高中物理 第3章 動(dòng)能的變化與機(jī)械功 3_2 研究功與功率學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng) 滬科版必修2

《高中物理 第3章 動(dòng)能的變化與機(jī)械功 3_2 研究功與功率學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng) 滬科版必修2》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中物理 第3章 動(dòng)能的變化與機(jī)械功 3_2 研究功與功率學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng) 滬科版必修2（12頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

3.2 研究功與功率(建議用時(shí)：45分鐘)學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)1下面四幅圖是小新提包回家的情景，小新對(duì)提包的拉力沒(méi)有做功的是()A將包提起來(lái)B站在水平勻速行駛的車上C乘升降電梯D提著包上樓【解析】根據(jù)功的概念及功的兩個(gè)因素可知，只有同時(shí)滿足力及在力的方向上有位移兩個(gè)條件時(shí)，力對(duì)物體才做功，A、C、D做功，B沒(méi)有做功，選B.【答案】B2質(zhì)量為m的小物塊在傾角為的斜面上處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖3211所示若斜面體和小物塊一起以速度 v沿水平方向向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，通過(guò)一段位移l.斜面體對(duì)物塊的摩擦力和支持力的做功情況是()圖3211A摩擦力做正功，支持力做正功B摩擦力做正功，支持力做負(fù)功C摩擦力做負(fù)功，支持力做正功D摩擦力做負(fù)功，支持力不做功【解析】物體受力情況如圖所示，物體受到重力mg、摩擦力Ff和支持力FN的作用物體相對(duì)斜面靜止，物體相對(duì)地面水平向右勻速移動(dòng)距離l，這些力均是恒力，故可用WFlcos 計(jì)算各力的功WFfFflcos 0WFNFNlcos(90)0所以選項(xiàng)B正確【答案】B3關(guān)于功率，下列說(shuō)法中正確的是()A根據(jù)P可知，機(jī)械做功越多，其功率就越大B根據(jù)PFv可知，汽車的牽引力一定與其速度成反比C根據(jù)P可知，只要知道時(shí)間t內(nèi)所做的功，就可知任意時(shí)刻的功率D根據(jù)PFv可知，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率一定時(shí)，交通工具的牽引力與運(yùn)動(dòng)速度成反比【解析】由P可知，在時(shí)間t一定的情況下，機(jī)械做功越多，其功率就越大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)PFv可知，在發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率P一定的情況下，汽車的牽引力與其速度成反比，選項(xiàng)B錯(cuò)誤，D正確；功W與一段運(yùn)動(dòng)過(guò)程相對(duì)應(yīng)，故利用P計(jì)算出的是時(shí)間t內(nèi)力對(duì)物體做功的平均功率，選項(xiàng)C錯(cuò)誤【答案】D4質(zhì)量為m的物體從靜止開始做加速度為a的勻加速直線運(yùn)動(dòng)在運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t的過(guò)程中，合外力對(duì)它做功的平均功率為()Ama2tB.ma2tC2ma2t D.ma2t【解析】WFsmaat2ma2t2，Pma2t，故選項(xiàng)B正確【答案】B5一質(zhì)量為m的木塊靜止在光滑的水平地面上，大小為F、方向與水平面成角的恒力作用在該木塊上，經(jīng)過(guò)時(shí)間t，力F的瞬時(shí)功率為() 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：02690036】A.B.C. D.