2023粵教版新教材高中物理必修第二冊(cè)同步練習(xí)-第二節(jié) 功率

第四章機(jī)械能及其守恒定律

第二節(jié)功率

基礎(chǔ)過(guò)關(guān)練

題組一做功快慢的描述

1.（2021江蘇泰州期中）質(zhì)量為1kg的物體從某一高度自由下落，則該物體下落1s內(nèi)（物體還未

著地）重力做功的平均功率為（重力加速度g=10m/s2）（）

A.25WB.50WC.75WD.100W

2.引體向上是《國(guó)家學(xué)生體質(zhì)健康標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的測(cè)試項(xiàng)目之一。根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn),高三某男生一

分鐘內(nèi)完成了18個(gè)引體向上，記為滿分。若其質(zhì)量為57kg,每次重心升高的高度約為身高的

0.35倍，重力加速度g=10m/s2o則測(cè)試過(guò)程中該男生克服重力做功的平均功率約為（）

A.30WB.100WC.270WD.570W

3.（2022廣東興寧一中期中X多選）質(zhì)量為m的鴿子，沿著與水平方向成15。角、斜向右上方的方

向以大小為v的速度勻速飛行，重力加速度大小為g,下列說(shuō)法正確的是（）

1

A.鴿子處于失重狀態(tài)

B.空氣對(duì)鴿子的作用力做正功

C.空氣對(duì)鴿子的作用力做功的功率為mgv

D.鴿子克服自身的重力做功的功率為mgwsin15°

4.（2022廣東興寧一中期中）如圖所示,質(zhì)量為20kg的小孩坐在雪橇上，現(xiàn)用一個(gè)與水平方向成

a=37。、大小為60N的力廠拉著雪橇沿水平地面從靜止開(kāi)始以a=Q.5m/s2的加速度做勻加速

直線運(yùn)動(dòng)，已知雪橇的質(zhì)量為20kg,sin37°=0.6,cos37°=0.8?求：

（1）4s內(nèi)摩擦力對(duì)雪橇做的功；

（2）4s內(nèi)拉力的平均功率。

題組二功率與力、速度的關(guān)系

5.（2021江蘇南京期中）2020年底寧淮揚(yáng)鎮(zhèn)高鐵的全線通車,大大縮短了南京到連云港的運(yùn)行時(shí)

間，為江蘇的經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到了極大的助推作用。設(shè)高鐵列車高速運(yùn)行時(shí)所受的空氣阻力與車速

成正比，當(dāng)列車分別以200km/h和300km/h的速度勻速運(yùn)行時(shí)，克服空氣阻力做功的功率之比

為（）

A.2：3B.4:9

C.8：27D.36:49

6.（2021遼寧沈陽(yáng)期中）直升機(jī)通過(guò)繩索打撈掉入海里的質(zhì)量為m的物體，啟動(dòng)后發(fā)動(dòng)機(jī)以額定

功率P沿豎直方向帶動(dòng)物體上升，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后物體會(huì)以速度v勻速上升。若上升過(guò)程中受

到的阻力大小不變,則在加速過(guò)程中速度為用寸，物體的加速度為（）

A.m—vB.—mvC.—mvD.m—v

題組三生產(chǎn)和生活中常見(jiàn)的功率

7.汽車發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)變速箱將動(dòng)力傳輸給運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，一般賽車的變速箱有1擋到5擋5個(gè)逐次增

高的前進(jìn)擋位，在發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率不變時(shí)，擋位越高，車速越快，加大油門(mén)可以增大發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出

功率。如圖所示是賽車越野比賽時(shí)正在爬坡的情形，為了能夠順利爬上陡坡，司機(jī)應(yīng)該（）

A.撥1擋，減小油門(mén)

B.撥1擋，加大油門(mén)

C.撥5擋，減小油門(mén)

D.撥5擋，加大油門(mén)

8.（2021重慶八中期中）一起重機(jī)的鋼繩由靜止開(kāi)始勻加速提起質(zhì)量為m的重物，當(dāng)重物的速度

為電時(shí)，起重機(jī)的功率達(dá)到最大值P。以后起重機(jī)保持該功率不變，繼續(xù)提升重物，直到以最大

速度吸勻速上升。重力加速度為g。則整個(gè)過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（）

A.鋼繩的最大拉力為二

B.重物的重力大小為二

C.重物勻加速的末速度為V\=—mg

D.重物勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度大小為2-g

9.(2021陜西西安月考)假設(shè)某飛機(jī)在水平跑道上起飛過(guò)程中做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)位移

x=1.6xl()3m時(shí)才能達(dá)到起飛所要求的速度v=80m/so已知飛機(jī)質(zhì)量"?=7.0xl()4kg,滑跑時(shí)受到

的阻力為自身重力的已重力加速度g取lOmH。求：

(1)飛機(jī)滑跑過(guò)程中加速度的大小?；

(2)飛機(jī)滑跑過(guò)程中牽引力的平均功率P。

10.(2021廣東廣州期中)如圖所示頒量〃?=50kg的滑雪運(yùn)動(dòng)員從高度〃=30m的坡頂由靜止下

滑，斜坡的傾角237。,滑雪板與雪面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)〃=0.1。取重力加速度g=10m/s2,sin

