2020版高中物理 第一章 功和功率检测试题 鲁科版必修2

2020版高中物理 第一章 功和功率检测试题 鲁科版必修2

‎《功和功率》检测试题 ‎(时间:90分钟　满分:100分)‎ ‎【二维选题表】‎ 物理 观念 科学思维 科学 探究 科学态度与责任 功的理解 ‎1(易)‎ ‎4(易),9(中)‎ 功率的理解 ‎2(易)‎ 功和能 ‎7(易)‎ 功、功率的 计算 ‎3(易),5(易),6(中),‎ ‎10(中),11(中),12(中),‎ ‎13(易),14(中),‎ ‎17(中),18(中)‎ 机械效率 ‎8(中),16(中)‎ 机车启动 问题 ‎15(中)‎ 一、选择题(第1～6题为单项选择题,第7～12题为多项选择题,每小题4分,共48分)‎ ‎1.关于功的说法中正确的是(　C　)‎ A.功的大小只由力和位移的大小决定 B.因为功有正功和负功,所以功是矢量 C.合力的功等于各分力功的代数和 D.力对物体不做功,说明物体一定无位移 解析:功的大小由力和在力方向上的位移决定,选项A错误;功有正、负,但功是标量,无方向,选项B错误;合力的功等于各分力做功的代数和,选项C正确;力对物体不做功,物体在力方向上的位移为零,物体不一定无位移,选项D错误.‎ ‎2.关于力对物体做功的功率,下面几种说法中正确的是(　D　)‎ A.力对物体做功越多,这个力的功率就越大 B.力对物体做功的时间越短,这个力的功率就越大 C.力对物体做功少,其功率只能很小;力对物体做功多,其功率可能 较大 D.功率是表示做功快慢而不是表示做功多少的物理量 解析:由P=知,做功多并不能说功率大,选项A错误;同理选项B错误;功率是反映做功快慢的物理量,功率大表明做功快,故选项C错,D 正确.‎ ‎3.用F=6 N的力将质量为‎0.5 kg的物体由静止开始竖直向上提起,取g=‎10 m/s2,则2 s末F做功的功率是(　D　)‎ A.6 W B.12 W ‎ C.48 W D.24 W 解析:物体在F作用下向上做匀加速直线运动,加速度a==‎2 m/s2.‎ ‎2 s末的速度v=at=‎4 m/s,所以2 s末F的功率为P=Fv=6×4 W=24 W.‎ 8‎ ‎4. 如图所示,平板车放在光滑水平面上,一个人从车的左端加速向右端跑动.设人受到的摩擦力为f,平板车受到的摩擦力为f′,下列说法正确的是(　C　)‎ A.f,f′均做正功 B.f,f′均做负功 C.f做负功,f′做正功 D.因为是静摩擦力,f,f′做功均为零 解析:要注意人与平板车之间为静摩擦力,人受到的摩擦力f水平向右,而人与平板车接触的脚面随木板运动.因此f做负功;平板车受到的摩擦力f′水平向左,与车的运动方向一致,做正功,故选项C正确.‎ ‎5.一质量为‎1 kg的质点静止于光滑水平面上,从t=0时起,第1 s内受到2 N的水平外力作用,第2 s内受到同方向的1 N的外力作用.下列判断正确的是(　D　)‎ A.0～2 s内外力的平均功率是 W B.第2 s内外力所做的功是 J C.第2 s末外力的瞬时功率最大 D.第1 s末外力的瞬时功率最大 解析:由题意知质点所受的水平外力即为合力,则知质点在这2秒内的加速度分别为a1=‎2 m/s2,a2=‎1 m/s2,则质点在第1 s末与第2 s末的速度分别为v1=‎2 m/s,v2=‎3 m/s,第1 s内的位移s1=a1=×2×‎ ‎12 m‎=‎1 m.第2 s内的位移s2=v1t2+a2=‎2.5 m.第1 s内外力的功W1=F1s1=2 J,第2 s内外力的功W2=F2s2=2.5 J,则在0～2 s内外力的平均功率==2.25 W,A,B错误.由=Fv知质点在第1 s末与第2 s末的瞬时功率分别为P1=4 W,P2=3 W,故C错误,D正确.‎ ‎6.质量为m的物体,自高为h、长为l的光滑斜面顶端由静止滑下,经历时间t到达斜面底端,到达斜面底端时的速度为v.物体刚滑到斜面底端时,重力的功率是(　B　)‎ A.mgv B. ‎ C. D.‎ 解析: 由题意可知,物体下滑情况如图所示.由几何关系知,‎ 8‎ sin θ=h/l,α=90°-θ,‎ 由P=F·vcos α知,重力的功率PG=mgvcos α=mgvsin θ=mgv·,选项B正确.‎ ‎7.关于功和能的联系与区别,下列说法中正确的是(　BD　)‎ A.功是能量的量度 B.功是能量转化的量度,所以它们具有相同的单位 C.功就是能,能就是功,功和能是一样的 D.力对物体做功必须有一个过程,能量的转化也必须有一个过程 解析:功是能量转化的量度,是用来描述一个过程的物理量,是一个过程量,能是一个状态量,二者单位一样,都是焦耳,故选B,D.