还是阻力,-10 J 的功大于+5 J 的功，所以 A、C错误,B 正确;某一个力对物体不做功,可能是力和位移相互垂直,故 D错误.2.下面关于功率的说法中正确的是()A.由 P=可知:机器做功越多,其功率越大 B。由 P=Fv可知：只要 F、v 均不为零，F 的功率就不为零 C.实际功率既可以长时间小于额定功率，也可以长时间大于额定功率 D.额定功率是在正常条件下可以长时间工作的最大功率【解析】选 D。由 P=可知:机器做功越多，其功率不一定越大，还要看时间,故 A错误;根据P=Fvcos 可知,F、v 均不为零，若=90则 F的功率为零，故 B错误；用电器正常工作时的实际功率是额定功率,额定功率是在正常条件下可以长时间工作的最大功率，实际功率可以短时间内大于额定功率，不可以长时间大于额定功率,故 D正确,C 错误。3。玩具起重机上悬挂一个质量为 500 g 的砝码,从静止开始以 2 m/s2的加速度提升砝码，3 s内拉力所做的功为(g 取 10 m/s2）()2020 年新教材高中物理 课时素养评价十四 功与功率（含解析）新人教版必修 2 -2-A.9 J B。18 J C。24 J D。54 J【解析】选 D。砝码上升过程中,受到重力 mg和拉力 F,根据牛顿第二定律得 Fmg=ma得 F=m（g+a）=6 N,3 s 内上升的高度为 h=at2=232 m=9 m，则 3 s 内拉力所做的功为 W=Fh=69 J=54 J，故 D正确。4.如图所示，人站在台阶式自动扶梯上，随扶梯匀速向下运动,下列说法正确的是(）A.人所受的重力做正功 B.人所受的重力不做功 C.人对梯面的压力不做功 D。梯面对人的支持力不做功【解析】选A。对人受力分析,受到竖直向下的重力,垂直于接触面向上的支持力,根据W=Fxcos可知,重力对人做正功，支持力对人做负功，故 A正确,B、D错误。人对梯面的压力向下,做正功，C错误。【补偿训练】某同学家里装修，她帮着家长粉刷墙壁。关于刷子和墙之间的摩擦力做功情况，下列说法正确的是（)A。刷子对墙的摩擦力做正功 B.刷子对墙的摩擦力做负功 说明该物体一定没有发生位移解析选功是标量只有大小没有方向其正负表示力是动力还是阻力的功大于的功所以错误其功率越大由可知只要均不为零的功率就不为零实际功率既可以长时间小于额定功率也可以长时间大于额定功率额定根据可知均不为零若的功率为零故错误用电器正常工作时的实际功率是额定功率额定功率是在正常条件下可以长时间2020 年新教材高中物理 课时素养评价十四 功与功率（含解析）新人教版必修 2 -3-C.墙对刷子的摩擦力做正功 D.墙对刷子的摩擦力做负功【解析】选 D。由于墙在刷子作用力的方向上没有位移，故刷子对墙的摩擦力不做功，故 A、B错误；墙对刷子的摩擦力与运动方向相反，故墙对刷子的摩擦力做负功,故 C错误,D 正确。5。如图所示，质量为 1 kg 的小物块从光滑斜面顶端由静止开始下滑,g 取 10 m/s2，则小物块下滑到斜面底端时重力的功率是（）A。25 W B。25 W C。25 W D。50 W【解析】选 A.根据牛顿第二定律得，物块下滑的加速度大小为：a=5 m/s2,根据=at2,得：t=2 s，则重力做功的平均功率为:P=25 W，故 A正确，B、C、D错误。6。某同学站在电梯地板上,利用速度传感器和计算机研究一观光电梯在升降过程中的情况，如图所示是计算机显示的观光电梯在某一段时间内速度变化的情况（竖直向上为正方向,已知电梯轿厢和乘客的总质量为 800 kg,g取 10 m/s2）。根据图像提供的信息,可以判断下列说法中正确的是（）A.