新教材同步系列2024春高中物理第八章機(jī)械能守恒定律1功與功率課后提升訓(xùn)練新人教版必修第二冊(cè)

第八章1A組·水平過(guò)關(guān)1．某款純電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)最大輸出功率為480kW，最高車(chē)速為180km/h.某次測(cè)試時(shí)，若汽車(chē)在平直路面上以最高車(chē)速行駛，則所受阻力為()A．96000N B．9600NC．960N D．96N【答案】B【解析】依據(jù)P＝Fv，當(dāng)最高車(chē)速行駛時(shí)，阻力F＝f，則f＝eq\f(P,vm)＝eq\f(480×103,50)N＝9600N，B正確．2．(2024年惠州一中月考)圖甲為一女士站在臺(tái)階式自動(dòng)扶梯上勻速上樓(忽視扶梯對(duì)手的作用)，圖乙為一男士站在履帶式自動(dòng)扶梯上勻速上樓，兩人相對(duì)扶梯均靜止．下列關(guān)于做功的推斷正確的是()A．圖甲支持力對(duì)人做正功B．圖甲摩擦力對(duì)人做負(fù)功C．圖乙支持力對(duì)人做正功D．圖乙摩擦力對(duì)人做負(fù)功【答案】A【解析】題圖甲中，人勻速上樓，不受靜摩擦力，摩擦力不做功，支持力向上，與速度方向?yàn)殇J角，則支持力做正功，故A正確，B錯(cuò)誤；題圖乙中，支持力與速度方向垂直，支持力不做功，摩擦力方向與速度方向相同，做正功，故C、D錯(cuò)誤．3．(多選)質(zhì)量為m的物體置于傾角為α的斜面上，物體和斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，在外力作用下斜面以加速度a向左做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，如圖所示，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中物體與斜面之間保持相對(duì)靜止，則下列說(shuō)法正確的是()A．斜面對(duì)物體的支持力確定做正功B．斜面對(duì)物體的摩擦力確定做正功C．斜面對(duì)物體的摩擦力可能不做功D．斜面對(duì)物體的摩擦力可能做負(fù)功【答案】ACD【解析】物體所受的支持力始終垂直于斜面對(duì)上，由于位移方向水平向左，則支持力與位移方向之間的夾角為銳角，因此支持力確定做正功，A正確；摩擦力做功有三種狀況：當(dāng)加速度a＝gtanα?xí)r，物體所受的摩擦力為零，摩擦力不做功；當(dāng)加速度a>gtanα?xí)r，物體所受的摩擦力沿斜面對(duì)下，摩擦力做正功；當(dāng)加速度a<gtanα?xí)r，物體所受的摩擦力沿斜面對(duì)上，摩擦力做負(fù)功，故B錯(cuò)誤，C、D正確．4．(多選)如圖所示，質(zhì)量為m的飛機(jī)在水平甲板上，在與豎直方向成θ角的斜向下的恒定拉力F作用下，沿水平方向移動(dòng)了距離s，飛機(jī)與水平甲板之間的摩擦力大小恒為f，則在此過(guò)程中()A．摩擦力做的功為－fsB．力F做的功為FscosθC．重力做的功為mgsD．力F做的功為Fssinθ【答案】AD【解析】摩擦力大小為f，且摩擦力方向與位移方向相反，則摩擦力所做的功Wf＝－fs，A正確；由題意可知，拉力的方向與位移方向的夾角為90°－θ，則依據(jù)功的公式可得WF＝Fscos(90°－θ)＝Fssinθ，B錯(cuò)誤，D正確；由于飛機(jī)在豎直方向上沒(méi)有位移，故重力不做功，C錯(cuò)誤．5．(2024年廣州荔灣期末)如圖所示，質(zhì)量為60kg的某運(yùn)動(dòng)員在做俯臥撐運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中可將她的身體視為一根直棒．已知重心在c點(diǎn)，其垂線(xiàn)與腳、兩手連線(xiàn)中點(diǎn)間的距離Oa、Ob分別為0.9m和0.6m．