高中物理人教版 (2019)必修 第二册1 功与功率习题

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第二册1 功与功率习题，共18页。试卷主要包含了单选题，多选题，填空题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．下列关于功的说法中，正确的是（ ）。
A．功的正负表示方向
B．用100N的恒力推箱子做的功总是大于用10N的恒力推箱子做的功
C．在力的作用下物体发生了位移，则该力一定对物体做了功
D．力对物体做了负功，也可以说物体克服该力做了功
2．一个质量为m的木块静止在粗糙的水平面上，木块与水平面间的滑动摩擦力大小为2F0，某时刻开始木块受到大小如图所示的水平拉力的作用，下列说法正确的是（ ）
A．0到t0时间内，木块的位移大小为
B．t0时刻合力的功率为
C．0到t0时间内，水平拉力做功为
D．2t0时刻，木块的速度大小为
3．某潜水器质量为5×103kg，主要用于深海搜寻和打捞等。若在某次作业中，潜水器将4×103kg的高密度重物从3000m深的海底一起匀速提升到了海面，已知提升过程中潜水器的机械功率恒为180kW，水对潜水器的浮力和阻力相互平衡，影响可以忽略不计，g取10m/s2，则提升所用的时间约为（ ）
A．0.5×103sB．1.0×103sC．1.5×103sD．2.0×103s
4．如图所示，某一个物理量随另一个物理量变化的关系图像，则下列说法中不正确的是（ ）
A．若这个图是反映力做功的功率P随时间t的变化规律（图像），则图线与横轴围成的面积等于该力在相应时间内所做的功
B．若这个图是反映一个物体的速度v随时间t的变化规律（图像），这个图像的斜率表示这个物体的加速度，则图线与横轴围成的面积表示这个物体在一段时间内的位移
C．若这个图是反映一个质点的加速度a随时间t的变化规律（图像），则图线与横轴围成的面积等于质点在末时刻的速度
D．若这个图是反映一个物体所受力F随这个物体的位移x的变化规律（图像），则图线与横轴围成的面积表示物体在这段位移内这个力做的功
5．物体在恒定合外力F作用下由静止开始运动，经时间t，发生的位移为x，关于F在t时刻的功率P，下列说法中正确是（ ）
A．F的大小一定时，P与t成正比
B．F的大小一定时，P与x成正比
C．t一定时，P与F的大小成正比
D．x一定时，P与F的大小成正比
6．倾角为的粗糙斜面上放一质量为的木块，接触面间的动摩擦因数为，现通过一轻质动滑轮沿斜面向上拉木块，拉力的功率恒为，斜面足够长，则木块可以获得的最大速度为（ ）
A．B．
C．D．
7．汽车在平直公路上原来以功率P、速度匀速行驶。在时刻，司机减小油门，使汽车的功率减为，此后保持该功率继续行驶，在时刻，汽车又恢复到匀速运动状态，假定汽车所受阻力恒定不变。下列说法中正确的是（ ）
A．在时间内，汽车牵引力逐渐增大B．在时间内，汽车做加速运动
C．在时间内，汽车牵引力逐渐增大D．时刻后，汽车的速度仍为
8．物体在水平力F作用下，沿水平地面由静止开始运动，后撤去F，再经过物体停止运动，其图像如图。若整个过程拉力F做功为，平均功率为；物体克服摩擦阻力f做功为，平均功率为，加速过程加速度大小为，减速过程中加速度的大小为，则（ ）
A．B．C．D．
9．中国版“野牛”级重型气垫船，自重达540吨，最高速度为，装有“M-70”大功率燃气轮机，该机额定输出功率为。假设“野牛”级重型气垫船在海面航行过程中所受的阻力f与速度v成正比，即。则下列说法中正确的是（ ）
A．“野牛”级重型气垫船的最大牵引力为
B．在额定输出功率下以最高速度航行时，气垫船所受的阻力为
C．以最高速度一半的速度匀速航行时，气垫船发动机的输出功率为
D．从题中给出的数据，不能计算阻力f与速度v的比值k