【解析】對(duì)木塊受力分析可知，木塊受重力、支持力和力F的作用，由牛頓第二定律可得，F(xiàn)cos ma，所以a，t時(shí)刻的速度為v1at，所以瞬時(shí)功率PFv1cos ，A 正確【答案】A6如圖3212所示，AB3AE，AC2AE，AD1.5 AE，若把物體從斜面底部沿AB、AC、AD三個(gè)斜面勻速拉到頂端A時(shí)(不計(jì)摩擦)，則()圖3212A沿著AB用的拉力最小，做功最多B沿著AC用的拉力最小，做功最多C沿著AD用的拉力最小，做功也最少D沿著三個(gè)斜面用的拉力不相等，做功一樣多【解析】設(shè)斜面的傾角為，AEh，則從斜面底部向上勻速拉物體做的功為：WFsmgsin mgh，所以選項(xiàng)D正確【答案】D7同一恒力按同樣的方式施于物體上，使它分別沿著粗糙水平地面和光滑水平地面移動(dòng)相同一段距離時(shí)，恒力做的功和平均功率分別為W1、P1和W2、P2，則二者的關(guān)系是()AW1W2、P1P2 BW1W2、P1P2CW1W2、P1P2 DW1W2、P1P2【解析】恒力做的功僅由力、位移及二者夾角決定，由題意，很顯然W1W2；沿粗糙面運(yùn)動(dòng)時(shí)，加速度小，通過(guò)相同位移所用時(shí)間長(zhǎng)，即t1t2，根據(jù)P，則有P1P2，故選項(xiàng)B正確【答案】B8某型號(hào)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率為60 kW，在水平路面上行駛時(shí)受到的阻力是1 800 N，求在額定功率下，汽車行駛的速度為15 m/s時(shí)，汽車受到的牽引力大小和汽車行駛的最大速度【解析】由PF引v知，F(xiàn)引 N4 000 N，在以額定功率P60 kW行駛時(shí)，汽車受到的阻力是F1 800 N，由于PFvmax，所以vmax m/s33.3 m/s.【答案】4 000 N33.3 m/s能力提升9一滑塊在水平地面上沿直線滑行，t0時(shí)其速度為1 m/s.從此刻開始在滑塊運(yùn)動(dòng)方向上再施加一水平作用力F，力F和滑塊的速度v隨時(shí)間t的變化規(guī)律分別如圖3213甲和乙所示設(shè)在第1 s內(nèi)、第2 s內(nèi)、第3 s內(nèi)力F對(duì)滑塊做的功分別為W1、W2、W3，則以下關(guān)系式正確的是()圖3213AW1W2W3 BW1W2W3CW1W3W2 DW1W2W3【解析】各秒內(nèi)位移等于速度圖線與橫軸所圍的“面積”，由乙圖可知x111 m0.5 m，x211 m0.5 m，x311 m1 m，結(jié)合甲圖力的大小，可以求得W110.5 J0.5 J，W230.5 J1.5 J，W321 J2 J，所以選B.【答案】B10汽車在平直公路上以速度v0勻速行駛，發(fā)動(dòng)機(jī)功率為P.快進(jìn)入鬧市區(qū)時(shí)，司機(jī)減小了油門，使汽車的功率立即減小一半并保持該功率繼續(xù)行駛下面四個(gè)圖象中，哪個(gè)圖象正確表示了從司機(jī)減小油門開始，汽車的速度與時(shí)間的關(guān)系()【解析】功率減小一半后，汽車做加速度越來(lái)越小的減速運(yùn)動(dòng)，最終勻速運(yùn)動(dòng)【答案】C11質(zhì)量m50 kg的滑雪運(yùn)動(dòng)員從高度h30 m的坡頂由靜止下滑，斜坡的傾角37，滑雪板與雪面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.1.則運(yùn)動(dòng)員滑至坡底的過(guò)程中：圖3214(1)滑雪運(yùn)動(dòng)員所受的重力對(duì)他做了多少功？(2)各力對(duì)運(yùn)動(dòng)員做的總功是多少？(g取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8，裝備質(zhì)量不計(jì))【解析】(1)重力做的功WGmgh501030 J1.5104 J.