功率、动能动能定理 专项练习 -2025-2026学年高一下学期物理教科版必修第二册

第四章 机械能及其守恒定律 考查范围：功率、动能动能定理 学科网（北京）股份有限公司 一、选择题：本题共12小题，每小题5分，共60分。 1.质量的物体，在大小恒定的水平外力F的作用下，沿水平面做直线运动，0~2 s内F与运动方向相反，2~4 s内F与运动方向相同，物体的图像如图所示.则( ) A.拉力F的大小为100 N B.时拉力的功率大小为120 W C.4 s内拉力所做的功为720 J D.4 s内物体克服摩擦力做的功为320 J 2.物体放在水平地面上，在水平拉力的作用下沿水平方向运动，在6 s内其速度与时间关系的图像和拉力的功率与时间关系的图像分别如图甲、乙所示，由图像可以求得物体的质量为( ) A.2 kg B.2.5 kg C.3 kg D.3.5 kg 3.质量的物体在光滑水平面上由静止开始沿直线运动，所受水平外力F与运动距离x的关系如图所示.对图示的全过程进行研究，下列叙述正确的是( ) A.外力做的功为28 J B.物体的运动时间为5 s C.外力做功的平均功率约为5.7 W D.物体运动到处时，克服外力做功的瞬时功率为25 W 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 5.汽船航行时所受水的阻力与它的速度成正比.如果汽船以速度v水平匀速航行时，发动机的功率为P，则当汽船以速度2v水平匀速航行时，发动机的功率为( ) A. B.2P C.4P D.8P 6.下列说法正确的是( ) A.物体做变速运动，合外力一定不为零，动能一定变化 B.若合外力对物体做功为零，则合外力一定为零 C.物体的合外力做功，它的速度大小一定发生变化 D.物体的动能不变，所受的合外力必定为零 7.如图所示，电梯质量为M，地板上放置一质量为m的物体，钢索拉着电梯由静止开始向上做加速运动，当上升高度为H时，速度达到v，重力加速度为g，则( ) A.地板对物体的支持力做的功等于 B.地板对物体的支持力做的功等于 C.钢索的拉力做的功等于 D.合力对电梯M做的功等于 8.在粗糙水平面上给滑块一定的初速度，使其沿粗糙水平面滑动，经测量描绘出了滑块的动能与滑块的位移的变化规律图线，如图所示.用μ表示滑块与水平面之间的动摩擦因数，用t表示滑块在该水平面上滑动的时间，已知滑块的质量为.则μ和t分别等于( ) A.0.01，10 s B.0.01，5 s C.0.05，10 s D.0.05，5 s 9.如图所示，一质量为m的小球，用长为l的轻绳悬挂于O点的正下方P点.若小球在水平拉力的作用下，从P点缓慢地移动到Q点，水平拉力F做的功为；若小球在水平恒力的作用下，从P点运动到Q点，水平恒力做的功为.已知，则和的大小关系为( ) A. B. C. D.无法判断 10.高铁在启动阶段的运动可看作初速度为零的匀加速直线运动，在启动阶段高铁的动能( ) A.与它所经历的时间成正比 B.与它的位移成正比 C.与它的速度成正比 D.与它受到的阻力成正比 11.（多选）如图所示，拖拉机通过大小不计的光滑轻质定滑轮提升货物，货物的质量为m，定滑轮顶端到轻绳与拖拉机连接点的竖直高度为h，轻绳不可伸长，拖拉机向右匀速运动的速度为，重力加速度为g，.当轻绳与竖直方向的夹角θ从37°增大到53°的过程中，说法正确的是( ) A.货物匀速上升 B.货物加速上升 C.轻绳对货物做的功为 D.轻绳对货物做的功为 12.（多选）A、B两物体的质量之比为2:1，它们以相同的初速度在水平面上做匀减速直线运动，直到停止，其速度—时间图像如图所示.则关于A、B两物体所受摩擦阻力之比与A、B两物体克服摩擦阻力做功之比的说法正确的是( ) A.A、B两物体所受摩擦阻力之比为4:1 B.A、B两物体所受摩擦阻力之比为2:1 C.A、B两物体克服摩擦阻力做功之比为2:1 D.A、B两物体克服摩擦阻力做功之比为4:1 二、非选择题：本题共2小题，共40分。 13.（20分）某同学利用验证牛顿第二定律的装置来验证动能定理，实验步骤如下： （1）测量小车、力传感器和挡光板的总质量M，挡光板的宽度d； （2）水平轨道上安装两个光电门，测出两光电门中心间的距离s，小车上固定有力传感器和挡光板，细线一端与力传感器连接，另一端跨过定滑轮，挂上砝码盘，实验首先保持轨道水平，小车通过光电门1和2的时间相等，此时小车做________运动，力传感器的示数为； （3）增加砝码盘里砝码的质量，释放小车，力传感器的示数为F，小车通过光电门1和2的时间分别为和，则小车受到的合外力为________（用“F、”表示）； （4）已知重力加速度为g，若要验证动能定理，需要验证的关系为________________. 14.