2018年物理同步优化指导必修2练习：培优课五 功和功率培优作业 含解析 精品

培优作业(五) 功和功率

A 组 (15分钟 50分)

一、选择题(每小题5分，共30分)

1．如图所示，在皮带传送装置中，皮带把物体P 匀速带至高处，在此过程中，下列说法正确的是( )

A ．摩擦力对物体P 做正功

B ．物体P 克服摩擦力做功

C ．摩擦力对皮带不做功

D ．合力对物体P 做正功

解析：物体匀速运动，所受合力为零，合力对P 不做功，选项D 错误；物体受到竖直向下的重力、垂直于皮带的支持力和沿皮带向上的摩擦力，物体上升过程中，摩擦力对P 做正功，选项A 正确，选项B 错误；皮带所受摩擦力方向斜向下，与皮带运动方向相反，对皮带做负功，选项C 错误．

答案：A

2．质量为m 的物体沿倾角为θ的斜面滑至底端时的速度大小为v ，此时支持力的瞬时功率为( )

A ．mg v

B ．0

C ．mg v cos θ

D ．mg v tan θ

解析：物体沿斜面滑至斜面底端时的速度方向沿斜面向下，与支持力夹角为90°，因而支持力的瞬时功率为0，选项B 正确．

答案：B

3．放在地面上的物体受到水平拉力的作用，在0～6 s 内其速度与时间图象和拉力的功率与时间图象如图所示，则物体的质量为(g 取10 m/s 2)( )

A ．5

3 kg

B ．109 kg

C ．3

5

kg

D ．910

kg

解析：物体在前2 s 内做匀加速直线运动，由P ＝F v ,2 s 末功率为30 W ，速度为6 m/s ，因此前2 s 内拉力F 1＝5 N ；后4 s 内做匀速直线运动，拉力的功率等于阻力的功率，拉力大

小和阻力大小都是P v ＝53 N ；再由前2 s 内a ＝3 m/s 2，且F 1－f ＝ma 得质量为10

9 kg ，选项B

正确．

答案：B

4．机车以下列两种方式启动，且沿直线运动(设阻力不变)．方式①：机车以不变的额定功率启动；方式②：机车的启动功率先随速度均匀增加，后保持额定功率不变．如下图给出的四个图象中，能够正确反映机车的速度v 随时间t 变化的是 ( )

A ．甲对应方式①，乙对应方式②

B ．乙对应方式①，丙对应方式②

C ．甲对应方式①，丙对应方式②

D ．丙对应方式①，丁对应方式②

解析：对于方式①：机车以不变的额定功率启动，据P ＝F v 可知，随着v 的增大，F 减小，又由a ＝F －F 阻

m 可知加速度减小，在v -t 图象上斜率减小，故①对应乙图；对于方式

②：机车以速度均匀增加启动，即先保持牵引力不变，可知加速度不变，当达到额定功率后，牵引力减小，直至牵引力和阻力相等，最后匀速，故方式②对应丙图．

答案：B

5．某小区的业主在乘坐电梯从18楼由静止开始运动到1楼，电梯向下做加速运动，速度达到最大后向下做匀速运动，最后减速运动到1楼．则( )

A ．电梯向下加速运动时，电梯对人做正功，电梯向下匀速运动时电梯对人不做功，电梯向下减速运动时，电梯对人做负功

B ．电梯向下加速运动和向下匀速运动时，电梯对人做正功，电梯向下减速运动时，电梯对人做负功

C ．电梯向下加速运动时，电梯对人做正功，电梯向下匀速运动和向下减速运动时，电梯对人做负功

D ．整个运动过程中，电梯始终对人做负功

解析：力对物体做功的表达式为W ＝Fl cos α，0°≤α＜90°时，F 做正功；α＝90°时，F 不做功；90°＜α≤180°时，F 做负功．电梯支持力始终竖直向上，与电梯的运动方向始终相反，α＝180°，则电梯对人的支持力始终对人做负功，选项D 正确．

答案：D

6．(多选)关于力对物体做功，下列说法正确的是( )

A ．一对作用力与反作用力，若作用力做正功，则反作用力一定做负功

B ．若物体所受合外力不为零，则合外力一定对物体做功

C ．静摩擦力可以对物体做正功

D ．滑动摩擦力可以对物体做正功

解析：作用力做正功时，反作用力可能做正功，也可能做负功，甚至不做功，选项A 错误．若合外力始终与运动方向垂直(如匀速圆周运动)，合外力不做功，选项B 错误．无论是静摩擦力，还是滑动摩擦力，都是既可以做正功，也可以做负功，甚至不做功，选项C 、D 正确．

答案：CD

二、非选择题(每小题10分，共20分)

7．如图所示的水平传送装置，AB 间距为l ，传送带以v 匀速运转．把一质量为m 的零件无初速地放在传送带的A 处，已知零件与传送带之间的动摩擦因数为μ，试求从A 到B 的过程中，摩擦力对零件所做的功．

解析：零件与传送带之间摩擦力的大小为F f ＝μmg ． 分两种情况进行讨论：

(1)零件在到达B 处时的速度小于或刚好等于传送带的速度v ，零件在从A 到B 的过程中一直受摩擦力作用，则摩擦力对零件所做的功W ＝F f l ＝μmgl

(2)零件在到达B 处之前已经达到传送带的速度v ，零件只是在达到速度v 之前的一段时间内受摩擦力的作用，此后零件与传送带以相同的速度v 运动，零件就不受摩擦力的作用．

零件加速时的加速度大小为a ＝μg 零件加速运动的位移为l ′＝v 22a ＝v 22μg

则摩擦力对零件所做的功W ′＝F f l ′＝μmg ·v 22μg ＝12m v 2

．

答案：12

m v 2

8．如图所示为修建高层建筑常用的塔式起重机．在起重机将质量m

＝1×103 kg 的重物竖直吊起的过程中，重物由静止开始向上做匀加速直线运动，加速度a ＝0.2 m /s 2.当起重机输出功率达到其允许的最大值后，起重机保持该功率不变，最终重物以最大速度v max ＝1.02 m/s 做匀速运动．(g 取10 m/s 2，不计额外功)求：

(1)起重机输出功率的最大允许值． (2)重物维持匀加速直线运动所经历的时间．

解析：(1)设起重机允许输出的最大功率为P 0，重物达到最大速度时，拉力F 0等于重力，