高中物理必修二73功率（解析版）

1、 7.2 功率一 夯實(shí)基礎(chǔ)1.(2019上海市虹口區(qū)北虹高中高一下學(xué)期期中)關(guān)于功率，下列說(shuō)法中正確的是()A根據(jù)Peq f(W,t)可知，機(jī)械做功越多，其功率就越大B根據(jù)PFv可知，汽車的牽引力一定與其速度成反比C根據(jù)Peq f(W,t)可知，只要知道時(shí)間t內(nèi)所做的功，就可知任意時(shí)刻的功率D根據(jù)PFv可知，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率一定時(shí)， 交通工具的牽引力與運(yùn)動(dòng)速度成反比【答案】D【解析】：由Peq f(W,t)可知，在時(shí)間t一定的情況下，機(jī)械做功越多，其功率就越大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)PFv可知，在發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率P一定的情況下，汽車的牽引力與其速度成反比，選項(xiàng)B錯(cuò)誤，D正確；功W與一段運(yùn)動(dòng)過(guò)程相對(duì)應(yīng)，故

2、利用Peq f(W,t)計(jì)算出的是時(shí)間t內(nèi)力對(duì)物體做功的平均功率，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。2.如圖甲所示，滑輪質(zhì)量、摩擦均不計(jì)，質(zhì)量為2 kg的物體在F作用下由靜止開(kāi)始向上做勻加速運(yùn)動(dòng)，其速度隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖乙所示，由此可知，(g取10 m/s2)()A物體加速度大小為2 m/s2 B4 s末F的功率大小為42 WCF的大小為21 N D4 s內(nèi)F做功的平均功率為42 W【答案】B【解析】：由速度時(shí)間圖像可得加速度a0.5 m/s2，由牛頓第二定律：2FmgmaFeq f(mgma,2)10.5 N，PF2v10.522 W42 W，eq xto(P)eq f(W,t)eq f(Fs,t)eq f(1

3、0.524,4) W21 W。3.假設(shè)摩托艇受到的阻力的大小正比于它的速率，如果摩托艇發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，則摩托艇的最大速率變?yōu)樵瓉?lái)的()A4倍 B2倍 Ceq r(3)倍 Deq r(2)倍【答案】D【解析】由PFvfvkvvkv2知，P變?yōu)樵瓉?lái)的2倍時(shí)，v變?yōu)樵瓉?lái)的eq r(2)倍，D正確。4.(多選)一輛小汽車在水平路面上由靜止啟動(dòng)，在前5 s內(nèi)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，5 s末達(dá)到額定功率，之后保持額定功率運(yùn)動(dòng)，其vt圖像如圖所示。已知汽車的質(zhì)量為m2103 kg，汽車受到地面的阻力為車重的0.1倍(取g10 m/s2)則()A汽車在前5 s內(nèi)的牽引力為4103N B汽車在前5 s

4、內(nèi)的牽引力為6103NC汽車的額定功率為60 kW D汽車的最大速度為30 m/s【答案】BCD【解析】：fkmg2103 N，前5 s內(nèi)aeq f(v,t)2 m/s2由Ffma得Ffma6103 N，故A錯(cuò)B對(duì)；P額Fv610310 W60 kW，C對(duì)；vmaxeq f(P額,f)30 m/s，D對(duì)。5.質(zhì)量為m的汽車，啟動(dòng)后沿平直路面行駛，如果發(fā)動(dòng)機(jī)的功率恒為P，且行駛過(guò)程中受到摩擦阻力大小一定，汽車速度能夠達(dá)到的最大值為v，那么當(dāng)汽車的車速為eq f(v,3)時(shí)，汽車的瞬時(shí)加速度的大小為()Aeq f(P,mv) Beq f(2P,mv) Ceq f(3P,mv) Deq f(4P,m

5、v)【答案】B【解析】當(dāng)汽車以最大速度勻速行駛時(shí)，有fFeq f(P,v)，根據(jù)PFeq f(v,3)，得Feq f(3P,v)，由牛頓第二定律得aeq f(Ff,m)eq f(f(3P,v)f(P,v),m)eq f(2P,mv)，故B正確。6(2019湖南長(zhǎng)沙一中高一下學(xué)期期末)從空中以40 m/s的初速度平拋一重為10 N的物體，物體在空中運(yùn)動(dòng) 3 s落地，不計(jì)空氣阻力，g取10 m/s2，則物體落地前瞬間，重力的瞬時(shí)功率為()A300 WB400 WC500 WD700 W【答案】A【解析】：物體落地時(shí)豎直分速度vygt30 m/s，重物落地時(shí)重力的瞬時(shí)功率Pmgv cosmgvy，代

