2022版高中物理 第一章 功和功率檢測試題 魯科版必修2

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1、2022版高中物理 第一章 功和功率檢測試題 魯科版必修2 【二維選題表】 物理 觀念 科學(xué)思維 科學(xué) 探究 科學(xué)態(tài)度與責(zé)任 功的理解 1(易) 4(易),9(中) 功率的理解 2(易) 功和能 7(易) 功、功率的 計算 3(易),5(易),6(中), 10(中),11(中),12(中), 13(易),14(中), 17(中),18(中) 機械效率 8(中),16(中) 機車啟動 問題 15(中) 一、選擇題(第1～6題為單項選擇題,第7～12題為多項選擇題,每小題4分

2、,共48分) 1.關(guān)于功的說法中正確的是(　C　) A.功的大小只由力和位移的大小決定 B.因為功有正功和負功,所以功是矢量 C.合力的功等于各分力功的代數(shù)和 D.力對物體不做功,說明物體一定無位移 解析:功的大小由力和在力方向上的位移決定,選項A錯誤;功有正、負,但功是標量,無方向,選項B錯誤;合力的功等于各分力做功的代數(shù)和,選項C正確;力對物體不做功,物體在力方向上的位移為零,物體不一定無位移,選項D錯誤. 2.關(guān)于力對物體做功的功率,下面幾種說法中正確的是(　D　) A.力對物體做功越多,這個力的功率就越大 B.力對物體做功的時間越短,這個力的功率就越大 C.力對物體

3、做功少,其功率只能很小;力對物體做功多,其功率可能 較大 D.功率是表示做功快慢而不是表示做功多少的物理量 解析:由P=知,做功多并不能說功率大,選項A錯誤;同理選項B錯誤;功率是反映做功快慢的物理量,功率大表明做功快,故選項C錯,D 正確. 3.用F=6 N的力將質(zhì)量為0.5 kg的物體由靜止開始豎直向上提起,取g=10 m/s2,則2 s末F做功的功率是(　D　) A.6 W B.12 W C.48 W D.24 W 解析:物體在F作用下向上做勻加速直線運動,加速度a==2 m/s2. 2 s末的速度v=at=4 m/s,所以2 s末F的功率為P=Fv=6×4 W

4、=24 W. 4. 如圖所示,平板車放在光滑水平面上,一個人從車的左端加速向右端跑動.設(shè)人受到的摩擦力為f,平板車受到的摩擦力為f′,下列說法正確的是(　C　) A.f,f′均做正功 B.f,f′均做負功 C.f做負功,f′做正功 D.因為是靜摩擦力,f,f′做功均為零 解析:要注意人與平板車之間為靜摩擦力,人受到的摩擦力f水平向右,而人與平板車接觸的腳面隨木板運動.因此f做負功;平板車受到的摩擦力f′水平向左,與車的運動方向一致,做正功,故選項C正確. 5.一質(zhì)量為1 kg的質(zhì)點靜止于光滑水平面上,從t=0時起,第1 s內(nèi)受到2 N的水平外力作用,第2 s內(nèi)受到同方向的1

5、N的外力作用.下列判斷正確的是(　D　) A.0～2 s內(nèi)外力的平均功率是 W B.第2 s內(nèi)外力所做的功是 J C.第2 s末外力的瞬時功率最大 D.第1 s末外力的瞬時功率最大 解析:由題意知質(zhì)點所受的水平外力即為合力,則知質(zhì)點在這2秒內(nèi)的加速度分別為a1=2 m/s2,a2=1 m/s2,則質(zhì)點在第1 s末與第2 s末的速度分別為v1=2 m/s,v2=3 m/s,第1 s內(nèi)的位移s1=a1=×2× 12 m=1 m.第2 s內(nèi)的位移s2=v1t2+a2=2.5 m.第1 s內(nèi)外力的功W1=F1s1=2 J,第2 s內(nèi)外力的功W2=F2s2=2.5 J,則在0～2 s內(nèi)外力的

6、平均功率==2.25 W,A,B錯誤.由=Fv知質(zhì)點在第1 s末與第2 s末的瞬時功率分別為P1=4 W,P2=3 W,故C錯誤,D正確. 6.質(zhì)量為m的物體,自高為h、長為l的光滑斜面頂端由靜止滑下,經(jīng)歷時間t到達斜面底端,到達斜面底端時的速度為v.物體剛滑到斜面底端時,重力的功率是(　B　) A.mgv B. C. D. 解析: 由題意可知,物體下滑情況如圖所示.由幾何關(guān)系知, sin θ=h/l,α=90°-θ, 由P=F·vcos α知,重力的功率PG=mgvcos α=mgvsin θ=mgv·,選項B正確. 7.關(guān)于功和能的聯(lián)系與區(qū)別,下列說法中正確的是