‎ ‎8. 如图所示,用滑轮组将重为600 N的物体匀速提升,如果拉力为 ‎350 N,则下列结论中不正确的是(　ABD　)‎ A.如果将物体提升‎2 m,拉力做功1 200 J B.如果将物体提升‎1 m,所做的有用功为350 J C.如果物体以‎0.5 m/s的速度匀速上升,拉力的功率为350 W D.此滑轮组的机械效率为80%‎ 解析:因为是动滑轮,物体提升‎2 m拉力作用点移动‎4 m,拉力做功W=Fs=1 400 J,选项A错误;物体提升‎1 m,克服物体重力做功为有用功,WG=mgh=600 J,选项B错误;物体速度为‎0.5 m/s,则拉力作用点移动速度是‎1 m/s,P=Fv=350 W,选项C正确;滑轮组的效率η==≈86%,选项D错误.‎ ‎9. 如图所示,物体沿弧形轨道下滑后滑上足够长的水平传送带,传送带以图示方向匀速运转,则传送带对物体做功情况可能是(　ACD　)‎ A.始终不做功 B.先做负功后做正功 C.先做正功后不做功 D.先做负功后不做功 解析:当物体刚滑上传送带时,若与传送带的速度相同,则传送带对物体只有支持力作用,传送带对物体不做功;若物体滑上传送带时的速度小于传送带的速度,传送带先对物体做正功;若物体滑上传送带时的速度大于传送带的速度,传送带先对物体做负功.无论物体以多大速度滑上传送带,物体最终与传送带相对静止,传送带最后都不会再对物体做功.故选项A,C,D正确,B错误.‎ 8‎ ‎10.某人用手将‎1 kg物体由静止竖直向上提起‎1 m,这时物体的速度为‎2 m/s,其中当地重力加速度g=‎10 m/s2,则下列说法正确的是(　AB　)‎ A.手对物体做功为12 J B.合外力做功为2 J C.合外力做功为12 J D.重力做功为10 J 解析:分析物体的运动情况可知,物体的初速度的大小为0,位移的大小为‎1 m,末速度的大小为‎2 m/s,由v2-=2ax可得,加速度为a=‎2 m/s2,由牛顿第二定律可得F-mg=ma,拉力F=mg+ma=12 N,手对物体做功为W=FL=12×1 J=12 J,故A正确,重力做的功WG=-mgh=-1×10×1 J=‎ ‎-10 J,故D错误,合外力做的功W合=W+WG=12 J-10 J=2 J,故B正确,C错误. ‎ ‎11. 质量为m的物体静止在光滑水平面上,从t=0时刻开始受到水平力的作用.力的大小F与时间t的关系如图所示,力的方向保持不变,则(　BD　)‎ A.3t0时刻的瞬时功率为 B.3t0时刻的瞬时功率为 C.在t=0到3t0这段时间内,水平力的平均功率为 D.在t=0到3t0这段时间内,水平力的平均功率为 解析:0～2t0时间内物体做匀加速直线运动,可求得2t0时刻物体的速度为2t0.2t0～3t0时间内物体也做匀加速直线运动,可求得3t0时刻物体的速度为2t0+t0=F0t0.所以3t0时刻的瞬时功率为‎3F0·=‎ ‎,故选项B正确,A错误;0～2t0时间内水平力做功为F02t0=‎ 8‎ ‎,2t0～3t0时间内水平力做功为‎3F0t0=,所以总功为,平均功率为,所以选项C错误,D正确.‎ ‎12.如图(甲)所示,滑轮质量、摩擦均不计,质量为‎2 kg的物体在F作用下由静止开始向上做匀加速运动,其速度随时间的变化关系如图(乙)所示,由此可知(g取‎10 m/s2)(　AC　)‎ A.4 s内F做功为84 J B.F的大小为21 N C.4 s末F的功率大小为42 W D.4 s内F做功的平均功率为42 W 解析:由速度—时间图象可知,物体在4 s内的位移为‎4 m,物体运动的加速度a=‎0.5 m/s2,根据动滑轮省力原理及牛顿第二定律可知,‎2F-‎ mg=ma,则力F大小等于10.5 N,因此,4 s内F做功为W=10.5×8 J=‎ ‎84 J,选项A正确,B错误;由公式P=Fv得,4 s末F的功率大小为P′=F·2v=42 W,选项C正确;4 s内F做功的平均功率为== W=21 W,选项D错误.‎ 二、非选择题(共52分)‎ ‎13.(6分)如图所示,表示物体在力F作用下在水平面上发生一段位移,试分别计算这三种情况下力F对物体所做的功.设在这三种情况下力F和位移l的大小都相同.F=10 N,l=‎1 m,角θ1,θ2,θ3的大小如图 所示.‎ 解析:(甲)图中力F与位移l之间的夹角α1=30°‎ W1=Flcos 30°=10×1× J=5 J. (2分)‎ ‎(乙)图中F与l的夹角α2=150°‎ W2=Flcos 150°=10×1×(-) J=-5 J. (2分)‎ ‎(丙)图中F与l的夹角α3=30°‎ 8‎ W3=Flcos 30°=5 J. (2分)‎ 答案:5 J　-5 J　5 J ‎14.