(2)運(yùn)動(dòng)員所受合力：F合mgsin 37mgcos 37260 N方向沿斜坡向下，沿合力方向位移l50 m合力做的功W合F合l26050 J1.3104 J.【答案】(1)1.5104 J(2)1.3104 J12圖3215所示為修建高層建筑常用的塔式起重機(jī)在起重機(jī)將質(zhì)量m5103 kg的重物豎直吊起的過(guò)程中，重物由靜止開始向上作勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度a0.2 m/s2，當(dāng)起重機(jī)輸出功率達(dá)到其允許的最大值時(shí)，保持該功率直到重物做vm1.02 m/s的勻速運(yùn)動(dòng)g取10 m/s2，不計(jì)額外功求： 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：02690037】圖3215(1)起重機(jī)允許輸出的最大功率；(2)重物做勻加速運(yùn)動(dòng)所經(jīng)歷的時(shí)間和起重機(jī)在第2秒末的輸出功率【解析】(1)設(shè)起重機(jī)允許輸出的最大功率為P0，重物達(dá)到最大速度時(shí)，拉力F0等于重力P0F0vmP0mgvm代入數(shù)據(jù)，有：P05.1104 W(2)勻加速運(yùn)動(dòng)結(jié)束時(shí)，起重機(jī)達(dá)到允許輸出的最大功率，設(shè)此時(shí)重物受到的拉力為F，速度為v1，勻加速運(yùn)動(dòng)經(jīng)歷時(shí)間為t1，有：P0Fv1Fmgmav1at1由，代入數(shù)據(jù)，得：t15 s t2 s時(shí)，重物處于勻加速運(yùn)動(dòng)階段，設(shè)此時(shí)速度為v2，輸出功率為P，則v2atPFv2由，代入數(shù)據(jù)，得：P2.04104 W.【答案】(1)5.1104 W(2)5 s2.04104 W重點(diǎn)強(qiáng)化卷(三)功和功率(建議用時(shí)：60分鐘)一、選擇題1下列關(guān)于力做功的說(shuō)法中正確的是()A人用力F300 N將足球踢出，球在空中飛行40 m，人對(duì)足球做功12 000 JB人用力推物體，但物體未被推動(dòng)，人對(duì)物體做功為零C物體豎直上升時(shí)，重力不做功D只有恒力才能做功，變力不能做功【解析】球在空中飛行40 m不是人踢足球的力伴隨的位移，A錯(cuò)；物體沒(méi)有被推動(dòng)，位移為零，人對(duì)物體做功為零，B對(duì)；物體豎直上升時(shí)，重力做負(fù)功，C錯(cuò)；任何力都有可能做功，D錯(cuò)【答案】B2(多選)如圖1所示，用力F拉一質(zhì)量為m的物體，使它沿水平地面勻速向右移動(dòng)距離s.若物體和地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，則此力F對(duì)物體做功的表達(dá)式正確的有()圖1AFscos BFssin Cmgs D.【解析】由功的公式得F做功WFscos(90)Fssin ，故A錯(cuò)，B正確；由于物體受力平衡，可將物體受力正交分解，如圖所示則：水平方向：Fsin f豎直方向：Fcos NmgfN聯(lián)立得F由功的公式得WFFssin ，故C錯(cuò)，D正確【答案】BD3如圖2所示，物塊A、B在外力F的作用下一起沿水平地面做勻速直線運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，關(guān)于A與地面間的滑動(dòng)摩擦力和A、B間的靜摩擦力做功的說(shuō)法，正確的是()圖2A靜摩擦力都做正功，滑動(dòng)摩擦力都做負(fù)功B靜摩擦力都不做功，滑動(dòng)摩擦力都做負(fù)功C有靜摩擦力做正功，有滑動(dòng)摩擦力不做功D有靜摩擦力做負(fù)功，有滑動(dòng)摩擦力做正功【解析】物塊A、B在外力F的作用下一起沿水平地面做勻速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