6、入數(shù)據(jù)得P300 W，故A正確。7(2019河北省衡水中學(xué)高一下學(xué)期期中)如圖所示，汽車停在緩坡上，要求駕駛員在保證汽車不后退的前提下向上啟動(dòng)，這就是汽車駕駛中的“坡道起步”。駕駛員的正確操作是將變速桿掛入低速擋，徐徐踩下加速踏板，然后慢慢松開(kāi)離合器，同時(shí)松開(kāi)手剎，汽車慢慢啟動(dòng)。下列說(shuō)法正確的是()A變速桿掛入低速擋，是為了能夠提供較大的牽引力B變速桿掛入低速擋，是為了增大汽車的輸出功率C 徐徐踩下加速踏板，是為了讓牽引力對(duì)汽車做更多的功D徐徐踩下加速踏板，是為了讓汽車的輸出功率保持為額定功率【答案】A【解析】：根據(jù)PFv可知掛入低速擋是為了增大牽引力，A正確B錯(cuò)誤；徐徐踩下加速踏板是為了保持

7、F恒定使車勻加速運(yùn)動(dòng)，C、D錯(cuò)誤；故選A。8(2019山東青州一中高一下學(xué)期月考)據(jù)報(bào)道：我國(guó)一家廠商制作了一種特殊的手機(jī)，在電池電能耗盡時(shí)，搖晃手機(jī)如圖所示，即可產(chǎn)生電能維持通話，搖晃手機(jī)的過(guò)程是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，如果將該手機(jī)搖晃一次，相當(dāng)于將100 g的重物舉高20 cm，若每秒搖兩次，則搖晃手機(jī)的平均功率為(g取10 m/s2)()A0.04 WB0.4 WC4 WD40 W【答案】B【解析】：手機(jī)搖晃一次做的功Wmgh0.2 J，所以搖晃兩次對(duì)手機(jī)做的功為0.4 J，所以平均功率的大小eq xto(P)eq f(W,t)eq f(0.4,1) W0.4 W，故B項(xiàng)正確。9(2019江

8、蘇省高郵市高一下學(xué)期期中)一只花盆從10樓(距地面高度約為h30 m)的窗臺(tái)上不慎掉落，忽略空氣阻力(將花盆的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)化為自由落體運(yùn)動(dòng))。已知花盆的質(zhì)量m2 kg，重力加速度g取10 m/s2，求：(1)在花盆下落到地面的過(guò)程中，重力對(duì)花盆做的功W；(2)花盆下落2 s末時(shí)重力的瞬時(shí)功率；(3)花盆下落第2 s內(nèi)重力的平均功率?！敬鸢浮浚?1)600 J(2)400 W(3)300 W【解析】：(1)WGmgh2030 J600 J(2)Pmgvmg2t400 W(3)eq o(P,sup6()eq f(W,t)eq f(mgh,t)eq f(2015,1) W300 W10.一輛重5 t的汽車

9、，發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率為80 kW。汽車從靜止開(kāi)始以加速度a1 m/s2做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，車受的阻力為車重的0.06倍。(g取10 m/s2)求：(1)汽車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間；(2)汽車開(kāi)始運(yùn)動(dòng)后，5 s末和15 s末的瞬時(shí)功率。【答案】(1)10 s (2)40 kW 80 kW【解析】(1)設(shè)汽車勻加速運(yùn)動(dòng)所能達(dá)到的最大速度為v0，此時(shí)汽車輸出功率達(dá)到額定功率P額Fv0，對(duì)汽車由牛頓第二定律得FFfma又Ff0.06mg聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)得v010 m/s，所以汽車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t0eq f(v0,a)eq f(10,1) s10 s。 (2)由于10 s末汽車達(dá)到了額定功率，5

10、s末汽車還處于勻加速運(yùn)動(dòng)階段，PFv(Ffma)at(0.0651031051031)15 W40 kW 15 s末汽車已經(jīng)達(dá)到了額定功率P額80 kW。二 提升訓(xùn)練1一只蘋(píng)果從樓上某一高度自由下落，蘋(píng)果在空中依次經(jīng)過(guò)三個(gè)完全相同的窗戶1、2、3。圖中直線為蘋(píng)果在空中的運(yùn)動(dòng)軌跡。若不計(jì)空氣阻力的影響，以下說(shuō)法正確的是()A蘋(píng)果通過(guò)第三個(gè)窗戶所用的時(shí)間最長(zhǎng) B蘋(píng)果通過(guò)第一個(gè)窗戶的平均速度最大C蘋(píng)果通過(guò)第三個(gè)窗戶重力做的功最多 D蘋(píng)果通過(guò)第一個(gè)窗戶重力做功的平均功率最小【答案】D【解析】：由于自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，由公式vgt可知，速度越來(lái)越大，由平均速度公式eq xto(v)

