训练15 功与功率(word练习)-【勤径学升】2024-2025学年高中物理必修第二册同步练测（人教版2019）

训练十五　功与功率 1.关于摩擦力和作用力与反作用力做功的关系，下列说法正确的是 （　　） A.静摩擦力总是做正功，滑动摩擦力总是做负功 B.静摩擦力和滑动摩擦力都可能对物体不做功 C.作用力与反作用力所做的功一定大小相等 D.作用力做正功时，反作用力也一定做正功 解析　根据功的定义W＝Flcos θ，可知力的方向上发生位移，这个力才做功；滑动摩擦力可能做正功，比如由静止放到运动的传送带上的物体，在开始的一段时间内滑动摩擦力做正功，当然也可能做负功，还可以不做功；静摩擦力的方向可以与物体运动的方向相同也可以相反还可以垂直，故静摩擦力可以做正功，可以做负功，也可以不做功，A错误，B正确；作用力和反作用力是作用在两个相互作用的物体之上的，虽然作用力与反作用力大小相等，但由于两物体的位移不一定相同，故功的大小不一定相同，C错误；因受作用力与反作用力的物体的位移关系不确定，故作用力做正功时，反作用力可能做正功、负功或不做功，D错误。 答案　B 2.（多选）竖直上抛一球，球又落回原处，已知空气阻力的大小正比于球的速度，下列说法正确的是 （　　） A.上升过程中克服重力做的功大于下降过程中重力做的功 B.上升过程中克服重力做的功等于下降过程中重力做的功 C.上升过程中克服重力做功的平均功率大于下降过程中重力做功的平均功率 D.上升过程中克服重力做功的平均功率等于下降过程中重力做功的平均功率 解析　已知球上抛后又落回原处，球在上升过程中运动的距离等于下降过程中的距离，而重力的大小是恒定的。因此，上升过程中克服重力做的功肯定等于下降过程中重力做的功。在上升过程中运动的时间要小于在下降过程中运动的时间。根据平均功率的定义可知，球在上升过程中克服重力做功的平均功率大于下降过程中重力做功的平均功率，所以，选项A、D错误，B、C正确。 答案　BC 3.从空中以40 m/s的初速度平抛一个重10 N的物体，物体在空中运动3 s落地，不计空气阻力，g取10 m/s2，则物体落地前瞬间，重力做功的瞬时功率为 （　　） A.300 W B.400 W C.500 W D.700 W 解析　物体落地时竖直分速度vy＝gt＝30 m/s，物体落地时重力做功的瞬时功率P＝Fvcos θ＝mgvcos θ＝mgvy，代入数据得P＝300 W，故A正确。 答案　A 4．汽车发动机通过变速箱将动力传输给运动系统，一般赛车的变速箱有1挡到5挡5个逐次增高的前进挡位。在发动机输出功率不变时，挡位越高车速越快，加大油门可以增大发动机的输出功率。如图所示的是赛车越野比赛时正在爬坡的情形，为了能够顺利爬上陡坡，司机应该(　　) A．拨1挡，减小油门 B．拨1挡，加大油门 C．拨5挡，减小油门 D．拨5挡，加大油门 解析　赛车爬坡时需要较大的牵引力，由P＝Fv得F＝，在增大发动机输出功率P的情况下，同时减小速度v，才能获得更大的牵引力F，因此应当将变速箱拨到1挡，并加大油门，故B正确，A、C、D错误。 答案　B 5.如图所示，分别用力F1、F2、F3将质量为m的物体由静止沿同一光滑斜面以相同的加速度从斜面底端拉到斜面顶端，在此过程中，F1、F2、F3做功的功率大小关系是（　　） A.P1＝P2＝P3 B.P1＞P2＝P3 C.P3＞P2＞P1 D.P1＞P2＞P3 解析　三个物体沿斜面上滑的加速度相同，则到达斜面顶端时的速度相同，从底端到顶端所需的时间相同。由牛顿第二定律得F1－mgsin α＝ma，F2cos α－ mgsin α＝ma，F3cos θ－mgsin α＝ma，所以F1＝F2cos α＝F3cos θ，P1＝＝，P2＝＝，P3＝＝，即P1＝P2＝P3，故选项A正确。 答案　A 6.如图所示，一位质量m＝50 kg的滑雪运动员从高度h＝30 m的斜坡顶端自由滑下（初速度为零）。斜坡的倾角θ＝37°，滑雪板与雪面间的动摩擦因数μ＝0.1。求运动员滑至坡底的过程中： （1）各个力所做的功分别是多少？ （2）合力做了多少功？（不计空气阻力，g取10 m/s2， sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8） 解析　（1）重力做的功为 WG＝mgh＝50×10×30 J＝1.5×104 J，因支持力与速度方向始终垂直，所以支持力做功为WN＝0，摩擦力做功为Wf＝－Ffl＝－μmgcos 37°×＝－2×103 J。 （2）合力做的功为 W合＝WG＋Wf＋WN＝（1.5×104－2×103） J＝1.3×104 J。 答案　（1）重力做的功为1.5×104 J，支持力做的功为零，摩擦力做的功 为－2×103 J　（2）1.3×104 J 7．仰卧起坐是《国家学生体质健康标准》中规定的女生测试项目之一。