1、功和功率检测试题(时间:90分钟满分:100分)【二维选题表】物理观念科学思维科学探究科学态度与责任功的理解1(易)4(易),9(中)功率的理解2(易)功和能7(易)功、功率的计算3(易),5(易),6(中),10(中),11(中),12(中),13(易),14(中),17(中),18(中)机械效率8(中),16(中)机车启动问题15(中)一、选择题(第16题为单项选择题,第712题为多项选择题,每小题4分,共48分)1.关于功的说法中正确的是(C)A.功的大小只由力和位移的大小决定B.因为功有正功和负功,所以功是矢量C.合力的功等于各分力功的代数和D.力对物体不做功,说明物体一定无位移解析:
2、功的大小由力和在力方向上的位移决定,选项A错误;功有正、负,但功是标量,无方向,选项B错误;合力的功等于各分力做功的代数和,选项C正确;力对物体不做功,物体在力方向上的位移为零,物体不一定无位移,选项D错误.2.关于力对物体做功的功率,下面几种说法中正确的是(D)A.力对物体做功越多,这个力的功率就越大B.力对物体做功的时间越短,这个力的功率就越大C.力对物体做功少,其功率只能很小;力对物体做功多,其功率可能较大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,做功多并不能说功率大,选项A错误;同理选项B错误;功率是反映做功快慢的物理量,功率大表明做功快,故选项C错,D正确.3.
3、用F=6 N的力将质量为0.5 kg的物体由静止开始竖直向上提起,取g=10 m/s2,则2 s末F做功的功率是(D)A.6 W B.12 WC.48 WD.24 W解析:物体在F作用下向上做匀加速直线运动,加速度a=2 m/s2.2 s末的速度v=at=4 m/s,所以2 s末F的功率为P=Fv=64 W=24 W.4. 如图所示,平板车放在光滑水平面上,一个人从车的左端加速向右端跑动.设人受到的摩擦力为f,平板车受到的摩擦力为f,下列说法正确的是(C)A.f,f均做正功B.f,f均做负功C.f做负功,f做正功D.因为是静摩擦力,f,f做功均为零解析:要注意人与平板车之间为静摩擦力,人受到的
4、摩擦力f水平向右,而人与平板车接触的脚面随木板运动.因此f做负功;平板车受到的摩擦力f水平向左,与车的运动方向一致,做正功,故选项C正确.5.一质量为1 kg的质点静止于光滑水平面上,从t=0时起,第1 s内受到2 N的水平外力作用,第2 s内受到同方向的1 N的外力作用.下列判断正确的是(D)A.02 s内外力的平均功率是 WB.第2 s内外力所做的功是 JC.第2 s末外力的瞬时功率最大D.第1 s末外力的瞬时功率最大解析:由题意知质点所受的水平外力即为合力,则知质点在这2秒内的加速度分别为a1=2 m/s2,a2=1 m/s2,则质点在第1 s末与第2 s末的速度分别为v1=2 m/s,
5、v2=3 m/s,第1 s内的位移s1=a1=212 m=1 m.第2 s内的位移s2=v1t2+a2=2.5 m.第1 s内外力的功W1=F1s1=2 J,第2 s内外力的功W2=F2s2=2.5 J,则在02 s内外力的平均功率=2.25 W,A,B错误.由=Fv知质点在第1 s末与第2 s末的瞬时功率分别为P1=4 W,P2=3 W,故C错误,D正确.6.质量为m的物体,自高为h、长为l的光滑斜面顶端由静止滑下,经历时间t到达斜面底端,到达斜面底端时的速度为v.物体刚滑到斜面底端时,重力的功率是(B)A.mgv B.C. D.解析: 由题意可知,物体下滑情况如图所示.由几何关系知,sin
6、 =h/l,=90-,由P=Fvcos 知,重力的功率PG=mgvcos =mgvsin =mgv,选项B正确.7.关于功和能的联系与区别,下列说法中正确的是(BD)A.功是能量的量度B.功是能量转化的量度,所以它们具有相同的单位C.功就是能,能就是功,功和能是一样的D.力对物体做功必须有一个过程,能量的转化也必须有一个过程解析:功是能量转化的量度,是用来描述一个过程的物理量,是一个过程量,能是一个状态量,二者单位一样,都是焦耳,故选B,D.8. 如图所示,用滑轮组将重为600 N的物体匀速提升,如果拉力为350 N,则下列结论中不正确的是(ABD)A.如果将物体提升2 m,拉力做功1 200
