浙江省2019-2020學年高中物理 第六章 課時訓練1 功和功率（含解析）

課時訓練1功和功率基礎鞏固1.圖甲為一女士站在臺階式自動扶梯上勻速上樓(忽略扶梯對手的作用),圖乙為一男士站在履帶式自動扶梯上勻速上樓,兩人相對扶梯均靜止,下列關于力做功判斷正確的是(A)A.甲圖中支持力對人做正功B.甲圖中摩擦力對人做負功C.乙圖中支持力對人做正功D.乙圖中摩擦力對人做負功2.大小相等的力F按如圖所示的四種方式作用在相同的物體上,使物體沿粗糙的水平面移動相同的距離,其中力F做功最多的是(A)3.一只質(zhì)量為0.7 kg的足球靜止在水平地面上,某同學向球踢了一腳,踢球用的力為50 N,10 s內(nèi)足球在地面上滾動了20 m后停下,則(B)A.人對足球做了1 000 J的功B.足球滾動過程中地面對球的支持力不做功C.人對足球做功的功率為100 WD.踢出去的足球,獲得了1 000 J的動能4.(2019·衢州期中)用力F使質(zhì)量為10 kg的物體從靜止開始,以2 m/s2的加速度勻加速上升,不計空氣阻力,g取10 m/s2,那么2 s內(nèi)F做的功為(C)A.80 JB.200 JC.480 JD.400 J解析:由牛頓第二定律F-mg=ma,可得F=m(g+a)=120 N,2 s內(nèi)物體的位移l=at2=×2×4 m=4 m,則2 s內(nèi)F做的功W=Fl=120×4 J=480 J,故選C。5.(2019·溫州期中)如圖,質(zhì)量為m1和m2的物體分別在F1和F2作用下沿水平方向移動了相同距離,F1,F2大小相等,與水平方向的夾角均為,若m1<m2,F1做的功為W1,F2做的功為W2,則(A)A.W1=W2B.W1>W2C.W1<W2D.條件不足,無法確定解析:兩物體沿水平方向移動了相同距離,F1,F2大小相等、與水平方向的夾角均為,據(jù)W=Flcos 可得,兩力做的功W1=W2,選項A正確,B,C,D錯誤。6.如圖所示,小朋友在彈性較好的蹦床上跳躍翻騰,盡情玩耍。在小朋友接觸床面向下運動的過程中,床面對小朋友的彈力做功情況是(C)A.先做負功,再做正功B.先做正功,再做負功C.一直做負功D.一直做正功解析:小朋友接觸床面向下運動的過程中,彈性勢能不斷增加,彈力一直做負功,C正確。7.(2018·浙江6月學考)如圖所示,質(zhì)量為m的小車在與豎直方向成角的恒定拉力F作用下沿水平地面向左運動一段距離l。在此過程中,小車受到的阻力大小恒為Ff,則(C)A.拉力對小車做功為Flcos B.支持力對小車做功為Flsin C.阻力對小車做功為-FflD.重力對小車做功為mgl解析:拉力做功是Flsin ,重力與支持力的方向與運動方向垂直,所以不做功,阻力做功是-Ffl,故選C。8.下列各圖列出的各種做功情形中,功率最接近于 1 kW 的是(B)9.質(zhì)量為2 kg的物體做自由落體運動,經(jīng)過2 s落地。取g=10 m/s2。關于重力做功的功率,下列說法正確的是(D)A.下落過程中重力做的功是800 JB.下落過程中重力的平均功率是400 WC.落地前的瞬間,重力的瞬時功率是200 WD.落地前的瞬間,重力的瞬時功率是400 W解析:根據(jù)h=gt2=×10×22 m=20 m,則重力做功為W=mgh=2×10×20 J=400 J,故A錯誤;重力做功的平均功率= W=200 W,故B錯誤;落地時物體的速度v=gt=10×2 m/s=20 m/s,則重力做功的瞬時功率P=mgv=20×20 W=400 W,故C錯誤,D正確。10.鐵路提速要解決許多具體的技術(shù)問題,其中提高機車牽引力功率是一個重要問題。已知勻速行駛時,列車所受阻力與速度的平方成正比,即f=kv2。列車要提速,就必須研制出更大功率的機車。那么當列車分別以 120 km/h 和 40 km/h的速度在水平軌道上勻速行駛時,機車的牽引力功率之比為(C)A.31B.91C.271D.811解析:列車勻速行駛時,牽引力與阻力相等,則P=Fv=fv=kv3。能力提高11.一片質(zhì)量約5×10-4 kg的秋葉自5 m高的樹枝上落下并飄落到地面,此過程中重力的平均功率最接近于(g=10 m/s2)(A)A.0.005 WB.0.025 WC.0.05 W D.0.1 W解析:由于空氣阻力不能忽略,秋葉飄落到地面的運動不能視為自由落體運動。作為估算,可將其視為勻變速運動,下落時間取5 s,則下落過程的平均速度為1 m/s,重力的平均功率為P=mg=5×10-3 W,故選A。12.如圖,一光滑大圓環(huán)固定在桌面上,環(huán)面位于豎直平面內(nèi),在大圓環(huán)上套著一個小環(huán),小環(huán)由大圓環(huán)的最高點從靜止開始下滑,在小環(huán)下滑的過程中,大圓環(huán)對它的作用力(A)A.一直不做功 B.一直做正功C.始終指向大圓環(huán)圓心D.