《第八章 习题课变力功的求解及P=Fv的应用—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课后习题》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第八章 习题课变力功的求解及P=Fv的应用—2020-2021（新教材）人教版（2019）高中物理必修第二册课后习题（10页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、习题课:变力功的求解及P=Fv的应用课后篇巩固提升基础巩固1.关于摩擦力做功,下列说法中正确的是()A.滑动摩擦力阻碍物体的相对运动,一定做负功B.静摩擦力起着阻碍物体的相对运动趋势的作用,一定不做功C.静摩擦力和滑动摩擦力一定都做负功D.滑动摩擦力可以对物体做正功解析摩擦力总是阻碍物体间的相对运动或相对运动趋势,但是摩擦力对物体既可以做正功,也可以做负功,还可以不做功。综上所述,只有D正确。答案D2.一辆小车在水平面上做匀速直线运动,从某时刻起,小车所受牵引力和阻力随时间变化的规律如图所示,则作用在小车上的牵引力F的功率随时间变化的规律是下图中的()解析车所受的牵引力和阻力恒定,所以车做匀加
2、速直线运动,牵引力的功率P=Fv=F(v0+at),故选项D正确。答案D3.某汽车发动机额定功率为198 kW,汽车连同车上乘客的总质量为12 t,该车在水平路面行驶时,所受阻力大小是汽车重力大小的120,若该车以额定功率从静止启动,g取10 m/s2,则能达到的最大速度是()A.3.3 m/sB.16.5 m/sC.33 m/sD.330 m/s解析因为车以额定功率启动,所以P额=Fv,当牵引力F与阻力Ff大小相等时,有P额=Fvm,所以vm=P额F=P额Ff,P额=1.98105 W,Ff=120mg=6 000 N,代入数据得vm=33 m/s,C正确。答案C4.(多选)如图所示,一子弹
3、以水平速度射入放置在光滑水平面上原来静止的木块,并留在木块当中,在此过程中子弹钻入木块的深度为d,木块的位移为l,木块与子弹间的摩擦力大小为F,则()A.F对木块做功为FlB.F对木块做功为F(l+d)C.F对子弹做功为-FdD.F对子弹做功为-F(l+d)解析木块的位移为l,由W=Flcos 得F对木块做功为Fl,子弹的位移为l+d,木块对子弹的摩擦力的方向与位移方向相反,故木块对子弹的摩擦力做负功,W=-F(l+d)。故A、D正确。答案AD5.如图所示,物块A、B在外力F的作用下一起沿水平地面做匀速直线运动的过程中,关于A与地面间的滑动摩擦力和A、B间的静摩擦力做功的说法,正确的是()A.
4、静摩擦力都做正功,滑动摩擦力都做负功B.静摩擦力都不做功,滑动摩擦力都做负功C.有静摩擦力做正功,有滑动摩擦力不做功D.有静摩擦力做负功,有滑动摩擦力做正功解析物块A、B在外力F的作用下一起沿水平地面做匀速直线运动,根据平衡条件得知,A对B的静摩擦力与拉力F平衡,地面对A的滑动摩擦力与B对A的静摩擦力平衡,则地面对A的滑动摩擦力方向向左,对A做负功,物块A对地面的滑动摩擦力不做功,A对B的静摩擦力做负功,B对A的静摩擦力做正功,因此,选项C正确,A、B、D错误。答案C6.(多选)(2020河南郑州外国语学校期末)提高汽车运动速率的有效途径是增大发动机的功率和减小阻力因数(设阻力与汽车运动速率的
