课时分层检测(19)变力做功，机车启动问题-【创新大课堂系列】2025-2026学年高中物理必修第二册同步辅导与测试(人教版)

班级 姓名 课时分层检测（十九） 0 基础达标练 0 1.(多选)如图所示，某力F 10N作用于半径R=1m的 R 转盘的边缘上，力F的大小 A 保持不变，但方向始终保持 与作用点的切线方向一致， 则转动一周的过程中 F () A.这个力F做的总功为0 B.这个力F做的总功为20πJ C.A点所受的向心力做的总功为0 D.A点所受的向心力做的总功为20πJ 2.质量为的汽车启动后沿平直路面行驶，如： 果发动机的功率恒为P,且行驶过程中受到： 的阻力大小一定，当汽车速度为时，汽车 做匀速运动；当汽车速度为公时，汽车的瞬时 加速度的大小为 ( A.P B.2P D.4P mv C.3P my mv v 3.轻质弹簧右端固定在墙上，左端与一质量m: =0.5kg的物块相连，如图甲所示.弹簧处 于原长状态，物块静止，物块与水平面间的 动摩擦因数=0.2.以物块所在处为原点， 水平向右为正方向建立x轴，现对物块施加 水平向右的外力F,F随x轴坐标变化的情 况如图乙所示.物块运动至x=0.4m处时 速度为零，则此过程物块受到的力F和摩擦 力做功之和为(g取10m/s2) ↑F/N 10 0.20.4x/m 甲 乙 A.3.1J B.3.5J C.1.8J D.2.0J 4.质量为5t的汽车，在水平路面上以加速度a: =2m/s2启动，所受阻力大小恒为1.0×： 103N,汽车启动后第1s末（未达到额定功： 率)发动机的瞬时功率是 A.2 kW B.22 kW C.1.1 kW D.20 kW 16: 得分 力做功、机车启动问题 5.(多选)如图所示为轿车 中的手动变速杆，若保持 发动机输出功率不变，将 变速杆推至不同挡位，可 获得不同的运行速度，从“1”~“5”挡速度增 大，R是倒车挡.某型号轿车发动机的额定 功率为60kW,在水平路面上行驶的最大速 度可达180km/h.假设该轿车在水平路面上 行驶时所受阻力恒定，则该轿车（) A.以最大牵引力爬坡，变速杆应推至“1”挡 B.以最大牵引力爬坡，变速杆应推至“5”挡 C.以额定功率在水平路面上以最大速度匀 速行驶时，其牵引力为1200N D.以54km/h的速度在水平路面上匀速行 驶时，发动机的输出功率为60kW …0 能力提升练0… 6.如图所示，质量为m的 汽车在平直公路上行 驶，所受的阻力恒为车 重的k倍.汽车以额定 功率行驶，当它加速行 驶的速度为v时，加速度为a,已知重力加速 度为g,则以下分析正确的是 A.汽车发动机的额定功率为kg) B.汽车行驶的最大速度为kg十a)四 kg C.当汽车加速度减小到？时，速度增大到2 D.汽车发动机的额定功率为mav 7.一物体在粗糙的水平面上受到水平拉力作 用，在一段时间内的速度随时间变化情况如 图所示.关于拉力的功率随时间变化的图 像，下图中可能正确的是 () v/(m-s-1) to t/s P/W P/W P/W /w 班级 姓名 8.如图所示，n个完全相同、边长足够小且互不： 粘连的小方块依次排列，总长度为，总质量 为M,它们一起以速度？在光滑水平面上滑 动，某时刻开始滑上粗糙水平面.小方块与 粗糙水平面之间的动摩擦因数为，若小方 块恰能完全进入粗糙水平面，则摩擦力对所 有小方块所做功的数值为（重力加速度为g) ( A.Mg B.M! C.uMgl D.uMgl 9.质量为M的汽车在平直" 公路上以速度v。匀速行 驶时，发动机的功率为 P.司机为合理进入限速 区，于1=0时刻减小油 门使汽车功率立即减小到号，并保持该功率 继续行驶.设汽车行驶过程中所受阻力大小 不变，从司机减小油门开始，汽车运动的)一 t图像如图所示，1时刻后，汽车做匀速运 动，汽车因油耗而改变的质量可忽略.下列 说法正确的是 ) A.1=0时刻，汽车的加速度大小为2P 3Mvo B.在0一1时间内，汽车的牵引力不断减小 C.1时刻后，汽车匀速运动的速度大小为 2v0 D.在0一1时间内，汽车行驶的位移大小为 5 60041 10.如图甲、乙所示分别是某学生骑车爬坡以： 及沿水平路面运动的情形.