高中物理人教版第七章機(jī)械能守恒定律功率 第3節(jié)功率備課資料素材庫(kù)

第3節(jié)功率人教版教參補(bǔ)充題目、B兩物體質(zhì)量分別為m和2m，A靜止于光滑水平面上，B靜止于粗糙水平面上，用相同水平力分別推A和B，使它們前進(jìn)相同位移。在此過(guò)程中，下面說(shuō)法正確的是（）A.兩次推力做功一樣多B.對(duì)A的推力做功多一些C.兩次推力做功的功率一樣大D.對(duì)B的推力做功的平均功率較小解析：拉力大小方向相同，位移相同，根據(jù)功的公式W=Fscosθ，知兩次推力做功一樣多，故選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；水平面光滑時(shí)加速度大，則運(yùn)動(dòng)相同位移時(shí)間短，根據(jù)P=Wt答案：AD2.質(zhì)量為m的汽車(chē)，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)程中受到的摩擦阻力大小一定，汽車(chē)速度能夠達(dá)到的最大值為v，那么當(dāng)汽車(chē)的車(chē)速為QUOTEv4時(shí)，汽車(chē)的瞬時(shí)加速度的大小為（）A.Pmv B.2Pmv C.3Pmv解析：當(dāng)速度為QUOTEv4時(shí)，根據(jù)P=Fv得牽引力為F=4f，根據(jù)牛頓第二定律F合=ma，得F合=F-f=3f，當(dāng)汽車(chē)速度達(dá)到最大時(shí)有P=fv，所以F合=3Pv,a=F合答案：C圖7-3-113.質(zhì)量為5kg的物體靜置于水平地面上，現(xiàn)對(duì)物體施以水平方向的恒定拉力，1s末將拉力撤去，物體運(yùn)動(dòng)的v-t圖象如圖7-圖7-3-11（1）滑動(dòng)摩擦力在0~3s內(nèi)做的功；（2）拉力在1s末的功率。解析:由圖可知，有F作用時(shí)的加速度a1=12m/s2，撤去F后的加速度a由牛頓第二定律得：F-f=ma（1）由圖可知，物體在3s內(nèi)的位移L1圖7-3圖7-3-12（2）拉力在1s末的功率P=Fv=90×12W=1080W。答案：（1）-540J（2）1080W4.一物體在粗糙的水平面上受到水平拉力作用，在一段時(shí)間內(nèi)的速度隨時(shí)間變化情況如圖7-3-12所示。則拉力的功率隨時(shí)間變化的圖象可能是圖7-3-13中的（g取10m/s2）（A.B.C.D.圖7-3-13解析：由題圖可知，在0~t0時(shí)間內(nèi)，物體做初速度為0的勻加速運(yùn)動(dòng)，v=at。由牛頓第二定律得：F-f=ma，則拉力的功率為P=Fv=（f+ma）v=（f+ma）at，即P與時(shí)間t成正比，且t0時(shí)的功率P1=f+maat0。在t0答案：D其他版本的題目廣東教育版1.功率為1kW的電器工作1h所消耗的電能為1千瓦時(shí)（1kW·h）。1kW·h我們也常稱(chēng)為“度”，即一度電。試問(wèn)1kW·h等于多少焦耳？解析：1kW·h=1.0×103×36答案：3.6×2.卡車(chē)在水平公路上行駛，發(fā)動(dòng)機(jī)的牽引力是2×103解析：卡車(chē)在1h內(nèi)牽引力的功W=Fl=2×103×72×103J=1.44×108J，所以平均功率P=Wt=1.44×1083.6×103W=4×104W?？ㄜ?chē)以最大速度勻速行駛時(shí)的牽引力答案：4×104W3.質(zhì)量為m的汽車(chē)以恒定的功率P在平直的公路上行駛，行駛中阻力大小不變，若汽車(chē)勻速行駛時(shí)的速率為v1，那么，當(dāng)汽車(chē)的速率為v2（v解析：汽車(chē)以速度v1勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)P=Fv1=fv1，可得汽車(chē)受到的阻力的大小為f=Pv1，汽車(chē)以速度v2勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)P=答案：P4.質(zhì)量為10t的汽車(chē)，額定功率為66kW，在平直的公路上行駛，如果汽車(chē)受到的阻力是車(chē)重的，求汽車(chē)能夠達(dá)到的最大速度。解析：已知汽車(chē)質(zhì)量m=1.0×104kg,額定功率P=6.6×104W，汽車(chē)受到阻力f=×mg=5000N，汽車(chē)達(dá)到最大速度時(shí)a=0，汽車(chē)做勻速運(yùn)動(dòng)，所以此時(shí)牽引力F=f，根據(jù)P=Fv得汽車(chē)能夠達(dá)到的最大速度v=QUOTEPF=QUOTEPf=6.6×1045000答案：m/s山東科技版1.運(yùn)動(dòng)員在某次體能訓(xùn)練中，用100s的時(shí)間跑上20m高的高樓。那么，與他登樓時(shí)的平均功率最接近的估測(cè)值是（）W W kW kW解析：要求解人的平均功率，需對(duì)該同學(xué)的質(zhì)量大小有比較切合實(shí)際的估計(jì)。