5、平方成正比,即Ff=kv2,k是阻力因数)。当发动机的额定功率为P0时,汽车运动的最大速率为vm,如果要使汽车运动的速率增大到2vm,则下列办法可行的是()A.阻力因数不变,使发动机额定功率增大到4P0B.发动机额定功率不变,使阻力因数减小到k4C.阻力因数不变,使发动机额定功率增大到8P0D.发动机额定功率不变,使阻力因数减小到k8解析设牵引力为F,当速度最大时,有F=Ff,由题设知Ff=kv2,当发动机的额定功率为P0时,汽车运动的最大速率为vm,根据P=Fv得P0=Ffvm=kvm3,即k=P0vm3,当阻力因数不变,使发动机额定功率增大到4P0时,有4P0=kv3,解得v=34P0k=
6、34vm,选项A错误;当发动机额定功率不变,使阻力因数减小到k4时,则有P0=k4v3,解得v=34P0k=34vm,选项B错误;当阻力因数不变,使发动机额定功率增大到8P0时,则有8P0=kv3,解得v=38P0k=2vm,选项C正确;当发动机额定功率不变,使阻力因数减小到k8时,则有P0=k8v3,解得v=38P0k=2vm,选项D正确。答案CD7.超级电容车是近几年才出现的新式汽车,这种汽车运营中无须连接电缆,只需在乘客上车间隙充电3060 s,就能行驶35 km。假设有一辆超级电容车,质量m=2103 kg,额定功率P=60 kW,当超级电容车在平直水平路面上行驶时,受到的阻力Ff是车
7、重的110。(g取10 m/s2)问:(1)超级电容车在此路面上行驶所能达到的最大速度是多少?(2)若超级电容车从静止开始,保持以0.5 m/s2的加速度做匀加速直线运动,这一过程能维持多长时间?解析(1)当汽车速度达到最大,即F=Ff,Ff=kmg=2 000 N,P=Ffvm,得vm=30 m/s。(2)汽车做匀加速运动:F1-Ff=ma,解得F1=3 000 N 设汽车刚达到额定功率时的速度为v1,P=F1v1,v1=20 m/s 设汽车匀加速运动的时间为t,v1=at,解得t=40 s。答案(1)30 m/s(2)40 s8.如图所示,固定的光滑竖直杆上套着一个滑块,滑块用轻绳系着绕过
8、光滑的定滑轮O。现以大小不变的拉力F(F未知)拉绳,使滑块从A点由静止开始上升,运动到C点时速度最大。已知滑块质量为m,滑轮O到竖直杆的距离为d,OAO=37,OCO=53,重力加速度为g。求:(1)拉绳的拉力大小;(2)滑块由A到C过程中拉力F做的功。(sin 37=0.6,cos 37=0.8)解析(1)对滑块进行受力分析,到C点时的速度最大,则其合力为零,正交分解滑块在C点受到的轻绳的拉力,根据共点力的平衡条件得Fcos 53=mg解得F=53mg;(2)滑轮与A间的轻绳长为L1=dsin37将滑块由A拉到C时,滑轮与C间的轻绳长为L2=dsin53滑轮右侧轻绳增加的长度L=L1-L2=
9、dsin37-dsin53=5d12拉力做的功W=FL=2536mgd。答案(1)53mg(2)2536mgd能力提升1.(多选)一辆轿车质量为m,在平直公路上运行,启动阶段轿车牵引力保持不变,而后以额定功率继续行驶,经过一定时间,其速度由零增大到最大值vm,若所受阻力恒为Ff。则关于轿车的速度v、加速度a、牵引力F、功率P的图像正确的是()解析由于汽车受到的牵引力不变,阻力不变,所以汽车在开始阶段做匀加速运动,当实际功率达到额定功率时,功率不增加了,再增加速度,就须减小牵引力,当牵引力减小到等于阻力时,加速度等于零,速度达到最大值vm=PF=PFf,所以A、C、D正确,B错误。答案ACD2.