37°=0.6,cos37。=0.8,裝備質(zhì)量不計(jì)，則運(yùn)動(dòng)員滑至坡底的過(guò)程中：

(1)滑雪運(yùn)動(dòng)員所受的重力對(duì)他做了多少功？

(2)各力對(duì)運(yùn)動(dòng)員做的總功是多少？

(3)滑到底端時(shí)重力的瞬時(shí)功率和滑到坡底過(guò)程中重力的平均功率各是多少?(結(jié)果可保留根號(hào))

/z=30m

能力提升練

題組一計(jì)算平均功率和瞬時(shí)功率

1.(2021四川成都期中)(多選)如圖所示，高為h=1.25m的平臺(tái)上，覆蓋一層薄冰,現(xiàn)有一質(zhì)量為60

kg的滑雪愛(ài)好者，以一定的初速度v向平臺(tái)邊緣滑去，著地時(shí)的速度方向與水平地面的夾角為

45。,重力加速度g=10m/s2,不計(jì)空氣阻力。由此可知

V

A.滑雪者在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為0.5s

B.滑雪者著地點(diǎn)到平臺(tái)邊緣的水平距離是2.5夜m

C.滑雪者著地時(shí)的速度大小是5.0m/s

D.滑雪者著地前瞬間，重力做功的瞬時(shí)功率是3000W

2.（2022廣東羅定邦中學(xué)期中）（多選）一質(zhì)量為1kg的物塊靜止于光滑水平面上，從U0時(shí)刻開(kāi)始,

受到水平外力F作用，如圖所示，下列說(shuō)法正確的是（）

A.第1s內(nèi)外力F所做的功是4.5J

B.第2s內(nèi)外力/所做的功是4J

C.0-2s內(nèi)外力尸的平均功率是4W

D.第2s末外力F的瞬時(shí)功率最大

3.（2021浙江A9協(xié)作體聯(lián)考）仰臥起坐是《國(guó)家學(xué)生體質(zhì)健康標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的女生測(cè)試項(xiàng)目之

一。若某女生一分鐘內(nèi)做了40個(gè)仰臥起坐，其質(zhì)量為48kg,設(shè)上半身質(zhì)量為總質(zhì)量的0.6倍，仰

臥起坐時(shí)下半身重心位置不變，則測(cè)試過(guò)程中該女生克服重力做功的平均功率約為（重力加速度

g取lOmH）（）

A.10WB.60W

C.180WD.300W

4.（2021廣東清遠(yuǎn)期末）一質(zhì)量機(jī)=1kg的物體置于粗糙水平面上,/=0時(shí)物體的初速度大小ri=4

m/s,物體受到恒定的水平拉力作用，在力=8s時(shí)撤去水平拉力，物體運(yùn)動(dòng)的速度u與時(shí)間/的關(guān)系

圖像如圖所示。求：

（1）物體受到的摩擦力大小；

（2）在0~10s內(nèi)物體克服摩擦力所做的功；

（3）6s末水平拉力的瞬時(shí)功率。

8

題組二機(jī)車的兩種啟動(dòng)方式

5.（2022廣東廣州七中期中）一輛汽車在水平路面上由靜止啟動(dòng)，在前5s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v-t圖像如圖所示。已知汽車的質(zhì)量為m=2x103

kg,汽車受到地面的阻力為車重的器重力加速度g取10m/s2,則以下說(shuō)法正確的是（）

A.汽車在前5s內(nèi)受到的牽引力為6xl（）3N

B.汽車在前5s內(nèi)受到的牽引力為4x103N

C.汽車的額定功率為40kW

D.汽車的最大速度為10m/s

6.（2021浙江溫州聯(lián)考）空中軌道列車（簡(jiǎn)稱空軌）是一種懸掛式單軌交通系統(tǒng)，具有建設(shè)成本低、

工程建設(shè)快、占地面積小、環(huán)保低噪節(jié)能、適應(yīng)復(fù)雜地形等優(yōu)點(diǎn)。如圖所示，假定空軌的質(zhì)量

為M,在平直軌道從靜止開(kāi)始勻加速直線行駛，經(jīng)過(guò)時(shí)間仍前進(jìn)距離〃）,發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率恰好達(dá)

