8.1 功與功率 課時(shí)作業(yè) （含答案）

人教版高一物理必修第一冊(cè)課時(shí)作業(yè)1功與功率一、單項(xiàng)選擇題1、如圖所示,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(gè)小環(huán)。小環(huán)由大圓環(huán)的最高點(diǎn)從靜止開始下滑,在小環(huán)下滑的過(guò)程中,大圓環(huán)對(duì)它的作用力()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2、如圖所示,小球位于光滑的曲面上,曲面體位于光滑的水平地面上,從地面上看,在小球沿曲面下滑的過(guò)程中,曲面體對(duì)小球的作用力()A.垂直于接觸面,做功為零B.垂直于接觸面,做負(fù)功C.不垂直于接觸面,做功為零D.不垂直于接觸面,做正功3、如圖所示,一自動(dòng)扶梯以恒定的速度v1運(yùn)送乘客上同一層樓,某乘客第一次站在扶梯上不動(dòng),第二次以相對(duì)扶梯v2的速度勻速往上走。兩次扶梯運(yùn)送乘客所做的功分別為W1、W2,牽引力的功率分別為P1、P2,則()A.W1<W2,P1<P2B.W1<W2,P1=P2C.W1=W2,P1<P2D.W1>W2,P1=P24、如圖所示，在水平面上，有一彎曲的槽道弧AB，槽道由半徑分別為eq\f(R,2)和R的兩個(gè)半圓構(gòu)成，現(xiàn)用大小恒為F的拉力將一光滑小球從A點(diǎn)沿槽道拉至B點(diǎn)，若拉力F的方向時(shí)時(shí)刻刻均與小球運(yùn)動(dòng)方向一致，則此過(guò)程中拉力所做的功為()A．0B．FRC.eq\f(3,2)πFRD．2πFR5、如圖所示，AB＝3AE，AC＝2AE，AD＝1.5AE，若把物體從斜面底部沿AB、AC、AD三個(gè)斜面勻速拉到頂端A時(shí)(不計(jì)摩擦)，則()A．沿著AB用的拉力最小，做功最多B．沿著AC用的拉力最小，做功最多C．沿著AD用的拉力最小，做功也最少D．沿著三個(gè)斜面用的拉力不相等，做功一樣多6、如圖所示,在豎直墻面前方的P點(diǎn),沿水平方向以較大的速度拋出一個(gè)小球,小球幾乎打在和P點(diǎn)等高的墻面上。逐漸減小小球拋出的速度,若小球每次拋出后都能打在豎直墻面上,不計(jì)空氣阻力,則小球打在豎直墻面前瞬間重力的功率()A.一定越來(lái)越大B.一定越來(lái)越小C.可能先變大后變小D.可能先變小后變大7、飛行員進(jìn)行素質(zhì)訓(xùn)練時(shí),抓住秋千桿由水平狀態(tài)開始下擺,如圖所示,到達(dá)豎直狀態(tài)的過(guò)程中,飛行員所受重力的瞬時(shí)功率變化情況是()A.一直增大B.一直減小C.先增大后減小D.先減小后增大8、如圖所示,質(zhì)量為50kg的同學(xué)在做仰臥起坐。若該同學(xué)上半身的質(zhì)量約為全身質(zhì)量的35,她在1min內(nèi)做了50個(gè)仰臥起坐,每次上半身重心上升的距離均為0.3m,則她在1min內(nèi)克服重力做的功W和相應(yīng)的功率P約為 (A.W=4500JP=75WB.W=450JP=7.5WC.W=3600JP=60WD.W=360JP=6W二、多項(xiàng)選擇題9、質(zhì)量為3kg的物體，從高45m處自由落下(g取10m/s2)，那么在下落的過(guò)程中()A．前2s內(nèi)重力做功的功率為300WB．前2s內(nèi)重力做功的功率為675WC．第2s末重力做功的功率為600WD．第2s末重力做功的功率為900W10、關(guān)于功率的概念,下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是 ()A.功率是描述力對(duì)物體做功多少的物理量B.由P=Wt可知,C.汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際功率越大,其做功就一定越多D.某個(gè)力對(duì)物體做功越快,它的功率就一定越大11、某地遭受大雨侵襲發(fā)生內(nèi)澇和泥石流災(zāi)害，某路段有一質(zhì)量為2.0×103kg的石塊隨著雨水由靜止開始沿傾角為30°的斜坡滑下，石塊滑至坡底時(shí)的速度大小為10m/s，g取10m/s2，則此時(shí)()A．