7、(　BD　) A.功是能量的量度 B.功是能量轉(zhuǎn)化的量度,所以它們具有相同的單位 C.功就是能,能就是功,功和能是一樣的 D.力對物體做功必須有一個過程,能量的轉(zhuǎn)化也必須有一個過程 解析:功是能量轉(zhuǎn)化的量度,是用來描述一個過程的物理量,是一個過程量,能是一個狀態(tài)量,二者單位一樣,都是焦耳,故選B,D. 8. 如圖所示,用滑輪組將重為600 N的物體勻速提升,如果拉力為 350 N,則下列結(jié)論中不正確的是(　ABD　) A.如果將物體提升2 m,拉力做功1 200 J B.如果將物體提升1 m,所做的有用功為350 J C.如果物體以0.5 m/s的速度勻速上升,拉力的功

8、率為350 W D.此滑輪組的機械效率為80% 解析:因為是動滑輪,物體提升2 m拉力作用點移動4 m,拉力做功W=Fs=1 400 J,選項A錯誤;物體提升1 m,克服物體重力做功為有用功,WG=mgh=600 J,選項B錯誤;物體速度為0.5 m/s,則拉力作用點移動速度是1 m/s,P=Fv=350 W,選項C正確;滑輪組的效率η==≈86%,選項D錯誤. 9. 如圖所示,物體沿弧形軌道下滑后滑上足夠長的水平傳送帶,傳送帶以圖示方向勻速運轉(zhuǎn),則傳送帶對物體做功情況可能是(　ACD　) A.始終不做功 B.先做負功后做正功 C.先做正功后不做功 D.先做負功后不做

9、功 解析:當物體剛滑上傳送帶時,若與傳送帶的速度相同,則傳送帶對物體只有支持力作用,傳送帶對物體不做功;若物體滑上傳送帶時的速度小于傳送帶的速度,傳送帶先對物體做正功;若物體滑上傳送帶時的速度大于傳送帶的速度,傳送帶先對物體做負功.無論物體以多大速度滑上傳送帶,物體最終與傳送帶相對靜止,傳送帶最后都不會再對物體做功.故選項A,C,D正確,B錯誤. 10.某人用手將1 kg物體由靜止豎直向上提起1 m,這時物體的速度為2 m/s,其中當?shù)刂亓铀俣萭=10 m/s2,則下列說法正確的是(　AB　) A.手對物體做功為12 J B.合外力做功為2 J C.合外力做功為12 J D.

10、重力做功為10 J 解析:分析物體的運動情況可知,物體的初速度的大小為0,位移的大小為1 m,末速度的大小為2 m/s,由v2-=2ax可得,加速度為a=2 m/s2,由牛頓第二定律可得F-mg=ma,拉力F=mg+ma=12 N,手對物體做功為W=FL=12×1 J=12 J,故A正確,重力做的功WG=-mgh=-1×10×1 J= -10 J,故D錯誤,合外力做的功W合=W+WG=12 J-10 J=2 J,故B正確,C錯誤. 11. 質(zhì)量為m的物體靜止在光滑水平面上,從t=0時刻開始受到水平力的作用.力的大小F與時間t的關(guān)系如圖所示,力的方向保持不變,則(　BD　) A.3

11、t0時刻的瞬時功率為 B.3t0時刻的瞬時功率為 C.在t=0到3t0這段時間內(nèi),水平力的平均功率為 D.在t=0到3t0這段時間內(nèi),水平力的平均功率為 解析:0～2t0時間內(nèi)物體做勻加速直線運動,可求得2t0時刻物體的速度為2t0.2t0～3t0時間內(nèi)物體也做勻加速直線運動,可求得3t0時刻物體的速度為2t0+t0=F0t0.所以3t0時刻的瞬時功率為3F0·= ,故選項B正確,A錯誤;0～2t0時間內(nèi)水平力做功為F02t0= ,2t0～3t0時間內(nèi)水平力做功為3F0t0=,所以總功為,平均功率為,所以選項C錯誤,D正確. 12.如圖(甲)所示,滑輪質(zhì)量、摩擦均不計,質(zhì)量為2

12、kg的物體在F作用下由靜止開始向上做勻加速運動,其速度隨時間的變化關(guān)系如圖(乙)所示,由此可知(g取10 m/s2)(　AC　) A.4 s內(nèi)F做功為84 J B.F的大小為21 N C.4 s末F的功率大小為42 W D.4 s內(nèi)F做功的平均功率為42 W 解析:由速度—時間圖象可知,物體在4 s內(nèi)的位移為4 m,物體運動的加速度a=0.5 m/s2,根據(jù)動滑輪省力原理及牛頓第二定律可知,2F- mg=ma,則力F大小等于10.5 N,因此,4 s內(nèi)F做功為W=10.5×8 J= 84 J,選項A正確,B錯誤;由公式P=Fv得,4 s末F的功率大小為P′=F·2v=42 W

13、,選項C正確;4 s內(nèi)F做功的平均功率為== W=21 W,選項D錯誤. 二、非選擇題(共52分) 13.(6分)如圖所示,表示物體在力F作用下在水平面上發(fā)生一段位移,試分別計算這三種情況下力F對物體所做的功.設(shè)在這三種情況下力F和位移l的大小都相同.F=10 N,l=1 m,角θ1,θ2,θ3的大小如圖 所示. 解析:(甲)圖中力F與位移l之間的夾角α1=30° W1=Flcos 30°=10×1× J=5 J. (2分) (乙)圖中F與l的夾角α2=150° W2=Flcos 150°=10×1×(-) J=-5 J. (2分) (

