【創(chuàng)新設計】2020-2021學年高中物理題組訓練：7章-習題課-功、功率(人教版必修2)

習題課功、功率(時間：60分鐘)題組一對作用力、反作用力的功及摩擦力做功的理解與分析1．關于作用力與反作用力做功的關系，下列說法中正確的是 ()A．當作用力做正功時，反作用力肯定做負功B．當作用力不做功時，反作用力也不做功C．作用力與反作用力所做的功肯定是大小相等、正負相反的D．作用力做正功時，反作用力也可以做正功答案D解析力做功的正負取決于力和位移的方向關系，依據作用力和反作用力的性質可以推斷兩力做功的狀況．作用力和反作用力是作用在兩個相互作用的物體之上的；作用力和反作用力可以同時做負功，也可以同時做正功；如冰面上兩個原來靜止的小孩子相互推一下之后，兩人同時后退，則兩力做正功；而兩個相對運動后撞在一起的物體，作用力和反作用力均做負功，若物體在一個靜止的物體表面上滑動，則由于靜止的物體沒有位移，則相互作用的摩擦力對靜止的物體不做功，所以作用力和反作用力可以一個力做功，另一個力不做功，故ABC錯誤；D正確．故選D.2．關于摩擦力做功，下列說法中正確的是 ()A．滑動摩擦力阻礙物體的相對運動，肯定做負功B．靜摩擦力起著阻礙物體的相對運動趨勢的作用，肯定不做功C．靜摩擦力和滑動摩擦力肯定都做負功D．滑動摩擦力可以對物體做正功答案D解析摩擦力總是阻礙物體間的相對運動或相對運動趨勢，而且摩擦力對物體既可以做正功，也可以做負功，還可以不做功．綜上所述，只有D正確．3.如圖7，一輛正沿平直路面行駛的車廂內，一個面對車前進方向站立的人對車廂壁施加水平推力F，在車前進s的過程中，下列說法正確的是 ()A．當車勻速前進時，人對車做的總功為正功圖7B．當車加速前進時，人對車做的總功為負功圖7C．當車減速前進時，人對車做的總功為負功D．不管車如何運動，人對車做的總功都為零答案B解析人對車施加了三個力，分別是推力F、靜摩擦力f、壓力，其中推力F和靜摩擦力f分別發(fā)生了相同的位移，做了正功和負功．當車勻速時，先對人分析，人勻速，兩反作用力F′和f′相等，F(xiàn)＝F′，f＝f′，則人對車做的總功為零，選項A錯誤；人加速時，f′－F′＝ma，有f′>F′，靜摩擦力做功大些，故人對車做的總功為負功，選項B正確；人減速時，F(xiàn)′－f′＝ma，F(xiàn)′>f′，推力做正功更多，人對車做的總功為正功，選項C錯誤；人對車做的總功與人的運動狀態(tài)(即車的運動)有關，選項D錯誤．題組二功的計算4.圖8如圖8所示，重物P放在粗糙的水平板OM上，當水平板繞O端緩慢抬高，在重物P開頭滑動之前，下列說法中正確的是 ()圖8A．P受到的支持力不做功B．P受到的支持力做正功C．P受到的摩擦力不做功D．P受到的摩擦力做負功答案BC解析摩擦力時刻與運動方向垂直，不做功，支持力時刻與運動方向相同，做正功，故選B、C.5．起重機的吊鉤下掛著質量為m的物體，假如物體以加速度a勻加速上升了高度h，則吊鉤對物體做的功等于 ()A．mgh B．m(g＋a)hC．m(a－g)h D．m(g－a)h答案B解析物體受到向上的拉力，向下的重力，依據牛頓其次定律可得F－mg＝ma，解得F＝m(g＋a)，故吊鉤對物體做的功為W＝Fs＝Fh＝m(g＋a)h，B正確，ACD錯誤，故選B.6.圖9質量為2kg的物體置于水平面上，在運動方向上受到水平拉力F的作用，沿水平方向做勻變速直線運動，2s后撤去F，其運動的速度圖象如圖9所示，g取10m/s2，則下列說法中正確的是 ()圖9A．拉力F對物體做功150JB．拉力F對物體做功500JC．物體克服摩擦力做功100JD．