2020高中物理 12 功率（含解析）教科版2

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精PAGE11-學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精課時分層作業(yè)（十二）[基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練](時間:15分鐘分值:50分)一、選擇題（本題共6小題,每小題6分，共36分）1．從空中以40m/s的初速度平拋一重為10N的物體，物體在空中運動3s落地,不計空氣阻力，取g＝10m/s2，則物體落地前瞬間,重力的瞬時功率為（）A．300W B．400WC．500W D．700WA［物體落地瞬間vy＝gt＝30m/s，所以PG＝Gvy＝300W，故A正確．］2．汽車上坡的時候,司機(jī)必須換擋，其目的是（)A．減小速度，得到較小的牽引力B．增大速度，得到較小的牽引力C．減小速度，得到較大的牽引力D．增大速度，得到較大的牽引力C［汽車在上坡時，汽車的牽引力除了需要克服阻力以外,還要克服重力沿斜坡向下的分力，所以需要增大牽引力，由F＝eq\f(P，v）可知，在P一定時，要增大牽引力，必須減小速度．］3．一輛小車在水平面上做勻速直線運動，從某時刻起，小車所受牽引力和阻力隨時間變化的規(guī)律如圖所示，則作用在小車上的牽引力F的功率隨時間變化的規(guī)律是下圖中的(）D［車所受的牽引力和阻力恒定，所以車做勻加速直線運動,牽引力的功率P＝Fv＝F（v0＋at），故選項D正確．]4．汽車以恒定功率P由靜止出發(fā)，沿平直路面行駛,最大速度為v，則下列判斷正確的是（)A．汽車先做勻加速運動，最后做勻速運動B．汽車先做加速度越來越大的加速運動,最后做勻速運動C．汽車先做加速度越來越小的加速運動，最后做勻速運動D．汽車先做加速運動，再做減速運動，最后做勻速運動C［汽車在恒定功率下的啟動中，力的大小與v的大小有關(guān)，由P＝Fv知若v增大，則F減小，a也將減小，當(dāng)a＝0時，F(xiàn)＝f，做勻速運動，故選C。］5．（多選）位于水平面上的物體在水平恒力F1作用下,做速度為v1的勻速運動；若作用力變?yōu)樾毕蛏系暮懔2，物體做速度為v2的勻速運動，且F1與F2功率相同．則可能有(）A．F2＝F1v1＞v2B．F2＝F1v1＜v2C．F2＞F1v1＞v2D．F2＜F1v1＜v2BD［設(shè)F2與水平方向成θ角，由題意可知:物體都做勻速運動，受力平衡，則F1＝μmg,F2cosθ＝μ(mg－F2sinθ），解得F2（cosθ＋μsinθ)＝μmg＝F1①根據(jù)F1與F2功率相同得F1v1＝F2v2cosθ②由①②可得eq\f（v2，v1）＝eq\f(cosθ＋μsinθ，cosθ）＝1＋μtanθ＞1，所以v1＜v2,而F1與F2的關(guān)系無法確定,大于、小于、等于都可以，故選BD.］6．(多選)如圖所示為汽車在水平路面上啟動過程中的速度圖像，Oa為過原點的傾斜直線,ab段表示以額定功率行駛時的加速階段，bc段是與ab段相切的水平直線,則下述說法正確的是（)A．0～t1時間內(nèi)汽車做勻加速運動且功率恒定B．t1~t2時間內(nèi)汽車牽引力逐漸減小C．t1～t2時間內(nèi)的平均速度為eq\f(1，2）（v1＋v2)D．在全過程中t1時刻的牽引力及其功率都是最大值,t2～t3時間內(nèi)牽引力最小BD［由題圖可知,0~t1時間內(nèi)汽車做勻加速直線運動，牽引力恒定，由P＝F·v可知，汽車的功率均勻增大,A錯誤；t1～t2時間內(nèi)汽車以額定功率行駛,速度逐漸增大,牽引力逐漸減小，B正確；因t1～t2時間內(nèi)，ab圖線與t軸所圍面積大于ab直線與t軸所圍面積，故該過程中的平均速度大于eq\f(1，2）(v1＋v2），C錯誤；0～t1時間內(nèi)，牽引力恒定，功率均勻增大，t1時刻以后牽引力逐漸減小，到t2時刻牽引力等于阻力，達(dá)到最小，而t1時刻達(dá)到額定功率后，功率保持不變，D正確．]二、非選擇題(14分）7．如圖所示,質(zhì)量為2kg的物體在大小為24N、沿斜面向上的力F作用下，由靜止開始沿光滑斜面體向上運動，斜面的傾角為30°,斜面足夠長（g取10m/s2）．求：（1）5s內(nèi)拉力對物體做功的功率；(2）5s末拉力對物體做功的功率;(3)5s末物體克服重力做功的功率．[解析］物體在斜面上運動的加速度大小a＝eq\f(F－mgsinθ,m）＝eq\f（24－20×0。5,2)m/s2＝7m/s25s內(nèi)發(fā)生的位移x＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(1，2）×7×52m＝87。5m5s末物體的速度v1＝at＝35m/s5s內(nèi)拉力做的功W＝F·x＝24×87。5J＝2100J5s內(nèi)拉力做功的功率P＝eq\f（W，t)＝420W5s末拉力做功的功率P5＝F·v1＝24×35W＝840W5s末物體克服重力做功的功率P′＝mgv1sin30°＝20×35×eq\f(1,2）W＝350W.