設(shè)人的質(zhì)量m=50kg，則有P=mght=50答案：B2.建筑工地上有一臺(tái)起重機(jī),它的輸出功率是5.0×104W。若用它將解析：根據(jù)P=Fv得吊起的速度v=QUOTEPF=Pmg=5.0×1042.0×103吊起10m需要的時(shí)間t=QUOTElv=102.5s=4s。答案：m/s4s3.質(zhì)量為m的物體,自高為h、傾角為θ的光滑斜面頂端由靜止滑下,經(jīng)歷時(shí)間t到達(dá)斜面底端,到達(dá)斜面底端時(shí)的速度為v。物體剛滑到斜面底端時(shí)，重力做功的功率是（） θ θ θ解析：物體滑到底端時(shí)速度v沿斜面方向，重力方向豎直向下，兩者的夾角為（90°-θ），根據(jù)P=Fvcosα得重力做功的瞬時(shí)功率是P=mgvcos（90°-θ）=mgvsinθ，選項(xiàng)B正確。答案：B4.讓一個(gè)小球從某一高度自由落下,測(cè)出它的質(zhì)量、下落的高度和下落的時(shí)間,算出它在下落的全過(guò)程中重力做功的平均功率和落地時(shí)重力做功的瞬時(shí)功率。在小球下落的過(guò)程中，重力做功的功率是否會(huì)改變？如果用它下落一半的時(shí)間來(lái)算平均功率，結(jié)果與全程的平均功率是否相同？解析：設(shè)小球的質(zhì)量為m、下落的高度為h和下落的時(shí)間為t，則平均功率：P=Wt=mgh因?yàn)関2=2gh,則落地時(shí)的瞬時(shí)功率：P1=Fv=mg下落一半時(shí)間的平均功率：P2=W2t2=14答案：見(jiàn)解析5.關(guān)于功率，以下說(shuō)法中正確是（）A.據(jù)P=WtB.據(jù)P=Fv可知，汽車(chē)的牽引力一定與速度成反比C.據(jù)P=WtD.據(jù)P=Fv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)速度成反比解析：據(jù)P=Wt可知，功率等于功W和做功所用時(shí)間t的比值，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；P=W答案：D6.一輛質(zhì)量為2.0×103（1）汽車(chē)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所能達(dá)到的最大速度。（2）汽車(chē)的速度為5m/s時(shí)的加速度。（3）汽車(chē)加速度為m/s解析：（1）汽車(chē)速度最大時(shí)，牽引力F=f=2.5×103N，根據(jù)P=Fv得汽車(chē)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所能達(dá)到的最大速度vmax=QUOTEPF=8.0×104（2）根據(jù)P=Fv得汽車(chē)的速度為v1=5m/s時(shí)的牽引力F1=Pv1=8.0×1045N=1.6（3）根據(jù)牛頓第二定律得F2-f=ma2,汽車(chē)加速度為a2=m/s2時(shí)的牽引力F2=ma2+f=4.0×答案:（1）32m/s（2）m/s2（3）20m教育科學(xué)版1.起重機(jī)沿豎直方向勻速吊起重物，第一次以速度v起吊，第二次以速度2v起吊，兩次吊起的貨物等重。則兩次起吊貨物相比，起重機(jī)的牽引力有什么變化？起重機(jī)的功率有什么變化？解答：因?yàn)閮纱蔚跗鸬呢浳锸茄刎Q直方向勻速提升，所以牽引力與重力是一對(duì)平衡力，而兩次吊起的貨物等重，所以牽引力不變。根據(jù)P=Fv，得兩次吊起的貨物的功率分別為P1=Fv和P2=F（2v2.拖拉機(jī)的輸出功率是2.72×104W，已知拖拉機(jī)的三擋速度分別為36km/h、46km/解析：拖拉機(jī)的三擋速度分別為36km/h、46km/h和54km/h，轉(zhuǎn)化為國(guó)際單位制中的單位分別為v1=10m/s，v2=m/s，v3=15m/s，根據(jù)P=Fv得F=QUOTEPv。代入數(shù)據(jù)得這三擋速度的牽引力分別為F1=2.72×10答案：2.72×103N2.13×3.體重為750N的短跑運(yùn)動(dòng)員，如果要在2s內(nèi)勻加速地達(dá)到10m/s的速度，求他在這2s內(nèi)的平均功率和2s末的瞬時(shí)功率。（g取10m/s解析：運(yùn)動(dòng)員在2s內(nèi)勻加速地達(dá)到10m/s，則運(yùn)動(dòng)員的加速度a=v-0t=5m/s2，運(yùn)動(dòng)員的位移l=0+v答案：1875W3750W年10月21日零時(shí)起，我國(guó)鐵路進(jìn)行第4次提速，鐵路提速要解決許多技術(shù)問(wèn)題。通常，列車(chē)阻力與速度二次方成正比，即f=kv2。