物體克服摩擦力做功175J答案AD解析設摩擦力大小為Ff，在0～2s內，a1＝2.5m/s2，F(xiàn)－Ff＝ma1，位移s1＝eq\f(（5＋10）×2,2)m＝15m，在2～6s內，a2＝－2.5m/s2，s2＝eq\f(10×4,2)m＝20m，只受摩擦力Ff作用，故Ff＝－ma2＝5N，代入上式得F＝10N，則拉力F做功為WF＝F·s1＝150J，摩擦力做功Wf＝－Ff(s1＋s2)＝－5×(15＋20)J＝－175J，即物體克服摩擦力做功175J.7.圖10如圖10所示，同一物體分別沿斜面AD和BD自頂點由靜止開頭下滑，該物體與斜面間的動摩擦因數相同．在滑行過程中克服摩擦力做的功分別為WA和WB，則 ()圖10A．WA>WB B．WA＝WBC．WA<WB D．無法確定答案B解析設斜面AD、斜面BD與水平面CD所成夾角分別為α、θ，依據功的公式，得WA＝μmgcosα·lAD＝μmglCD，WB＝μmgcosθ·lBD＝μmglCD，所以選B.題組三P＝eq\f(W,t)和P＝Fv的應用8．從距地面相同高度處，水平拋出兩個質量相同的小球A和B，拋出A球的初速度為v0，拋出B球的初速度為2v0，若兩球運動到落地的過程中重力的平均功率分別為eq\o(P,\s\up6(－))A和eq\o(P,\s\up6(－))B，落地時重力的瞬時功率分別為PA和PB，則 ()A.eq\o(P,\s\up6(－))A<eq\o(P,\s\up6(－))B；PA<PB B.eq\o(P,\s\up6(－))A＝eq\o(P,\s\up6(－))B；PA<PBC.eq\o(P,\s\up6(－))A<eq\o(P,\s\up6(－))B；PA＝PB D.eq\o(P,\s\up6(－))A＝eq\o(P,\s\up6(－))B；PA＝PB答案D解析由題意知，兩球質量相同，下落高度相同，所以重力做功W＝mgh也相同，在豎直方向上小球做自由落體運動，依據h＝eq\f(1,2)gt2知下落時間相同，在由eq\o(P,\s\up6(－))＝eq\f(W,t)可知重力的平均功率是相同的；依據平拋運動的規(guī)律落地時豎直速度vy＝eq\r(2gh)可知，兩球vy相同，落地時重力的瞬時功率P＝mgvy，所以PA＝PB，故D正確．9.圖11如圖11所示，質量為m的小球以初速度v0水平拋出，恰好垂直打在傾角為θ的斜面上，(不計空氣阻力)，則球落在斜面上時重力的瞬時功率為()圖11A．mgv0tanθ B.eq\f(mgv0,tanθ)C.eq\f(mgv0,sinθ) D．mgv0cosθ答案B解析如圖所示，由于v垂直于斜面，可求出小球落在斜面上時速度的豎直重量v2＝v0/tanθ，此時重力做功的瞬時功率為P＝mgv⊥＝eq\f(mgv0,tanθ).B正確．10．如圖12甲所示，滑輪質量、摩擦均不計，質量為2kg的物體在F作用下由靜止開頭向上做勻加速運動，其速度隨時間的變化關系如圖乙所示，由此可知(g取10m/s2) ()圖12A．物體加速度大小為2m/s2B．F的大小為21NC．4s末F的功率大小為42WD．4s內F做功的平均功率為42W答案C解析由速度—時間圖象可得加速度a＝0.5m/s2，由牛頓其次定律得：2F－mg＝ma，所以F＝eq\f(mg＋ma,2)＝10.5N，4s末，P＝Fv＝10.5×2×2W＝42W，4s內，eq\o(P,\s\up6(－))＝eq\f(W,t)＝eq\f(Fs,t)＝eq\f(10.5×2×4,4)W＝21W，故選項C正確．題組四機車啟動問題分析與計算11．汽車在平直大路上以速度v0勻速行駛，發(fā)動機功率為P.