14、丙)圖中F與l的夾角α3=30° W3=Flcos 30°=5 J. (2分) 答案:5 J　-5 J　5 J 14.(10分)一臺起重機勻加速地將質(zhì)量為1×103 kg的貨物由靜止豎直吊起,在2 s末貨物的速度為v=4 m/s,g取10 m/s2,不計阻力,求: (1)起重機在這2 s內(nèi)的平均輸出功率. (2)起重機在2 s末的瞬時功率. 解析:(1)貨物的加速度 a== m/s2=2 m/s2, (1分) 2 s內(nèi)提升的高度為 h=at2=×2×22 m=4 m,

15、 (1分) 根據(jù)牛頓第二定律可得, F-mg=ma, 則拉力F=m(a+g)=1×103×(2+10) N=1.2×104 N, (2分) 起重機在這2 s內(nèi)做的功 W=Fh=1.2×104×4 J=4.8×104 J, (2分) 2 s內(nèi)的平均輸出功率 P== W=2.4×104 W. (2分) (2)2 s末的瞬時功率為 P2=Fv=1.2×104×4 W=4.8×104 W. (2分) 答案:(1)2.4×104 W　(2)4

16、.8×104 W 15.(8分)一輛質(zhì)量為2.0×103 kg的汽車在平直公路上行駛,若汽車行駛過程中所受阻力恒為f=2.5×103 N,且保持功率為80 kW,求: (1)汽車在運動過程中所能達到的最大速度; (2)汽車的速度為5 m/s時的加速度a的大小; 解析:(1)因汽車勻速直線運動時速度最大, 由P=Fvm和F=f, 得vm=32 m/s; (4分) (2)設(shè)v1=5 m/s時牽引力為F1, 則P=F1v1,F1-f=ma, 解得a=6.75 m/s2. (4

17、分) 答案:(1)32 m/s　(2)6.75 m/s2 16. (8分)使用如圖所示裝置測滑輪組A,B的機械效率.已知物重G=4.5 N,用彈簧測力計向上勻速拉動繩子的自由端,使重物升高0.1 m,彈簧測力計示數(shù)為2 N.求: (1)滑輪組A,B的機械效率η. (2)如果測出動滑輪B重為1.2 N,那么這個實驗過程中克服摩擦力做了多少功? 解析:(1)重物上升高度h=0.1 m, (1分) 則彈簧測力計上升的距離s=3h=0.3 m, (1分) η==×100%=75%.

18、 (2分) (2)根據(jù)機械功的原理有 Fs=(G+GB)h+Wf, 所以Wf=Fs-(G+GB)h =2×0.3 J-(4.5+1.2)×0.1 J =0.03 J. (4分) 答案:(1)75%　(2)0.03 J 17.(8分) 如圖所示,水平傳送帶以速度v=9 m/s順時針運轉(zhuǎn),兩傳動輪M,N之間的距離為x=10 m,若在M輪的正上方,將一質(zhì)量為m=3 kg的物體輕放在傳送帶上,已知物體與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)μ=0.3,物體由M處傳送到N處的過程中,傳送帶對物體的摩擦力做了多少功?(g取10 m

19、/s2) 解析:物體在傳送帶上加速運動時a=μg=3 m/s2. (2分) 剛好加速運動10 m時的速度 v0== m/s=2 m/s (2分) 由于v=9 m/s>v0=2 m/s, (2分) 所以物體從M至N的過程中一直加速,摩擦力做功 W=fx=μmgx=9×10 J=90 J. (2分) 答案:90 J 18.(12分)一質(zhì)量為m的物體靜止在水平面上,在水平方向的拉力F作用下開始運動,在0～6 s內(nèi)其運動的速度—

20、時間圖象與拉力的功率—時間圖象如圖(甲)、(乙)所示,g取10 m/s2,求: (1)0～6 s內(nèi)物體克服摩擦力做的功; (2)0～6 s內(nèi)拉力做的功. 解析:(1)由題圖(甲)可知,t=2 s后物體做勻速直線運動,且速度為 6 m/s,則F2=f,已知P2=F2v,故 f=F2== N=4 N, (2分) 由圖象可知在0～6 s內(nèi),物體通過的位移 s= m=30 m, (2分) 故克服摩擦力做功為Wf=fs=4×30 J=120 J. (2分

21、) (2)2 s時v=6 m/s,P1=60 W, 則F1== N=10 N (2分) 由圖象可知在0～2 s內(nèi)物體通過的位移 s1= m=6 m (1分) 2～6 s內(nèi)物體通過的位移 s2=s-s1=30 m-6 m=24 m. (1分) 所以0～6 s內(nèi)拉力做的功 W=F1s1+F2s2=10×6 J+4×24 J=156 J. (2分) 答案:(1)120 J　(2)156 J