假如他骑车时： 的最大功率P=1200W,车和学生的总质 量m=75kg,斜坡倾角0=20°，爬坡以及沿 水平路面运动过程中所受摩擦等阻力均恒为 F=60N,g取10m/s2,sin20°=0.34，求： 甲 165 得分 (1)该学生骑车上坡的最大速度的大小 Ulmi (2)该学生在水平路面上骑车的最大速度 的大小2m· 0 创新应用练0… 1.汽车在平直的公路上由静止启动，开始做 直线运动，图中曲线1表示汽车运动的速 度和时间的关系（除6一16s时间段图线为 曲线外，其余时间段图线均为直线)，直线2 表示汽车的功率和时间的关系.设汽车在 运动过程中受到的阻力不变，在16s末汽 车的速度恰好达到最大。 离 12 06 10 6 2 04 0 0246810121416 时间(s) (1)定性描述汽车的运动状态： (2)求汽车受到的阻力和最大牵引力； (3)求汽车的质量.力大小为F,位移为x,摩擦力做的是负功，所以桌面对棒的摩擦 力做的功为一Fx,桌面受到的摩擦力的大小也为F,但桌面没动 位移是0，所以棒对桌面的摩擦力做的功为0，故C正确. 4.C[物体2s内下落的高度为h= 7g2=20m,落地的竖直分速 度为)，=gt=20m/s,所以落到地面前的瞬间重力的瞬时功率是 P=mg巴=400W,下落过程中重力的平均功率是P=m业 200W,选项C正确.] 5.解析(1)撤去水平恒力F后物体的加速度大小a2=2m/s°，物 体所受的摩擦力F:=ma2=10N,F1=mg,4=0.2. (2)由图线与坐标轴包围的面积等于物体运动的位移可知，全过 程物体的位移x=50m,克服摩擦力做的功W意=Fx=500J. (3)物体受F作用时的加速度a1=2m/s 由F-F,=ma1得F=20N 故Pm=Fum=200W. 答案(1)0.2(2)500J(3)200W 6.AB[F和F'做的总功W=Fx一F‘x=(F一F)x,对人受力分 析，人受到车对脚向前的静摩擦力大小等于F,车对手向后的推 力大小等于F,当车匀速运动时，F=F,故W=0,A正确：当车加 速运动时，F'>F,故W<0,选项B正确，C、D错误.] 7.BD[2to时刻物体的速度大小2=a1·210= 2Fo to.3t6时刻物 体的速度大小为=2十a2t0 .21+3E-50,3 721 771 1 时刻力F=3F。,所以瞬时功率P=3F。·3 15F0t,A锆误，B 正确：0~310时间段，水平力对物体做的功W=Fox1十3F0x2 R×宁·是(21，)+3R.寸。25E,平均功辛p 71 2 2m w_25F。,C错误，D正确.] 6m 8.AD[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：人对皮带做功的力为摩擦力，故人对皮带做 功的功率P=Fv,故C错误，D正确，门 9.CD[由少t图像可知第1s内物体速度为零，没有运动，所以推 力做的功为零，A错误：由t图像和F1图像可知第3s内物体 匀速运动，F=F3=2N,第2s内的位移为1m,则W=一FL= -2×1J= 2J,B错误：1.5s时的瞬时速度为1m/s,推力为 3N,则P=F2w=3×1W=3W,C正确：第2s内的推力为3N, 第2s内物体做匀加速直线运动，平均速度为1m/s,则P=F2⑦= 3×1W=3W,D正确， 10.解析(1)由于装置沿水平面运动，重力方向竖直向下，故重力 做的功WG=0. (2)设竖直挡板以及斜面对球的支持力大小分别为N和N',则 N'cos30°=mg N'sin30°=N 联立解得N-2mgN=9。 3 mg 则竖直挡板以及斜面对球的弹力做的功分别为 W=-N=- 3mgL. W,=V1cos60°= 3 mgL. (3)球的合力做的功为W=WG十W1十W,=0. 3mgL 答案(1)0(2)- 3mgL(3)0 11,A[因为车速=5m/5,骑车时的牵引力F=F=0.02×100X 10N=20N,所以功率P=F=20×5W=100W,即0.1kW, 故A正确，门 课时分层检测（十九） 1.BC[转一周通过的孤长为x=2πR=2πm:因为F的方向始终 与速度方向相同，即与位移方向始终相同，则转动一周，力F做的 功为力与转过的孤长的乘积，故F做功为W=Fx=10×2πJ 20πJ,A错误，B正确：A点所受的向心力方向始终与速度方向垂 直，则向心力做的总功为0，C正确，D错误.] 2.C[由题意知，汽车所受阻力F=号，汽车速度为子时的牵引 力F=卫=4P,由牛领第二定律得F-F=m,联立以上三式 A 求得a=3,C正确.] mo 3.A[物块与水平面间的摩擦力为F:=mg二1N现对物块施加 水平向右的外力F,由F工图像与x轴所围面积表示功可知F 做功W=3.5J,克服摩擦力做功W=Fx=0.4J.