快進入鬧市區(qū)時，司機減小了油門，使汽車的功率馬上減小一半并保持該功率連續(xù)行駛．下面四個圖象中正確表示了從司機減小油門開頭，汽車的速度與時間的關系的是()答案C解析開頭勻速，說明牽引力和阻力大小相等；當功率減小時，速度和牽引力都要減小，故汽車做加速度減小的變減速運動，由初始和最終時的功率關系得最終速度為初始時的一半．12.圖13質量為m的汽車在平直路面上啟動，啟運過程的速度—時間圖象如圖13所示．從t1時刻起汽車的功率保持不變，整個運動過程中汽車所受阻力恒為Ff，則 ()圖13A．0～t1時間內，汽車的牽引力等于meq\f(v1,t1)B．t1～t2時間內，汽車的功率等于eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(m\f(v1,t1)＋Ff))v1C．汽車運動的最大速度v2＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(mv1,Fft1)＋1))v1D．t1～t2時間內，汽車的平均速度小于eq\f(v1＋v2,2)答案BC解析0～t1時間內，汽車的加速度a＝eq\f(v1,t1)由牛頓其次定律得：F－Ff＝ma所以汽車的牽引力F＝Ff＋meq\f(v1,t1)，A錯；t1時刻汽車達恒定功率P，所以P＝Fv1＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(m\f(v1,t1)＋Ff))v1，B對；汽車運動的最大速度v2＝eq\f(P,Ff)＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(mv1,Fft1)＋1))v1，C對；由圖象知t1～t2時間內，汽車的平均速度大于eq\f(v1＋v2,2)，D錯．13．一汽車質量為3×103kg，它的發(fā)動機額定功率為60kW，它以額定功率勻速行駛時速度為120km/h，若汽車行駛時受到的阻力和汽車的重力成正比，下列說法中正確的是 ()A．汽車行駛時受到的阻力大小為1.8×103NB．汽車以54km/h的速度勻速行駛時消耗的功率為30kWC．汽車消耗功率為45kW時，若其加速度為0.4m/s2，則它行駛的速度為15m/sD．若汽車保持額定功率不變從靜止狀態(tài)啟動，汽車啟動后加速度將會越來越小答案ACD解析由P＝Fv可得汽車以額定功率P＝60kW、以速度v＝120km/h＝eq\f(100,3)m/s勻速行駛時，受到的阻力大小為f＝F＝P/v＝1.8×103N，A項正確；汽車以54km/h的速度勻速行駛時消耗的功率為P＝fv＝1.8×103×15W＝27kW，B項錯；汽車消耗功率為45kW行駛的速度為15m/s時，其牽引力F＝P/v＝3×103N，由牛頓其次定律得加速度a＝eq\f(F－f,m)＝0.4m/s2，C項正確；若汽車保持額定功率不變從靜止狀態(tài)啟動，其牽引力F隨汽車速度的增大而減小，所以汽車啟動后加速度將會越來越小，D項正確．圖1414.一輛汽車質量為1×103kg，最大功率為2×104W，在水平路面上由靜止開頭做直線運動，最大速度為v2，運動中汽車所受阻力恒定．發(fā)動機的最大牽引力為3×103N，其行駛過程中牽引力F與車速的倒數eq\f(1,v)的關系如圖14所示．試求：圖14(1)依據圖線ABC推斷汽車做什么運動；(2)v2的大小；(3)整個運動過程中的最大加速度．答案(1)見解析(2)20m/s(3)2m/s2解析(1)題圖中圖線AB段牽引力F不變，阻力Ff不變，汽車做勻加速直線運動，圖