在 05 s 内，电梯加速上升,该同学处于失重状态 说明该物体一定没有发生位移解析选功是标量只有大小没有方向其正负表示力是动力还是阻力的功大于的功所以错误其功率越大由可知只要均不为零的功率就不为零实际功率既可以长时间小于额定功率也可以长时间大于额定功率额定根据可知均不为零若的功率为零故错误用电器正常工作时的实际功率是额定功率额定功率是在正常条件下可以长时间2020 年新教材高中物理 课时素养评价十四 功与功率（含解析）新人教版必修 2 -4-B。在 1020 s 内，钢缆对电梯做正功 C.在 1020 s 内，电梯上升的位移为 20 m D.在 2025 s 内，电梯(包括乘客)的重力做功为 4104 J【解析】选 B.在 05 s 内，从速度时间图像可知，此时的加速度为正，说明电梯的加速度向上，此时人处于超重状态，故 A错误；由图像可知,10 20 s 内电梯还处于上升阶段,钢缆对电梯的力向上，则钢缆对电梯做正功，故 B正确；在 1020 s 内,从速度时间图像可知电梯上升的位移为：m=10 m，故 C错误;在 2025 s 内，从速度-时间图像可知电梯向下运动的位移为:h=m=2。5 m，则电梯（包括乘客)的重力做功为 W=mgh=800102.5 J=2104 J,故 D错误.二、计算题（本题共 2 小题，共 30 分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位)7.（14 分)质量为 m=2 kg 的物体在水平地面上，受到与水平面成=37,大小 F1=10 N的拉力作用,移动的距离 s=2 m,已知：物体与地面的滑动摩擦因数=0。3，g 取 10 m/s2.(sin37=0。6，cos37=0.8）（1)求拉力 F1对物体所做的功。（2）求摩擦力 F2对物体所做的功。（3）求合外力 F对物体所做的总功.【解析】(1)拉力 F1对物体所做的功为：W1=F1scos=1020.8 J=16 J（2)摩擦力 F2对物体所做的功为:说明该物体一定没有发生位移解析选功是标量只有大小没有方向其正负表示力是动力还是阻力的功大于的功所以错误其功率越大由可知只要均不为零的功率就不为零实际功率既可以长时间小于额定功率也可以长时间大于额定功率额定根据可知均不为零若的功率为零故错误用电器正常工作时的实际功率是额定功率额定功率是在正常条件下可以长时间2020 年新教材高中物理 课时素养评价十四 功与功率（含解析）新人教版必修 2 -5-=F2s=(mgF1sin37)s=-0。3（20100。6)2 J=8.4 J(3）整个过程中只有拉力和滑动摩擦力做功，重力和支持力不做功，故 W合=W1+=16 J-8。4 J=7。6 J 答案:(1）16 J(2)8。4 J（3）7。6 J 8.（16 分)如图所示，一地铁列车从甲站由静止启动后做直线运动,先匀加速运动 t1=10 s 达到速度大小 v=54 km/h，再匀速运动 t2=100 s，接着匀减速运动 t3=12 s 到达乙站停车。列车在运行过程中所受的阻力大小恒为 Ff=1105 N，列车在减速过程中发动机停止工作，求:(1)列车匀速运动过程中克服阻力所做的功 W。(2）列车的质量 m。(3）列车在匀加速阶段牵引力的平均功率。【解析】（1）已知 v=54 km/h=15 m/s 列车在匀速阶段的位移为：x=vt2=1 500 m 列车匀速运动过程中克服阻力所做的功为：W=Ffx=1.5 108 J（2）设列车匀减速阶段的加速度大小为 a,由牛顿第二定律有：Ff=ma 又：a=,解得 m=8 104 kg(3）设列车在匀加速阶段的加速度大小为 a，由牛顿第二定律有:F-Ff=ma 又:a=说明该物体一定没有发生位移解析选功是标量只有大小没有方向其正负表示力是动力还是阻力的功大于的功所以错误其功率越大由可知只要均不为零的功率就不为零实际功率既可以长时间小于额定功率也可以长时间大于额定功率额定根据可知均不为零若的功率为零故错误用电器正常工作时的实际功率是额定功率额定功率是在正常条件下可以长时间2020 年新教材高中物理 课时素养评价十四 功与功率（含解析）新人教版必修 2 -6-该阶段牵引力的平均功率为=F 解得：=1.65 106 W。