2021鲁科版高一物理必修2第一章功和功率(教师版含答案)

高中物理学习材料金戈铁骑整理制作1、功率及功率的计算2、汽车的起动问题细解知识点1. 功率：物体所做的功与完成这些功所用时间的比值，叫功率。

①功率是标量，但是它有正负之分。

②功率是表示物体做功快慢的物理量。

平均功率公式为P＝W/t瞬时功率公式：P＝Fvcosα2. 关于汽车的起动问题引例：汽车发动机的额定功率是60千瓦，汽车质量是5吨，当汽车在水平路面上行驶时，设阻力是车重的1/10倍，若汽车从静止开始保持以1米/秒2的加速度作匀加速直线运动，这一过程能维持多长时间？解析：上面的题目属于“机车起动类问题”。

机车的起动主要包括两种情况，一类是“匀加速起动”和“最大功率起动”。

其中多数的题是“匀加速起动”，因为这一类题更能锻炼人的思维。

下面对机车的这两种起动方式进行分析。

首先是“匀加速起动”过程的分析：匀加速起动过程实际包括两个过程：（如上图）“过程１”是真正的匀加速过程，在此过程中，速度由零开始不断增加，功率也由零开始逐渐增加；因为加速度是不变的，所以在此过程中牵引力也是不变的（因为加速度a是由牵引力F和阻力f的合力除以质量m得到的）。

此过程的结束就是第二个过程的开始，以“功率P达到最大，但速度没有达到最大”为标志。

在“过程２”中因为还有加速度的存在，所以速度ｖ会不断增加，在功率P不变的情况下，根据P＝Fv，就可知道牵引力F不断减小，加速度a也相应减小。

第二过程结束的标志就是“机车的功率最大，速度也是最大”，到此为止，整个起动过程结束。

再以后，机车将以匀速直线运动，功率不变。

（注：这里之所以称为“机车”，是因为此类型的题完全可以是汽车、火车、轮船、摩托等动力机械的起动问题。

）第二类起动是“最大功率起动”。

比如在赛车比赛时，一般都是最大功率起动问题。

机车的起动只有一个过程，在此过程中，机车不断加速，因为开始时机车已经达到最大功率，所以在速度不断增大的时候，牵引力F会不断减小，加速度a也不断减小，但因为加速度的方向和速度的方向相同，所以无论加速度a怎样小，速度ｖ也是增加的。

第一章 功和功率一、知识点复习正功 负功 条件 2π<α≤π2π≤α<0 物理 意义表明力是动力,做功的效果会促进物体的运动 表明力是阻力,做功的效果 会阻碍物体的运动 说明 ①功的正、负既不表示大小也不表示方向，只表示是动力做功还是阻力做功②一个力对物体做负功，往往说成物体克服这个力做了功(取绝对值)，即力F 做负功Fs 等效于物体克服力F 做功Fs例题1.运动员在110米栏比赛中,主要有起跑加速、途中匀速跨栏和加速冲刺三个阶段,运动员的脚与地面间不会发生相对滑动,以下说法正确的是( )A.加速阶段地面对运动员的摩擦力做正功B.匀速阶段地面对运动员的摩擦力做负功C.由于运动员的脚与地面间不发生相对滑动,所以不论加速还是匀速,地面对运动员的摩擦力始终不对运动员做功D.无论加速还是匀速阶段,地面对运动员的摩擦力始终做负功【解析】选C 。

因运动员的脚与地面间不发生相对滑动,故地面对运动员的静摩擦力对运动员不做功,A 、B 、D 均错误,C 正确。

例题2.如图所示,质量分别为m1和m2的两个物体,m1<m2,在大小相等的两个力F1和F2的作用下沿水平方向移动了相同的距离。

若F1做的功为W1,F2做的功为W2,则( )A.W1>W2B.W1<W2C.W1=W2D.条件不足,无法确定【解析】选C 。

由题意可得F1和F2是恒力,物体移动的位移相同,并且力与位移的夹角相等,所以由功的公式W=Flcosθ可知,它们对物体做的功是相同的,所以C 正确。

【加固训练】如图所示,用恒力F 拉着质量为m的物体沿水平面从A 移到B 的过程中,下列说法正确的是( )A.有摩擦力时比无摩擦力时F 做的功多B.物体加速运动时比减速运动时,F 做的功多C.物体无论是加速运动、减速运动还是匀速运动,力F做的功一样多D.有摩擦力时与无摩擦力时F的平均功率相等【解析】选C。

