2024年新教材高中物理課時素養(yǎng)評價十四功與功率含解析新人教版必修2

PAGE9-功與功率(25分鐘60分)一、選擇題(本題共6小題,每題5分,共30分)1.以下說法正確的是 ()A.力是矢量,位移是矢量,所以功也是矢量B.-10J的功大于+5J的功C.功的正、負表示方向D.若某一個力對物體不做功,說明該物體肯定沒有發(fā)生位移【解析】選B。功是標量,只有大小沒有方向,其正負表示力是動力還是阻力,-10J的功大于+5J的功,所以A、C錯誤,B正確;某一個力對物體不做功,可能是力和位移相互垂直,故D錯誤。2.下面關(guān)于功率的說法中正確的是 ()A.由P=Wt可知:機器做功越多,B.由P=Fv可知:只要F、v均不為零,F的功率就不為零C.實際功率既可以長時間小于額定功率,也可以長時間大于額定功率D.額定功率是在正常條件下可以長時間工作的最大功率【解析】選D。由P=Wt可知:機器做功越多,其功率不肯定越大,還要看時間,故A錯誤;依據(jù)P=Fvcosθ可知,F、v均不為零,若θ=90°則F的功率為零,故B錯誤;用電器正常工作時的實際功率是額定功率,額定功率是在正常條件下可以長時間工作的最大功率,實際功率可以短時間內(nèi)大于額定功率,不行以長時間大于額定功率,故D正確,C3.玩具起重機上懸掛一個質(zhì)量為500g的砝碼,從靜止起先以2m/s2的加速度提升砝碼,3s內(nèi)拉力所做的功為(g取10m/s2) ()A.9JB.18JC.24JD.54J【解析】選D。砝碼上升過程中,受到重力mg和拉力F,依據(jù)牛頓其次定律得F-mg=ma得F=m(g+a)=6N,3s內(nèi)上升的高度為h=12at2=12×2×32m=9m,則3s內(nèi)拉力所做的功為W=Fh=6×9J=54J,故4.如圖所示,人站在臺階式自動扶梯上,隨扶梯勻速向下運動,下列說法正確的是 ()A.人所受的重力做正功B.人所受的重力不做功C.人對梯面的壓力不做功D.梯面對人的支持力不做功【解析】選A。對人受力分析,受到豎直向下的重力,垂直于接觸面對上的支持力,依據(jù)W=Fxcosθ可知,重力對人做正功,支持力對人做負功,故A正確,B、D錯誤。人對梯面的壓力向下,做正功,C錯誤?！狙a償訓練】某同學家里裝修,她幫著家長粉刷墻壁。關(guān)于刷子和墻之間的摩擦力做功狀況,下列說法正確的是 ()A.刷子對墻的摩擦力做正功B.刷子對墻的摩擦力做負功C.墻對刷子的摩擦力做正功D.墻對刷子的摩擦力做負功【解析】選D。由于墻在刷子作用力的方向上沒有位移,故刷子對墻的摩擦力不做功,故A、B錯誤;墻對刷子的摩擦力與運動方向相反,故墻對刷子的摩擦力做負功,故C錯誤,D正確。5.如圖所示,質(zhì)量為1kg的小物塊從光滑斜面頂端由靜止起先下滑,g取10m/s2,則小物塊下滑到斜面底端時重力的功率是 ()A.25W B.252WC.253W D.50W【解析】選A。依據(jù)牛頓其次定律得,物塊下滑的加速度大小為:a=mgsinθm=5m/s2,依據(jù)hsinθ=12at2,得:t=2hasinθ=2s,則重力做功的平均功率為:P=mght=25W,故A正確6.某同學站在電梯地板上,利用速度傳感器和計算機探討一觀光電梯在升降過程中的狀況,如圖所示是計算機顯示的觀光電梯在某一段時間內(nèi)速度改變的狀況(豎直向上為正方向,已知電梯轎廂和乘客的總質(zhì)量為800kg,g取10m/s2)。