答案：(1）1。5108 J（2）8104 kg(3)1.65 106 W(15 分钟 40 分)9。(6 分）如图甲所示，滑轮质量、摩擦均不计，质量为 2 kg 的物体在 F作用下由静止开始向上做匀加速运动,其速度随时间的变化关系如图乙所示,由此可知()A。物体加速度大小为 2 m/s2 B。F的大小为 21 N C。2 s 末 F的功率大小为 42 W D。2 s 内 F做功的平均功率为 42 W【解析】选 A。根据 vt 图像知加速度 a=m/s2=2 m/s2，故 A正确;牛顿第二定律得，2Fmg=ma,解得 F=N=12 N，故 B错误;物体在 2 s 内的位移 x=at2=222 m=4 m，则拉力作用点的位移 x=8 m,则拉力 F做功的大小为 W=Fx=128 J=96 J，平均功率=48 W，故 D错误；2 s 末物体的速度 v=4 m/s，拉力作用点的速度 v=2v=8 m/s，则 F的功率 P=Fv=128 W=96 W，故 C错误。说明该物体一定没有发生位移解析选功是标量只有大小没有方向其正负表示力是动力还是阻力的功大于的功所以错误其功率越大由可知只要均不为零的功率就不为零实际功率既可以长时间小于额定功率也可以长时间大于额定功率额定根据可知均不为零若的功率为零故错误用电器正常工作时的实际功率是额定功率额定功率是在正常条件下可以长时间2020 年新教材高中物理 课时素养评价十四 功与功率（含解析）新人教版必修 2 -7-10。（6 分）（多选）如图所示，某中学科技小组制作了利用太阳能驱动小车的装置。当太阳光照射到小车上方的光电板时,光电板中产生的电流经电动机带动小车前进。小车在平直的公路上由静止开始匀加速行驶,经过时间 t,速度为 v 时功率达到额定功率，并保持不变;小车又继续前进了距离 s,达到最大速度 vm。设小车的质量为 m,运动过程所受阻力恒为 f，则（）A.小车的额定功率为 fvm B.小车的额定功率为 fv C。小车做匀加速直线运动时的牵引力为 f+D。小车做匀加速直线运动时的牵引力为 f+【解题指南】解答本题需明确以下两点：(1）小车做匀加速直线运动,牵引力不变，功率增大，达到额定功率后做变加速直线运动。（2)当牵引力等于阻力时，速度达到最大，做匀速直线运动。【解析】选 A、C。小车匀加速行驶时,牵引力不变,电动机的功率随着小车速度的增大而增大,当达到额定功率时，以额定功率行驶,做加速度逐渐减小的加速运动,最终当牵引力等于阻力时，速度达到最大,所以额定功率 P=fvm，故 A正确,B 错误；小车做匀加速直线运动加速度 a=，根据牛顿第二定律知 F-f=ma，联立解得 F=f+m，故 C正确，的单位是 m,与力的单位不同，D错误。11.（6 分）（多选）物体在水平地面上受到水平推力的作用，在 6 s 内,力 F、速度 v 随时间变化如图所示，由图像可得（）说明该物体一定没有发生位移解析选功是标量只有大小没有方向其正负表示力是动力还是阻力的功大于的功所以错误其功率越大由可知只要均不为零的功率就不为零实际功率既可以长时间小于额定功率也可以长时间大于额定功率额定根据可知均不为零若的功率为零故错误用电器正常工作时的实际功率是额定功率额定功率是在正常条件下可以长时间2020 年新教材高中物理 课时素养评价十四 功与功率（含解析）新人教版必修 2 -8-A.