10．如图所示，长l的木板P静止在水平面上。木块Q以某一初速度从左端滑上木板，并从右端滑离木板。该过程木板P向右滑行的距离为s。已知木块与木板间的滑动摩擦力大小为，木板与水平面间的滑动摩擦力大小为。在该过程中，下列判断正确的是（ ）
A．木块Q克服滑动摩擦力做的功是
B．滑动摩擦力对木块Q做的功是
C．滑动摩擦力对木板P做的功是
D．木板P克服水平面滑动摩擦力做的功是
11．如图，质量为M、长度为l的小车静止在光滑的水平面上。质量为m的小物块放在小车的最左端。现在一水平恒力F作用在小物块上，使物块从静止开始做匀加速直线运动，物块和小车之间的摩擦力为f。小车运动的位移为s时，物块刚好滑到小车的最右端。以下判断正确的是（ ）
A．力F对物块做功为B．力F对小车做功为
C．摩擦力对物块做功为D．摩擦力对小车做功为
12．如图所示，一根质量可以忽略不计的刚性轻杆，O端为固定转轴，杆可在竖直平面内无摩擦地转动，杆的中心点及另一端各固定一个小球A和B。已知两球质量相同，现用外力使杆静止在水平方向，然后撤去外力，杆将摆下，从开始运动到杆处于竖直方向的过程中（ ）
A．两球重力做功相等
B．杆的弹力对A球做正功，对B球做负功
C．杆的弹力对A球做负功，对B球做正功
D．杆的弹力对A球和B球均不做功
二、多选题
13．一玩具电动小汽车在水平面上由静止以恒定功率启动，所能获得的最大速度为2m/s，其图像如图所示，已知小汽车质量为1kg，所受阻力恒为1N，以下说法正确的是（ ）
A．小汽车在0~10s内做匀加速直线运动
B．小汽车额定功率为2W
C．小汽车速度为时加速度为
D．小汽车10s内位移大于10m
14．下图中力F大小相等，物体沿水平面运动相同的位移，下列说法正确的是（ ）
A．甲图中力F做功最多，丁图中力F做功最少
B．乙图中力F做功与丙图中力F做功一样多
C．每副图中有三个力做功
D．乙图中物体克服摩擦力做功与丁图中物体克服摩擦力做功一样多
15．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（ ）
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
三、填空题
16．用一水平拉力拉着质量为的物体沿水平路面匀速运动了。若物体受到的阻力为，则此过程中重力对物体做功___________J，地面支持力对物体做功___________J，阻力对物体做功___________J，水平拉力对物体做功___________J。
17．如图所示，若将秋千坐板和人作为一个整体，分析其由最高点摆动至最低点的受力和做功情况，完成下表。
18．如图所示，质量为的小物体（可视为质点）从倾角为高为动摩擦因数为的固定斜面顶端滑到斜面底端的过程中，重力对物体做功=___________；斜面和物体间的摩擦力对物体做功=___________；斜面对物体的支持力做功=___________。
19．汽车发动机的功率不变时，汽车的牵引力跟汽车的速度成___________，故汽车上坡时，必须减小___________，才能得到较大的___________。在水平路面上运动的汽车的额定功率为200kW，质量为1×104kg，设阻力恒定，且为车重的0.1倍，汽车在运动过程中所能达到的最大速度为___________m/s。
20．如图所示，水平传送带长为L，始终以速度v保持匀速顺时针转动，把质量为m的货物无初速度地放到A点，当货物运动到AC的中点B时速度恰为v，而后被传送到C点。货物与传送带间的动摩擦因数为，重力加速度大小为g。则货物从A点到C点的过程中，摩擦力对货物做功的平均功率为________，传送带克服摩擦力做功的平均功率为________。
四、实验题
21．为了测量玩具遥控汽车的额定功率，某学习小组用天平测出小车质量为0.5 kg，小车的最大速度由打点计时器打出的纸带来测量（如图所示）。主要实验步骤有：
A．给小车尾部系一条长纸带并让纸带穿过打点计时器；