无论有无摩擦或者物体加速运动还是减速运动,恒力F做的功都是W=Fx,选项A、B错误,C正确;有摩擦力时与无摩擦力时F做的功一样多,但做功的时间不同,所以平均功率不同,选项D错误。

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1.2功和能一、单选题（共10题；共20分）1。

从地面竖直上抛一个质量为m的小球，小球上升的最大高度为H。

设上升和下降过程中空气阻力大小恒定为f。

下列说法正确的是（)A. 小球上升的过程中动能减少了mgH B。

小球上升和下降的整个过程中机械能减少了fHC。

小球上升的过程中重力势能增加了mgH D. 小球上升和下降的整个过程中动能减少了fH2。

物体在运动过程中克服重力做功为100J,则下列说法中正确的是（）A。

物体的重力势能一定增加了100J B。

物体的重力势能一定减少了100 JC. 物体的动能一定增加了100J D. 物体的动能一定减少了100 J3。

关于功是否为矢量，下列说法正确的是( ）A。

因为功有正功和负功,所以功是矢量 B. 因为功没有方向性,所以功是标量C。

力和位移都是矢量,功也一定是矢量 D. 力是矢量，功也是矢量4。

如图所示，质量为m1、长为L的木板置于光滑的水平面上，一质量为m的滑块（视为质点）放置在木板左端，滑块与木板间滑动摩擦力的大小为f，用水平的恒定拉力F作用于滑块．当滑块从静止开始运动到木板右端时，木板在地面上移动的距离为s，滑块速度为v1 , 木板速度为v2，下列结论中正确的是（）A。

滑块克服摩擦力所做的功为f（L+s）B. 木板满足关系：f（L+s）= m1v22C. F(L+s)= mv12+ m1v22D。

图 1-1-16、达标测试的功，下列说法中正确的是 （）力大小为f,则从抛出点到返回至原出发点的过程中，下列说法正确的是水泥袋克服钢索拉力做的功为A. mgh B . m(g — a)h C . m(g+ a)h D4. 一物体在相互垂直的两个共点力 F i 、F 2作用下运动，运动过程中 F 1对物体做功3 J , F a对物体做功4 J ，贝U F i 与F 2的合力对物体做功（）.无法计算如图1 — 1 —16所示，一个质量为m 的小球用长为I 的轻绳悬挂于0点，小球在水平恒力 第一章功和功率第一节 机械功1•一物体自高处做自由落体运动，下落的高度为h ，下落的时间为t ，关于重力对物体所做A. 运动的前 t/2 时间内重力做的功较多B. 运动的后 t/2 时间内重力做的功比前 t/2 内重力做的功多C. 运动的前 t/2 和后t/2内重力做的功相等D. 运动的前 t/2 和后t/2内重力做的功不相等 2. 以一定的初速度竖直向上抛出一个质量为m 的小球，小球上升的最大高度为 h .空气阻A. 空气阻力对小球做的功为零, 重力对小球做的功也为零B. 空气阻力对小球做的功为零, 重力对小球做的功为 2mghC. 空气阻力对小球做的功为一 2fh,重力对小球做的功为零D. 空气阻力对小球做的功为 fh ，重力对小球做的功为 mgh 3. 起重机吊钩下挂一质量为m 的水泥袋，如果水泥袋以加速度a 匀减速下降了距离 h,则.m(a — g)h5•如图1 — 1- 15所示，一物体分别沿 AO B0轨道由静止滑到底端，物体与轨道间的动摩 擦因数相同，物体克服摩擦力做功分别为 W 和W 2。