物体的质量为 2 kg B.物体与地面的动摩擦因数为 0.025 C.在 2 s 内推力做的功为 3 J D。物体在 6 s 内运动的位移为 6 m【解题指南】解答本题可按以下思路进行：(1）由 v-t 图像看出，物体在 26 s 做匀速运动。(2）由 F-t 图像读出物体在运动过程中受到的滑动摩擦力的作用。(3）由 vt 图像的斜率求出物体在 02 s 的加速度。(4）根据牛顿第二定律求出物体的质量 m，根据滑动摩擦力公式求出动摩擦因数，与时间轴所围面积为物体运动的位移.【解析】选 B、C。由 v-t 图像看出,物体在 26 s 做匀速直线运动，则有：Ff=F2=1 N 由速度图像可知，02 s 物体加速度为:a=m/s2 F=3 N 由牛顿第二定律得：F-Ff=ma 说明该物体一定没有发生位移解析选功是标量只有大小没有方向其正负表示力是动力还是阻力的功大于的功所以错误其功率越大由可知只要均不为零的功率就不为零实际功率既可以长时间小于额定功率也可以长时间大于额定功率额定根据可知均不为零若的功率为零故错误用电器正常工作时的实际功率是额定功率额定功率是在正常条件下可以长时间2020 年新教材高中物理 课时素养评价十四 功与功率（含解析）新人教版必修 2 -9-代入解得：m=4 kg,故 A错误;由 Ff=N=mg 得：=0.025，故 B正确；前 2 s 内通过的位移为：x=21 m=1 m，在 2 s 内推力做的功为：W=Fx=3 J，故 C正确;物体在 6 s 内运动的位移为:x=(21+14)m=5 m,故 D错误.12。（22 分）高速连续曝光照相机可在底片上重叠形成多个图像。现利用一架照相机对某家用汽车的加速性能进行研究，如图为汽车做匀加速直线运动时三次曝光的照片，图中汽车的实际长度为 4 m,照相机每两次曝光的时间间隔为 2。0 s。已知该汽车的质量为 1 000 kg，额定功率为 90 kW，汽车运动过程中所受的阻力始终为 1 500 N.（1）试利用图示,求该汽车的加速度。（2)若汽车由静止开始以此加速度做匀加速运动，匀加速运动状态最多能保持多长时间?(3）汽车所能达到的最大速度是多大？【解析】（1)由题图可得汽车在第 1 个 2。0 s 时间内的 位移 x1=9 m，第 2 个 2.0 s时间内的位移 x2=15 m 汽车的加速度 a=1.5 m/s2。(2)由 F-Ff=ma得，汽车牵引力 F=Ff+ma=（1 500+1 000 1。5)N=3 000 N 汽车做匀加速运动的末速度 v=m/s=30 m/s 匀加速运动保持的时间 说明该物体一定没有发生位移解析选功是标量只有大小没有方向其正负表示力是动力还是阻力的功大于的功所以错误其功率越大由可知只要均不为零的功率就不为零实际功率既可以长时间小于额定功率也可以长时间大于额定功率额定根据可知均不为零若的功率为零故错误用电器正常工作时的实际功率是额定功率额定功率是在正常条件下可以长时间2020 年新教材高中物理 课时素养评价十四 功与功率（含解析）新人教版必修 2 -10-t=s=20 s.(3)汽车所能达到的最大速度 vm=m/s=60 m/s。答案：（1)1.5 m/s2(2）20 s（3）60 m/s 说明该物体一定没有发生位移解析选功是标量只有大小没有方向其正负表示力是动力还是阻力的功大于的功所以错误其功率越大由可知只要均不为零的功率就不为零实际功率既可以长时间小于额定功率也可以长时间大于额定功率额定根据可知均不为零若的功率为零故错误用电器正常工作时的实际功率是额定功率额定功率是在正常条件下可以长时间