若她在1min內(nèi)做了30個(gè)俯臥撐，每次肩部上升的距離均為0.4m，則1min內(nèi)克服重力做的功和相應(yīng)的功率約為(g取10m/s2)()A．430J，7W B．4320J，72WC．720J，12W D．7200J,120W【答案】B【解析】設(shè)重心上升的高度為h，如圖所示依據(jù)相像三角形有eq\f(h,0.4)＝eq\f(0.9,0.9＋0.6)，解得h＝0.24m，則做一次俯臥撐克服重力做的功為WG＝mgh＝144J，所以一分鐘克服重力做的功為W＝30WG＝4320J，功率約為P＝eq\f(W,t)＝eq\f(4320,60)W＝72W，B正確．6．(2024年潮州期末)如圖所示，將一可以視為質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量為m的鐵塊放在一長(zhǎng)為L(zhǎng)、質(zhì)量為M的長(zhǎng)木板的最左端，整個(gè)裝置放在光滑的水平面上，現(xiàn)給鐵塊一水平向右的初速度，當(dāng)鐵塊運(yùn)動(dòng)到長(zhǎng)木板的最右端時(shí)，長(zhǎng)木板沿水平方向前進(jìn)的距離為x(x>L)，如圖所示．已知鐵塊與長(zhǎng)木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g.下列說(shuō)法正確的是()A．摩擦力對(duì)長(zhǎng)木板所做的功為μmg(x＋L)B．摩擦力對(duì)長(zhǎng)木板所做的功為μmgxC．摩擦力對(duì)長(zhǎng)木板所做的功為μmgLD．摩擦力對(duì)長(zhǎng)木板所做的功為μmg(x－L)【答案】B【解析】依據(jù)功的定義，摩擦力對(duì)長(zhǎng)木板所做的功等于摩擦力與木板對(duì)地位移的乘積，即W＝μmgx，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤．7．(多選)(2024年珠海期中)電動(dòng)汽車(chē)能實(shí)現(xiàn)更精確的運(yùn)動(dòng)限制，有一電動(dòng)汽車(chē)由靜止啟動(dòng)并沿直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，其速度與時(shí)間圖像(v－t圖像)如圖所示，O到t1段圖像為傾斜直線(xiàn)，t1到t2段圖像為曲線(xiàn)，t2時(shí)刻以后的圖像為與時(shí)間軸平行的直線(xiàn)，則下列選項(xiàng)正確的是()A．O～t1內(nèi)，牽引力的功率保持不變B．t1時(shí)刻起，牽引力的功率可能保持不變C．t1～t2內(nèi)，牽引力大小保持不變D．t2時(shí)刻起，牽引力與阻力大小相等【答案】BD【解析】O到t1段圖像為傾斜直線(xiàn)，則汽車(chē)做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，牽引力不變，由P＝Fv，可知，牽引力的功率增大，故A錯(cuò)誤；t1～t2內(nèi)，加速度減小，則牽引力減小，而速度在增加，所以牽引力的功率可能保持不變，故B正確，C錯(cuò)誤；t2時(shí)刻起，汽車(chē)做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，牽引力與阻力平衡，保持不變，故D正確．8．一輛汽車(chē)在水平路面上由靜止啟動(dòng)，在前5s內(nèi)做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，5s末達(dá)到額定功率，之后保持額定功率運(yùn)動(dòng)，其v－t圖像如圖所示．已知汽車(chē)的質(zhì)量為m＝2×103kg，汽車(chē)受到地面的阻力為車(chē)重的eq\f(1,10)，g取10m/s2，則()A．汽車(chē)在前5s內(nèi)的阻力為200NB．汽車(chē)在前5s內(nèi)的牽引力為6×103NC．汽車(chē)的額定功率為40kWD．