高中同步测试卷·人教物理必修2：高中同步测试卷（五）第五单元 功和功率 word版含解析

高中同步测试卷·人教物理必修2：高中同步测试卷（五）第五单元 功和功率 word版含解析

高中同步测试卷(五) 第五单元 功和功率 (时间：90 分钟，满分：100 分) 一、单项选择题(本题共 7 小题，每小题 4 分，共 28 分．在每小题给出的四个选项中， 只有一个选项正确．) 1．如图所示，在加速向右运动的车厢中，一人用力向前推车厢(人与车厢始终保持相对 静止)，则下列说法中正确的是( ) A．人对车厢的作用力做正功 B．车厢对人做负功 C．车厢对人做正功 D．车厢对人不做功 第 1 题图 第 2 题图 第 3 题图 2．如图所示，一个人推磨，其推磨杆的力的大小始终为 F，与磨杆始终垂直，作用点 到轴心的距离为 r，磨绕轴转动，则在转动一周的过程中推力 F 做的功为( ) A．0 B．2πrF C．2Fr D．－2πrF 3．一滑块静止在粗糙水平地面上，t＝0 时给滑块施加一水平方向的作用力 F，力 F 和 滑块的速度 v 随时间的变化规律分别如图甲和乙所示．设在第 1 秒内、第 2 秒内力 F 对滑 块做的功分别为 W1、W2，则 W1 与 W2 之比为( ) A．1∶1 B．1∶2 C．1∶4 D．2∶1 4．如图甲所示，某女士第一次站立在台阶式自动扶梯上，扶梯将她送上楼，第二次如 图乙所示，该女士乘相同自动扶梯的同时，她还相对于扶梯匀速向上走，两次到达同一高 度．两次自动扶梯匀速运动的速度相同，下列关于两次自动扶梯的牵引力做功和功率的说法 正确的是( ) A．两次牵引力做功相同，第一次的牵引力的功率较大 B．第一次牵引力做功较大，两次牵引力的功率相同 C．第一次牵引力做功较大，功率也是第一次的大 D．两次牵引力做功相同，功率也相同 5.如图所示，水平抛出的物体抵达斜面上端 P 处时，其速度方向恰好沿 着斜面向下，然后沿斜面无摩擦滑下，在下图所示的图象中能正确描述物体 重力的功率 PG 随时间 t 变化的图象是( ) 6．如图所示是测量运动员体能的一种装置，运动员的质量为 m1， 绳一端拴在腰间水平方向跨过定滑轮(不计滑轮摩擦)，绳的另一端悬吊 的重物的质量为 m2，人在水平传送带上用力向后蹬传送带，而人的重心 不动，使得传送带以速度 v 匀速向右运动．人的脚与传送带间的动摩擦 因数为μ，则( ) A．人对传送带不做功 B．传送带给人的摩擦力方向与传送带的速度 v 方向相同 C．由题意可知，μm1g＝m2g D．人对传送带做功的功率为 m2gv 7．放在水平地面上的物体受到水平拉力的作用，在 0～6 s 内其速度与时间图象和拉力 的功率与时间图象分别如图甲、乙所示，则物体的质量为(g 取 10 m/s2)( ) A.5 3 kg B.10 9 kg C.3 5 kg D. 9 10 kg 二、多项选择题(本题共 5 小题，每小题 6 分，共 30 分．在每小题给出的四个选项中， 有多个选项符合题意．) 8．有一固定轨道 ABCD 如图所示，AB 段为四分之一光滑圆弧轨道，其半径为 R，BC 段是水平光滑轨道，CD 段是光滑斜面轨道，BC 和斜面 CD 间用一小段光滑圆弧连接．有 编号为 1、2、3、4 完全相同的 4 个小球(小球不能视为质点，其半径 r”“<”或“＝”) 14.(8 分)人在 A 点拉着绳通过一定滑轮吊起质量为 m＝50 kg 的物 体，如图所示，开始时绳与水平方向的夹角为 60°.当人匀速提起物体由 A 点沿水平方向运动 l＝2 m 而到达 B 点时，绳与水平方向成 30°角．则 人对绳的拉力做了多少功？ 15．(10 分)在修建高层建筑物时常用塔式起重机．在塔式起重机将质量为 m＝5×103 kg 的重物竖直吊起的过程中，重物由静止开始向上做匀加速直线运动，加速度 a＝0.2 m/s2，当 塔式起重机输出功率达到其允许的最大值时，保持该功率直到重物做 vm＝1.02 m/s 的匀速运 动．取 g＝10 m/s2，不计额外功．求： (1)塔式起重机允许输出的最大功率； (2)重物做匀加速运动所经历的时间和塔式起重机在第 2 s 末的输出功率． 16.(14 分)如图甲所示，质量为 m＝1 kg 的物体置于倾角为θ＝37°的固定斜面上(斜面足 够长)，对物体施加平行于斜面向上的恒力 F，作用时间 t1＝1 s 时撤去拉力，物体运动的部 分 v－t 图象如图乙所示，取 g＝10 m/s2，试求： 甲 乙 (1)在 0 到 1 s 内，拉力 F 的平均功率； (2)t＝4 s 时物体的速度 v. 参考答案与解析 1．[导学号 94770066] [解析]选 C.人受到重力、支持力、摩擦力和车厢对人的推力， 后面三个力的施力物体为车厢，因为人与车厢相对静止，所以有向右的加速度，重力和支持 力不做功，人受到车厢的摩擦力和推力两个力的合力，合力方向与速度方向相同，因此合力 做正功，C 项正确． 2．