)平衡條件得知，A對(duì)B的靜摩擦力與拉力F平衡，地面對(duì)A的滑動(dòng)摩擦力與B對(duì)A的靜摩擦力平衡，則地面對(duì)A的滑動(dòng)摩擦力方向向左，對(duì)A做負(fù)功，物塊A對(duì)地面的滑動(dòng)摩擦力不做功，A對(duì)B的靜摩擦力做負(fù)功，B對(duì)A的靜摩擦力做正功，因此，選項(xiàng)C正確，其他選項(xiàng)均錯(cuò)【答案】C4(多選)如圖3所示，質(zhì)量為m的物塊在傾角為的斜面上，始終與斜面保持相對(duì)靜止，下列說(shuō)法中正確的是()圖3A若斜面向右勻速移動(dòng)距離s，斜面對(duì)物塊沒(méi)有做功B若斜面向上勻速移動(dòng)距離s，斜面對(duì)物塊做功mgsC若斜面向左以加速度a移動(dòng)距離s，斜面對(duì)物塊做功masD若斜面向下以加速度a移動(dòng)距離s，斜面對(duì)物塊做功m(ga)s【解析】若斜面勻速移動(dòng)，由平衡條件可知，斜面對(duì)物體的作用力與重力大小相等方向相反，即豎直向上，向右平移時(shí)，作用力方向與位移方向垂直，斜面對(duì)物體的作用力不做功；向上時(shí)，作用力方向與位移方向相同，做功為WFsmgs，A、B均正確；若斜面向左以加速度a移動(dòng)時(shí)，物體所受合外力F合ma，因?yàn)橹亓Σ蛔龉Γ贤饬ψ龉礊樾泵鎸?duì)物體做的功WF合smas，C正確；若斜面向下以加速度a移動(dòng)時(shí)，斜面對(duì)物體的作用力為F，由牛頓第二定律得mgFma，所以Fmgma，斜面對(duì)物體做的功為WFs(mgma)s，D錯(cuò)誤【答案】ABC5(多選)質(zhì)量為2 kg的物體置于水平面上，在運(yùn)動(dòng)方向上受到水平拉力F的作用，沿水平方向做勻變速運(yùn)動(dòng)，拉力F作用2 s后撤去，物體運(yùn)動(dòng)的速度圖象如圖4所示，則下列說(shuō)法正確的是(g取10 m/s2)() 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：02690038】圖4A拉力F做功150 JB拉力F做功350 JC物體克服摩擦力做功100 JD物體克服摩擦力做功175 J【解析】由題圖可以求出02 s內(nèi)的加速度a12.5 m/s2，26 s內(nèi)的加速度a22.5 m/s2，由FFfma1，F(xiàn)fma2聯(lián)立，得F10 N，F(xiàn)f5 N，由題圖還可求出前2 s內(nèi)的位移l115 m,26 s內(nèi)的位移l220 m所以拉力做功WFFl11015 J150 J，摩擦力做功WFfFf(l1l2)5(1520)J175 J，即物體克服摩擦力做功175 J，故A、D正確【答案】AD6將質(zhì)量為m的物體置于光滑的水平面上，用水平恒力F作用于m上，使之在光滑的水平面上沿力F的方向移動(dòng)距離s，此過(guò)程中恒力F做功為W1，平均功率為P1，再將另一質(zhì)量為M(Mm)的物體靜置于粗糙水平面上，用該水平恒力F作用其上，使之在粗糙的水平面上沿力F的方向移動(dòng)同樣距離s，此過(guò)程中恒力F做功為W2，平均功率為P2.則兩次恒力F做功和平均功率的關(guān)系是()AW1W2P1P2BW1W2P1P2DW1W2P1P2【解析】?jī)纱嗡胶懔ο嗟龋灰葡嗟?，根?jù)WFs知，恒力F所做的功相等在光滑水平面上運(yùn)動(dòng)的加速度大，根據(jù)位移時(shí)間公式知，在光滑水平面上的運(yùn)動(dòng)時(shí)間短，根據(jù)P知，P1P2，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤【答案】C7(多選)如圖5所示，四個(gè)相同的小球在距地面相同的高度以相同的速率分別豎直下拋、豎直上拋、平拋和斜拋，不計(jì)空氣阻力，則下列關(guān)于這四個(gè)小球從拋出到落地過(guò)程的說(shuō)法中正確的是()圖5A小球飛行過(guò)程中單位時(shí)間內(nèi)的速度變化相同B小球落地時(shí)，重力的瞬時(shí)功率均相同C