则（） A. .W=W C. W < W 2.无法比较F 作用下，从平衡位置 P 点移到Q 点，则水平恒力 F 所做的功为（）A. mglcos 0.Flsin 0 C. mgl(1 — cos 0 ).F1 0O QP图 1-1-197.有一根轻绳系一个物体， 如图1 — 1 —17所示，在悬点0以加速度a 向下做匀减速运动时, 作用在物体上的各力做功的情况是（）A. 重力做正功，拉力做负功，合外力做负功B.重力做正功，拉力做负功，合外力做正功打C.重力做正功，拉力做正功，合外力做正功|' II图 1-1-17D. 重力做负功，拉力做负功，合外力做正功 &质量为10 kg 的物体在与水平方向成 37°角斜向上的拉力 F=50 N 作用下，沿水平面运动 4. O m,已知物体与地面间的动摩擦因数卩=0. 25,则拉力F 做的功W F = _______ ，重力做的功W= ____ ，摩擦力 F f 做的功 W= ____ .合外力做的功 W ^= __________ . (sin 37°=0. 6, cos37°=0. 8,g2取 10 m / s ）9. 如图1 — 1 —18所示，质量为 上，且与左侧相齐，动摩擦因数为 少要做功10.质量为1 kg 的物体自足够高处自由落下， g 取10m/s 2。

物理必修 2第一章功和功率一、基础知识考点1功练习 1：以下相关功的说法，正确的选项是（）A．只需物体发生了位移，就必定有力对它做了功B．凡是受力物体，必定有力对它做了功C．物体既受了力，又发生了位移，则力必定对物体做了功D．只有物体在力的方向上发生了位移，力才对物体做功考点2功率练习 2：对于功率的观点，以下说法中正确的选项是()A．功率是描绘力对物体做功多少的物理量B．由 P=W/t 可知，功率与时间成反比C．由 P=Fv 可知只需 F 不为零， v 也不为零，那么功率P 就必定不为零D．某个力对物体做功越快，它的功率就必定大考点 3 机车启动练习 3：质量为 m的汽车以恒定的功率P 在平直的公路上行驶，汽车匀速行驶时的速率为v1, 则当汽车的速率为 v2(v 2＜ v1) 时，汽车的加快度为（）A．B．C．D．二、方法技巧1、判断力 F 的功练习 4：小物块 A 位于圆滑的斜面上，斜面位于圆滑的水平面上，从地面上看，在小物块沿斜面下滑的过程中，斜面对小物块的作使劲（）A．垂直于接触面，做功为零B．垂直于接触面，做功不为零C．不垂直于斜面，做功为零D．不垂直于接触面，做功不为零2、功的计算练习 5：木板质量为M，长度为L，小木块（可视为质点）的质量为m，水平川面圆滑，一根不计质量的轻绳经过定滑轮分别与M和 m连结，小木块与木板车间的动摩擦因数为，开始时木块静止在木板左端，现用水平向右的力将m拉至木板右端，拉力起码做功为（）A．B．C．D．3、功率的计算练习 6：从空中以40m/s 的初速度平抛一重为10N 的物体 . 物体在空中运动3s 落地，不计空气阻力，g 取10m/s2，则物体落地前瞬时，重力的刹时功率为（）4、机车启动问题练习7：汽车在水平直线公路上行驶，额定功率为P e =80 kW，汽车行驶过程中所受阻力恒为× 103 N，汽车的质量× 103 kg。

若汽车从静止开始做匀加快直线运动，加快度的大小为额定功率后，保持额定功率不变持续行驶。

第1章功和机械能第2节功率基础过关练题组一对功率的理解1.关于功率的概念,下列说法中正确的是()A.功率是描述力对物体做功多少的物理量B.由P=W可知,功率与时间成反比tC.由P=Fv可知只要F不为零,v也不为零,那么功率P就一定不为零D.某个力对物体做功越快,它的功率就一定大2.(2022江苏无锡太湖高中月考)汽车爬坡时,驾驶员的操作是:加大油门,同时将变速器换成低速挡。

加大油门是使发动机发挥最大的功率,换用低速挡是为了减速。

那么,在爬坡时,减小汽车的速度是为了() A.保证安全 B.获取更大的动力C.省油D.增大惯性题组二平均功率与瞬时功率3.(2023山东济南师大附中阶段练习)一小球做自由落体运动,第1 s内重力做功为W1,第2 s内重力做功为W2,在第1 s末重力的瞬时功率为P1,在第2 s末重力的瞬时功率为P2,2 s末小球未落地,则W1∶W2及P1∶P2分别为() A.1∶31∶1 B.1∶21∶3C.1∶31∶2D.1∶41∶24.(2022江苏宿迁泗阳实验高中月考)从空中以40 m/s的初速度水平抛出一重为10 N的物体,物体在空中运动3 s落地。

