高中物理人教版 (2019)必修 第二册功与功率课后练习题

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第二册功与功率课后练习题，共7页。试卷主要包含了跳绳是一种健身运动等内容，欢迎下载使用。
A级——学考达标
1．(2024·江苏盐城高一阶段练习)下列有关功和功率的说法，正确的是( )
A．做功越多，功率越大
B．功的正负是由位移和力的方向共同决定的
C．功是标量，做功－3 J比－5 J多
D．汽车的最大行驶速度只由汽车的额定功率决定
2.(2024·山东淄博高一检测)甲、乙两台挖掘机在工地上施工过程中，所做的功W随时间t变化的图像如图所示，根据图像可以确定的是( )
A．甲比乙做功多 B．甲比乙做功少
C．甲比乙做功快 D．甲比乙做功慢
3．(2024·青岛高一期末联考)如图，质量为m的战斗机正在升空，某时刻战斗机的速度为v，方向与水平面夹角为θ。已知重力加速度为g，则该时刻它克服重力做功的瞬时功率为( )
A．mgv B．mgvsin θ
C．mgvcs θ D．mgvtan θ
4．一台吊车的输出功率为6×104 W，用该吊车将质量为2 t的水泥板匀速吊起15 m高需要的时间是(g取10 m/s2)( )
A．3 s B．5 s
C．10 s D．15 s
5．动车组又称“动车组列车”，为现代火车的一种类型，由若干带动力的车辆(动车)和不带动力的车辆(拖车)组成，列车在正常使用期限内以固定编组模式运行。某动拖比(动车与拖车的数量之比)为4∶4的动车组以速率v沿直线轨道匀速行驶，为了提速，将动拖比提高为6∶2，若提速前后每节动车匀速行驶时的功率均为P，动车组行驶中受到的阻力f与行驶速度的平方v2成正比，则该动车组提速后的最大速度为( )
A.eq \f(3,2)v B.eq \r(\f(3,2))v
C.eq \r(3,\f(3,2))v D．2v
6．放在粗糙水平地面上的物体受到水平拉力的作用，在0～6 s内其速度与时间关系的图像和水平拉力的功率与时间关系的图像如图甲、乙所示。下列说法正确的是( )
A．0～6 s内物体的位移大小为20 m
B．0～6 s内拉力做功为100 J
C．滑动摩擦力的大小为5 N
D．0～6 s内滑动摩擦力做功为－50 J
7.(多选)如图所示，质量为m＝2 kg的小球，以v0＝15 m/s的初速度，朝着一个倾角为θ＝37°的斜面平抛出去，它落到斜面上时的速度方向刚好和斜面垂直，sin 37°＝0.6，g取10 m/s2，不计空气阻力，则( )
A．该小球落到斜面上的瞬间重力对小球做功的瞬时功率为400 W
B．该小球落到斜面上的瞬间重力对小球做功的瞬时功率为200 W
C．整个平抛运动过程中重力对小球做功的平均功率为400 W
D．整个平抛运动过程中重力对小球做功的平均功率为200 W
8.如图为一中学生做引体向上的示意图。引体向上分为两个过程：身体从最低点升到最高点的“上引”过程，身体从最高点回到最低点的“下放”过程。某同学在30 s内连续完成10个完整的引体向上，假设每次“上引”过程重心升高的高度大约为50 cm，已知该同学的质量为60 kg。g取10 m/s2，下列说法正确的是( )
A．“上引”过程单杠对人做正功
B．“下放”过程单杠对人做负功
C．在30 s内重力做的总功约为3 000 J
D．在30 s内克服重力做功的平均功率约为100 W
9．(12分)(选自鲁科版教材课后练习)跳绳是一种健身运动。一位同学在原地跳绳过程中，离开地面后竖直方向的速率—时间图像如图所示。若已知t0和跳绳者的质量m，重力加速度为g，不计阻力，请估算：
(1)跳绳者重心上升的最大高度；
(2)跳绳者克服重力做功的平均功率。
B级——选考进阶