［答案](1)420W（2）840W(3）350W[能力提升練］(時間:25分鐘分值：50分）一、選擇題（本題共4小題，每小題6分，共24分）1．汽船航行時所受水的阻力與它的速度的平方成正比，如果汽船以速度v水平勻速航行時，發(fā)動機(jī)的功率為P。則當(dāng)汽船以速度2v水平勻速航行時，發(fā)動機(jī)的功率為（）A．P/2 B．2PC．4P D．8PD［汽船勻速航行時牽引力等于阻力,即F＝f，而阻力和速度的平方成正比，設(shè)比例系數(shù)為k，則f＝kv2，那么功率P＝Fv＝fv＝kv3,故當(dāng)速度變?yōu)?v時，功率增大為8P,D正確．］2.宇航員在地面進(jìn)行素質(zhì)訓(xùn)練時，抓住秋千桿由水平狀態(tài)開始下擺，如圖所示，在到達(dá)豎直狀態(tài)的過程中，宇航員所受重力的瞬時功率的變化情況是(）A．一直增大 B．一直減小C．先增大后減小 D．先減小后增大C[開始運動時，宇航員的速度為零,重力的瞬時功率為零．運動到最低點,宇航員的速度沿水平方向,與重力垂直，重力的瞬時功率也為零,擺動過程中重力的瞬時功率不為零，即重力的瞬時功率從無到有,又到無,先增大后減小,C正確．］3．如圖甲所示，滑輪質(zhì)量、摩擦均不計，質(zhì)量為2kg的物體在F作用下由靜止開始向上做勻加速運動，其速度隨時間的變化關(guān)系如圖乙所示，由此可知(g取10m/s2)(）甲乙A．物體加速度大小為2m/s2B．F的大小為21NC．4s末F的功率大小為42WD．4s內(nèi)F做功的平均功率為42WC[由速度—時間圖像可得加速度a＝0.5m/s2,由牛頓第二定律得2F－mg＝ma，所以F＝eq\f(mg＋ma,2）＝10。5N,4s末,P＝F(2v物)＝10.5×2×2W＝42W，4s內(nèi)，eq\x\to(P）＝eq\f(W，t)＝eq\f(F2x物,t)＝eq\f（10。5×2×4，4)W＝21W，故選項C正確．］4。起重機(jī)的鋼索將重物由地面吊到空中某一高度，其v。t圖像如圖所示，則鋼索拉力的功率隨時間變化的圖像可能是圖中的哪一個（）B［在0～t1時間內(nèi),重物加速上升，設(shè)加速度為a1,則據(jù)牛頓第二定律可得鋼索的拉力F1＝mg＋ma1，速度v1＝a1t，所以拉力的功率為：P1＝m（a1＋g）a1t；在t1~t2時間內(nèi)，重物勻速上升,拉力F2＝mg，速度v1＝a1t1，所以拉力的功率為：P2＝mga1t1；在t2～t3時間內(nèi)，重物減速上升,設(shè)加速度大小為a2,則據(jù)牛頓第二定律可得鋼索的拉力F2＝mg－ma2，速度v2＝a1t1－a2t，所以拉力的功率為：P1＝m(g－a2)(a1t1－a2t）．綜上所述,只有B選項正確．］二、非選擇題（本題共2小題，共26分)5．（12分)如圖所示,在光滑的水平面上有一質(zhì)量為m＝10kg的物體．在水平推力F1＝20N的作用下，從靜止開始做勻加速直線運動．運動3s后推力F的大小變?yōu)镕2＝10N，方向不變．求：（1)推力F在3s內(nèi)對物體所做的功;（2)推力F在3s內(nèi)對物體做功的平均功率；（3）推力F在4s時做功的瞬時功率．［解析］（1）設(shè)運動物體在前3s內(nèi)的加速度為a1,運動位移為x1,第3s末的速度大小為vt，則有a1＝eq\f（F1，m）＝eq\f（20,10）m/s2＝2m/s2x1＝eq\f（1,2)a1t2＝eq\f（1，2）×2×32m＝9mvt＝a1t＝2×3m/s＝6m/s所以推力F在3s內(nèi)對物體做的功WF1＝F1x1＝20×9J＝180J.(2)推力F在3s內(nèi)對物體做功的平均功率eq\x\to（P)＝eq\f（WF1,t)＝eq\f（180，3）W＝60W。(3）4s時物體的運動速度為v′t＝vt＋a2t2＝vt＋eq\f（F2,m)t2＝6m/s＋eq\f（10,10)×1m/s＝7m/s所以推力F在4s時做功的瞬時功率P＝F2v′t＝10×7W＝70W。[答案]（1）180J(2)60W（3)70W6．（14分)一輛汽車質(zhì)量為2×103kg,最大功率為3×104W,在水平路面由靜止開始做直線運動，最大速度為v2，運動中汽車所受阻力恒定．發(fā)動機(jī)的最大牽引力為6×103N，其行駛過程中牽引力F與車速的倒數(shù)eq\f(1，v)的關(guān)系如圖所示．試求：(1)根據(jù)圖線ABC判斷汽車做什么運動？（2)v2的大?。?3）整個運動中的最大加速度;(4）當(dāng)汽車的速度為10m/s時發(fā)動機(jī)的功率為多大?[解析](1）圖線AB表示牽引力F不變，阻力f不變,汽車做勻加速直線運動，圖線BC的斜率表示汽車的功率P，P不變，則汽車做加速度減小的加速直線運動,直至達(dá)到最大速度v2，此后汽車做勻速直線運動．(2)汽車速度為v2時，牽引力為F1＝2×103N，所以v2＝eq\f（Pm，F(xiàn)1）＝eq\f(3×104,2×103)m/s＝15m/s。（3)汽車做勻加速直線運動時的加速度最大，阻力f＝eq\f（Pm，v2)＝