不计空气阻力,g 取10 m/s2。

当物体落地时,重力的瞬时功率为()A.400 WB.300 WC.500 WD.700 W5.(多选题)位于水平面上的物体在水平恒力F1作用下做速度为v1的匀速运动;若作用力变为斜向上的恒力F2,物体做速度为v2的匀速运动,且F1与F2功率相同。

则可能有()A.F2=F1,v1>v2B.F2=F1,v1<v2C.F2>F1,v1>v2D.F2<F1,v1<v2题组三生活中的功率问题6.(2022浙江新昌中学月考)一个小孩站在船头,在如图甲、乙所示的两种情况下用同样大小的拉力拉绳,经过相同的时间t(船未碰撞)小孩所做的功W1、W2及在t时刻小孩拉绳的瞬时功率P1、P2的关系为()A.W1>W2,P1=P2B.W1=W2,P1=P2C.W1<W2,P1<P2D.W1<W2,P1=P2。

高中物理学习材料桑水制作功与功率检测（二）（A ）1．如图所示，两个质量相等的物体在同一高度沿倾角不同的两个斜面加速下滑，α1>α2,且第一个斜面光滑，第二个斜面粗糙。

在顶端滑到底端的过程中，重力对物体做功分别为W 1和W 2，则： A ．W 1=W 2 B ．W 1>W 2 C ．W 1<W 2 D ．不能确定（C ）2．一个质量为0.5kg 的物体，从10m 高处以6m/s 的水平速度抛出，在0.8s 末（不计空气阻力，g 取10m/s 2），重力的瞬时功率为：A ．0WB ．30WC ．40WD ．50W（BCD ）3．从地面竖直向上抛出一个物体，在上升和下落过程中，不计空气阻力，物体两次经过离地H 高的某点时，物体具有相同的：A ．速度B ．加速度C ．动能D ．机械能4．车重100N ，车与水平地面的摩擦因为μ=0.2,用100N的拉力F 作用于车，如图所示。

已知拉力和水平方向夹角是37°。

若前进4m 时，拉力F 对车做功为_320J ；车克服摩擦力做功_32_J ；车子动能的增量是_288J (sin37°=0．6,cos37°=0．8)5．一物体做自由落体运动．在第1s 内和第2s 内，重力对该物体做的功之比为__1：3_；在第1s 末和第2s 末，重力做功的即时功率之比为_1：2_.（AD ）6．卡车在平直公路上从静止开始加速行驶，经时间t 前进距离s ，速度达到最大值v m 。

设此过程中发动机功率恒为P ，卡车所受阻力为f ，则这段时间内，发动机所做的功为A ．PtB ．fsC ．Pt －fsD ．fv m t（A ）7．物体在拉力作用下沿斜面上升了一段距离，其中拉力做功16J ，重力做功—8J ，克服摩擦阻力做功2J ，则在这段过程中，关于功和能的讨论，下列正确的是：A ．物体的重力势能增加了8JB ．物体的重力势能减少了8JC ．物体的动能增加了10JD ．物体的机械能增加了2J（B ）8．轻绳的一端系一小球，在竖直平面内做圆周运动，半径为L ，如果小球在通过圆周最低点时绳的拉力恰好等于小球重力的7倍，那么球在通过圆周最高点的速度大小等于： 37 F L Oα1 α2A．gL B ．gL52 C．gL4 D．gL9．如图所示，一人用50牛竖直向下的恒力F作用在绳子的一端，通过绳子和定滑轮将一质量是25千克的原来静止的物体由位置A处（绳子与水平方向成30o53o 角）沿水平面拉到位置B处（绳子与水平面成60o角），水平面光滑，图中H表示绳子与滑轮的触点C到物体顶部的高度差。

第2节功率合格考达标练1.下列关于功率的说法正确的是( )A.力对物体做的功越多,功率就越大B.做功时间短的机械,功率大C.完成相同的功,用的时间越长,功率越大D.功率大的机械在单位时间内做的功会更多,选项A、B错误;完成相同的功,用时越长,功率越小,选项C错误。