依據(jù)圖像供應的信息,可以推斷下列說法中正確的是 ()A.在0～5s內(nèi),電梯加速上升,該同學處于失重狀態(tài)B.在10～20s內(nèi),鋼纜對電梯做正功C.在10～20s內(nèi),電梯上升的位移為20mD.在20～25s內(nèi),電梯(包括乘客)的重力做功為4×104J【解析】選B。在0～5s內(nèi),從速度—時間圖像可知,此時的加速度為正,說明電梯的加速度向上,此時人處于超重狀態(tài),故A錯誤;由圖像可知,10～20s內(nèi)電梯還處于上升階段,鋼纜對電梯的力向上,則鋼纜對電梯做正功,故B正確;在10～20s內(nèi),從速度—時間圖像可知電梯上升的位移為:2×102m=10m,故C錯誤;在20～25s內(nèi),從速度—時間圖像可知電梯向下運動的位移為:h=1×52m=2.5m,則電梯(包括乘客)的重力做功為W=mgh=800×10×2.5J=2×104J,故二、計算題(本題共2小題,共30分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計算的要標明單位)7.(14分)質(zhì)量為m=2kg的物體在水平地面上,受到與水平面成θ=37°,大小F1=10N的拉力作用,移動的距離s=2m,已知:物體與地面的滑動摩擦因數(shù)μ=0.3,g取10m/s2。(sin37°=0.6,cos37°=0.8)(1)求拉力F1對物體所做的功。(2)求摩擦力F2對物體所做的功。(3)求合外力F對物體所做的總功?！窘馕觥?1)拉力F1對物體所做的功為:W1=F1scosθ=10×2×0.8J=16J(2)摩擦力F2對物體所做的功為:WF2=-F2s=-μ(mg-F1sin37=-0.3×(20-10×0.6)×2J=-8.4J(3)整個過程中只有拉力和滑動摩擦力做功,重力和支持力不做功,故W合=W1+WF答案:(1)16J(2)-8.4J(3)7.6J8.(16分)如圖所示,一地鐵列車從甲站由靜止啟動后做直線運動,先勻加速運動t1=10s達到速度大小v=54km/h,再勻速運動t2=100s,接著勻減速運動t3=12s到達乙站停車。列車在運行過程中所受的阻力大小恒為Ff=1×105N,列車在減速過程中發(fā)動機停止工作,求: (1)列車勻速運動過程中克服阻力所做的功W。(2)列車的質(zhì)量m。(3)列車在勻加速階段牽引力的平均功率P?！窘馕觥?1)已知v=54km/h=15m/s列車在勻速階段的位移為:x=vt2=1500m列車勻速運動過程中克服阻力所做的功為:W=Ffx=1.5×108J(2)設列車勻減速階段的加速度大小為a′,由牛頓其次定律有:Ff=ma′又:a′=vt3,解得m=8×10(3)設列車在勻加速階段的加速度大小為a,由牛頓其次定律有:F-Ff=ma又:a=v該階段牽引力的平均功率為P=Fv解得:P=1.65×106W。答案:(1)1.5×108J(2)8×104kg(3)1.65×106W(15分鐘40分)9.(6分)如圖甲所示,滑輪質(zhì)量、摩擦均不計,質(zhì)量為2kg的物體在F作用下由靜止起先向上做勻加速運動,其速度隨時間的改變關(guān)系如圖乙所示,由此可知()A.物體加速度大小為2m/s2B.F的大小為21NC.2s末F的功率大小為42WD.2s內(nèi)F做功的平均功率為42W【解析】選A。