2021高一物理-4.2-功率-第二課時-每課一練(教科版必修2)

題組一功的計算1．起重機的吊鉤下掛著質(zhì)量為m的木箱，假如木箱以大小為a的加速度勻減速下降了高度h，則木箱克服鋼索拉力所做的功為()A．mghB．m(a－g)hC．m(g－a)hD．m(a＋g)h答案D解析木箱克服鋼索拉力所做的功就是鋼索對木箱做負(fù)功的大小，因鋼索的拉力F＝m(g＋a)，所以拉力做的功WF＝－m(g＋a)h，即木箱克服鋼索拉力所做的功為m(g＋a)h，D對．圖12．如圖1，質(zhì)量為M的物體放在光滑水平地面上，在與水平方向成α角的恒力F作用下，從靜止開頭運動，在時間t內(nèi)，F(xiàn)對物體所做的功為WF，下列僅單獨轉(zhuǎn)變某一物理量(設(shè)該物理量轉(zhuǎn)變后物體仍在水平面上運動)，可使恒力所做的功增大為2WF的是()A．使恒力的大小增大為2FB．使物體質(zhì)量減小為eq\f(M,2)C．做功時間增長為2tD．α從60°變?yōu)?°答案B解析A項拉力增大為2F時，物體的加速度變?yōu)樵瓉淼?倍，由x＝eq\f(1,2)at2知，在相同時間內(nèi)物體通過的位移為原來的2倍，由W＝Fxcosα，可知，拉力做功為4WF.故A錯誤；B項物體質(zhì)量減小為eq\f(M,2)，則物體的加速度變?yōu)樵瓉淼?倍，由x＝eq\f(1,2)at2知，在相同時間內(nèi)物體通過的位移為原來的2倍，由W＝Fxcosα，可知，拉力做功為2WF，故B正確；C項做功時間增長為2t，由x＝eq\f(1,2)at2知，物體通過的位移為原來的4倍，由W＝Fxcosα，可知，拉力做功為4WF.故C錯誤；D項由W＝Fxcosα＝F·eq\f(Fcosα,2M)t2cosα＝eq\f(F2t2,2M)cos2α可知，α角從60°變?yōu)?°，可知，拉力做功為4WF，故D錯誤．3．以確定的速度豎直向上拋出一個小球，小球上升的最大高度為h，空氣的阻力大小恒為f，則從拋出至落回動身點的過程中，空氣阻力對小球做的功為()A．0B．－fhC．－2fhD．－4fh答案C解析從全過程看，空氣的阻力為變力，但將整個過程分為兩個階段：上升階段和下落階段，小球在每個階段受到的阻力都為恒力，且總是跟小球運動的方向相反，所以空氣阻力對小球總是做負(fù)功．全過程空氣阻力對小球做的功等于兩個階段所做功的代數(shù)和，即W＝W上＋W下＝(－fh)＋(－fh)＝－2fh.空氣阻力、摩擦阻力是一種特殊的力，在計算這種力做的功時，不行簡潔地套用功的計算公式W＝Fxcosα，得出W＝0的錯誤結(jié)論．從上面的正確結(jié)果可以看出：空氣阻力做的功在數(shù)值上等于阻力與全過程中小球路程的乘積．故選C.4．放在粗糙水平地面上的物體受到水平拉力的作用，在0～6s內(nèi)其速度與時間圖像和該拉力的功率與時間的圖像如圖2所示．下列說法正確的是()圖2A．0～6s內(nèi)物體的位移大小為20mB．0～6s內(nèi)拉力做功為100JC．滑動摩擦力的大小為5ND．0～6s內(nèi)滑動摩擦力做功為－50J答案D解析A項在0～6s內(nèi)物體的位移大小為x＝eq\f(1,2)×(4＋6)×6m＝30m．故A錯誤；B項P－t圖線與時間軸圍成的面積表示拉力做功的大小，則拉力做功W＝eq\f(1,2)×2×30J＋10×4J＝70J．