故选D。

2.一个质量为m的小球做自由落体运动,那么,在前t秒内重力对它做功的平均功率P及在t秒末重力做功的瞬时功率P分别为(t秒末小球未着地)( )mg2t2A.P=mg2t2,P=12B.P=mg2t2,P=mg2t2mg2t,P=mg2tC.P=12D.P=mg2t,P=2mg2tt秒内重力做功的平均功率P=Wt =mg·12gt2t=12mg2tt秒末重力做功的瞬时功率P=Fv=mg·gt=mg2t。

选项C正确。

3.铁路提速要解决许多具体的技术问题,其中提高机车牵引力功率是一个重要的问题。

若匀速行驶时,列车所受阻力与速度的二次方成正比,即f=kv2,那么,当列车分别以120 km/h和40 km/h的速度在水平直轨道上匀速行驶时,机车的牵引力的功率之比为( )A.3∶1B.9∶1C.27∶1D.81∶1P=fv=kv3,可得列车分别以120km/h和40km/h的速度匀速行驶时,机车的牵引力功率之比为27∶1。

4.(多选)一辆汽车在水平公路上行驶,设汽车在行驶过程中所受阻力不变,汽车的发动机始终以额定功率输出。

关于牵引力和汽车速度,下列说法正确的是( )A.汽车加速行驶时,牵引力不变,速度增大B.汽车加速行驶时,牵引力增大,速度增大C.汽车加速行驶时,牵引力减小,速度增大D.当牵引力等于阻力时,速度达到最大值,即P一定,则由公式P=Fv可得出v增大时F减小;当汽车受到的牵引力和阻力相等时,汽车速度达到最大值,而后做匀速直线运动。

故选项C、D正确。

5.如图所示,质量为20 kg的小孩坐在雪橇上,现用一个与水平方向成α=37°、大小为60 N的力F拉着雪橇沿水平地面从静止开始以a=0.5 m/s2的加速度做匀加速直线运动,已知雪橇的质量为20 kg,cos 37°=0.8。

习题课:功能关系及其应用合格考达标练1.如图所示,轻弹簧下端系一重物,O点为其平衡位置(即重力和弹簧弹力大小相等的位置)。

今用手向下拉重物,第一次把它直接拉到A点,弹簧弹力做功为W1,第二次把它拉到B点后再让其回到A点,弹簧弹力做功为W2,弹簧始终处于弹性限度内,则这两次弹簧弹力做功的关系为( )A.W1<W2B.W1=2W2C.W2=2W1D.W1=W2,不用考虑路径,只看起始位置与终止位置,故选项D正确。

2.(多选)节日燃放礼花弹时,要先将礼花弹放入一个竖直的炮筒中,然后点燃礼花弹的发射部分,通过火药剧烈燃烧产生的高压燃气,将礼花弹由炮筒底部射向空中。

礼花弹在炮筒中运动过程中,克服重力做功W1,克服炮筒阻力及空气阻力做功W2,高压燃气对礼花弹做功W3,则礼花弹在炮筒内运动的过程中(设礼花弹发射过程中质量不变)( )A.礼花弹的动能变化量为W3+W2+W1B.礼花弹的动能变化量为W3-W2-W1C.礼花弹的机械能变化量为W3-W1D.礼花弹的机械能变化量为W3-W2,所有力对物体做的总功等于物体动能的变化,故B 正确;由机械能守恒定律知,系统机械能的改变只有靠重力和系统内的弹力以外的其他力做功才能实现,本题中是靠燃气推力、炮筒阻力及空气阻力做功使礼花弹的机械能发生改变的,所以D项正确。

3.将小球竖直上抛,若球所受的空气阻力大小不变,对其上升过程和下降过程的时间及损失的机械能进行比较,下列说法正确的是( )A.上升时间大于下降时间,上升过程损失的机械能大于下降过程损失的机械能B.上升时间小于下降时间,上升过程损失的机械能等于下降过程损失的机械能C.上升时间小于下降时间,上升过程损失的机械能小于下降过程损失的机械能D.上升时间等于下降时间,上升过程损失的机械能等于下降过程损失的机械能,故小球回到出发点的速度大小v小于竖直上抛的初速可知,上度大小v0,下降过程的平均速度小于上升过程的平均速度,由t=sv升时间小于下降时间;由功能关系可知,损失的机械能等于克服阻力做的功,故上升过程损失的机械能等于下降过程损失的机械能,选项B正确。