2022年高一下物理必修二：功和功率

1、2022 年高一下物理必修二：功和功率一、單項(xiàng)選擇題如圖所示，木塊 B 上表面是水平的，當(dāng)木塊 A 置于 B 上，并與 B 保持相對(duì)靜止，一起沿固定的光滑斜面由靜止開始下滑，在下滑過(guò)程中()AA 所受的合外力對(duì) A 不做功CB 對(duì) A 的摩擦力做正功BB 對(duì) A 的彈力做正功DA 對(duì) B 做正功解析：選 CA、B 一起沿固定的光滑斜面由靜止開始下滑，加速度為 gsin ( 為斜面傾角)，由于 A 速度增大，由動(dòng)能定理，A 所受的合外力對(duì) A 做功，B 對(duì) A 的摩擦力做正功， B 對(duì) A 的彈力做負(fù)功，選項(xiàng) A、B 錯(cuò)誤，C 正確；A 與 B 相對(duì)靜止，A 對(duì) B 不做功，選項(xiàng)D 錯(cuò)誤。輕質(zhì)彈

2、簧右端固定在墻上，左端與一質(zhì)量 m0.5 kg 的物塊相連，如圖甲所示，彈簧處于原長(zhǎng)狀態(tài)，物塊靜止且與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù) 0.2。以物塊所在處為原點(diǎn)，水平向右為正方向建立 x 軸，現(xiàn)對(duì)物塊施加水平向右的外力 F，F(xiàn) 隨 x 軸坐標(biāo)變化的情況如圖乙所示，物塊運(yùn)動(dòng)至 x0.4 m 處時(shí)速度為零，則此時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能為(g10 m/s2)( )A3.1 JC1.8 JB3.5 JD2.0 Jf解析：選 A物塊與水平面間的摩擦力為 F mg1 N?，F(xiàn)對(duì)物塊施加水平向右的外力 F，由 Fx 圖像面積表示功，結(jié)合題圖可知物塊運(yùn)動(dòng)至 x0.4 m 處時(shí)，F(xiàn) 做功 W3.5J，克服摩擦力做功 W F x0.

3、4 J。由功能關(guān)系可知，WW E ，此時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能fffpp為 E 3.1 J，選項(xiàng) A 正確。如圖所示，靜止于光滑水平面上坐標(biāo)原點(diǎn)處的小物塊，在水平拉力 F 作用下，沿 x軸方向運(yùn)動(dòng)，拉力 F 隨物塊所在位置坐標(biāo) x 的變化關(guān)系如圖乙所示，圖線為半圓。則小物塊運(yùn)動(dòng)到 x0 處時(shí) F 所做的總功為()A0C.4Fmx01B.2Fmx0D.4x02解析：選 CF 為變力，但 Fx 圖像包圍的面積在數(shù)值上表示拉力做的總功，由于題第 1 頁(yè) 共 6 頁(yè)m0mm01111m0圖乙圖線為半圓，又因在數(shù)值上 F2x ， 故 W2F 22F 2x 4Fx 。C 正確。4(2014全國(guó)卷)一物體靜止在粗糙

4、水平地面上。現(xiàn)用一大小為 F1 的水平拉力拉動(dòng)21F212物體，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后其速度變?yōu)?v。若將水平拉力的大小改為 F ，物體從靜止開始經(jīng)過(guò)同樣的時(shí)間后速度變?yōu)?2v。對(duì)于上述兩個(gè)過(guò)程，用 WF 、W分別表示拉力 F 、F 所做的功，W 、W分別表示前后兩次克服摩擦力所做的功，則()f1f2F2F1f2f1AW4W，W 2WBW4W，W 2WF2F1f2f1CW4WW2W，F(xiàn)2F1f2f1F2F1f2f1DW4W，W 2 。根據(jù)功的計(jì)算公式 WFl，可知 W 2W ，W4W，故C 正確，A、B、D 錯(cuò)誤。5(2018南安高三期中)如圖甲所示，滑輪質(zhì)量、摩擦均不計(jì)，質(zhì)量為2 kg 的物體在 F

5、 作用下，由靜止開始向上做勻加速運(yùn)動(dòng)，其速度隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖乙所示，由此可知 ()物體加速度大小為 2 m/s2BF 的大小為 21 NC4 s 末 F 的功率大小為 42 WD4 s 內(nèi) F 做功的平均功率為 42 W2040解析：選 C由題圖乙可知，物體的加速度 am/s20.5 m/s2，由 2FmgmaF可得：F10.5 N，A、B 錯(cuò)誤；4 s 末力 F 的作用點(diǎn)的速度大小為 v 22 m/s4 m/s，故4 s 末拉力 F 做功的功率為 PFv42 W，C 正確；4 s124 mF內(nèi)物體上升的高度 h24 m，力 F 的作用點(diǎn)的位移 l2h8 m，拉力 F 所做的功 WFl84