11、eq f(v0v,2)可知，蘋(píng)果通過(guò)第一個(gè)窗戶的平均速度最小，通過(guò)第一個(gè)窗戶所用時(shí)間最長(zhǎng)，故A、B錯(cuò)誤；由功的定義式可知，蘋(píng)果通過(guò)三個(gè)窗戶的過(guò)程中重力做的功相等，故C錯(cuò)誤；由平均功率公式eq xto(P)Fv可知，蘋(píng)果通過(guò)第一個(gè)窗戶的過(guò)程中重力做功的平均功率Pmgv最小，故D正確。2列車提速的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題是提高機(jī)車發(fā)動(dòng)機(jī)的功率。已知?jiǎng)蛩龠\(yùn)動(dòng)時(shí)，列車所受阻力與速度的平方成正比，即fkv2。設(shè)提速前勻速運(yùn)動(dòng)速度為80 km/h，提速后勻速運(yùn)動(dòng)速度為120 km/h，則提速前與提速后機(jī)車發(fā)動(dòng)機(jī)的功率之比為()Aeq f(2,3) Beq f(4,9) Ceq f(8,27) Deq f(16,8

12、1)【答案】C【解析】：根據(jù)PFv，F(xiàn)fkv2，得eq f(P1,P2)eq f(voal(3,1),voal(3,2)eq f(8,27)，故選項(xiàng)C正確。3.(20182019學(xué)年石家莊一中高一下學(xué)期檢測(cè))一輛轎車在平直公路上運(yùn)行，啟動(dòng)階段轎車牽引力保持不變，而后以額定功率繼續(xù)行駛，經(jīng)過(guò)時(shí)間t0，其速度由零增大到最大值vm。若轎車所受的阻力f為恒力，關(guān)于轎車的速度v、牽引力F、功率P隨時(shí)間t變化的情況，下列選項(xiàng)正確的是()【答案】BCD【解析】：轎車以恒定的牽引力F啟動(dòng)，由aeq f(Ff,m)得，轎車先做勻加速運(yùn)動(dòng)，由PFv知，轎車的輸出功率均勻增加，當(dāng)功率達(dá)到額定功率時(shí)，牽引力逐漸減小，

13、加速度逐漸減小，轎車做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)Ff時(shí)，速度達(dá)到最大，之后轎車做勻速運(yùn)動(dòng)，B、C、D正確，A錯(cuò)誤。4.(2019四川省成都七中高一下學(xué)期期中)如圖所示，分別用力 F1、F2、F3 將質(zhì)量為 m 的物體由靜止沿同一固定斜面以相同的加速度從斜面底端拉到斜面的頂端，物體與斜面的動(dòng)摩擦因數(shù)相同，在此過(guò)程中，F(xiàn)1、F2、F3 做功W1、W2、W3 的大小及功率P1、P2、P3大小關(guān)系是()AW1W2W3BW2W1W3CP3P1P2DP1P2P3【答案】B【解析】：對(duì)物體受力分析知，物體所受摩擦力f2f1f3，因加速度相同，拉力沿位移方向的分量FbFaFc，故有W2W1W3，所以A錯(cuò)，B

14、對(duì)。由題意知物體到達(dá)斜面頂端所用時(shí)間相等，根據(jù)Peq f(W,t)知P2P1P3，故C、D錯(cuò)誤。5(2019吉林榆樹(shù)一中高一下學(xué)期檢測(cè))一個(gè)小孩站在船頭，按如圖所示的兩種情況用同樣大小的力拉繩。若經(jīng)過(guò)相同的時(shí)間t(船未碰撞)，小孩所做的功分別為W1、W2，在時(shí)間t內(nèi)小孩拉繩的平均功率分別為P1、P2，則()AW1W2，P1P2BW1W2，P1P2CW1W2，P1P2DW1W2，P1P2【答案】C【解析】：第一種情況，小孩的腳對(duì)他所站的船做功，同時(shí)繩對(duì)小孩的拉力對(duì)小孩也做功；第二種情況下，除上述功外，小孩對(duì)另一小船又多做了一部分功，所以W1W2；P1eq f(W1,t)，P2eq f(W2,t)

