物理必修 第二册功与功率课后作业题

这是一份物理必修 第二册功与功率课后作业题，共9页。
选择题1～11题，每小题7分，共77分。
对点题组练
题组一 功的理解与计算
1.如图所示，电梯与水平地面成θ角，一人站在电梯上，电梯从静止开始匀加速上升，达到一定速度后再匀速上升，若以FN表示水平梯板对人的支持力，G为人受到的重力，Ff为电梯对人的静摩擦力，下列结论正确的是( )
加速运动过程中Ff≠0，Ff、FN、G都做功
加速运动过程中Ff≠0，FN不做功
匀速运动过程中Ff≠0，FN、G都做功
匀速运动过程中Ff≠0，FN、G都不做功
2.如图所示，A、B、C、D四种情况，力F大小相等，物体运动的位移l也相同，以下情况力F做功最多的是( )
A B
C D
3.以一定速度竖直上抛一个小球，小球上升的最大高度为h，空气阻力的大小恒为Ff，则从抛出至落回到原出发点的过程中，空气阻力对小球做的功为( )
0 －Ffh
－2Ffh －4Ffh
题组二 正功和负功
4.如图所示，拖着旧橡胶轮胎跑步是耐力训练的一种有效方法。如果某受训者拖着轮胎在水平直道上跑了100 m，下列说法正确的是( )
轮胎受到地面的摩擦力对轮胎做负功
轮胎受到的重力对轮胎做正功
轮胎受到的拉力对轮胎不做功
轮胎受到的地面的支持力对轮胎做正功
5.(多选)如图所示，质量为m的滑块放在光滑斜面上，斜面与水平面间的摩擦力不计，在滑块从斜面顶端滑到斜面底端的过程中( )
重力对滑块做正功
滑块受到斜面的支持力与斜面垂直，所以支持力对滑块不做功
斜面对滑块的支持力对滑块做负功
滑块对斜面的压力对斜面做正功
6.如图所示，一光滑大圆环固定在桌面上，环面位于竖直平面内，在大圆环上套着一个小环。小环由大圆环的最高点从静止开始下滑，在小环下滑的过程中，大圆环对它的作用力( )
一直不做功 一直做正功
一直做负功 先做正功后做负功
7.如图所示，将一个大小为50 N与水平方向成60°角的力F作用在一个质量为6 kg的物体上，物体沿水平地面匀速前进了8 m，g取10 m/s2，下面关于物体所受各力做功的说法正确的是( )
力F对物体做功为400 J
摩擦力对物体做功为200 J
重力做功为480 J
合力做功为0
题组三 功率
8.(2024·河北邯郸二中高一月考)质量为2 kg的小球从某一高度由静止释放，经3 s到达地面，不计空气阻力，g取10 m/s2。则( )
落地时重力的瞬时功率为900 W
落地时重力的瞬时功率为450 W
3 s内重力的平均功率为600 W
3 s内重力的平均功率为300 W
9.如图所示，质量为m的小球以初速度v0水平抛出，恰好垂直打在倾角为θ的斜面上，不计空气阻力，重力加速度为g，则小球落在斜面上时重力的瞬时功率为( )
mgv0 eq \f(mgv0,tan θ)
eq \f(mgv0,cs θ) mgv0cs θ
10.飞行员进行素质训练时，抓住秋千杆由水平状态开始下摆，如图所示，在到达竖直位置的过程中，飞行员重力的瞬时功率的变化情况是( )
一直增大一直减小
先增大后减小先减小后增大
综合提升练
11.如图甲所示，滑轮质量、轴摩擦均不计，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，g取10 m/s2，由此可知( )
物体加速度大小为2 m/s2
4 s末F的功率大小为42 W
F的大小为21 N
4 s内F做功的平均功率为42 W
12.(10分)如图所示，用沿斜面向上、大小为800 N的力F，将质量为100 kg的物体沿倾角为θ＝37°的固定斜面由底端匀速地拉到顶端，斜面长L＝5 m，物体与斜面间的动摩擦因数为0.25。求这一过程中(g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8)：
(1)(3分)物体的重力所做的功；
(2)(3分)摩擦力所做的功；
(3)(4分)物体所受各力的合力所做的功。
培优加强练
13.(13分)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F的作用。力F的大小与时间t的关系如图所示，力的方向保持不变。则：
(1)(6分)3t0时刻的瞬时功率为多大？
(2)(7分)在0～3t0时间内，平均功率为多大？
第1节 功与功率
1.A [加速运动过程中，人的加速度方向斜向上，将加速度分解到水平和竖直方向得ax＝acs θ，方向水平向右，ay＝asin θ，方向竖直向上，水平方向受静摩擦力作用，Ff＝max＝macs θ，方向水平向右，竖直方向上有位移，所以重力和支持力都做功，水平方向上有位移，则摩擦力也做功，故A正确，B错误；匀速运动过程中，人受力平衡，水平方向人与电梯无相对运动趋势，则人不受摩擦力，但在竖直方向上有位移，所以重力和支持力都做功，故C、D错误。]