B．接通打点计时器电源（电源频率50 Hz），使小车以额定功率沿水平地面直线加速到最大速度，继续运行一段时间后关闭小车发动机，使其沿地面直线向前滑行直至停止；
C．学习小组分析后选择了认为符合要求的一段纸带，从某点开始每5个连续点标为一个记数点，并将表示每两个相邻记数点间距离的字母和测量数据在纸带上做了记录。（所有结果均保留3位有效数字）
① 由纸带知遥控汽车的最大速度为v=________m/s；
② 实验小组在计算关闭发动机后的遥控汽车滑行过程的加速度时，选择了纸带上后5段数据，经过分析又舍掉了一段不合理数据。请你判断哪段数据不合理_________ （用字母表示），舍掉了不合理数据后加速度的计算表达式为a=__________ （请用时间间隔T及纸带上表示记数点间距离的字母表示），计算出的加速度大小为__________m/s2；
③ 遥控汽车滑行过程的阻力大小为f=________N，其额定功率P=_________W。
五、解答题
22．如图，长为的自动扶梯把质量为的顾客送到高的楼上。重力加速度，若此过程中顾客的运动近似为匀速运动。
（1）顾客所受的重力做了多少功？
（2）自动扶梯的支持力对顾客做了多少功？
23．如图所示，A、B两物体的质量均为1kg，A在恒定大小为的向心力作用下在光滑水平面上顺时针匀速圆周运动；B在水平恒力F作用下，从静止开始沿着圆的直径方向向A靠近。A、B两物体同时从P、Q位置分别开始运动，当A用时4s绕圆运动1圈时，A、B正好在P点相遇；当A再绕半周时，又与B在C处相遇。试求：
（1）B物体所受恒力F大小？
（2）由Q到C过程中F做功大小？
24．一辆小汽车的额定功率为，在水平直路面上由静止启动，已知汽车的质量为，汽车受到的阻力恒为车重的0.2倍，g取10m/s2
（1）求汽车能达到的最大速度；
（2）若汽车以的恒定加速度启动，求匀加速维持的时间；并画出该过程的图像；
（3）若汽车以恒定功率启动，经达到最大速度，画出该过程的图像。
作用力
是否做功
正功还是负功
参考答案：
1．D
【详解】A．功是标量，功的正负不表示方向，A错误；
B．根据可知力大，力所做的功不一定大，B错误；
C．根据可知在力的作用下物体在该力的方向上发生了位移，力才对物体做功，C错误；
D．力对物体做了负功，也可以说物体克服该力做了功，D正确。
故选D。
2．D
【详解】A．0～t0时间内，木块产生的加速度为
木块产生的位移为
故A错误；
B．t0时刻木块的速度为
则t0时刻合力的功率为
故B错误；
C．0到t0时间内，水平拉力做功为
W=4F0x=
故C错误；
D．在t0之后产生的加速度大小为
a′==
2t0时刻，木块的速度大小为
v′=v-a′t0=
故D正确。
故选D。
3．C
【详解】以潜水器和高密度重物整体为研究对象，由匀速上升可知整体处于平衡状态，且浮力与阻力平衡，可知潜水器的牵引力F与整体重力平衡，即
F=（m＋M）g=（5×103＋4×103）×10N=9×104N
潜水器和重物匀速上升时，由P=Fv可得上升速度
潜水器和重物上升的高度为
h=3000m
上升的时间
故选C。
4．C
【详解】A．由W=Pt可知，此时这个图像中图线与横轴围成的面积等于该力在相应时间内所做的功，故A正确，不符合题意；
B．由可知，这个图像的斜率表示这个物体的加速度，由可知，此时这个图像中图线与横轴围成的面积等于这个物体在一段时间内的位移，故B正确，不符合题意；
C．由可知，此时这个图像中图线与横轴围成的面积等于质点在这段时间内的速度变化量，故C错误，符合题意；
D．由可知，此时这个图像中图线与横轴围成的面积表示物体在这段位移内力所做的功，故D正确，不符合题意。
故选C。
5．A
【详解】AC．瞬时功率可表示为
P＝Fv
由牛顿第二定律及速度公式可得
联立可得
可知，F的大小一定时，P与t成正比，t一定时，P与F2的大小成正比A正确，C错误；
BD．由速度位移公式可得
即