则物块受到的 力F和摩擦力做功之和为W-W:=3.1J,故A正确.门 4.B[根据牛顿第二定律得：F-Fr-ma,则F=F,十ma=1000N 2 十5000×2N=11000N,汽车第1s末的速度大小为v=at=2× 1m/s=2m/s,所以汽车启动后第1s未发动机的瞬时功率为： P=Fz=11000×2W=22000W=22kW,故B正确.] 5.AC[根据P=Fv可知，当速度最小时，牵引力最大，变速杆应推 至“1”挡，故A正确，B错误；由题意可知轿车在水平路面上行驶 的最大速度为”mx=180km/h=50m/s,在额定功率下以最高速 _P复=60000N=1200N,故C正确：54km/h= 度行驶时，F一 50 15m/5,轿车在水平路面上行驶时所受阻力为1200N,发动机的 输出功率为P=Fv=1200×15W=18kW,故D错误.] 6.B[设汽车的颜定功率为P,汽车的速度为口时，根据牛顿第二 定律有P 一kng=ma,得P=kmgu十mao,故A、D错误；汽车匀 速行驶时，牵引力与阻力大小相等，建度达到最大时，有m一m _mg十ma巴=g十@)卫，故B正确；设汽车的加速度为号时的 克7n更 农但 牵引力为F,剥F-mg=m·号，解得F=mg十"%，此时速度 变为卡=km0十ma四≠20，故C错误.门 kmg十m 7,D[由题图知：在0一1。时间内，物体做初速度为零的匀加速运 动，v=at,由牛顿第二定律得F一F:=ma,则拉力的功率为P Fv=(F:十ma)=(F:十ma)at,可知功率的图像为过原，点的倾斜 直线；在t。时刻以后，物体做匀速运动，不变，则F=F,P=F 一F,P不变，可知功率图像为水平直线，且功率的值小于加速 阶段功率的最大值，故D正确.] 8.C[方法一小方块依次进入粗糙区域，摩擦力逐渐增大，设小 方块全部进入粗糙区域时的摩擦力为F,则F:=uMg,整个过程 中的平均摩擦力下：= 0十FE 2 2Mg,摩擦力对所有小方块做的 功W=一F:·I= 2Mgl,做功的数值为2aMgl,故C正确. 方法二摩擦力随位移的变化关系如图所示，F1 则摩擦力F:做的功在数值上等于图线与横轴 所包围的面积，即等于阴影面积，则W= F 2 uMgl.] 9,C[汽车匀速行驶时，牵引力和阻力大小相等，0 因此汽车所受阻力大小f= ，1=0时刻，根据 0 牛领第二宠律得f一需=可得汽车的加速度大小 2P P A错误：根据P=F,由于在0~1时间内，汽车功率保持不变而 速度不断减小，因此牵引力不断增大，B错误：汽车再次匀速运动 时，由于2P 3 三f·,可得。，C正确：如果汽车做匀减速运 动，位移大小=十巴 5 2一=61，而汽车做加速度逐渐减小的减 速运动，周北位移小于号1，D错误.] 10.解析(1)学生骑车上坡时，根据牛顿第二定律有F1一F:一mgsin0 =ma,当速度最大时加速度等于零，有F=mgsin0十F,P=F1hm, P P 1200 期功m一青mgm9叶万75X10x034+60m/s3.81m/ (2)学生在水平路面上骑车时，根据牛顿第二定律有F2一F:= ma,当速度最大时加速度等于零，F2=F,P=F22m,则2m= P卫=1200m/s=20m/s F.-F 60 答案(1)3.81m/s(2)20m/s 11.解析(1)汽车刚开始做初速度为零的匀加速运动，6$末开始 做加速度减小的变加速运动，16s末开始做匀速运动， (2)汽车受到的阻力F但= 卫=7X10Ne583.3N 7m 12 6s末的速度为8m/s,是匀加速直线运动的末速度，此时牵引力 最大，F=卫=7X10N=875N. 1 8 (3)汽车匀加速运动的加速度为 a=令m/s=号m/s 4 由牛领第二定律得F一F但=ma 解得m=FF色=875583.3kg218.8kg. a 4 答案(1)见解析(2)583.3N875N(3)218.8kg 8