始終背離大圓環(huán)圓心解析:大圓環(huán)光滑,對小環(huán)只有彈力FN,彈力始終沿徑向,與速度垂直,不做功,選項A正確,B錯誤;小環(huán)位于圓心上方某處時,FN沿半徑向外,小環(huán)位于圓心以下某處時,FN沿半徑向里,選項C,D錯誤。13.賽車是一項技術(shù)性、挑戰(zhàn)性和觀賞性都很強的運動。一選手駕駛賽車以恒定的功率P從靜止開始做加速運動,由功率的計算公式P=Fv可以判斷,在賽車加速運動的過程中(A)A.牽引力F越來越小B.牽引力F越來越大C.牽引力F保持不變D.牽引力F的大小變化無法判斷解析:賽車以恒定的功率P運動,由功率的計算公式P=Fv可以判斷,在賽車加速運動的過程中,隨速度v的增加,牽引力F越來越小,故選A。14.如圖,一位質(zhì)量為m的滑雪運動員從高h的斜坡加速下滑。如果運動員在下滑過程中受到的阻力為Ff,斜坡傾角為,則下列說法正確的是(B)A.阻力做功為Wf=FfB.重力做功為WG=mghC.阻力做功為Wf=FfhD.人所受外力的總功為零解析:阻力做功為Wf=-Ff,重力做功WG=mgh,選項B正確,A,C錯誤;運動員下滑過程中,速度變大,所以下滑過程中所受合外力總功不為零,選項D錯誤。15.(2019·溫州適應性測試)每年春節(jié)前溫州農(nóng)村都有搗年糕的習俗,借此來寓意“年年發(fā)財、步步高升”。搗年糕時,一人將“石杵”一起一落揮動,另一人在“石杵”揮動的間隙迅速翻動米粉團,直到米粉團柔軟而有彈性。已知“石杵”質(zhì)量為20 kg,每分鐘上下?lián)]動 20下,每次重心上升的高度約為90 cm,則人揮動“石杵”做功的功率約為(A)A.60 WB.120 WC.180 WD.540 W解析:每次重心上升時,克服重力做功W=mgh=180 J,所以人揮動“石杵”做功的功率為P= W=60 W,選項A正確。16.有一種氫氣燃料汽車,其中以氫氣為動力燃料的發(fā)動機在工作過程中,只會排出水蒸氣而無二氧化碳等其他廢氣排出,因而不會污染環(huán)境及產(chǎn)生溫室效應。假設某氫氣燃料汽車質(zhì)量為6 t,該車發(fā)動機的最大輸出功率為 60 kW,并保持最大輸出功率行駛在平直公路上,行駛時阻力是車重的0.05倍。(1)它的最大行駛速度為多大?(2)當它的速度為最大速度的一半時,汽車的加速度為多大?(g取10 m/s2)解析:(1)當汽車速度達最大時有牽引力F1=f=kmg,則汽車的最大速度vmax=,代入數(shù)據(jù)得vmax=20 m/s。(2)當它的速度為最大速度的一半時,汽車的牽引力為F2=,根據(jù)牛頓第二定律可得F2-f=ma,綜合兩式得,汽車的加速度為a=kg=0.5 m/s2。答案:(1)20 m/s(2)0.5 m/s217.摩托車比賽是一項精彩刺激的體育比賽,某次摩托車比賽中有如圖所示的一段賽道,水平高臺離地面的高度H=5.0 m,高臺右端有一壕溝,壕溝兩側(cè)的高度差為h=0.8 m,水平距離為8 m。求:(1)摩托車要安全跨越壕溝,在水平高臺上至少需多大的水平初速度;(2)若摩托車運動員以v0=10 m/s的初速度從坡底沖上高臺后,恰好安全跨越壕溝,摩托車從坡底沖上高臺至開始跨越壕溝的過程中,歷時t1=10 s,發(fā)動機的功率恒為P=5.0 kW,人和車的總質(zhì)量m=1.8×102 kg(可視為質(zhì)點),在摩托車沖上高臺的過程中克服摩擦力所做的功。解析:(1)由平拋運動規(guī)律得h=gt2,x=vt,得所需水平初速度v=20 m/s。(2)由動能定理得Pt1-mgH-Wf=mv2-m,得克服摩擦力所做的功Wf=1.4×104 J。答案:(1)20 m/s(2)1.4×104 J18.如圖所示為修建高層建筑常用的塔式起重機。在起重機將質(zhì)量m=5×103 kg的重物豎直吊起的過程中,重物由靜止開始向上做勻加速直線運動,加速度a=0.2 m/s2,當起重機輸出功率達到其允許的最大值時,保持該功率直到重物做vm=1.02 m/s的勻速運動。g取10 m/s2,不計額外功。求:(1)起重機允許輸出的最大功率;(2)重物做勻加速運動所經(jīng)歷的時間和起重機在第2秒末的輸出功率。解析:(1)設起重機允許輸出的最大功率為P0,重物達到最大速度時,拉力F0等于重力,有P0=F0vm,F0=mg,代入數(shù)據(jù)得P0=5.1×104 W。(2)勻加速運動結(jié)束時,起重機達到允許輸出的最大功率,設此時重物受到的拉力為F,速度為v1,勻加速運動經(jīng)歷的時間為t1,有P0=Fv1,F-mg=ma,v1=at1,聯(lián)立以上各式并代入數(shù)據(jù)得t1=5 s。t=2 s時,重物處于勻加速運動階段,設此時速度為v2,輸出功率為P,則有v2=at,P=Fv2,聯(lián)立以上各式并代入數(shù)據(jù)得P=2.04×104 W。答案:(1)5.1×104 W(2)5 s2.04×104 W- 6 -