可知，F的大小一定时，P与成正比，x一定时，P与的大小成正比，BD错误。
故选A。
6．D
【详解】当木块速度达到最大时，木块所受定滑轮的拉力等于阻力与重力沿斜面向下的分力之和，根据滑轮的特点可得，在绳上提供的拉力
绳子的速度
根据
可得
故选D。
7．C
【详解】A．时间内，汽车做匀速直线运动，牵引力等于阻力，牵引力保持不变，故A错误；
BC．从时刻到时刻，功率减半，根据
可知牵引力减半，汽车合力方向与速度方向相反，加速度方向与速度方向相反，汽车做减速运动，汽车速度减小，牵引力增大，汽车所受合力减小，加速度减小，当加速度减小到零时，汽车又做匀速直线运动，故B错误，C正确；
D．在时刻，汽车做匀速运动，牵引力等于阻力，设为f，在时刻有
开始阶段有
联立解得
故D错误。
故选C。
8．C
【详解】A．根据能量守恒，拉力做功全部用于克服摩擦阻力做功，即，A错误；
B．由图像可知，直线的斜率大小为加速度大小，力F作用时加速度
撤去F之后
所以
故B错误；
C．因为，功率关系为
，
C正确；
D．拉力做功过程运动的位移为
整个过程物体运动的位移为
因，可得
代入得
D错误。
故选C。
9．B
【详解】AB．在额定功率下以最大速度航行时，牵引力大小等于阻力大小
则在额定功率下加速过程中，牵引力将大于，A错误，B正确；
C．以最高速度一半的速度匀速航行时，气垫船受到的阻力
由于匀速运动，所以牵引力等于阻力，则功率
C错误；
D．根据
所以从题中给出的数据，能计算阻力与速度的比值，D错误。
故选B。
10．C
【详解】AB．该过程中木块的对地位移为，木块Q克服滑动摩擦力做的功是
滑动摩擦力对木块Q做负功，则有
AB错误；
C．木板P的对地位移为，滑动摩擦力对木板P做正功，则有
C正确；
D．木板P的对地位移为，木板P克服水平面滑动摩擦力做的功为
D错误。
故选C。
11．D
【详解】A．小物块在力F作用下通过的位移为
故力F对物块所做功为
A错误；
B．小车不受力F的作用，力F对小车做功为0，故B错误；
C．小物块在摩擦力f作用下通过的位移也为
摩擦力对物块做负功，故摩擦力f对物块所做的功为
故C错误；
D．小车在摩擦力作用下通过的位移为s，故摩擦力对小车做的功为，故D正确。
故选D。
12．C
【详解】A．两球重力相同，下落高度不同，故两球重力做功不相等，A错误；
BCD．两球同轴转动，角速度相等，由知B球的速度总是等于A球速度的2倍，由于杆在转动过程中无摩擦，故系统机械能守恒，设杆长为，A球运动到竖直方向时的速度为v，则有
解得
A球获得的动能小于减少的重力势能，其机械能减少，故杆对A球做负功，同理可判定杆对B球做正功，BD错误，C正确。
故选C。
13．BD
【详解】A．由图像斜率可知，小汽车在0~10s内做加速度减小的变加速直线运动，故A错误；
B．当小汽车达到最大速度时，牵引力F等于阻力f，有
故B正确；
C．小汽车速度为1m/s时，牵引力为
根据牛顿第二定理可得
代入数据，解得
故C错误；
D．根据图像面积估算，可知小汽车10s内位移大于10m，故D正确。
故选BD。
14．AB
【详解】AB．力对物体做的功等于力的大小、位移的大小、力跟位移夹角的余弦值三者的乘积，所以由
可知，甲图中力F做功最多，丁图中力F做功最少，乙图中力F做功与丙图中力F做功一样多，故AB正确；
D．由图可以看出，乙图中压力最大，丁图中压力最小，所以乙图中物体受到的摩擦力最大，丁图中物体受的摩擦力最小，所以乙图中物体克服摩擦力做功比丁图中物体克服摩擦力做功多，故D错误；
C．甲图中，重力和支持路不做功，只有力做功，乙图中重力和支持力不做功，有力和摩擦力做功，丙图中重力和支持路不做功，只有力做功，丁图中重力和支持力不做功，有力和摩擦力做功，C错误。
故选AB。
15．BD
【详解】AB．在0~2t0时间内，物体的加速度
a1＝
2t0时刻的速度
v1＝a1·2t0＝
位移
s1＝
在2t0~3t0时间内，加速度
a2＝
3t0时刻的速度