故B錯誤；C項在2s～6s內(nèi)，v＝6m/s，P＝10W，物體做勻速運動，摩擦力f＝F，得f＝F＝eq\f(P,v)＝eq\f(5,3)N．故C錯誤；D項在0～6s內(nèi)物體的位移大小為30m，滑動摩擦力做負(fù)功即W＝－eq\f(5,3)×30J＝－50J，D正確．圖35．物體沿直線運動的v－t圖如圖3所示，已知在第1秒內(nèi)合外力對物體做的功為W，則下列結(jié)論正確的是()A．從第1秒末到第3秒末合外力做功為WB．從第3秒末到第5秒末合外力做功為－2WC．從第5秒末到第7秒末合外力做功為WD．從第3秒末到第4秒末合外力做功為－0.75W答案CD解析在第1秒內(nèi)，物體做勻加速直線運動，做功為W，設(shè)此時的合外力為F，位移為x，從第3秒末到第7秒末由圖像的斜率可以知道，此時的合外力大小為eq\f(1,2)F，第3秒末到第5秒末合外力的方向與速度方向相反，第5秒末到第7秒末合外力的方向與速度方向相同．所以有第3秒末到第5秒末的位移為2x，第5秒末到第7秒末的位移也為2x，所以合外力做功為W2＝eq\f(1,2)F×2x×cos180°＝－W，W3＝eq\f(1,2)F×2x×cos0°＝W，第3秒末到第4秒末物體的位移為eq\f(3,2)x，所以W4＝eq\f(F,2)×eq\f(3,2)xcos180°＝－0.75W，所以C、D正確．題組二對摩擦力做功的理解與計算6．關(guān)于摩擦力做功，下列說法中正確的是()A．滑動摩擦力阻礙物體的相對運動，確定做負(fù)功B．靜摩擦力起著阻礙物體的相對運動趨勢的作用，確定不做功C．靜摩擦力和滑動摩擦力確定都做負(fù)功D．滑動摩擦力可以對物體做正功答案D解析摩擦力總是阻礙物體間的相對運動或相對運動趨勢，而且摩擦力對物體既可以做正功，也可以做負(fù)功，還可以不做功．綜上所述，只有D正確．7．一個物體在粗糙的水平面上運動，先使物體向右滑動距離s，再使物體向左滑動s，正好回到起點，來回所受摩擦力大小都為f，則整個過程中摩擦力做功為()A．0B．－2fsC．－fsD．無法確定答案B解析由題意可知，物體運動過程可分兩段，兩段內(nèi)摩擦力做功均為負(fù)功，為W＝－fs；則全程摩擦力所做的功W總＝－2fs.圖48．如圖4所示，同一物體分別沿斜面AD和BD自頂點由靜止開頭下滑，該物體與斜面間的動摩擦因數(shù)相同．在滑行過程中克服摩擦力做的功分別為WA和WB，則()A．WA>WBB．WA＝WBC．WA<WBD．無法確定答案B解析設(shè)斜面AD、斜面BD與水平面CD所成夾角分別為α、θ，依據(jù)功的公式，得WA＝μmgcosα·lAD＝μmglCD，WB＝μmgcosθ·lBD＝μmglCD，所以選B.圖59．如圖5所示，一個物體自光滑圓弧面下滑后沖上水平粗糙傳送帶，傳送帶順時針勻速轉(zhuǎn)動，則物體受到的摩擦力對物體做功狀況不行能是()A．不做功B．先做負(fù)功后不做功C．先做負(fù)功后做正功D．先做正功后不做功答案C解析A項當(dāng)物體的速度等于傳送帶速度時，則物體不受摩擦力，此時摩擦力不做功，故A正確；B項若剛開頭物體的速度大于傳送帶的速度，摩擦力向左，則摩擦力做負(fù)功，物體做減速運動，當(dāng)兩者速度相等時，摩擦力不做功，故B正確；C項由B項可知假如摩擦力做了負(fù)功后，物體速度減小，當(dāng)速度減小到與傳送帶相等時，摩擦力就不做功了，速度不變，始終運動，之后摩擦力不行能做正功，故C錯誤；D項當(dāng)物體的速度小于傳送帶速度時，毀滅相對滑動，則物體要受到向右的滑動摩擦力，摩擦力做正功，速度增大，當(dāng)兩者速度相等時，摩擦力不做功，故D正確；本題選不行能的．