6、 J,4 s 內(nèi)拉力 F 做W功的平均功率 P t 21 W，D 錯(cuò)誤。第 2 頁(yè) 共 6 頁(yè)6(2015全國(guó)卷)一汽車在平直公路上行駛。從某時(shí)刻開始計(jì)時(shí)，發(fā) 動(dòng)機(jī)的功率 P 隨時(shí)間 t 的變化如圖所示。假定汽車所受阻力的大小 f 恒定不變。下列描述該汽車的速度 v 隨時(shí)間 t 變化的圖線中，可能正確的是( )解析：選 A由 P-t 圖像知：0t1 內(nèi)汽車以恒定功率 P1 行駛，t1t2 內(nèi)汽車以恒定功率FfP2 行駛。設(shè)汽車所受牽引力為 F，則由 PFv 得，當(dāng) v 增加時(shí)，F(xiàn) 減小，由 a m 知 a減小，又因速度不可能突變，選項(xiàng) B、C、D 錯(cuò)誤，A 正確。二、多項(xiàng)選擇題7.如圖所示，在

7、外力作用下某質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的 v-t 圖像為正弦曲線。從圖中可以判斷() A在 0t1 時(shí)間內(nèi)，外力的功率先增大后減小在 0t1 時(shí)間內(nèi)，外力的功率逐漸為零在 t2 時(shí)刻，外力的功率為零在 t3 時(shí)刻，外力的功率最大解析：選 AC 由題圖知，t0 時(shí)，v0，外力 F0，外力的功率為零，t1 時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)的加速度為零，外力為零，外力的功率為零，所以0t1 時(shí)間內(nèi)，外力的功率先增大后減小，選項(xiàng) A 正確，B 錯(cuò)誤；t2 時(shí)刻，v0，此時(shí)外力的功率為零，選項(xiàng) C 正確；t3 時(shí)刻， 外力為零，外力的功率為零，選項(xiàng) D 錯(cuò)誤。8(2016天津高考)我國(guó)高鐵技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平。和諧號(hào)動(dòng)車組是由動(dòng)車和拖車編組而

8、成，提供動(dòng)力的車廂叫動(dòng)車，不提供動(dòng)力的車廂叫拖車。假設(shè)動(dòng)車組各車廂質(zhì)量均相等，動(dòng)車的額定功率都相同，動(dòng)車組在水平直軌道上運(yùn)行過(guò)程中阻力與車重成正比。某列車組由 8 節(jié)車廂組成，其中第 1、5 節(jié)車廂為動(dòng)車，其余為拖車，則該動(dòng)車組() A啟動(dòng)時(shí)乘客受到車廂作用力的方向與車運(yùn)動(dòng)的方向相反 B做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，第 5、6 節(jié)與第 6、7 節(jié)車廂間的作用力之比為 32 C進(jìn)站時(shí)從關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)到停下來(lái)滑行的距離與關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)的速度成正比D與改為 4 節(jié)動(dòng)車帶 4 節(jié)拖車的動(dòng)車組最大速度之比為 12解析：選 BD啟動(dòng)時(shí)，乘客的加速度向前，車廂對(duì)人的作用力方向向前，與車運(yùn)動(dòng)的第 3 頁(yè) 共 6 頁(yè)方向相同，選項(xiàng)

9、 A 錯(cuò)誤；以后面的車廂為研究對(duì)象，F(xiàn)563ma，F(xiàn)672ma，則 5、6 節(jié)與 6、7 節(jié)車廂間的作用力之比為 32，選項(xiàng) B 正確；根據(jù) v22ax，車停下來(lái)滑行的距離 x 與速度的二次方成正比，選項(xiàng) C 錯(cuò)誤；若改為 4 節(jié)動(dòng)車，則功率變?yōu)樵瓉?lái) 2 倍，由 PFv 知，最大速度變?yōu)樵瓉?lái) 2 倍，選項(xiàng) D 正確。Ff如圖所示，輕繩一端受到大小為 F 的水平恒力作用，另一端通過(guò)定滑輪與質(zhì)量為 m 、可視為質(zhì)點(diǎn)的小物塊相連。開始時(shí)繩與水平方向的夾角為 。當(dāng)小物塊從水平面上的 A 點(diǎn)被拖動(dòng)到水平面上的 B 點(diǎn)時(shí)，位移為 L，隨后從 B 點(diǎn)沿斜面被拖動(dòng)到定滑輪 O 處，BO 間距離也為 L。小物塊