[导学号 94770067] [解析]选 B.推磨过程中，推力 F 始终与磨杆垂直，在推力 F 作 用下，推力 F 的作用点在转动一周过程中运动的路程为 s＝2πr，可将该圆周平均分为 n 等 份，n 无限大，则每一份可近似认为是一段直线运动，在每一小段直线运动中 F 做的功为 W0＝Fs0，又 2πr＝ns0，则转动一圈过程中，推力 F 做的功为 W＝nFs0＝2πrF.选项 B 正确， 其他选项均错． 3．[导学号 94770068] [解析]选 A.物体在第 1 秒内的位移 x1＝1 2 ×(2×1)m＝1 m，在第 2 秒内的位移 x2＝vt＝2×(2－1)m＝2 m．根据 W＝Fx 得，在第 1 秒内力 F 所做的功为 W1 ＝F1x1＝4×1 J＝4 J，第 2 秒内力 F 所做的功为 W2＝F2x2＝2×2 J＝4 J，所以：W1＝W2.故 A 正确，B、C、D 错误． 4．[导学号 94770069] [解析]选 B.由于两次自动扶梯匀速运动的速度相同，第二次该 女士是沿扶梯匀速向上行走，表明这两次扶梯对该女士的牵引力相同，但把该女士送到同一 高度时，所用的时间不同，第二次时间要短，扶梯运行的位移要小，由功的公式 W＝Fscos α 可知，第一次扶梯对该女士做的功要多．自动扶梯牵引力的功率由 P＝Fvcos α可知，扶梯 对该女士的牵引力相同，扶梯两次运行的速度也相同，所以两次牵引力的功率相同，选项 B 正确． 5．[导学号 94770070] [解析]选 C.抵达 P 处前，物体做平抛运动，其在竖直方向上的 分速度大小为 vy＝gt，重力的功率 PG＝mgvy＝mg2t，可见，该过程对应的 PG－t 图象是一条 经过原点的倾斜直线，直线的斜率 k1＝mg2，选项 A、B 错误；滑上斜面后，物体做匀加速 直线运动，其在竖直方向上的分运动也是匀加速直线运动，不过其加速度 ay 小于 g，所以 PG＝mg[vtP＋ay(t－tP)]＝mgvtP＋mgay(t－tP)＝PG tP＋mgay(t－tP)，可见，该过程对应的 PG－ t 图象也是一条倾斜直线，直线的斜率 k2＝mgayPB. [答案](1)μmgL (2)＝ > 14．[导学号 94770080] [解析]人对绳的拉力做的功与绳对物体的拉力做的功是相同的， 而由于匀速提升物体，故物体处于平衡状态，可知绳上拉力 F＝mg (1 分) 而物体上升的高度等于滑轮右侧绳子的伸长量Δl，设定滑轮的高度为 h，由几何关系易 得： h(cot 30°－cot 60°)＝l (2 分) Δl＝ h sin 30° － h sin 60° (2 分) 解得Δl＝1.46 m (1 分) 人对绳子做的功 W＝mgΔl＝500×1.46 J＝730 J． (2 分) [答案]730 J 15．[导学号 94770081] [解析](1)设塔式起重机允许输出的最大功率为 P0，重物达到最 大速度时，拉力 F0 的大小等于重物的重力． P0＝F0vm① (1 分) F0＝mg② (1 分) 代入数据，有：P0＝5.1×104 W．③ (1 分) (2)匀加速运动结束时，塔式起重机达到允许输出的最大功率，设此时重物受到的拉力 为 F，速度为 v1，匀加速运动经历时间为 t1，有： P0＝Fv1④ (1 分) F－mg＝ma⑤ (1 分) v1＝at1⑥ (1 分) 由③④⑤⑥，代入数据，得：t1＝5 s⑦ (1 分) 当时间为 t＝2 s 时，重物处于匀加速运动阶段，设此时速度的大小为 v2，输出功率为 P， 则 v2＝at⑧ (1 分) P＝Fv2⑨ (1 分) 由⑤⑧⑨，代入数据，得：P＝2.04×104 W． (1 分) [答案](1)5.1×104 W (2)5 s 2.04×104 W 16．[导学号 94770082] [解析](1)设拉力 F 作用时物体的加速度为 a1，对物体进行受力 分析，由牛顿第二定律可知： F－mgsin θ－μmgcos θ＝ma1 (1 分) 撤去拉力后，由牛顿第二定律有 mgsin θ＋μmgcos θ＝ma2 (1 分) 根据题中图乙可知：a1＝20 m/s2 (1 分) a2＝10 m/s2 (1 分) t1＝1 s 时物体的速度：v1＝a1t1 (1 分) 拉力 F 的平均功率为 P＝W t ＝Fx t ＝ F·1 2a1t21 t1 ＝Fv1 2 (1 分) 解得 P＝300 W． (1 分) (2)设撤去拉力后物体运动到最高点的时间为 t2， v1＝a2t2， (1 分) 解得 t2＝2 s (1 分) 则物体沿着斜面下滑的时间为 t3＝t－t1－t2＝1 s (1 分) 设下滑加速度为 a3，由牛顿第二定律可得： mgsin θ－μmgcos θ＝ma3 (1 分) 则 a3＝2 m/s2 (1 分) t＝4 s 时速度 v＝a3t3＝2 m/s (1 分) 方向沿斜面向下． (1 分) [答案](1)300 W (2)2 m/s，方向沿斜面向下