2024-2025學(xué)年新教材高中物理第四章機(jī)械能及其守恒定律12功功率練習(xí)含解析粵教版必修2

PAGE8-功功率(25分鐘·60分)一、選擇題(本題共6小題,每題6分,共36分)1.關(guān)于力對(duì)物體做功,下列說(shuō)法正確的是 ()A.靜摩擦力對(duì)物體肯定不做功B.滑動(dòng)摩擦力對(duì)物體肯定做功C.一對(duì)平衡力對(duì)物體做功的代數(shù)和肯定為零D.合外力對(duì)物體不做功,物體肯定處于平衡狀態(tài)【解析】選C。假如靜摩擦力是動(dòng)力或者阻力,就會(huì)對(duì)物體做正功或者負(fù)功,A錯(cuò)誤;假如滑動(dòng)摩擦力既不是動(dòng)力也不是阻力,就對(duì)物體不做功,B錯(cuò)誤;一對(duì)平衡力要么對(duì)物體都不做功,要么一個(gè)正功一個(gè)負(fù)功且代數(shù)和為零,C正確;合外力對(duì)物體不做功,合外力不肯定為零,物體不肯定處于平衡狀態(tài),故D錯(cuò)誤。2.(2024·本溪高一檢測(cè))一輛汽車在水平馬路上行駛,設(shè)汽車在行駛過(guò)程中所受阻力不變,汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)始終以額定功率輸出。關(guān)于牽引力和汽車速度,下列說(shuō)法中正確的是 ()A.汽車加速行駛時(shí),牽引力不變,速度增大B.汽車加速行駛時(shí),牽引力增大,速度增大C.汽車加速行駛時(shí),牽引力減小,速度增大D.當(dāng)牽引力等于零時(shí),速度達(dá)到最大值【解析】選C。汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率恒定,即P肯定,則由公式P=Fv可得出v增大,此時(shí)F減小,但由于合外力方向與汽車運(yùn)動(dòng)方向一樣,因此汽車速度仍在增大;當(dāng)汽車受到的牽引力和阻力相等時(shí),汽車速度達(dá)到最大值,而后做勻速直線運(yùn)動(dòng),故C正確。3.(2024·廣州高一檢測(cè))列車在空載時(shí)加速經(jīng)過(guò)一段平直的路段,通過(guò)某點(diǎn)時(shí)速率為v,加速度大小為a1;當(dāng)列車滿載貨物再次加速經(jīng)過(guò)同一點(diǎn)時(shí),速率仍為v,加速度大小變?yōu)閍2。設(shè)列車發(fā)動(dòng)機(jī)的功率恒為P,阻力是列車重力的k倍,重力加速度大小為g,則列車空載與滿載時(shí)的質(zhì)量之比為 ()A. B.C. D.【解析】選B。對(duì)列車進(jìn)行受力分析,依據(jù)牛頓其次定律有:F-kmg=ma,解得:F=ma+kmg,列車功率恒定,經(jīng)過(guò)同一點(diǎn)時(shí),速率仍為v,由功率公式:P=Fv,可知F大小相等。依據(jù)題意,有F1=m1a1+km1g,F2=m2a2+km2g,F1=F2,解得:4.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 ()【解析】選B。依據(jù)功的概念及做功的兩個(gè)因素可知,只有同時(shí)滿意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?！炯庸逃?xùn)練】有下列幾種運(yùn)動(dòng)狀況:①用水平推力F推一質(zhì)量為m的物體在光滑水平面上前進(jìn)位移x;②用水平推力F推一質(zhì)量為2m的物體在粗糙水平面上前進(jìn)位移x;③用與水平方向成60°角斜向上的拉力F拉一質(zhì)量為m的物體在光滑水平地面上前進(jìn)位移2x;④用與斜面平行的力F拉一質(zhì)量為3m的物體在光滑斜面上前進(jìn)位移x。關(guān)于以上四種狀況下力F做功的推斷,正確的是 ()A.②狀況做功最多 B.①狀況做功最少C.④狀況做功最少 D.四種狀況做功一樣多【解析】選D。由功的公式W=Fxcosα知第①種狀況力F做功W1=Fx,第②種狀況力F做功W2=Fx,第③種狀況力F做功W3=F·2x·cos60°=Fx,第④種狀況力F做功W4=Fx可見(jiàn)四種狀況力做功一樣多,選項(xiàng)D正確。5.我國(guó)自主研發(fā)的第一艘平流層飛艇“圓夢(mèng)”號(hào)試飛勝利。若飛艇在平流層水平勻速飛行時(shí),所受空氣阻力與飛行速度成正比。當(dāng)勻速飛行速度為v時(shí),動(dòng)力系統(tǒng)的輸出功率為P;當(dāng)勻速飛行速度為2v時(shí),動(dòng)力系統(tǒng)的輸出功率為 ()A.B.C.2PD.4P【解析】選D。設(shè)當(dāng)飛艇以速度v勻速飛行時(shí),所受空氣阻力為f,則P=fv。由題意,當(dāng)勻速飛行速度為2v時(shí),所受空氣阻力為2f,所以此時(shí)動(dòng)力系統(tǒng)輸出的功率P1=2f·2v=4P,D正確。6.(2024·東莞高一檢測(cè))如圖為測(cè)定運(yùn)動(dòng)員體能的裝置,輕繩拴在腰間沿水平線跨過(guò)定滑輪(不計(jì)滑輪的質(zhì)量與摩擦),下懸重力為G的物體。