石塊重力的瞬時(shí)功率為2×105WB．石塊重力的瞬時(shí)功率為1×105WC．石塊所受斜坡支持力的瞬時(shí)功率為零D．石塊所受斜坡支持力的瞬時(shí)功率為eq\r(3)×105W12、如圖所示為轎車中的手動(dòng)變速桿,若保持發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率不變,將變速桿推至不同擋位,可使轎車以不同的速度運(yùn)行,R是倒車擋。某型號(hào)轎車發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率為60kW,在水平路面上行駛的最大速度可達(dá)180km/h。假設(shè)該轎車在水平路面上行駛時(shí)所受阻力恒定,則該轎車 ()A.以最大牽引力爬坡,變速桿應(yīng)推至“1”擋B.以最大牽引力爬坡,變速桿應(yīng)推至“5”擋C.以額定功率在水平路面上以最大速度行駛時(shí),其牽引力為1200ND.以54km/h的速度在水平路面上勻速行駛時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率為60kW三、非選擇題13、圖示為修建高層建筑常用的塔式起重機(jī)．在起重機(jī)將質(zhì)量m＝5×103kg的重物豎直吊起的過(guò)程中，重物由靜止開始向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度a＝0.2m/s2，當(dāng)起重機(jī)輸出功率達(dá)到其允許的最大值時(shí)，保持該功率直到重物做vm＝1.02m/s的勻速運(yùn)動(dòng)．g取10m/s2，不計(jì)額外功．求：(1)起重機(jī)允許輸出的最大功率；(2)重物做勻加速運(yùn)動(dòng)所經(jīng)歷的時(shí)間和起重機(jī)在第2秒末的輸出功率．14、如圖所示，一地鐵列車從甲站由靜止啟動(dòng)后做直線運(yùn)動(dòng)，先勻加速運(yùn)動(dòng)t1=10s達(dá)到速度大小v=54km/h，再勻速運(yùn)動(dòng)t2=100s，接著勻減速運(yùn)動(dòng)t3=12s到達(dá)乙站停車。列車在運(yùn)行過(guò)程中所受的阻力大小恒為f=1×105N，列車在減速過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)停止工作，求：(1)列車勻速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中克服阻力所做的功W。(2)列車在勻加速階段牽引力的平均功率。15、如圖甲所示,質(zhì)量為5kg的物體置于粗糙水平地面上,受到水平恒力F作用一段時(shí)間后撤去,運(yùn)動(dòng)的v-t圖像如圖乙所示(g取10m/s2)。求:(1)物體與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ;(2)全過(guò)程物體克服摩擦力做的功W克;(3)水平恒力F的最大功率Pm。16、如圖所示，水平傳送帶正以v＝2m/s的速度運(yùn)行，兩端水平距離l＝8m，把一質(zhì)量m＝2kg的物塊輕輕放到傳送帶的A端，物塊在傳送帶的帶動(dòng)下向右運(yùn)動(dòng)，若物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.1，不計(jì)物塊的大小，g取10m/s2，則把這個(gè)物塊從A端傳送到B端的過(guò)程中，摩擦力對(duì)物塊做功的平均功率是多少？1s時(shí)，摩擦力對(duì)物塊做功的功率是多少？皮帶克服摩擦力做功的功率是多少？17、如圖,汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的功率為60kW,汽車的質(zhì)量為4t,當(dāng)它行駛在坡度為0.02的長(zhǎng)直公路上時(shí),所受阻力為車重的0.1倍,g取10m/s2,求:(1)汽車所能達(dá)到的最大速度vm為多少?