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1、考點(diǎn)規(guī)范練22 功 功率
一、單項(xiàng)選擇題
1.關(guān)于摩擦力和功,下列說法正確的是( )
A.靜摩擦力總是做正功,滑動(dòng)摩擦力總是做負(fù)功
B.靜摩擦力對(duì)物體不一定做功,滑動(dòng)摩擦力對(duì)物體一定做功
C.靜摩擦力對(duì)物體一定做功,滑動(dòng)摩擦力對(duì)物體可能不做功
D.靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力都可能對(duì)物體不做功
2.(2018·天津南開期末)如圖所示,站在做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的車廂里的人向前推車廂壁,以下關(guān)于人對(duì)車做功的說法正確的是( )
A.做正功 B.做負(fù)功
C.不做功 D.無法確定
3.(2018·河北保定模擬)質(zhì)量為5×103 kg的汽車在水平路面上由靜止開始以加速度a=2 m/s2做勻
2、加速直線運(yùn)動(dòng),所受阻力是1.0×103 N,則汽車勻加速起動(dòng)過程中( )
A.第1 s內(nèi)汽車所受牽引力做功為1.0×104 J
B.第1 s內(nèi)汽車所受合力的平均功率為20 kW
C.第1 s末汽車所受合力的瞬時(shí)功率為22 kW
D.第1 s末汽車所受牽引力的瞬時(shí)功率為22 kW
4.(2018·浙江寧波期末)如圖所示,木塊B上表面是水平的,當(dāng)木塊A置于B上,并與B保持相對(duì)靜止,一起沿固定的光滑斜面由靜止開始下滑,在下滑過程中( )
A.A所受的合外力對(duì)A不做功
B.B對(duì)A的彈力做正功
C.B對(duì)A的摩擦力做正功
D.A對(duì)B做正功
二、多項(xiàng)選擇題
5.(2018·廣東
3、廣州調(diào)研)用起重機(jī)提升貨物,貨物上升過程中的v-t圖像如圖所示,在t=3 s到t=5 s內(nèi),重力對(duì)貨物做的功為W1、繩索拉力對(duì)貨物做的功為W2、貨物所受合力做的功為W3,則( )
A.W1>0 B.W2<0
C.W2>0 D.W3<0
6.如圖所示,光滑水平地面上固定一帶有光滑定滑輪的豎直桿,用輕繩一端系著小滑塊,另一端繞過定滑輪,現(xiàn)用恒力F1水平向左拉滑塊的同時(shí),用恒力F2拉右側(cè)繩端,使滑塊從A點(diǎn)由靜止開始向右運(yùn)動(dòng),經(jīng)過B點(diǎn)后到達(dá)C點(diǎn),若AB=BC,則滑塊( )
A.從A點(diǎn)至B點(diǎn)F2做的功等于從B點(diǎn)至C點(diǎn)F2做的功
B.從A點(diǎn)至B點(diǎn)F2做的功小于從B點(diǎn)至C點(diǎn)F2做的功
4、
C.從A點(diǎn)至C點(diǎn)F2做的功可能等于滑塊克服F1做的功
D.從A點(diǎn)至C點(diǎn)F2做的功可能大于滑塊克服F1做的功
三、非選擇題
7.如圖所示,水平傳送帶正以2 m/s的速度運(yùn)行,兩端水平距離l=8 m,把一質(zhì)量m=2 kg的物塊輕輕放到傳送帶的A端,物塊在傳送帶的帶動(dòng)下向右運(yùn)動(dòng),若物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.1,則把這個(gè)物塊從A端傳送到B端的過程中,不計(jì)物塊的大小,g取10 m/s2,求摩擦力對(duì)物塊做功的平均功率。
8.(2018·天津紅橋期末)一輛由電動(dòng)機(jī)提供牽引力的實(shí)驗(yàn)小車在水平的直軌道上由靜止開始運(yùn)動(dòng),其運(yùn)動(dòng)的全過程轉(zhuǎn)化為如圖所示的v-t
5、圖像,圖像顯示2~10 s時(shí)間段內(nèi)的圖像為曲線,其余時(shí)間段圖像均為直線。已知實(shí)驗(yàn)小車運(yùn)動(dòng)的過程中,2~14 s時(shí)間段內(nèi)小車的功率保持不變,在14 s末關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)而讓小車自由滑行。已知小車的質(zhì)量為1 kg,假設(shè)在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中小車所受到的阻力大小不變。求:
(1)小車所受到的阻力大小及0~2 s時(shí)間內(nèi)電動(dòng)機(jī)提供的牽引力F的大小;
(2)小車勻速行駛階段的功率P;
(3)小車在0~10 s運(yùn)動(dòng)過程中位移x的大小。
考點(diǎn)規(guī)范練22 功 功率
1.D 解析力對(duì)物體做功,必須具備兩個(gè)條件:力和在力的方向上有位移。判斷摩擦力是否做功及做多少功,要具體分析受力物體在摩擦力方向上是否有位移及
6、位移的方向與摩擦力的方向間的夾角。靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力都可以是動(dòng)力,都可以對(duì)物體做正功,也可對(duì)物體都不做功。選項(xiàng)D正確。