(10分)一台起重机匀加速地将质量为1×‎103 kg的货物由静止竖直吊起,在2 s末货物的速度为v=‎4 m/s,g取‎10 m/s2,不计阻力,求:‎ ‎(1)起重机在这2 s内的平均输出功率.‎ ‎(2)起重机在2 s末的瞬时功率.‎ 解析:(1)货物的加速度 a== m/s2=‎2 m/s2, (1分)‎ ‎2 s内提升的高度为 h=at2=×2×‎22 m=‎4 m, (1分)‎ 根据牛顿第二定律可得,‎ F-mg=ma,‎ 则拉力F=m(a+g)=1×103×(2+10) N=1.2×104 N, (2分)‎ 起重机在这2 s内做的功 W=Fh=1.2×104×4 J=4.8×104 J, (2分)‎ ‎2 s内的平均输出功率 P== W=2.4×104 W. (2分)‎ ‎(2)2 s末的瞬时功率为 P2=Fv=1.2×104×4 W=4.8×104 W. (2分)‎ 答案:(1)2.4×104 W　(2)4.8×104 W ‎15.(8分)一辆质量为2.0×‎103 kg的汽车在平直公路上行驶,若汽车行驶过程中所受阻力恒为f=2.5×103 N,且保持功率为80 kW,求:‎ ‎(1)汽车在运动过程中所能达到的最大速度;‎ ‎(2)汽车的速度为‎5 m/s时的加速度a的大小;‎ 解析:(1)因汽车匀速直线运动时速度最大,‎ 由P=Fvm和F=f,‎ 得vm=‎32 m/s; (4分)‎ ‎(2)设v1=‎5 m/s时牵引力为F1,‎ 则P=F1v1,F1-f=ma,‎ 解得a=‎6.75 m/s2. (4分)‎ 答案:(1)‎32 m/s　(2)‎6.75 m/s2‎ ‎16. (8分)使用如图所示装置测滑轮组A,B的机械效率.已知物重G=4.5 N,用弹簧测力计向上匀速拉动绳子的自由端,使重物升高‎0.1 m,弹簧测力计示数为2 N.求:‎ 8‎ ‎(1)滑轮组A,B的机械效率η.‎ ‎(2)如果测出动滑轮B重为1.2 N,那么这个实验过程中克服摩擦力做了多少功?‎ 解析:(1)重物上升高度h=‎0.1 m, (1分)‎ 则弹簧测力计上升的距离s=3h=‎0.3 m, (1分)‎ η==×100%=75%. (2分)‎ ‎(2)根据机械功的原理有 Fs=(G+GB)h+Wf,‎ 所以Wf=Fs-(G+GB)h ‎=2×0.3 J-(4.5+1.2)×0.1 J ‎=0.03 J. (4分)‎ 答案:(1)75%　(2)0.03 J ‎17.(8分) 如图所示,水平传送带以速度v=‎9 m/s顺时针运转,两传动轮M,N之间的距离为x=‎10 m,若在M轮的正上方,将一质量为m=‎3 kg的物体轻放在传送带上,已知物体与传送带之间的动摩擦因数μ=0.3,物体由M处传送到N处的过程中,传送带对物体的摩擦力做了多少功?(g取‎10 m/s2)‎ 解析:物体在传送带上加速运动时a=μg=‎3 m/s2. (2分)‎ 刚好加速运动‎10 m时的速度 v0== m/s=‎2‎‎ m/s (2分)‎ 由于v=‎9 m/s>v0=‎2 m/s, (2分)‎ 所以物体从M至N的过程中一直加速,摩擦力做功 W=fx=μmgx=9×10 J=90 J. (2分)‎ 答案:90 J ‎18.(12分)一质量为m的物体静止在水平面上,在水平方向的拉力F作用下开始运动,在0～6 s内其运动的速度—时间图象与拉力的功率—时间图象如图(甲)、(乙)所示,g取‎10 m/s2,求:‎ ‎(1)0～6 s内物体克服摩擦力做的功;‎ ‎(2)0～6 s内拉力做的功.‎ 8‎ 解析:(1)由题图(甲)可知,t=2 s后物体做匀速直线运动,且速度为 ‎6 m‎/s,则F2=f,已知P2=F2v,故 f=F2== N=4 N, (2分)‎ 由图象可知在0～6 s内,物体通过的位移 s= m=‎30 m, (2分)‎ 故克服摩擦力做功为Wf=fs=4×30 J=120 J. (2分)‎ ‎(2)2 s时v=‎6 m/s,P1=60 W,‎ 则F1== N=10 N (2分)‎ 由图象可知在0～2 s内物体通过的位移 s1= m=‎6 m (1分)‎ ‎2～6 s内物体通过的位移 s2=s-s1=‎30 m-6 m=‎24 m. (1分)‎ 所以0～6 s内拉力做的功 W=F1s1+F2s2=10×6 J+4×24 J=156 J. (2分)‎ 答案:(1)120 J　(2)156 J 8‎