2.A [A选项中，力F做功为W＝Fl；B选项中，力F做功为W＝Flcs 30°＝eq \f(\r(3),2)Fl；C选项中，力F做功为W＝Flcs 30°＝eq \f(\r(3),2)Fl；D选项中，力F做功为W＝Flcs 60°＝eq \f(1,2)Fl，故力F做功最多的是选项A，即A正确。]
3.C [小球上升阶段，空气阻力做功W1＝－Ffh，下落阶段空气阻力做功W2＝－Ffh，整个过程中空气阻力做功W＝W1＋W2＝－2Ffh，故C正确。]
4.A [轮胎受到的重力和地面的支持力，方向都与位移方向垂直，这两个力均不做功，选项B、D错误；轮胎受到地面的摩擦力方向与位移方向相反，做负功，选项A正确；轮胎受到的拉力方向与位移方向夹角小于90°，做正功，选项C错误。]
5.ACD [在滑块从斜面顶端滑至底端的过程中，由于斜面与水平面间接触面光滑，斜面将向右移动一段距离，如图所示。滑块下滑过程中，重力对滑块做正功。斜面对滑块的支持力垂直于斜面，但滑块的位移方向与斜面不平行，即支持力FN与位移方向的夹角大于eq \f(π,2)，所以斜面对滑块的支持力对滑块做负功，滑块对斜面的压力对斜面做正功。故A、C、D正确。]
6.A [对小环进行受力分析，大圆环是光滑的，则小环和大圆环之间没有摩擦力，大圆环对小环的弹力总是垂直于小环的速度方向，弹力与速度的夹角为90°，所以大圆环对小环不做功，故A正确。]
7.D [WF＝Flcs 60°＝200 J，Wf＝－Ffl＝－Fcs 60°·l＝－200 J，WG＝0，WN＝0，W合＝WF＋Wf＋WG＋WN＝0，故选项D正确。]
8.D [小球只受重力，做自由落体运动，则3 s末速度为v＝gt＝10×3 m/s＝30 m/s，所以落地时重力的瞬时功率P＝mgv＝2×10×30 W＝600 W，故A、B错误；3 s内小球下落的高度为h＝eq \f(1,2)gt2，所以3 s内重力的平均功率P＝eq \f(W,t)＝eq \f(mgh,t)＝eq \f(mg·\f(1,2)gt2,t)＝eq \f(1,2)×2×102×3 W＝300 W，故C错误，D正确。]
9.B [如图所示，由于v的方向垂直于斜面，可求出小球落在斜面上时速度的竖直分量为vy＝eq \f(v0,tan θ)，小球落在斜面上时重力的瞬时功率P＝mgvy，联立可得P＝eq \f(mgv0,tan θ)，故选项B正确。]
10.C [飞行员刚开始下摆时，因为其速度为零，故起始时刻重力的瞬时功率为0，当飞行员下摆到最低点时，因重力与速度的方向垂直，此时重力的瞬时功率也为0，摆动中的其他位置瞬时功率不为0，则重力的瞬时功率先增大后减小，故C正确。]
11.B [由速度—时间图像可得物体加速度a＝0.5 m/s2，由牛顿第二定律得2F－mg＝ma，则F＝eq \f(mg＋ma,2)＝10.5 N，4 s末F的功率P＝F·2v＝10.5×2×2 W＝42 W，4 s内F做功的平均功率P＝eq \f(W,t)＝eq \f(F·2s,t)＝eq \f(10.5×2×4,4) W＝21 W，故选项B正确，A、C、D错误。]
12.(1)－3 000 J (2)－1 000 J (3)0
解析 对物体受力分析如图所示。
(1)WG＝－mgLsin θ
＝－3 000 J。
(2)Ff＝μFN＝μmgcs θ
Wf＝－FfL＝－μmgcs θ·
L＝－1 000 J。
(3)法一 WF＝FL＝4 000 J，WN＝FNLcs 90°＝0
W＝WF＋WG＋Wf＋WN＝0。
法二 物体做匀速运动，F合＝0，故W＝0。
13.(1)eq \f(15Feq \\al(2,0)t0,m) (2)eq \f(25Feq \\al(2,0)t0,6m)
解析 (1)0～2t0时间内，物体的加速度a1＝eq \f(F0,m)
2t0时刻，物体的速度v1＝a1·2t0＝eq \f(2F0t0,m)
2t0～3t0时间内，物体的加速度a2＝eq \f(3F0,m)
3t0时刻，物体的速度v2＝v1＋a2t0＝eq \f(5F0t0,m)
所以3t0时刻F的瞬时功率P＝3F0v2＝eq \f(15Feq \\al(2,0)t0,m)。
(2)0～2t0时间内，物体的位移x1＝eq \f(v1,2)·2t0＝eq \f(2F0teq \\al(2,0),m)
2t0～3t0时间内，物体的位移x2＝eq \f(v1＋v2,2)t0＝eq \f(7F0teq \\al(2,0),2m)
0～3t0时间内F的平均功率
P＝eq \f(W,t)＝eq \f(F0x1＋3F0x2,3t0)＝eq \f(25Feq \\al(2,0)t0,6m)。