10、與水平面及斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為 ，若小物塊從 A 點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到 O 點(diǎn)的過(guò)程中，F(xiàn) 對(duì)小物塊做的功為 W ，小物塊在 BO 段運(yùn)動(dòng)過(guò)程中克服摩擦力做的功為 W ，下列結(jié)果正確的是()FAW FL(cos 1)FBW 2FLcos CWfmgLcos 2 DWfFLmgLsin 2解析：選 BC由題圖及幾何關(guān)系可知，小物塊從 A 點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到 O 點(diǎn)，F(xiàn) 的作用點(diǎn)移動(dòng)F的距離 x2Lcos ，所以 F 做的功 W Fx2FLcos ，A 錯(cuò)誤，B 正確；由幾何關(guān)系知斜面的傾角為 2，所以小物塊在 BO 段受到的摩擦力 fmgcos 2，則 WffLmgLcos 2， C 正確，D 錯(cuò)誤。質(zhì)量為 m 的

11、物體靜止在粗糙的水平地面上，從t0 時(shí)刻開始物體受到方向恒定的1水平拉力 F 作用，拉力 F 與時(shí)間 t 的關(guān)系如圖甲所示。物體在2t0 時(shí)刻開始運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)的v -t 圖像如圖乙所示，若最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，則()A物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為F0mgB2v0t物體在 t0 時(shí)刻的加速度大小為0物體所受合外力在 t0 時(shí)刻的功率為 2F0v0第 4 頁(yè) 共 6 頁(yè)拉力 F 在 t 2t時(shí)間內(nèi)的平均功率為 F2vF0t00000m 解析：選 ADt0F0 ，故物體在 時(shí)刻開始運(yùn)動(dòng)，根據(jù)題圖可得，fF ，動(dòng)摩擦因數(shù) 20A11mg2v02 00002t正確；在 t t 時(shí)間內(nèi)，假設(shè)物體做勻加

12、速運(yùn)動(dòng)，則 v a t ，解得 a0，實(shí)際上物體的加速度從 02v0，故B 錯(cuò)誤；在 t時(shí)刻，物t開始越來(lái)越大，故在 t0 時(shí)刻加速度大小大于00體受到的合外力 F2F fF ，功率 PF v ，故 C 錯(cuò)誤；在 2t時(shí)刻物體的速度 v000 0Fv v00F2v0 mt0v 0t ，在 t 2t 時(shí)間內(nèi)物體的平均速度 v 0，故平均功率 P2Fv 0m2v000mF0t02200F0，故 D 正確。三、計(jì)算題11(2018舟山模擬)質(zhì)量為 1.0103 kg 的汽車，沿傾角為 30的斜坡由靜止開始運(yùn)動(dòng)， 汽車在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受摩擦阻力大小恒為 2 000 N，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的額定輸出功率為 5.6

13、104 W，開始時(shí)以 a1 m/s2 的加速度做勻加速運(yùn)動(dòng)(g10 m/s2)。求：1汽車做勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間 t ；汽車所能達(dá)到的最大速度；若斜坡長(zhǎng) 143.5 m，且認(rèn)為汽車到達(dá)坡頂之前，已達(dá)到最大速率，汽車從坡底到坡頂需多長(zhǎng)時(shí)間。f解析：(1)由牛頓第二定律得 Fmgsin 30F ma 設(shè)勻加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程的末速度為 v，則有 PFv vat11解得 t 7 s。當(dāng)汽車達(dá)到最大速度 vm 時(shí)，a0，則有P(mgsin 30Ff)vmm解得 v 8 m/s。汽車做勻加速運(yùn)動(dòng)的位移 x1 at 2121在后一階段對(duì)汽車由動(dòng)能定理得11Pt (mgsin 30F )x mv 2 mv22212又有

14、 xx x 解得 t 15 sf22m22故汽車運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間為 tt1t 22 s。答案：(1)7 s(2)8 m/s(3)22 s第 5 頁(yè) 共 6 頁(yè)12(2017江蘇高考)如圖所示，兩個(gè)半圓柱 A、B 緊靠著靜置于水平地面上，其上有一光滑圓柱C，三者半徑均為 R。C 的質(zhì)量為 m，A、mB 的質(zhì)量都為2 ，與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為 ?，F(xiàn)用水平向右的力拉A，使 A 緩慢移動(dòng)，直至 C 恰好降到地面。整個(gè)過(guò)程中 B 保持靜止。設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，重力加速度為 g。求：未拉 A 時(shí)，C 受到 B 作用力的大小 F；動(dòng)摩擦因數(shù)的最小值 min；A 移動(dòng)的整個(gè)過(guò)程中，拉力做的功 W。解析：(1)對(duì) C 受力分析，如圖甲所示： 根據(jù)平衡條件有2Fcos 30mg3