題組三功率的計算及機車啟動問題10．一個小球做自由落體運動，在第1s內(nèi)重力做功為W1，在第2s內(nèi)重力做功為W2；在第1s末重力的瞬時功率為P1，在第2s末重力的瞬時功率為P2，則W1∶W2及P1∶P2分別等于()A．1∶1,1∶1B．1∶2,1∶3C．1∶3,1∶2D．1∶4,1∶2答案C11．汽車發(fā)動機的額定功率為60kW，汽車質(zhì)量為5t．汽車在水平面上行駛時，阻力與車重成正比，g＝10m/s2，當(dāng)汽車以額定功率勻速行駛時速度為12m/s.突然減小油門，使發(fā)動機功率減小到40kW，對接下去汽車的運動狀況的描述正確的有()A．先做勻減速運動再做勻加速運動B．先做加速度增大的減速運動再做勻速運動C．先做加速度減小的減速運動再做勻速運動D．最終的速度大小是8m/s答案CD解析A項依據(jù)P＝Fv知，功率減小，則牽引力減小，牽引力小于阻力，依據(jù)牛頓其次定律知，物體產(chǎn)生加速度，加速度的方向與速度方向相反，汽車做減速運動，速度減小，則牽引力增大，知汽車做加速度減小的減速運動，當(dāng)牽引力再次等于阻力時，汽車做勻速運動．故A、B錯誤，C正確；D項當(dāng)功率為60kW時，做勻速直線運動的速度為12m/s，則f＝eq\f(P1,v1)＝eq\f(60000,12)N＝5000N．當(dāng)牽引力再次等于阻力時，又做勻速直線運動，v＝eq\f(P2,f)＝eq\f(40000,5000)m/s＝8m/s.故D正確．12．一臺起重機將靜止在地面上、質(zhì)量m＝1×103kg的貨物勻加速地豎直吊起，在2s末貨物的速度v＝4m/s.(取g＝10m/s2，不計額外功)求：(1)起重機在這2s內(nèi)的平均功率；(2)起重機在2s末的瞬時功率．答案(1)2.4×104W(2)4.8×104W解析設(shè)貨物所受的拉力為F，加速度為a，則(1)由a＝eq\f(v,t)得a＝2m/s2F＝mg＋ma＝1.0×103×10N＋1.0×103×2N＝1.2×104N平均功率eq\x\to(P)＝Feq\x\to(v)＝F·eq\f(v,2)＝1.2×104N×eq\f(4,2)m/s＝2.4×104W(2)瞬時功率P＝Fv＝1.2×104N×4m/s＝4.8×104W13．某探究性學(xué)習(xí)小組對一輛自制遙控車的性能進(jìn)行爭辯．他們讓這輛小車在水平地面上由靜止開頭運動，并將小車運動的全過程記錄下來，通過數(shù)據(jù)處理得到如圖6所示的v－t圖像，已知小車在0～t1時間內(nèi)做勻加速直線運動，t1～10s時間內(nèi)小車牽引力的功率保持不變，7s末到達(dá)最大速度，在10s末停止遙控讓小車自由滑行，小車質(zhì)量m＝1kg，整個過程中小車受到的阻力f大小不變．求：圖6(1)小車所受阻力f的大??；(2)在t1～10s內(nèi)小車牽引力的功率P；(3)求出t1的值及小車在0～t1時間內(nèi)的位移．答案(1)2N(2)12W(3)1.5s2.25m解析(1)在10s末撤去牽引力后，小車只在阻力f作用下做勻減速運動