設(shè)人的重心相對(duì)地面不動(dòng),人用力向后蹬傳送帶,使水平傳送帶以速率v逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),則()A.人對(duì)重物做功功率為GvB.人對(duì)傳送帶的摩擦力大小等于G,方向水平向右C.人對(duì)傳送帶的摩擦力對(duì)傳送帶不做功D.人對(duì)傳送帶做功的功率大小為Gv【解析】選D。重物沒(méi)有位移,所以人對(duì)重物沒(méi)有做功,功率為0,故A錯(cuò)誤;依據(jù)人的重心不動(dòng),則知人處于平衡狀態(tài),摩擦力與拉力平衡,傳送帶對(duì)人的摩擦力方向向右,拉力等于物體的重力G,所以人對(duì)傳送帶的摩擦力大小等于G,方向水平向左,故B錯(cuò)誤;在時(shí)間t內(nèi)人對(duì)傳送帶做功消耗的能量等于人對(duì)傳送帶做的功,人的重心不動(dòng),繩對(duì)人的拉力和人與傳送帶間的摩擦力平衡,而拉力又等于G。依據(jù)W=Fvt,所以人對(duì)傳送帶做的功為Gvt,故C錯(cuò)誤;依據(jù)恒力做功功率P=Fv得,人對(duì)傳送帶做功的功率大小為Gv,故D正確。二、計(jì)算題(本題共2小題,共24分。要有必要的文字說(shuō)明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要標(biāo)明單位)7.(12分)(2024·德州高一檢測(cè))如圖所示,在光滑水平面上,物體受兩個(gè)相互垂直的大小分別為F1=3N和F2=4N的恒力,其合力在水平方向上,從靜止起先運(yùn)動(dòng)10m,求:(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的合力為多大?合力做功是多少?【解析】(1)力F1做的功W1=F1lcosθ1=3×10×J=18J。力F2做的功W2=F2lcosθ2=4×10×J=32J。W1與W2的代數(shù)和W=W1+W2=18J+32J=50J。(2)F1與F2的合力F==N=5N,合力F做的功W′=Fl=5×10J=50J。答案:(1)18J32J50J(2)5N50J8.(12分)一架質(zhì)量m=2.0×104kg的飛機(jī)在水平跑道上起飛,發(fā)動(dòng)機(jī)供應(yīng)的推力恒為F1,在跑道上經(jīng)過(guò)s1=400m的加速運(yùn)動(dòng),達(dá)到起飛速度vm=100m/s?，F(xiàn)要使該飛機(jī)能在s2=100m的航母跑道上起飛,需用電磁彈射器協(xié)助。假設(shè)電磁彈射器對(duì)飛機(jī)施加恒定推力F2,飛機(jī)在地面和航母跑道上運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的阻力均為f=1.0×10(1)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的推力F1大小。(2)電磁彈射器的推力F2大小。(3)電磁彈射器的平均輸出功率。【解析】(1)設(shè)第一階段的加速度大小為a1,飛機(jī)在地面和航母跑道上運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的阻力均為f=1.0×104N,依據(jù)牛頓其次定律得F1-f=ma1 ①依據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)學(xué)問(wèn)知-0=2a1s1 ②聯(lián)立①②解得:F1=2.6×105N。(2)設(shè)飛機(jī)在電磁彈射區(qū)的加速度大小為a2,由=2a2s2可得a2==m/s2=50m/s2③由F2+F1-f=ma2 ④解③④得:F2=7.5×105N。(3)平均速度為:==50m/s平均功率為:=F2=7.5×105×50W=3.75×107W。答案:(1)2.6×105N(2)7.5×105N(3)3.75×107W(15分鐘·40分)9.(6分)如圖所示,小麗和小芳都從一樓到二樓商場(chǎng)去購(gòu)物,小麗從樓梯走上去,克服重力做功W1,所用時(shí)間t1,克服重力做功的平均功率為P1;小芳乘電梯上去,克服重力做功W2,所用時(shí)間t2,克服重力做功的平均功率為P2。已知她們的體重相同,且t1>t2,則 ()A.P1=P2 B.P1>P2 C.W1=W2 D.W1>W2【解析】選C。兩人的體重相同,爬樓的高度相同,依據(jù)公式W=-Gh可知兩人上樓過(guò)程重力做功相同,故克服重力做的功W1、W2大小相等,即W1=W2;克服重力的平均功率為P=,由于t1>t2,故P1<P2;故C正確。【加固訓(xùn)練】(多選)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)車和拖車編組而成,供應(yīng)動(dòng)力的車廂叫動(dòng)車,不供應(yīng)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3∶2C.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1∶2【解析】選B、D。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)的方向相同,選項(xiàng)A錯(cuò)誤。