10．(2024·福建厦门高一阶段练习)(多选)一质量为1 kg的物体置于升降机的水平地板上，t＝0时刻升降机由静止沿竖直方向运动。取竖直向下的方向为正，其加速度a随时间t变化的图像如图所示，g＝10 m/s2，则( )
A．在0～2 s内，升降机对物体做功48 J
B．在2～6 s内，升降机对物体做功－160 J
C．第7 s末，重力对物体做功的瞬时功率为20 W
D．0～8 s内，重力对物体做功的平均功率为20 W
11．质量为45 kg的某同学在跳绳时重心高度随时间变化的关系如图所示。g取10 m/s2，根据图像可估算出该同学在1分钟内克服重力做功的平均功率为( )
A．45 W B．135 W
C．169 W D．270 W
12．(14分)如图所示，质量为m＝2 kg的木块在倾角θ＝37°的斜面上由静止开始下滑，斜面足够长，木块与斜面间的动摩擦因数为0.5(已知：sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8，g取10 m/s2)。求：
(1)前2 s内重力的平均功率；
(2)2 s末重力的瞬时功率。
课时跟踪检测(十七)
1．选B 由功率公式P＝eq \f(W,t)，可知做功越多，功率不一定越大，故A错误；功的正负是由位移和力的方向共同决定的，当位移与力夹角大于90°时功为负，当位移与力夹角小于90°时功为正，故B正确；功是标量，做功－3 J比－5 J少，故C错误；汽车的速度最大时，牵引力等于阻力，则有vm＝eq \f(P,f)，可知汽车的最大行驶速度由额定功率和阻力共同决定，故D错误。
2．选C 机械做功与时间有关，在不知道机械做功时间的情况下无法比较甲、乙两台挖掘机做功的多少，故A、B错误；根据题图可知，在相等时间内，甲比乙做功多，由P＝eq \f(W,t)可知，甲的功率大，即甲比乙做功快，故C正确，D错误。
3．选B 战斗机受到的重力方向竖直向下，克服重力做功的瞬时功率应为P＝mgvy，又有vy＝vsin θ，解得P＝mgvsin θ，故选B。
4．选B 水泥板被匀速吊起，则其所受合力为零，即F＝mg＝2 000×10 N＝2×104 N，由P＝Fv，可得v＝eq \f(P,F)＝eq \f(6×104,2×104) m/s＝3 m/s，吊起15 m高需要的时间为t＝eq \f(h,v)＝eq \f(15,3) s＝5 s，故选B。
5．选C 由题意可知，动拖比(动车与拖车的数量之比)为4∶4时，有F牵＝f＝kv2，F牵v＝fv＝4P，将动拖比提高为6∶2时，设最大速度为v′，则有f′＝kv′2,6P＝f′v′，联立解得v′＝eq \r(3,\f(3,2))v，故C正确，A、B、D错误。
6．选D 由题图甲可知，在0～6 s内物块的位移大小为x＝eq \f(1,2)×(4＋6)×6 m＝30 m，故A错误；P­t图像中图线与时间轴围成的面积表示拉力做的功，则由题图乙可知，0～6 s内拉力做功WF＝eq \f(1,2)×2×30 J＋10×4 J＝70 J，故B错误；在2～6 s内，v＝6 m/s，P＝10 W，物体做匀速运动，滑动摩擦力的大小Ff＝F＝eq \f(P,v)＝eq \f(5,3) N，故C错误；在0～6 s内物体的位移大小为30 m，滑动摩擦力做负功，即Wf＝－FfL＝eq \f(5,3)×30 J＝－50 J，故D正确。
7．选AD 小球落到一倾角为θ的斜面上时，其速度方向与斜面垂直，故小球击中斜面前瞬间，速度方向与竖直方向的夹角为θ，则tan θ＝eq \f(v0,vy)，解得vy＝20 m/s，此时重力做功的瞬时功率为P＝mgvy＝2×10×20 W＝400 W，A正确，B错误；小球做平抛运动的时间为t＝eq \f(vy,g)＝2 s，下降的高度为h＝eq \f(1,2)gt2＝20 m，重力做功的平均功率eq \x\t(P)＝eq \f(mgh,t)＝200 W，C错误，D正确。