7、 JB.如果将物体提升1 m,所做的有用功为350 JC.如果物体以0.5 m/s的速度匀速上升,拉力的功率为350 WD.此滑轮组的机械效率为80%解析:因为是动滑轮,物体提升2 m拉力作用点移动4 m,拉力做功W=Fs=1 400 J,选项A错误;物体提升1 m,克服物体重力做功为有用功,WG=mgh=600 J,选项B错误;物体速度为0.5 m/s,则拉力作用点移动速度是1 m/s,P=Fv=350 W,选项C正确;滑轮组的效率=86%,选项D错误.9. 如图所示,物体沿弧形轨道下滑后滑上足够长的水平传送带,传送带以图示方向匀速运转,则传送带对物体做功情况可能是(ACD)A.始终不做功
8、B.先做负功后做正功C.先做正功后不做功D.先做负功后不做功解析:当物体刚滑上传送带时,若与传送带的速度相同,则传送带对物体只有支持力作用,传送带对物体不做功;若物体滑上传送带时的速度小于传送带的速度,传送带先对物体做正功;若物体滑上传送带时的速度大于传送带的速度,传送带先对物体做负功.无论物体以多大速度滑上传送带,物体最终与传送带相对静止,传送带最后都不会再对物体做功.故选项A,C,D正确,B错误.10.某人用手将1 kg物体由静止竖直向上提起1 m,这时物体的速度为2 m/s,其中当地重力加速度g=10 m/s2,则下列说法正确的是(AB)A.手对物体做功为12 J B.合外力做功为2 J
9、C.合外力做功为12 J D.重力做功为10 J解析:分析物体的运动情况可知,物体的初速度的大小为0,位移的大小为1 m,末速度的大小为2 m/s,由v2-=2ax可得,加速度为a=2 m/s2,由牛顿第二定律可得F-mg=ma,拉力F=mg+ma=12 N,手对物体做功为W=FL=121 J=12 J,故A正确,重力做的功WG=-mgh=-1101 J=-10 J,故D错误,合外力做的功W合=W+WG=12 J-10 J=2 J,故B正确,C错误. 11. 质量为m的物体静止在光滑水平面上,从t=0时刻开始受到水平力的作用.力的大小F与时间t的关系如图所示,力的方向保持不变,则(BD)A.3
10、t0时刻的瞬时功率为B.3t0时刻的瞬时功率为C.在t=0到3t0这段时间内,水平力的平均功率为D.在t=0到3t0这段时间内,水平力的平均功率为解析:02t0时间内物体做匀加速直线运动,可求得2t0时刻物体的速度为2t0.2t03t0时间内物体也做匀加速直线运动,可求得3t0时刻物体的速度为2t0+t0=F0t0.所以3t0时刻的瞬时功率为3F0=,故选项B正确,A错误;02t0时间内水平力做功为F02t0=,2t03t0时间内水平力做功为3F0t0=,所以总功为,平均功率为,所以选项C错误,D正确.12.如图(甲)所示,滑轮质量、摩擦均不计,质量为2 kg的物体在F作用下由静止开始向上做匀
11、加速运动,其速度随时间的变化关系如图(乙)所示,由此可知(g取10 m/s2)(AC)A.4 s内F做功为84 JB.F的大小为21 NC.4 s末F的功率大小为42 WD.4 s内F做功的平均功率为42 W解析:由速度时间图象可知,物体在4 s内的位移为4 m,物体运动的加速度a=0.5 m/s2,根据动滑轮省力原理及牛顿第二定律可知,2F-mg=ma,则力F大小等于10.5 N,因此,4 s内F做功为W=10.58 J=84 J,选项A正确,B错误;由公式P=Fv得,4 s末F的功率大小为P=F2v=42 W,选项C正确;4 s内F做功的平均功率为= W=21 W,选项D错误.二、非选择题
12、(共52分)13.(6分)如图所示,表示物体在力F作用下在水平面上发生一段位移,试分别计算这三种情况下力F对物体所做的功.设在这三种情况下力F和位移l的大小都相同.F=10 N,l=1 m,角1,2,3的大小如图所示.解析:(甲)图中力F与位移l之间的夹角1=30W1=Flcos 30=101 J=5 J. (2分)(乙)图中F与l的夹角2=150W2=Flcos 150=101(-) J=-5 J. (2分)(丙)图中F与l的夹角3=30W3=Flcos 30=5 J. (2分)答案:5 J-5 J5 J14.(10分)一台起重机匀加速地将质量为1103 kg的货物由静止竖直吊起,在2 s末