以后面的車廂為探討對(duì)象,F56=3ma,F67=2ma,則5、6節(jié)與6、7節(jié)車廂間的作用力之比為3∶2,選項(xiàng)B正確。依據(jù)v2=2ax,車廂停下來(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P=Fv知,最大速度變?yōu)樵瓉?lái)2倍,選項(xiàng)D正確。10.(6分)(多選)(2024·中山高一檢測(cè))汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率為60kW,汽車質(zhì)量為5t。汽車在水平面上行駛時(shí),阻力與車重成正比,取g=10m/s2,當(dāng)汽車以額定功率勻速行駛時(shí)速度為12m/s。突然減小油門,使發(fā)動(dòng)機(jī)功率減小到40kW,對(duì)接下來(lái)汽車的運(yùn)動(dòng)狀況的描述正確的有 ()A.先做勻減速運(yùn)動(dòng)再做勻加速運(yùn)動(dòng)B.先做加速度增大的減速運(yùn)動(dòng)再做勻速運(yùn)動(dòng)C.先做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng)再做勻速運(yùn)動(dòng)D.最終的速度大小是8m/s【解析】選C、D。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,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(yùn)動(dòng),速度減小,則牽引力增大,故汽車做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng),當(dāng)牽引力再次等于阻力時(shí),汽車做勻速運(yùn)動(dòng),故A、B錯(cuò)誤,C正確;當(dāng)功率為60kW時(shí),汽車做勻速直線運(yùn)動(dòng)的速度為12m/s,則f==N=5000N。當(dāng)牽引力再次等于阻力時(shí),又做勻速直線運(yùn)動(dòng),v==m/s=8m/s。故D正確。11.(6分)(多選)如圖所示,某中學(xué)科技小組制作了利用太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)小車的裝置。當(dāng)太陽(yáng)光照耀到小車上方的光電板時(shí),光電板中產(chǎn)生的電流經(jīng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)小車前進(jìn)。小車在平直的馬路上由靜止起先勻加速行駛,經(jīng)過(guò)時(shí)間t,速度為v時(shí)功率達(dá)到額定功率,并保持不變;小車又接著前進(jìn)了距離s,達(dá)到最大速度vm。設(shè)小車的質(zhì)量為m,運(yùn)動(dòng)過(guò)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(yùn)動(dòng)時(shí)的牽引力為f+D.小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)的牽引力為f+【解題指南】解答本題需明確以下兩點(diǎn):(1)小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng),牽引力不變,功率增大,達(dá)到額定功率后做變加速直線運(yùn)動(dòng)。(2)當(dāng)牽引力等于阻力時(shí),速度達(dá)到最大,做勻速直線運(yùn)動(dòng)?！窘馕觥窟xA、C。小車勻加速行駛時(shí),牽引力不變,電動(dòng)機(jī)的功率隨著小車速度的增大而增大,當(dāng)達(dá)到額定功率時(shí),以額定功率行駛,做加速度漸漸減小的加速運(yùn)動(dòng),最終當(dāng)牽引力等于阻力時(shí),速度達(dá)到最大,所以額定功率P=fvm,故A正確,B錯(cuò)誤;小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)加速度a=,依據(jù)牛頓其次定律知F-f=ma,聯(lián)立解得F=f+m,故C正確,的單位是m,與力的單位不同,D錯(cuò)誤。12.(22分)(2024·濰坊高一檢測(cè))如圖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m=5×103kg的重物豎直吊起的過(guò)程中,重物由靜止起先向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng),加速度a=0.2m/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vm=1.02m/s的勻速運(yùn)動(dòng)。g取10m/s(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)驗(yàn)的時(shí)間;(3)起重機(jī)在第2s末的輸出功率?！窘馕觥?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),