10、如图所示,一个物体自光滑圆弧面下滑后冲上粗糙的水平传送带,传送带顺时针匀速转动,则物体受到的摩擦力对物体做功情况不可能是()A.不做功B.先做负功后不做功C.先做负功后做正功D.先做正功后不做功解析A项,当物体的速度等于传送带速度时,则物体不受摩擦力,此时摩擦力不做功,故A可能;B项,若刚开始物体的速度大于传送带的速度,摩擦力向左,则摩擦力做负功,物体做减速运动,当两者速度相等时,摩擦力不做功,故B可能;C项,由B项可知如果摩擦力做了负功后,物体速度减小,当速度减小到与传送带相等时,摩擦力就不做功了,速度不变,一直运动,之后摩擦力不可能做正功,故C不可能;D项,当物体的速度小于传送带速度时,出
11、现相对滑动,则物体要受到向右的滑动摩擦力,摩擦力做正功,速度增大,当两者速度相等时,摩擦力不做功,故D可能;本题选不可能的。答案C3.飞行员进行素质训练时,抓住秋千杆由水平状态开始下摆,如图所示,在到达竖直状态的过程中飞行员受到的重力的瞬时功率变化情况是()A.一直增大B.一直减小C.先增大后减小D.先减小后增大解析根据功率P=Fv可知,飞行员所受重力的瞬时功率PG=mgvy。开始下摆时,vy=0,PG=0;竖直状态时,vy=0,PG=0;中间状态时,vy0,PG0;所以重力的瞬时功率先增大,后减小。选项C正确。答案C4.(2020河南鹤壁高一下学期期末)汽车在平直公路上以速度v0匀速行驶,发
12、动机功率为P0。快进入闹市区时司机减小了油门,使汽车的功率立即减小一半并保持该功率继续行驶。下列图像中,哪个正确表示了从司机减小油门开始,汽车的速度与时间的关系()解析汽车匀速行驶时牵引力等于阻力;功率减小一半时,汽车的速度由于惯性来不及变化,根据功率和速度关系公式P=Fv知牵引力减小一半,小于阻力,合力向后,汽车做减速运动,由公式P=Fv可知,功率一定时,速度减小后,牵引力增大,合力减小,加速度减小,故汽车做加速度不断减小的减速运动,当牵引力增大到等于阻力时,加速度减为零,汽车重新做匀速直线运动,且v=0.5v0,选项C正确。答案C5.动车组是城际间的高效运输工具,以其编组灵活、方便、快捷、
13、安全、可靠、舒适等特点而备受世界各国铁路运输和城市轨道交通运输的青睐。几节自带动力的车厢加几节不带动力的车厢编成一组,就是动车组。假设有一动车组由六节车厢连接而成,每节车厢的质量均为m=8104 kg。其中第一节、第二节带动力,额定功率分别是P1=2107 W和P2=1107 W(第一节车厢达到额定功率后,若功率不够用则启动第二节车厢),车在行驶过程中阻力恒为重力的110。(g取10 m/s2)(1)求该动车组的最大行驶速度;(2)若列车以1 m/s2的加速度匀加速启动,求t=10 s时,第一节和第二节车厢之间拉力的大小。解析(1)当前两节车厢都输出额定功率且总牵引力等于总阻力时,动车组速度最
14、大,P1+P2=FfvmFf=1106mg联立解得vm=62.5 m/s。(2)当t=10 s时,v1=at=10 m/s。假设只有第一节车厢提供动力,输出功率为P,可得Pv1-Ff=6ma,得P=9.6106 WP1,故假设成立,即t=10 s时只有第一节车厢提供动力,对后五节车厢由牛顿第二定律有F-Ff2=5maFf2=1105mg解得F=8105 N答案(1)62.5 m/s(2)8105 N6.如图所示,水平传送带正以v=2 m/s 的速度运行,两端水平距离l=8 m。把一质量m=2 kg 的物块轻轻放到传送带的A端,物块在传送带的带动下向右运动。若物块与传送带间的动摩擦因数=0.1(
15、不计物块的大小,g取10 m/s2),则把这个物块从A端传送到B端的过程中,摩擦力对物块做功的平均功率是多少?1 s时,摩擦力对物块做功的功率是多少?传送带克服摩擦力做功的功率是多少?解析物块受向右的摩擦力为Ff=mg=0.1210 N=2 N,加速度为a=Ffm=g=0.110 m/s2=1 m/s2,当物块与传送带相对静止时,物块的位移为x=v22a=2221 m=2 m摩擦力做功为W=Ffx=22 J=4 J,相对静止后物块与传送带之间无摩擦力,此后物块匀速运动到B端,物块由A端运动到B端所用的时间为t=va+l-xv=21 s+8-22 s=5 s,则物块在被传送过程中所受摩擦力的平均功率为P=Wt=45 W=0.8 W,1 s时,物块的速度为v1=at1=1 m/s,则摩擦力对物块做功的功率为P1=Ffv1=21 W=2 W,传送带的速度为v=2 m/s,故传送带克服摩擦力做功的功率为P2=Ffv=22 W=4 W。答案0.8 W2 W4 W10 / 10