(2)若汽車從靜止開始以0.6m/s2的加速度做勻加速直線運(yùn)動(dòng),則此過(guò)程能維持多長(zhǎng)時(shí)間?(3)汽車從啟動(dòng)到勻加速行駛的速度達(dá)到最大值的過(guò)程中,汽車做功多少?(4)在10s末汽車的瞬時(shí)功率為多大?答案與解析1、A解析：因?yàn)榇髨A環(huán)光滑,所以大圓環(huán)對(duì)小環(huán)的作用力只有彈力,且彈力的方向總是沿半徑方向,與速度方向垂直,故大圓環(huán)對(duì)小環(huán)的作用力一直不做功,選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤;開始時(shí)大圓環(huán)對(duì)小環(huán)的作用力背離圓心,到達(dá)圓心等高點(diǎn)及下方,大圓環(huán)對(duì)小環(huán)的作用力指向圓心,故選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。2、B解析：對(duì)整體進(jìn)行受力分析可知,小球和曲面體在水平方向不受外力作用,故水平方向上動(dòng)量守恒;在小球下滑的過(guò)程中曲面體向右運(yùn)動(dòng),小球沿曲面向下運(yùn)動(dòng)的同時(shí)會(huì)向左運(yùn)動(dòng),由于曲面是光滑的,沒有摩擦力的作用,所以曲面體對(duì)小球只有一個(gè)支持力的作用,方向是垂直接觸面向上的,小球的運(yùn)動(dòng)的方向與力的方向夾角為鈍角,支持力做負(fù)功,故B正確;A、C、D錯(cuò)誤;故選B。3、D解析：扶梯兩次運(yùn)送乘客的速度均為v1,扶梯所施加的力不變,由P=Fv1知P1=P2;由于第二次所用的時(shí)間短,由W=Pt得W2<W1。故選項(xiàng)D正確。4、C解析：雖然拉力方向時(shí)刻改變，但力與運(yùn)動(dòng)方向始終一致，用微元法，在很小的一段位移內(nèi)可以看成恒力，小球的路程為πR＋π·eq\f(R,2)，則拉力做的功為eq\f(3,2)πFR，故C正確．5、D解析：設(shè)斜面的傾角為θ，AE＝h，則從斜面底部向上勻速拉物體做的功為：W＝F·s＝mg·sinθ·eq\f(h,sinθ)＝mgh，所以選項(xiàng)D正確．6、A解析：隨著小球平拋初速度的變小,小球在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間變長(zhǎng),由vy=gt可知,小球打在豎直墻面前瞬間豎直方向的速度變大,小球重力的功率P=mgvy,可得P變大,故A正確,B、C、D錯(cuò)誤。7、C解析：如圖所示,在A位置,飛行員速度為零,所以重力的功率PA=0;在B位置,飛行員所受重力與速度之間的夾角為90°,所以重力的功率PB=0;在A、B之間的任意位置C,0°<α<90°,重力的功率P>0,所以飛行員所受重力的瞬時(shí)功率先增大后減小,選項(xiàng)C正確。8、A解析：每次上半身重心上升的距離均為0.3m,則她每一次克服重力做的功W1=35mgh=35×50×10×0.3J=90J,1分鐘內(nèi)克服重力所做的功W=50W1=50×90J=4500J,平均功率約為P=Wt=4500J60s=75W,選項(xiàng)A正確,B、9、AC解析：前2s內(nèi)物體下落h＝eq\f(1,2)gt2＝20m，重力做功的功率P1＝eq\f(mgh,t)＝eq\f(30×20,2)W＝300W，A正確，B錯(cuò)誤；第2s末物體的速度v＝gt＝20m/s，此時(shí)重力的功率P2＝mgv＝600W，C正確，D錯(cuò)誤。10、ABC解析：功率是描述物體做功快慢的物理量,故A錯(cuò)誤;P=Wt是功率的定義式,不能說(shuō)功率與做功時(shí)間成反比,B錯(cuò)誤;汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際功率越大,說(shuō)明做功越快,但做功不一定越多,還和時(shí)間有關(guān),故C錯(cuò)誤;功率是描述做功快慢的物理量,故某個(gè)力對(duì)物體做功越快,功率一定越大,故D11、BC解析：石塊重力的瞬時(shí)功率PG＝mg·v·sin30°＝2.0×103×10×10×eq\f(1,2)W＝1×105W，故A錯(cuò)誤，B正確；石塊所受斜坡支持力與石塊速度方向垂直，故石塊所受斜坡支持力的瞬時(shí)功率為零，故C正確，D錯(cuò)誤．