若某女生一分钟内做了40个仰卧起坐，其质量为50 kg，设上半身质量为总质量的，仰卧起坐时下半身重心位置不变，g取10 m/s2，则测试过程中该女生克服重力做功的平均功率约为(假设每次仰卧起坐上半身重心上升的高度为身高的)(　　) A．10 W B．60 W C．180 W D．300 W 解析　女生身高约h＝1.6 m，则每次上半身重心上升的距离约为h′＝h＝ 0.32 m，则她每一次克服重力做的功为W＝mgh′＝×50×10×0.32 J＝96 J，1 min内她克服重力所做的总功为W总＝40×96 J＝3 840 J，所以她克服重力做功的平均功率为P＝＝W＝64 W，只有B项接近，故B正确，A、C、D错误。 答案　B 8.滑板运动是青少年喜爱的一项运动，一块滑板由板面、滑板支架和四个轮子等部分组成。一位练习者踩着滑板在水平面上向右减速滑行，若练习者的脚受到的摩擦力为Ff1，脚对滑板的摩擦力为Ff2，下列说法正确的是 （　　） A.Ff1做正功，Ff2做负功 B.Ff1做负功，Ff2做正功 C.Ff1、Ff2均做正功 D.因为是静摩擦力，Ff1、Ff2都不做功 解析　由题意可知练习者的脚受到的摩擦力方向向左，滑板受到脚的摩擦力方向向右，人和滑板一起向右运动，根据力与位移的方向关系可知，练习者的脚受到的摩擦力做负功，脚对滑板的摩擦力做正功，选项B正确，A、C、D错误。 答案　B 9.如图甲所示，质量为2 kg的物体在F作用下由静止开始向上做匀加速运动，其速度随时间的变化关系如图乙所示，滑轮质量、摩擦均不计，重力加速度g取10 m/s2，由此可知 （　　） A.物体加速度大小为2 m/s2 B.F的大小为21 N C.2 s末F做功的功率大小为42 W D.2 s内F做功的平均功率为42 W 解析　速度—时间图像的斜率表示加速度，则物体的加速度a＝＝ m/s2＝ 2 m/s2，故A正确；根据牛顿第二定律得2F－mg＝ma，则F＝＝ N＝12 N，故B错误；2 s末物体的速度为4 m/s，则拉力作用点的速度为8 m/s，则拉力做功的功率P＝Fv＝12×8 W＝96 W，故C错误；2 s内物体的位移x＝vt＝×2×4 m＝4 m，则拉力作用点的位移s＝2x＝8 m，拉力做功的平均功率P＝＝ W＝48 W，故D错误。 答案　A 10．中国制造的某一型号泵车如图所示，表中列出了其部分技术参数。已知混凝土密度为2.4×103 kg/m3，假设泵车的泵送系统以150 m3/h的输送量给30 m高处输送混凝土，则每小时泵送系统对混凝土做的功至少为(　　) 发动机最大输出 功率/kW 332 最大输送 高度/m 63 整车满载 质量/kg 5.4×104 最大输送量 /(m3·h－1) 180 A．1.08×107 J　　　　 B．5.04×107 J C．1.08×108 J D．2.72×108 J 解析　泵车的泵送系统以150 m3/h的输送量给30 m高处输送混凝土，每小时泵送系统对混凝土做的功W＝ρVgh＝2.4×103×150×10×30 J＝1.08×108 J，故选C。 答案　C 11.（多选）如图所示是健身用的“跑步机”示意图，质量为m的运动员踩在与水平面成α角的静止皮带上，运动员用力向后蹬皮带，皮带运动过程中受到的阻力恒为Ff。使皮带以速度v匀速向后运动，则在运动过程中，下列说法正确的是（　　） A.人脚对此皮带的摩擦力是皮带运动的动力 B.人对皮带不做功 C.人对皮带做功的功率为mgv D.人对皮带做功的功率为Ffv 解析　皮带受摩擦力而运动，故皮带受到的摩擦力是皮带运动的动力，故A正确；人对皮带的摩擦力使皮带产生了位移，故人对皮带做正功，故B错误；人对皮带的力为摩擦力，故人对皮带做功的功率P＝Ffv，故C错误，D正确。 答案　AD 12．我国自行研制、具有完全自主知识产权的新一代大型喷气式客机C919(如图所示)首飞成功后，拉开了全面试验试飞的新征程。假设飞机在水平跑道上的滑跑是初速度为零的匀加速直线运动，当位移x＝1.6×103 m时才能达到起飞所要求的速度v＝80 m/s。已知飞机质量m＝7.0×104 kg，滑跑时受到的阻力为自身重力的0.1，重力加速度g取10 m/s2。求飞机滑跑过程中： (1)加速度a的大小。 (2)牵引力的平均功率P。 解析　(1)飞机滑跑过程中做初速度为零的匀加速直线运动，有v2＝2ax①， 代入数据解得a＝2 m/s2②。 (2)设飞机滑跑受到的阻力为F阻， 依题意有F阻＝0.1mg③， 设发动机的牵引力为F，根据牛顿第二定律有F－F阻＝ma④， 设飞机滑跑过程中的平均速度为，有＝⑤， 在滑跑阶段，牵引力的平均功率P＝F⑥， 联立②③④⑤⑥式得P＝8.4×106 W。 答案　(1)2 m/s2　(2)8.4×106 W 学科网（北京）股份有限公司 $$