13、货物的速度为v=4 m/s,g取10 m/s2,不计阻力,求:(1)起重机在这2 s内的平均输出功率.(2)起重机在2 s末的瞬时功率.解析:(1)货物的加速度a= m/s2=2 m/s2, (1分)2 s内提升的高度为h=at2=222 m=4 m, (1分)根据牛顿第二定律可得,F-mg=ma,则拉力F=m(a+g)=1103(2+10) N=1.2104 N, (2分)起重机在这2 s内做的功W=Fh=1.21044 J=4.8104 J, (2分)2 s内的平均输出功率P= W=2.4104 W. (2分)(2)2 s末的瞬时功率为P2=Fv=1.21044 W=4.8104 W. (
14、2分)答案:(1)2.4104 W(2)4.8104 W15.(8分)一辆质量为2.0103 kg的汽车在平直公路上行驶,若汽车行驶过程中所受阻力恒为f=2.5103 N,且保持功率为80 kW,求:(1)汽车在运动过程中所能达到的最大速度;(2)汽车的速度为5 m/s时的加速度a的大小;解析:(1)因汽车匀速直线运动时速度最大,由P=Fvm和F=f,得vm=32 m/s; (4分)(2)设v1=5 m/s时牵引力为F1,则P=F1v1,F1-f=ma,解得a=6.75 m/s2. (4分)答案:(1)32 m/s(2)6.75 m/s216. (8分)使用如图所示装置测滑轮组A,B的机械效率
15、.已知物重G=4.5 N,用弹簧测力计向上匀速拉动绳子的自由端,使重物升高0.1 m,弹簧测力计示数为2 N.求:(1)滑轮组A,B的机械效率.(2)如果测出动滑轮B重为1.2 N,那么这个实验过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)则弹簧测力计上升的距离s=3h=0.3 m, (1分)=100%=75%. (2分)(2)根据机械功的原理有Fs=(G+GB)h+Wf,所以Wf=Fs-(G+GB)h=20.3 J-(4.5+1.2)0.1 J=0.03 J. (4分)答案:(1)75%(2)0.03 J17.(8分) 如图所示,水平传送带以速度v=9 m/s
16、顺时针运转,两传动轮M,N之间的距离为x=10 m,若在M轮的正上方,将一质量为m=3 kg的物体轻放在传送带上,已知物体与传送带之间的动摩擦因数=0.3,物体由M处传送到N处的过程中,传送带对物体的摩擦力做了多少功?(g取10 m/s2)解析:物体在传送带上加速运动时a=g=3 m/s2. (2分)刚好加速运动10 m时的速度v0= m/s=2 m/s (2分)由于v=9 m/sv0=2 m/s, (2分)所以物体从M至N的过程中一直加速,摩擦力做功W=fx=mgx=910 J=90 J. (2分)答案:90 J18.(12分)一质量为m的物体静止在水平面上,在水平方向的拉力F作用下开始运动
17、,在06 s内其运动的速度时间图象与拉力的功率时间图象如图(甲)、(乙)所示,g取10 m/s2,求:(1)06 s内物体克服摩擦力做的功;(2)06 s内拉力做的功.解析:(1)由题图(甲)可知,t=2 s后物体做匀速直线运动,且速度为6 m/s,则F2=f,已知P2=F2v,故f=F2= N=4 N, (2分)由图象可知在06 s内,物体通过的位移s= m=30 m, (2分)故克服摩擦力做功为Wf=fs=430 J=120 J. (2分)(2)2 s时v=6 m/s,P1=60 W,则F1= N=10 N (2分)由图象可知在02 s内物体通过的位移s1= m=6 m (1分)26 s内物体通过的位移s2=s-s1=30 m-6 m=24 m. (1分)所以06 s内拉力做的功W=F1s1+F2s2=106 J+424 J=156 J. (2分)答案:(1)120 J(2)156 J