汽車(chē)的最大速度為20m/s【答案】B【解析】汽車(chē)受到地面的阻力為車(chē)重的eq\f(1,10)，則阻力Ff＝eq\f(1,10)mg＝eq\f(1,10)×2×103×10N＝2000N，A錯(cuò)誤；由題圖知前5s的加速度a＝eq\f(Δv,Δt)＝2m/s2，由牛頓其次定律知前5s內(nèi)的牽引力F＝Ff＋ma，得F＝(2000＋2×103×2)N＝6×103N，B正確；5s末達(dá)到額定功率P額＝Fv5＝6×103×10W＝6×104W＝60kW，最大速度vmax＝eq\f(P額,Ff)＝eq\f(6×104,2000)m/s＝30m/s，C、D錯(cuò)誤．9．一臺(tái)起重機(jī)從靜止起先勻加速提起質(zhì)量為m的重物，當(dāng)重物的速度為v1時(shí)，起重機(jī)的有用功率達(dá)到最大值P以后，起重機(jī)保持該功率不變，接著提升重物，直到以最大速度v2勻速上升為止，則整個(gè)過(guò)程中，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．起重機(jī)對(duì)貨物的最大拉力為eq\f(P,v1)B．起重機(jī)對(duì)貨物的最大拉力為eq\f(P,v2)C．重物的最大速度v2＝eq\f(P,mg)D．重物做勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為eq\f(mveq\o\al(2,1),P－mgv1)【答案】B【解析】勻加速提升重物時(shí)鋼繩拉力最大，且等于勻加速結(jié)束時(shí)的拉力，由P＝Fv，得Fm＝eq\f(P,v1)，故A正確，B錯(cuò)誤；重物以最大速度為v2勻速上升時(shí)，F(xiàn)＝mg，所以v2＝eq\f(P,F)＝eq\f(P,mg)，故C正確；重物做勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度a＝eq\f(Fm－mg,m)＝eq\f(P－mgv1,mv1)，則勻加速的時(shí)間為t＝eq\f(v1,a)＝eq\f(mveq\o\al(2,1),P－mgv1)，故D正確．B組·實(shí)力提升10．假設(shè)一只花盆從15樓(距地面高度為h＝45m)的窗臺(tái)上靜止墜下，忽視空氣阻力．已知花盆的質(zhì)量m＝2kg，重力加速度g取10m/s2，求：(1)在花盆下落到地面的過(guò)程中，重力對(duì)花盆做的功；(2)花盆下落3s時(shí)重力的瞬時(shí)功率；(3)花盆下落第3s內(nèi)重力的平均功率．解：(1)在花盆下落到地面的過(guò)程中，重力對(duì)花盆做的功為W＝mgh＝2×10×45J＝900J.(2)花盆在t＝3s時(shí)的速度v＝gt＝30m/s，重力的瞬時(shí)功率P＝mgv＝600W.(3)花盆下落第3s內(nèi)的位移為x＝eq\f(1,2)gteq\o\al(2,3)－eq\f(1,2)gteq\o\al(2,2)＝eq\f(1,2)×10×(32－22)m＝25m，重力做的功W′＝mgx＝500J，下落第3s內(nèi)重力的平均功率P′＝eq\f(W′,t′)＝500W．11．(2024年佛山一中段測(cè))如圖甲，一臺(tái)起重機(jī)將質(zhì)量m＝200kg的重物由靜止起先豎直向上勻加速提升，4s末達(dá)到額定功率，之后保持該功率接著提升重物，5s末重物達(dá)到最大速度vm.整個(gè)過(guò)程中重物的v－t圖像如圖乙所示．g取10m/s2，不計(jì)額外功率．求：(1)勻加速階段起重機(jī)的牽引力；(2)0～4s內(nèi)重物克服重力做功的平均功率；(3)起重機(jī)的額定功率和重物的最大速度．解：(1)依據(jù)v－t圖像可知，勻加速階段的加速度大小為a＝eq\f(2,4)m/s2＝0.5m/s2，依據(jù)牛頓其次定律可得F－mg＝ma，勻加速階段的牽引力為F＝mg＋ma＝2100N.(2)0～4s內(nèi)重物上升的高度為h1＝eq\f(2,2)×4m