2.B 解析在水平方向上,人對(duì)車的作用力有兩個(gè):一個(gè)是人對(duì)車壁向前的推力F,另一個(gè)是人對(duì)車廂地板向后的摩擦力F'。由于人隨車向前做勻加速運(yùn)動(dòng),所以車對(duì)人的總作用力是向前的,由牛頓第三定律可知人對(duì)車的總作用力是向后的。所以此合力的方向與運(yùn)動(dòng)方向相反,人對(duì)車做的總功為負(fù)功,所以B正確。
3.D 解析根據(jù)牛頓第二定律F-Ff=ma得牽引力F=Ff+ma=1.1×104N。第1s內(nèi)汽車位移x=12at2=1m,第1s末汽車速度v=at=2m/s,汽車合力F合=ma=1×104N
7、,則第1s內(nèi)汽車牽引力做功WF=Fx=1.1×104J,故A錯(cuò)誤;第1s內(nèi)合力做功W=F合x=1×104J,其平均功率P=Wt=1×104W,故B錯(cuò)誤;第1s末合力的瞬時(shí)功率P合=F合v=2×104W,故C錯(cuò)誤;第1s末牽引力瞬時(shí)功率P=Fv=2.2×104W=22kW,故D正確。
4.C 解析木塊向下加速運(yùn)動(dòng),故動(dòng)能增加,由動(dòng)能定理可知,木塊A所受的合力對(duì)A做正功,A錯(cuò)誤。A、B整體具有沿斜面向下的加速度,設(shè)為a,將a正交分解為豎直方向分量a1和水平方向分量a2,如圖。因具有水平分量a2,故木塊A必受水平向左摩擦力Ff,木塊B對(duì)A的支持力FN與速度方向成鈍角,所以木塊B對(duì)A的支持力做負(fù)功,
8、B錯(cuò)誤。木塊B對(duì)A的摩擦力Ff與速度方向成銳角,所以摩擦力Ff做正功,C正確。
對(duì)木塊A由牛頓第二定律:mg-FN=ma1①
Ff=ma2②
設(shè)斜面傾角為θ,a=gsinθ,
a1=gsin2θ③
a2=gsinθcosθ④
摩擦力Ff與彈力FN的合力與水平方向的夾角為α,
tanα=FNFf⑤
聯(lián)立①②③④⑤得:tanα=cosθsinθ=cotθ=tanπ2-θ
又α=π2-θ,即α+θ=π2,即B對(duì)A的作用力與斜面垂直,所以B對(duì)A不做功,由牛頓第三定律得A對(duì)B的作用力垂直斜面向下,所以A對(duì)B也不做功,D錯(cuò)誤。
5.CD 解析分析題圖可知,貨物一直向上運(yùn)動(dòng),根據(jù)功的
9、定義式可得:重力做負(fù)功,拉力做正功,即W1<0,W2>0,A、B錯(cuò)誤,C正確;根據(jù)動(dòng)能定理:合力所做的功W3=0-12mv2,v=2m/s,即W3<0,D正確。
6.CD 解析由題意知,滑塊從A點(diǎn)至B點(diǎn)時(shí)右側(cè)繩端的位移大于滑塊從B點(diǎn)至C點(diǎn)時(shí)右側(cè)繩端的位移,F2是恒力,則滑塊從A點(diǎn)至B點(diǎn)F2所做的功大于從B點(diǎn)至C點(diǎn)F2所做的功,A、B錯(cuò)誤;滑塊從A點(diǎn)至C點(diǎn)過程中,可能先加速后減速,滑塊在C點(diǎn)速率大于或等于零,根據(jù)動(dòng)能定理得知,滑塊從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)過程中動(dòng)能的變化量大于或等于零,總功大于或等于零,則從A點(diǎn)至C點(diǎn)F2所做的功大于或等于滑塊克服F1所做的功,C、D正確。
7.解析物塊放到傳送帶上的
10、初始階段,由于與傳送帶有相對(duì)運(yùn)動(dòng),物塊受到向右的滑動(dòng)摩擦力而做加速運(yùn)動(dòng),其受到向右的摩擦力為:
Ff=μmg=0.1×2×10N=2N,
加速度為a=μg=0.1×10m/s2=1m/s2,
物塊與傳送帶相對(duì)靜止時(shí)的位移為x=v22a=2m。
摩擦力做的功為W=Ffx=2×2J=4J
相對(duì)靜止后物塊與傳送帶之間無摩擦力,此后做勻速直線運(yùn)動(dòng)到B端,物塊由A端到B端所用的時(shí)間為
t=va+l-xv=5s,
則物塊在被傳送過程中所受摩擦力的平均功率為
P=Wt=0.8W。
答案0.8 W
8.解析(1)由圖像可得,在14~18s內(nèi)的加速度為
a3=ΔvΔt=0-318-14m/
11、s2=-0.75m/s2
小車受到阻力大小為
Ff=ma3=0.75N
在0~2s內(nèi)的加速度為
a1=ΔvΔt=12m/s2=0.5m/s2
由F-Ff=ma1得,電動(dòng)機(jī)提供的牽引力大小為
F=ma1+Ff=1.25N。
(2)在10~14s內(nèi)小車做勻速運(yùn)動(dòng),有F=Ff
故小車功率為P=Fv=0.75×3W=2.25W。
(3)速度圖像與時(shí)間軸的“面積”的數(shù)值等于物體位移大小
0~2s內(nèi),s1=12×2×1m=1m
2~10s內(nèi),根據(jù)動(dòng)能定理有
Pt-Ffs2=12mv22-12mv12
代入數(shù)據(jù)解得s2=18.7m
故小車在加速過程中的位移為
s=s1+s2=19.7m。
答案(1)1.25 N (2)2.25 W (3)19.7 m
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