15、，故P1P2，則C正確。6.一輛汽車在平直的公路上以某一初速度運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中保持恒定的牽引功率，其加速度a和速度的倒數(shù)eq f(1,v)圖象如圖所示。若已知汽車的質(zhì)量，則根據(jù)圖象所給的信息，不能求出的物理量是()A汽車的功率 B汽車行駛的最大速度C汽車所受到的阻力 D汽車運(yùn)動(dòng)到最大速度所需的時(shí)間【答案】D【解析】由FFfma，PFv可得：aeq f(P,m)eq f(1,v)eq f(Ff,m)，對(duì)應(yīng)圖線可知，eq f(P,m)k40，可求出汽車的功率P，由a0時(shí)，eq f(1,vm)0.05可得：vm20 m/s，再由vmeq f(P,Ff)，可求出汽車受到的阻力Ff，但無(wú)法求出汽車運(yùn)動(dòng)到

16、最大速度的時(shí)間，故選D。7.如圖所示，是汽車牽引力F和車速倒數(shù)eq f(1,v)的關(guān)系圖像，若汽車質(zhì)量為2103kg，由靜止開(kāi)始沿平直公路行駛，阻力恒定，最大車速為30 m/s，則以下說(shuō)法正確的是()A汽車的額定功率為6104 W B汽車運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的阻力為6103 NC汽車先做勻加速運(yùn)動(dòng)，然后再做勻速直線運(yùn)動(dòng) D汽車做勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間是5 s【答案】AD【解析】：由圖像可知，汽車先做功率恒定的變加速運(yùn)動(dòng)，再做牽引力恒定的勻加速運(yùn)動(dòng)，P額Fv210330 W6104 W，A正確，C錯(cuò)誤；當(dāng)汽車速度最大時(shí)牽引力Ff2103 N，B錯(cuò)誤；汽車勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度aeq f(Ff,m)2 m/s2，

17、汽車剛達(dá)到額定功率時(shí)的速度veq f(P額,F)10 m/s，所以汽車做勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間teq f(v,a)5 s，D正確。8.如圖所示，在光滑的水平面上有一質(zhì)量為m10 kg的物體。在水平推力F120 N的作用下，從靜止開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)3 s后推力F的大小變?yōu)镕210 N，方向不變。求：(1)推力F在3 s內(nèi)對(duì)物體所做的功；(2)推力F在3 s內(nèi)對(duì)物體做功的平均功率；(3)推力F在4 s時(shí)做功的瞬時(shí)功率?！敬鸢浮?1)180 J(2)60 W(3)70 W【解析】(1)設(shè)運(yùn)動(dòng)物體在前3 s內(nèi)的加速度為a1，運(yùn)動(dòng)位移為x1，第3 s末的速度大小為vt，則有a1eq f(F1,m)eq

18、 f(20,10) m/s22 m/s2x1eq f(1,2)a1t2eq f(1,2)232 m9 m，vta1t23 m/s6 m/s所以推力F在3 s內(nèi)對(duì)物體做的功W1F1x1209 J180 J。(2)推力F在3 s內(nèi)對(duì)物體做功的平均功率eq xto(P)eq f(W1,t)eq f(180,3) W60 W。(3)3 s后物體的加速度a2eq f(F2,m)1 m/s24 s時(shí)物體的運(yùn)動(dòng)速度為vtvta2t26 m/s11 m/s7 m/s所以推力F在4 s時(shí)做功的瞬時(shí)功率PF2vt107 W70 W。9.圖示為修建高層建筑常有的塔式起重機(jī)。在起重機(jī)將質(zhì)量m5103 kg的重物豎直吊

19、起的過(guò)程中，重物由靜止開(kāi)始向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度a0.2 m/s2，當(dāng)起重機(jī)輸出功率達(dá)到其允許的最大值時(shí)，保持該功率直到重物做v m1.02 m/s的勻速運(yùn)動(dòng)。取g10 m/s2，不計(jì)額外功。求：(1)起重機(jī)允許輸出的最大功率。(2)重物做勻加速運(yùn)動(dòng)所經(jīng)歷的時(shí)間和起重機(jī)在第2秒末的輸出功率。【答案】：(1)5.1104 W(2)5 s2.04104 W【解析】：(1)設(shè)起重機(jī)允許輸出的最大功率為P0，重物達(dá)到最大速度時(shí)，拉力F0等于重力。P0F0v mP0mgv m代入數(shù)據(jù)，有：P05.1104 W(2)勻加速運(yùn)動(dòng)結(jié)束時(shí)，起重機(jī)達(dá)到允許輸出的最大功率，設(shè)此時(shí)重物受到的拉力為F，速度為v1，勻加