（20分）在水平面上有一个长度为、质量为的木板P，在木板上正中央放置一个质量为的小滑块Q（可视为质点），P、Q之间的动摩擦因数为，P与水平面之间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，系统静止，g取. （1）若对Q施加一个水平向右的恒力，欲使Q从P上掉下去，求F对Q至少要做多少功； （2）若对P施加一个水平向右的恒力，欲使Q从P上掉下去，求的最短作用时间. 1.答案：B参考答案 解析：由题图得，在0~2 s内的加速度大小，在2~4 s内的加速度大小，根据牛顿第二定律有，解得，A错误；由题图可得物体在4 s时的速度大小为2 m/s，时拉力的瞬时功率大小，B正确；根据图像与t轴围成的面积表示位移，则物体在0~2 s内的位移为10 m，拉力做的功，物体在2~4 s内的位移为2 m，则拉力做的功，则4 s内拉力做的总功，C错误；滑动摩擦力全程做负功，4 s内物体的总路程为12 m，因此4 s内克服摩擦力做的功，D错误. 2.答案：B 解析：由速度一时间图像可知，前2 s内物体的加速度大小为，设此过程牵引力为F，阻力为f，由牛顿第二定律得，在2 s末，由得，2 s后，物体做匀速直线运动，牵引力大小等于阻力大小，由，代入数据解得，联立解得，B正确. 3.答案：C 解析：通过计算图像中图线与横轴围成图形的面积可知，全过程中外力做的功，A错误；物体匀加速过程的加速度大小为，匀减速过程的加速度大小为，由可得处物体的速度为，由可得处物体的速度为，设匀加速和匀减速所用的时间分别为和，则，解得，故物体运动的总时间为，B错误；全过程中外力做功的平均功率为，C正确；物体运动到处时，克服外力做功的瞬时功率为，D错误. 4.答案：B 解析：赛车爬坡时需要较大的牵引力，由得，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. 5.答案：C 解析：设汽船所受阻力为，汽船匀速航行时，牵引力，又因为，联立可得；当汽船以速度2v水平匀速航行时，发动机的功率，故C正确. 6.答案：C 解析：物体做变速运动，合外力一定不为零，但是动能不一定变化，例如做匀速圆周运动的物体，A错误；合外力对物体做功为零，合外力不一定为零，例如做匀速圆周运动的物体，B错误；根据动能定理可知，物体的合外力做功，它的速度大小一定发生变化，C正确；物体的动能不变，所受的合外力不一定为零，例如做匀速圆周运动的物体，D错误. 7.答案：D 解析：设地板对物体的支持力做的功为W，对物体，由动能定理得，解得，故A、B错误；设钢索的拉力做的功为，对电梯和物体整体，由动能定理得，解得，故C错误；由动能定理得，合力对电梯M做的功等于，故D正确. 8.答案：A 解析：由题图可知，滑块以9.5 J的初动能滑行5 m后停止，滑块所受的合力大小等于滑动摩擦力大小，对滑块，由动能定理得，解得，设滑块的初速度大小为v，则有，解得，滑块的加速度大小为，则滑块在该水平面上滑动的时间为，A正确. 9.答案：C 解析：当用水平拉力缓慢拉动小球时，根据动能定理可得，由几何关系可知，解得拉力做的功；当小球在水平恒力的作用下从P点运动到Q点时，水平恒力做的功，故C正确. 10.答案：B 解析：由匀变速直线运动规律得，则动能，故动能与时间的平方成正比，A错误；由动能定理得，故动能与位移成正比，B正确；由知，动能与速度的平方成正比，C错误；由动能定理得，故动能与阻力不成正比，D错误. 11.答案：BD 解析：将拖拉机的速度沿轻绳方向和垂直于轻绳方向分解，则有，由题可知θ逐渐增大，则货物的速度逐渐变大，即货物加速上升，故A错误，B正确；当时，货物的速度为，定滑轮顶点到拖拉机部分轻绳的长度为，同理可得，当时，，由动能定理可得，轻绳对货物做的功为，故C错误，D正确. 12.答案：AC 解析：由图像可知A、B两物体的加速度大小分别为，根据牛顿第二定律有，可得A、B两物体所受摩擦阻力之比为，故A正确，B错误；由图像可知A、B两物体运动的位移分别为两物体克服摩擦阻力做的功分别为，则A、B两物体克服摩擦阻力做功之比为，故C正确，D错误. 13.答案：（2）匀速直线 （3） （4） 解析：（2）小车通过光电门1和2的时间相等，此时小车做匀速直线运动； （3）小车做匀速直线运动时有，力传感器的示数为F时小车受到的合外力为； （4）若要验证动能定理，需要验证的关系为，其中，整理得. 14.答案：（1）4 J （2）2.3 s 解析：（1）P、Q间滑动摩擦力，若P运动，则P与水平面间的滑动摩擦力，因为，所以若对Q施加恒力F，P静止，设Q的加速度为，由牛顿第二定律得，解得，撤去F后Q的加速度大小，撤去F后Q恰好滑到P的最右端时速度减为零，此时F做功最少，由知，撤去F前、后位移之比为1:3，则，. （2）P、Q一起加速的最大加速度，假设施加后P、Q相对静止一起加速，则，所以P、Q会一起加速运动.设加速时间为t，则，撤去后，对Q有，对P有，所以P先停止，Q恰好滑到P的最右端速度减为零时，作用时间最短，有，联立解得. $