依據(jù)v-t圖像知加速度a=42m/s2=2m/s2,故A正確;牛頓其次定律得,2F-mg=ma,解得F=20+42N=12N,故B錯誤;物體在2s內(nèi)的位移x=1=12×2×22m=4m,則拉力作用點的位移x′=8m,則拉力F做功的大小為W=Fx′=12×8J=96J,平均功率P=Wt=48W,故D錯誤;2s末物體的速度v=4m/s,拉力作用點的速度v′=2v=8m/s,則F的功率P=Fv′=12×8W=96W,故10.(6分)(多選)如圖所示,某中學科技小組制作了利用太陽能驅(qū)動小車的裝置。當太陽光照耀到小車上方的光電板時,光電板中產(chǎn)生的電流經(jīng)電動機帶動小車前進。小車在平直的馬路上由靜止起先勻加速行駛,經(jīng)過時間t,速度為v時功率達到額定功率,并保持不變;小車又接著前進了距離s,達到最大速度vm。設小車的質(zhì)量為m,運動過程所受阻力恒為f,則 ()A.小車的額定功率為fvmB.小車的額定功率為fvC.小車做勻加速直線運動時的牽引力為f+mvD.小車做勻加速直線運動時的牽引力為f+vt【解題指南】解答本題需明確以下兩點:(1)小車做勻加速直線運動,牽引力不變,功率增大,達到額定功率后做變加速直線運動。(2)當牽引力等于阻力時,速度達到最大,做勻速直線運動?！窘馕觥窟xA、C。小車勻加速行駛時,牽引力不變,電動機的功率隨著小車速度的增大而增大,當達到額定功率時,以額定功率行駛,做加速度漸漸減小的加速運動,最終當牽引力等于阻力時,速度達到最大,所以額定功率P=fvm,故A正確,B錯誤;小車做勻加速直線運動加速度a=vt,依據(jù)牛頓其次定律知F-f=ma,聯(lián)立解得F=f+mvt,故C正確,vt2的單位是m,11.(6分)(多選)物體在水平地面上受到水平推力的作用,在6s內(nèi),力F、速度v隨時間改變?nèi)鐖D所示,由圖像可得 ()A.物體的質(zhì)量為2kgB.物體與地面的動摩擦因數(shù)為0.025C.在2s內(nèi)推力做的功為3JD.物體在6s內(nèi)運動的位移為6m【解題指南】解答本題可按以下思路進行:(1)由v-t圖像看出,物體在2～6s做勻速運動。(2)由F-t圖像讀出物體在運動過程中受到的滑動摩擦力的作用。(3)由v-t圖像的斜率求出物體在0～2s的加速度。(4)依據(jù)牛頓其次定律求出物體的質(zhì)量m,依據(jù)滑動摩擦力公式求出動摩擦因數(shù)μ,與時間軸所圍面積為物體運動的位移?！窘馕觥窟xB、C。由v-t圖像看出,物體在2～6s做勻速直線運動,則有:Ff=F2=1N由速度圖像可知,0～2s物體加速度為:a=ΔvΔt=12F=3N由牛頓其次定律得:F-Ff=ma代入解得:m=4kg,故A錯誤;由Ff=μN=μmg得:μ=0.025,故B正確;前2s內(nèi)通過的位移為:x=12×2×1m=1m,在2s內(nèi)推力做的功為:W=Fx=3J,故C正確;物體在6s內(nèi)運動的位移為:x=(12×2×1+112.(22分)高速連續(xù)曝光照相機可在底片上重疊形成多個圖像?，F(xiàn)利用一架照相機對某家用汽車的加速性能進行探討,如圖為汽車做勻加速直線運動時三次曝光的照片,圖中汽車的實際長度為4m,照相機每兩次曝光的時間間隔為2.0s。已知該汽車的質(zhì)量為1000kg,額定功率為90kW,汽車運動過程中所受的阻力始終為1500N。 (1)試利用圖示,求該汽車的加速度。(2)若汽車由靜止起先以此加速度做勻加速運動,勻加速運動狀態(tài)最多能保持多長時間?(3)汽車所能達到的最