12、AC解析：根據(jù)P=Fv可知,功率P不變,當(dāng)速度最小時(shí),牽引力最大,以最大牽引力爬坡,變速桿應(yīng)推至“1”擋,故A正確,B錯(cuò)誤;由題意可知,該轎車在水平路面上行駛的最大速度vmax=180km/h=50m/s,在額定功率下以最大速度行駛時(shí),牽引力F=P額vmax=6000050N=1200N,故C正確;54km/h=15m/s,轎車在水平路面上勻速行駛時(shí)所受阻力為1200N,則牽引力也為1200N,發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率為P=Fv=1200×15W=1813、解析：(1)設(shè)起重機(jī)允許輸出的最大功率為P0，重物達(dá)到最大速度時(shí)，拉力F0等于重力．P0＝F0vm ①P0＝mgvm②代入數(shù)據(jù)，有：P0＝5.1×104W．③(2)勻加速運(yùn)動(dòng)結(jié)束時(shí)，起重機(jī)達(dá)到允許輸出的最大功率，設(shè)此時(shí)重物受到的拉力為F，速度為v1，勻加速運(yùn)動(dòng)經(jīng)歷時(shí)間為t1，有：P0＝Fv1④F－mg＝ma⑤v1＝at1⑥由③④⑤⑥，代入數(shù)據(jù)，得：t1＝5s⑦t＝2s時(shí)，重物處于勻加速運(yùn)動(dòng)階段，設(shè)此時(shí)速度為v2，輸出功率為P，則v2＝at⑧P＝Fv2⑨由⑤⑧⑨，代入數(shù)據(jù)，得：P＝2.04×104W.答案：(1)5.1×104W(2)5s2.04×104W14、解析：(1)已知v=54km/h=15m/s列車在勻速階段的位移為：x=vt2=1500m列車勻速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中克服阻力所做的功為：W=fx=1.5×108J(2)設(shè)列車在勻加速階段的加速度大小為a1，由牛頓第二定律有：F-f=ma1又：a1=勻減速過(guò)程有：f=μmg=ma2，又a2=得m=8×104kg，F(xiàn)=2.2×105N該階段牽引力的平均功率=F解得：=1.65×106W。答案：(1)1.5×108J(2)1.65×106W15、解析：(1)撤去水平恒力F后物體的加速度大小a2=2m/s2,物體所受的摩擦力Ff=ma2=10N,Ff=μmg,μ=0.2。(2)由圖線與坐標(biāo)軸包圍面積等于物體運(yùn)動(dòng)位移可知,全過(guò)程物體的位移x=50m,克服摩擦力做的功W克=Ffx=500J。(3)物體受F作用時(shí)的加速度a1=2m/s2由F-Ff=ma1得F=20N故Pm=Fvm=200W。答案:(1)0.2(2)500J(3)200W16、解析：物塊受向右的摩擦力Ff＝μmg，加速度為a＝μg，當(dāng)物塊與傳送帶相對(duì)靜止時(shí)，物塊的位移x＝eq\f(v2,2a)，摩擦力做功W＝Ffx＝4J，相對(duì)靜止后物塊與傳送帶之間無(wú)摩擦力，此后物塊勻速運(yùn)動(dòng)到B端，物塊由A端運(yùn)動(dòng)到B端所用的時(shí)間t＝eq\f(v,a)＋eq\f(l－x,v)＝5s，則物塊在被傳送過(guò)程中所受摩擦力的平均功率P＝eq\f(W,t)＝0.8W．1s時(shí)，物塊的速度v1＝at＝1m/s，則摩擦力對(duì)物塊做功的功率P1＝Ffv1＝2W．皮帶的速度v＝2m/s，故皮帶克服摩擦力做功的功率P2＝Ffv＝4W．17、解析：(1)汽車在坡路上行駛,所受阻力由兩部分構(gòu)成,即f=kmg+mgsinα=(4000+800)N=4800N又因?yàn)镕=f時(shí),P=f·vm,所以vm==m/s=12.5m/s(2)汽車從靜止開始以a=0.6m/s2勻加速行駛,由F=ma有F′-f=ma所以F′=ma+kmg+mgsinα=(4×103×0.6+4800)