到額定功率P?？哲壦茏枇愣ǎ铝姓f(shuō)法正確的是（）

A.勻加速行駛過(guò)程中，空軌牽引力恒為普

co

B.空軌運(yùn)行過(guò)程所受阻力為祟-誓

C.勻加速行駛過(guò)程中，空軌發(fā)動(dòng)機(jī)所做的功為Pt0

D.空軌能達(dá)到的最大速度為華

7.（2021重慶南開(kāi)中學(xué)期中）為了溫暖度過(guò)冬天，許多建筑在外墻做保溫層，但恰恰是這層保溫層,

容易引起火災(zāi)。某次消防救援中，質(zhì)量為〃尸4t、額定功率為60kW的消防車在水平的道路上

2

由靜止開(kāi)始以恒定的加速度啟動(dòng),加速度大小為a=2m/so最終末速度達(dá)到最大值vm=30m/s,

且以這一最大速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)。已知在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中消防車所受到的阻力大小恒定，重

力加速度^=10m/s2o

(1)求消防車所受到的阻力大小f；

(2)當(dāng)消防車速度為vi=5m/s時(shí)，求消防車的功率P；

(3)當(dāng)消防車速度為V2=10m/s時(shí)，求消防車的加速度0的大小。

答案與分層梯度式解析

第四章機(jī)械能及其守恒定律

第二節(jié)功率

基礎(chǔ)過(guò)關(guān)練

LB物體1s內(nèi)下落的距離力=好=5m,重力做功的平均功率為p」等等=等w=50W,選項(xiàng)B正確。

2.B高三男生身高約為1.70m,則估算出該男生克服重力做功的平均功率約為聲=歿絲=竺逵梏產(chǎn)遜

Ac60

W=102W,最接近100W,選項(xiàng)B正確。

3.BD因?yàn)轼澴觿蛩亠w行，所以鴿子處于平衡狀態(tài),A錯(cuò)誤;根據(jù)鴿子受力平衡，可知空氣對(duì)鴿子的作用力與重

力等大反向，即F=mg,方向豎直向上，與速度方向的夾角為銳角，故空氣對(duì)鴿子的作用力做正功,B正確;空氣對(duì)

鴿子的作用力做功的功率為后Asin15^vsin15。,鴿子克服自身重力做功的功率為2；=尸=〃際丫sin15°,C

錯(cuò)誤,D正確。

4.答案(1)-152J(2)48W

解析(1)對(duì)雪橇，由牛頓第二定律得Feosa-f=ma

解得戶38N

4s內(nèi)雪橇的位移為/=步尸=4m

4s內(nèi)摩擦力對(duì)雪橇做的功為吩力=-38x4J=-152J

(2)4s內(nèi)拉力做的功為

Wr^FIcos37°=60x4x0.8J=192J

4s內(nèi)拉力的平均功率為P=—=—W=48Wo

t4

5.B由題意知空氣阻力戶克服空氣阻力做功的功率為則克服空氣阻力做功的功率與速度的二

次方成正比，速度之比為2：3,則功率之比為4：9,選項(xiàng)B正確,A、C、D錯(cuò)誤。

6.C物體勻速上升時(shí)，有"g)v,在加速過(guò)程中速度為:時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律得尸-/〃吆)=子￡=根,解

得。=也，選項(xiàng)C正確。

mv

7.B賽車爬坡時(shí)要克服重力做功，因此需要較大的牽引力,由功率P=Fv得牽引力為尸為了能夠順利爬上

陡坡，應(yīng)增大發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率和減小速度v,才能獲得更大的牽引力F,因此應(yīng)撥1擋，加大油門(mén)，選項(xiàng)B正確。

8.D重物做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，鋼繩的拉力最大,勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)鋼繩的拉力為尸=二,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;重物勻速運(yùn)

V1

動(dòng)時(shí)，鋼繩的拉力大小等于重力，選項(xiàng)B錯(cuò)誤;重物勻加速的末速度為也用〃2=2,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;重物勻

力mg

加速運(yùn)動(dòng)的加速度大小為所士強(qiáng)=2吆,選項(xiàng)D正確。

mmv10

9.答案(1)2m/s2(2)8.4x106W

解析(1)飛機(jī)滑跑過(guò)程中做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，有

^-lax

解得a=2m/s2

(2)設(shè)飛機(jī)滑跑過(guò)程中受到的阻力為工則戶0.1〃吆,由牛頓第二定律有F-frma

解得F=2.1XI()5N

設(shè)飛機(jī)滑跑過(guò)程中的平均速度為譏則正苫

在滑跑階段，牽引力的平均功率P=Fv

解得P=8.4xlO6W

10.答案(1)1.5x104J(2)1.3x104J

(3)6007130W300V130W

解析(1)重力對(duì)運(yùn)動(dòng)員做功為

Wc-mgh=1.5x1O44J

(2)運(yùn)動(dòng)員所受合力為Fft-mgsin0-^imgcos6=260N

運(yùn)動(dòng)員的位移為s=』=50m

sm37°

合力做功為Wa=F*s=1.3xl()4J

⑶由F＜；=ma、科=2磁聯(lián)立得運(yùn)動(dòng)員到達(dá)坡底瞬間速度大小為v=2V130m/s

重力的瞬時(shí)功率為P=mgvcos(9O0-0)=wgvsin37°=600V130W

滑到坡底過(guò)程中，重力的平均功率為P'=mg^con(90o-e)=mg^sin37°-300V130W

能力提升練

1.AD由豎直方向上的位移〃=也產(chǎn),可以求得在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t=片區(qū)s=0.5s,選項(xiàng)A正確;著地時(shí)的速度