從開始運(yùn)動(dòng)至落地，重力對(duì)小球做功相同D從開始運(yùn)動(dòng)至落地，重力對(duì)小球做功的平均功率相同【解析】因?yàn)閽侒w運(yùn)動(dòng)的加速度恒為g，所以選項(xiàng)A正確；小球落地時(shí)豎直方向速度大小不同，B錯(cuò)誤；WGmgh，選項(xiàng)C正確；從拋出到落地所用時(shí)間不等，所以D錯(cuò)誤【答案】AC8(2016寧波高一檢測(cè))質(zhì)量為m的汽車啟動(dòng)后沿平直路面行駛，如果發(fā)動(dòng)機(jī)的功率恒為P，且行駛過(guò)程中受到的阻力大小一定當(dāng)汽車速度為v時(shí)，汽車做勻速運(yùn)動(dòng)；當(dāng)汽車速度為時(shí)，汽車的瞬時(shí)加速度的大小為()A.B.C. D.【解析】由題意知，汽車所受阻力Ff，汽車速度為時(shí)的牽引力F，由牛頓第二定律得FFfma.聯(lián)立以上三式求得a，C正確【答案】C9(2016保定高一檢測(cè))如圖6是小孩滑滑梯的情景，假設(shè)滑梯是固定光滑斜面，傾面為30，小孩質(zhì)量為m，由靜止開始沿滑梯下滑，滑行距離為s時(shí)，重力的瞬時(shí)功率為()圖6Amg BmgCmg D.mg【解析】小孩的加速度ag，由v22as得小孩滑行距離s時(shí)的速率v，故此時(shí)重力的瞬時(shí)功率Pmgvsin 30mg，B正確【答案】B10(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7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()圖7【解析】當(dāng)牽引力大于阻力時(shí)，機(jī)車加速運(yùn)動(dòng)，但速度的增加會(huì)導(dǎo)致牽引力變小，機(jī)車所受的合力變小，機(jī)車的加速度變小，故機(jī)車的運(yùn)動(dòng)為加速度不斷變小的加速運(yùn)動(dòng)，直到加速度等于零變?yōu)閯蛩僦本€運(yùn)動(dòng)，故0t1時(shí)間內(nèi)，是一個(gè)恒定功率加速過(guò)程，直到變?yōu)閯蛩僦本€運(yùn)動(dòng)，t1t2時(shí)間內(nèi)，是另一個(gè)恒定功率加速過(guò)程，直到變?yōu)閯蛩僦本€運(yùn)動(dòng)，故A項(xiàng)正確【答案】A二、計(jì)算題11.如圖8所示，在光滑水平面上，物體受兩個(gè)相互垂直的大小分別為F13 N和F24 N的恒力，其合力在水平方向上，從靜止開始運(yùn)動(dòng)10 m，求：圖8 (1)F1和F2分別對(duì)物體做的功是多少？代數(shù)和為多大？(2)F1和F2合力為多大？合力做功是多少？ 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：02690039】【解析】(1)力F1做的功W1F1lcos 1310 J18 J力F2做的功W2F2lcos 2410 J32 JW1與W2的代數(shù)和WW1W218 J32 J50 J.(2)F1與F2的合力F N5 N合力F做的功WFl510 J50 J.【答案】(1)18 J32 J50 J(2)5 N50 J12(2016重慶高一檢測(cè))已知解放牌汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率為60 kW，汽車的質(zhì)量為4 t，它在水平路面上行駛時(shí)所受的阻力為車重的0.1 倍，g取10 m/s2，求：(1)解放牌汽車以額定功率從靜止啟動(dòng)后，能達(dá)到的最大速度；(2)若解放牌汽車以0.5 m/s2的加速度勻加速啟動(dòng)，其勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間多長(zhǎng)【解析】(1)Ffkmg4 000 N以額定功率啟動(dòng)，達(dá)到最大速度時(shí)，PFvmFfvm由此：vm15 m/s.(2)由a得FmaFf6 000 N由PFv得v10 m/s故t20 s.【答案】(1)15 m/s(2)20 s