8．选D 单杠对人的作用力作用在手上，在“上引”和“下放”过程中，人的手没有发生位移，因此单杠对人不做功，故A、B错误；“上引”过程，重力做负功，“下放”过程重力做正功，“上引”和“下放”过程中重力做功的绝对值相同，则在30 s内重力做的总功为0，故C错误；完成一次引体向上克服重力做功约为WG＝mgh＝60×10×0.5 J＝300 J，30 s内克服重力做功的功率约为eq \x\t(P)＝eq \f(nWG,t)＝eq \f(10×300,30) W＝100 W，故D正确。
9．解析：(1)由题意可知，该同学离地上升的时间
t1＝eq \f(1,2)×eq \f(3,5)t0＝eq \f(3,10)t0，
该同学重心上升的最大高度h＝eq \f(1,2)gteq \\al(2,1)＝eq \f(9,200)gteq \\al(2,0)。
(2)每完成一次跳绳该同学克服重力做功WG＝mgh，对应时间为t0，故克服重力做功的平均功率为P＝eq \f(WG,t0)＝eq \f(9,200)mg2t0。
答案：(1)eq \f(9,200)gteq \\al(2,0) (2)eq \f(9,200)mg2t0
10．选BC 由题图可知，在0～2 s内，物体竖直向下做匀加速运动，且升降机对物体的作用力方向竖直向上，与物体的运动方向相反，故升降机对物体做负功，故A错误；2 s末，物体速度为v＝at02＝4 m/s，在2～6 s内物体加速度为0，做匀速直线运动，位移为x26＝vt26＝16 m，升降机对物体做功W＝－mgx26＝－160 J，故B正确；第7 s末，物体速度为v7＝v－at67＝2 m/s，重力对物体做功的瞬时功率为PG＝mgv7＝20 W，故C正确；0～2 s内物体位移为x02＝eq \f(1,2)ateq \\al(2,02)＝4 m,6～8 s内物体位移为x68＝vt68－eq \f(1,2)ateq \\al(2,68)＝4 m，在0～8 s内，重力对物体做功平均功率为eq \x\t(P)G＝eq \f(mg\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x02＋x26＋x68)),t08)＝30 W，故D错误。
11．选B 该同学所受重力为G＝mg＝45×10 N＝450 N，从题图可知，跳一次所用时间为t1＝eq \f(1,3) s，则1 min内所跳的次数n＝eq \f(60 s,\f(1,3) s)＝180，起跳的最大高度h＝0.1 m，则1分钟内克服重力做功为W＝G×nh＝450×180×0.1 J＝8 100 J，1 min内克服重力做功的平均功率为P＝eq \f(W,t)＝eq \f(8 100,60) W＝135 W，故选B。
12．解析：(1)木块所受的合外力为
F合＝mgsin θ－μmgcs θ＝mg(sin θ－μcs θ)＝2×10×(0.6－0.5×0.8)N＝4 N
木块沿斜面的加速度为a＝eq \f(F合,m)＝eq \f(4,2) m/s2＝2 m/s2
前2 s内木块的位移x＝eq \f(1,2)at2＝eq \f(1,2)×2×22 m＝4 m
所以，前2 s内重力做的功为
W＝mgsin θ·x＝2×10×0.6×4 J＝48 J
前2 s内重力的平均功率为eq \x\t(P)＝eq \f(W,t)＝eq \f(48,2) W＝24 W。
(2)木块在2 s末的速度v＝at＝2×2 m/s＝4 m/s
2 s末重力的瞬时功率
P＝mgsin θ·v＝2×10×0.6×4 W＝48 W。
答案：(1)24 W (2)48 W