方向與水平地面的夾角為45。,所以此時(shí)的水平速度和豎直速度大小相等，結(jié)合討=2"可得v=Vy=y/2^h=5.0

m/s,滑雪者在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng),水平位移為產(chǎn)v片外尸5x0.5m=2.5m,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;滑雪者落地時(shí)速

度"二焉"讓m/s,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;滑雪者著地前瞬間，重力做功的瞬時(shí)功率為P=mgvy=3000W,選項(xiàng)D正確。

2=：x3x12

2.AC0~1s內(nèi)，物塊的加速度為(zi=^=|m/s=3m/s?,則物塊在0~1s內(nèi)的位移為由三〃冊(cè)m=1.5m,

外力尸所做的功為Wi=FiXi=3xl.5J=4.5J,A正確;物塊1s末的速度為vi=a/i=3xlm/s=3m/s,第2s內(nèi)的加速

度為“2=?=；m/s2=lm/sz,則第2s內(nèi)物塊的位移為忿=丫也+$2苗=3.5m,F所做的功為卬2=尸2及=1*3.5J=3.5

J.B錯(cuò)誤;0~2s內(nèi)外力F的平均功率為尸=""=竺|阻W=4W,C正確;第2s末物塊的速度為恬也+儂2=4

m/s,外力F的瞬時(shí)功率為凸=尸2也=4W,而1s末外力尸的瞬時(shí)功率為Pi=Qw=9W,故第2s末外力廣的瞬時(shí)

功率不是最大,D錯(cuò)誤。

3.B仰臥起座時(shí)，女生的上半身重心大約位于臀部以上30cm處，則一分鐘該女生克服重力做功為

W=g/=40x0.6x48x10x0.30J=3456J,平均功率為P=-=—W=57.6W,最接近60W選項(xiàng)B正確。

nW7t60

方法技巧

功率的估算問(wèn)題

估算是根據(jù)日常生活和生產(chǎn)中的一些物理數(shù)據(jù)對(duì)所求物理量的數(shù)值和數(shù)量級(jí)大致推算的一種近似方法。

物理題的估算，語(yǔ)句簡(jiǎn)捷，條件隱蔽，試題對(duì)結(jié)果不要求精確,只要求合理。

4.答案⑴4N(2)224J(3)31.5W

解析(1)由題圖可知,8~10s內(nèi)物體的加速度大小a=*=4m/s2,此時(shí)間內(nèi)已經(jīng)撤去拉力，物體在水平方向只

受摩擦力作用，根據(jù)牛頓第二定律，可得物體受到的摩擦力大小為產(chǎn)ma=4N。

(2)根據(jù)v-t圖線與f軸所圍的面積表示位移，可得0~10s內(nèi)物體的位移大小為廣等x8m+|x2m=56m

則物體克服摩擦力所做的功為W克心=4x56J=224J。

(3)0-8s內(nèi)物體的加速度大小〃'=黑=05m/s2,根據(jù)牛頓第二定律有尸盧加優(yōu),解得F=f+ma,=A.5N;

6s末物體的速度大小尸也+。%=7m/s

6s末水平拉力的瞬時(shí)功率P=Fv=31.5W

5.A對(duì)汽車的勻加速行駛過(guò)程有F\-f=ma^\a-△邛m/s2=2m/s2戶?4方額=人也,得汽車在前5s

fl5

內(nèi)所受的牽引力為吊=6x103N,汽車的額定功率為尸額=60kW,A正確,B、C錯(cuò)誤;當(dāng)汽車達(dá)到最大速度時(shí)，汽

車的牽引力等于阻力，即尸2寸最大速度Vm2口=30m/s,D錯(cuò)誤。

6.B勻加速行駛過(guò)程中，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得%』峪、”的，功率P=Fv0,聯(lián)立解得F二碧選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由

2ZLQ

%=生餡得勻加速行駛過(guò)程的加速度用警,又由牛頓第二定律得F-尸Ma得空軌運(yùn)行過(guò)程所受阻力為戶學(xué)

NCo2乙0

華，選項(xiàng)B正確;勻加速行駛過(guò)程中，牽引力恒定，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率均勻增