v2＝v1＋a2t0＝
2t0~3t0时间内的位移
s2＝
所以3t0时刻的瞬时功率
P＝3F0v2＝
B正确，A错误；
CD．3t0内的平均功率
＝＝＝
D正确，C错误。
故选为BD。
16． 0 0 2000
【详解】[1]重力与物体的运动方向垂直，重力做功为零；
[2]地面支持力与物体的运动方向垂直，支持力做功为零；
[3]阻力对物体做功为
[4]物体做匀速运动，则拉力
水平拉力对物体做功为
17．见解析
【详解】秋千坐板和人的整体受到重力，绳的拉力和空气阻力；重力方向竖直向下，由最高点摆动至最低点时，重力方向与位移方向夹角为锐角，故重力做正功；绳的拉力时刻与速度方向垂直，故不做功；空气阻力时刻与速度方向相反，故做负功。
见下表（要求学生至少填出两个，“空气阻力”为选择性要求，判断合理均为正确）
18． 0
【详解】[1] 重力对物体做功
[2] 斜面和物体间的摩擦力对物体做功
[2] 斜面对物体的支持力与物体运动的位移垂直，故做功为
19． 反比 速度 牵引力 20
【详解】[1][2][3]根据P=Fv，汽车发动机的功率不变时，汽车的牵引力跟汽车的速度成反比，故汽车上坡时，必须减小速度，才能得到较大的牵引力。
[4]根据题意
解得
20．
【详解】[1]货物在运动过程中，当速度达到v时，不再受摩擦力，故摩擦力所做的功
在货物加速过程中，由运动学公式有
货物从B到C所用时间
所以货物从A点到C点所用时间
则摩擦力对货物做功的平均功率
[2]货物在加速过程中平均速度为，而传送带的速度为v，货物加速运动的位移为，则传送带前进的位移一定为L，故传送带克服摩擦力所做的功
货物从A点到C点用时
故传送带克服摩擦力做功的平均功率应为
21． 2.01或（2.00） s5 2.00 1.00 2.01或（2.00）
【详解】[1]打点计时器电源频率是，每隔打一次点。因从某点开始每5个连续点标为一个记数点，故相邻两记数点间的时间间隔
由图看出，汽车在1、2两点间的位移最大，速度最大，所以最大速度为
[2]由知
可知数据不合理，应舍去。
[3]由
加速度表达式为
[4]代入数据得加速度大小为
[5]由牛顿第二定律有，遥控汽车滑行过程的阻力大小为
[6]汽车速度最大时，功率达到额定值，其额定功率
22．（1）；（2）
【详解】（1）顾客所受的重力做功为
（2）顾客做匀速运动，由平衡条件可知支持力竖直向上，大小等于，故支持力做功为
23．（1）4N；（2）288J
【详解】（1）据题A用时4s绕圆运动1圈，则A物体做匀速圆周运动的周期为，设A物体做匀速圆周运动的半径为R。对A物体，由向心力公式得
代入数据解得
B物体从Q点到P点的过程，由位移﹣时间公式得
B物体从Q点到C点的过程，由位移﹣时间公式得
由几何关系有
联立解得
对B物体，根据牛顿第二定律得
（2）根据
故由Q到C过程中F做功大小为
24．（1）20m/s；（2）5s，见解析；（3）见解析
【详解】（1）当牵引力与阻力大小相等时，汽车的速度最大，有
解得
（2）由牛顿第二定律有
设匀加速运动的最大速度为，此时功率达到最大，有
解得
当匀加速阶段结束后，汽车的功率不会发生改变，但是随着速度的增加，其牵引力减小，根据牛顿第二定律可知，其加速度也减小，当加速度减为零的时候，汽车的速度达到最大速度，所以汽车恒加速度启动过程，先是做匀加速直线运动，后做加速度减小的加速运动，最后匀速，由之前的分析可知，其最大速度为20m/s，其图像如图所示
（3）若汽车以恒功率启动，则有
汽车从静止开始做加速运动，由上述式子分析可知，随着速度增加，汽车的牵引力减低，然后汽车的加速度也减小，直到汽车的加速度减为零，汽车的速度达到最大值，所以汽车以恒功率启动，其运动过程为做加速度减小的加速运动，直至最后做匀速运动且由（1）可知，最大速度为20m/s，其图像如图所示
作用力
是否做功
正功还是负功
重 力
是
正功
绳的拉力
否
不做功
空气阻力
是
负功