列車(chē)要跑得快，必須用大功率的機(jī)車(chē)來(lái)牽引,試計(jì)算列車(chē)分別以120km/h和40km解析：列車(chē)勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)牽引力F與阻力f相等，即F=f，而f=kv2，則P=F·v=kv3，代入v1=120km/h，v2=40km答案：27補(bǔ)充材料機(jī)車(chē)的啟動(dòng)模型（1）模型概述物體在牽引力（受功率和速度制約）作用下，從靜止開(kāi)始克服一定的阻力，最后達(dá)到最大速度的整個(gè)加速過(guò)程，可看成“機(jī)車(chē)的啟動(dòng)”模型。圖7-3-14圖7-3-14“機(jī)車(chē)啟動(dòng)”模型可分為兩種情況。①恒定功率啟動(dòng)。機(jī)車(chē)先做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng)，最后勻速，其v-t圖線如圖7-3-14所示。圖7-3-15②恒定加速度啟動(dòng)。機(jī)車(chē)先做勻加速運(yùn)動(dòng)，再做加速度逐漸減小的變加速運(yùn)動(dòng)，最后勻速，其v-t圖線如圖7-圖7-3-15（3）兩種啟動(dòng)方式的比較:兩種方式以恒定功率啟動(dòng)以恒定加速度啟動(dòng)P-t圖線和v-t圖線OA段過(guò)程分析v↑→F=P不變v↓→a=(F-a=(F-F阻)/(m)不變→F不變→P＝Fv↑直到P額＝F運(yùn)動(dòng)性質(zhì)加速度減小的加速直線運(yùn)動(dòng)勻加速直線運(yùn)動(dòng)，維持時(shí)間t0=(vAB段過(guò)程分析F=F阻→a=0→F阻＝(P)/(v↑→F=P額/(v)↓→a=(F-F運(yùn)動(dòng)性質(zhì)以vm加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)BC段無(wú)F=F阻→a=0→以vm=(P額特別提醒：圖表中的v1為機(jī)車(chē)以恒定加速度啟動(dòng)時(shí)勻加速運(yùn)動(dòng)的末速度，則v例1汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率為60kW，汽車(chē)質(zhì)量為5t，汽車(chē)在水平路面上行駛時(shí)，阻力是車(chē)重的，g取10ｍ/s（1）汽車(chē)保持額定功率從靜止啟動(dòng)后能達(dá)到的最大速度是多少?（2）若汽車(chē)保持m/s（3）當(dāng)汽車(chē)加速度為2m/s解析：（1）當(dāng)牽引力F大小等于阻力f時(shí)，汽車(chē)的加速度a=0，速度達(dá)到最大值vm，根據(jù)公式P=Fv，可得出汽車(chē)最大速度vm=QUOTEPF＝QUOTEPf=600005000m/s=12m/s。（2）汽車(chē)做勻加速運(yùn)動(dòng)所能維持的時(shí)間應(yīng)該從開(kāi)始到汽車(chē)達(dá)到額定功率的時(shí)候，設(shè)汽車(chē)做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)的牽引力為F1，阻力為f，根據(jù)牛頓第二定律，有：F1-f=ma，所以牽引力為F當(dāng)汽車(chē)的功率增大到額定功率時(shí)，汽車(chē)做勻加速過(guò)程結(jié)束，設(shè)這時(shí)汽車(chē)的速度為v1，根據(jù)功率公式P=Fv得：v1=PF設(shè)汽車(chē)能維持勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t1，則由v1=a1（3）設(shè)汽車(chē)加速度為2m/s2時(shí)汽車(chē)的牽引力為F2，根據(jù)牛頓第二定律，有：F2-f=ma，所以牽引力為F2=f＋ma2=0.1mg+答案：（1）12m/s（2）16s（3）4m/s例2上海世博會(huì)以“城市，讓生活更美好”為主題，更加注重環(huán)保、節(jié)能，讓人與城市、人與自然更加和諧。在世博會(huì)期間各展館都是用新型環(huán)保電動(dòng)車(chē)，負(fù)責(zé)接送游客和運(yùn)輸物品。在檢測(cè)某款電動(dòng)車(chē)性能的某次實(shí)驗(yàn)中，質(zhì)量為8×102kg的電動(dòng)車(chē)由靜止開(kāi)始沿平直公路行駛，達(dá)到的最大速度為15m/s。利用傳感器測(cè)得此過(guò)程中不同時(shí)刻電動(dòng)車(chē)的牽引力F與對(duì)應(yīng)的速度v，并描繪出F-QUOTE1v圖象（如圖7-3-圖7-圖7-3-16（2）求電動(dòng)車(chē)的額定功率；（3）電動(dòng)車(chē)由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間，速度達(dá)到2m/s？解析：（1）分析圖線可知，電動(dòng)車(chē)由靜止開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，達(dá)到額定功率后，做牽