7.3功率（解析版）-2019-2020学年高一物理课时同步检测(人教版必修2)

第七章 机械能守恒定律第3节 功率(时间：45分钟满分：100分)一、选择题(本题共20小题，每小题4分，共80分有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，把正确选项前的字母填在题后的括号内)1一汽车在平直公路上行驶从某时刻开始计时,发动机的功率P随时间t的变化如图所示假定汽车所受阻力的大小f恒定不变下列描述该汽车的速度随时间t变化的图像中,可能正确的是( ) ABCD【答案】A【解析】【分析】【详解】在时间内，如果匀速，则图象是与时间轴平行的直线，如果是加速，根据，牵引力减小；根据，加速度减小，是加速度减小的加速运动，当加速度为0时，即，汽车开始做匀速直线运动，此时速度；所以时间内，图象先是平滑的曲线，后是平行于横轴的直线；在时间内，功率突然增加，故牵引力突然增加，是加速运动，根据，牵引力减小；再根据，加速度减小，是加速度减小的加速运动，当加速度为0时，即，汽车开始做匀速直线运动，此时速度所以在时间内，即图象也先是平滑的曲线，后是平行于横轴的直线，A正确；2关于功率，下列说法正确的是()A功率是描述力对物体做功多少的物理量B力做功时间越长，力的功率一定越小C力对物体做功越快，力的功率一定越大D力对物体做功越多，力的功率就越大【答案】C【解析】A、功率是反映做功快慢的物理量，故A错误；B、做功的时间越长，功率不一定小，故B错误；C、功率是反映做功快慢的物理量，力对物体做功越快，功率越大，故C正确；D、根据知，力做功越多，功率不一定大，故D错误。点睛：解决本题的关键知道功率的物理意义，知道功率大，做功快；做功多，功率不一定大。3小明同学骑电动自行车沿平直公路行驶，因电瓶“没电”，故改用脚蹬骑车匀速前行设小明与车的总质量为100kg，人与车的速度恒为5m/s，骑行过程中所受阻力约为车和人总重的0.02倍，取g10m/s2，小明骑此电动车做功的功率约为（）A10 WB100 WC1000 WD10000 W【答案】B【解析】【分析】【详解】设人汽车的速度大小为5m/s，人在匀速行驶时，人和车的受力平衡，阻力的大小为f=0.02mg=0.021000N=20N，此时的功率P=Fv=fv=205W=100W，故B正确，ACD错误4为了响应公共交通出行的环保倡议，小明骑公共自行车上下班。假设在平直公路上自行车所受阻力约为车和人总重的，则小明以一般速度骑行时的功率最接近于（ ）A1WB100WC10kWD100kW【答案】B【解析】【分析】【详解】设人和车的总质量约为60kg，假若匀速运动，则人做功时的动力约为骑行速度约为，则人做功的功率选项B最接近题意。故选B。5同一恒力按同样的方式施于物体上，使它分别由静止开始沿着粗糙水平地面和光滑水平地面移动相同的一段距离，恒力做的功和平均功率分别为W1、P1和W2、P2，则两者的关系是（ ）AW1W2，P1P2BW1W2，P1P2DW1W2，P1P2【答案】B【解析】试题分析：因为用同样大小的力，移动相同的距离S，即F相等、s相等，所以；设在粗糙水平面上运动的加速度为，运动的时间为，在光滑水平面上运动的加速度为，运动的时间为根据牛顿第二定律得知，位移相等，根据，知平均功率，恒力功相等，则故B正确，考点：功，功率的计算点评：解决本题的关键掌握平均功率，知道在粗糙和水平面上恒力做功相等，通过比较时间可以比较出平均功率6如图所示，细线的一端固定于O点，另一端系一小球。在水平拉力作用下，小球以恒定速率在竖直平面内由A点运动到B点。在此过程中重力的瞬时功率变化情况是（ ）A逐渐增大B逐渐减小C先增大，后减小D先减小，后增大【答案】A【解析】【分析】【详解】将小球的速度沿水平方向和竖直方向分解，可知小球在竖直方向的分速度，逐渐增大，则重力的瞬时功率也逐渐增大，选项A正确，BCD错误。故选A。7如图所示。质量m=10kg的物体在F=100N斜向下的推力作用下，沿水平面以v=1m/s的速度匀速前进x=1m，已知F与水平方向的夹角=30，重力加速度g=10m/s2，则()A推力F做的功为100JB推力F的功率为100WC物体克服摩擦力做功为50JD物体与水平面间的动摩擦因数为33【答案】D【解析】【详解】推力做功W=Fxcos30=100132=503J，故A错误；P=Fvcos30=503W，故B错误；匀速，说明克服摩擦力做功等于拉力做功，为503J，故C错误；根据受力分析力的平衡条件知(mg+Fsin30)=Fcos30，解得=33，故D正确；故选D。8质量为m的汽车，启动后沿平直路面行驶，如果发动机的功率恒为P，且行驶过程中受到的摩擦阻力大小一定，汽车速度能够达到的最大值为，那么当汽车的车速为时，汽车的瞬时加速度的大小为（ ）ABCD【答案】B【解析】【分析】【详解】当汽车匀速行驶时，据知，摩擦阻力当汽车的速度为，根据得牵引力由牛顿第二定律得加速度故B正确，ACD错误。故选B。9两轮平衡车（如图所示）广受年轻人的喜爱，它的动量系统由电池驱动，能够输出的最大功率为P0，小明驾驶平衡车在水平路面上沿直线运动，受到的阻力恒为f已知小明和平衡车的总质量为m，从启动到达到最大速度的整个过程中，小明和平衡车可视为质点，不计小明对平衡车做功设平衡车启动后的一段时间内是由静止开始做加速度为a的匀加速直线运动，则A平衡车做匀加速直线运动过程中能达到的最大速度为B平衡车运动过程中所需的最小牵引力为F=maC平衡车达到最大速度所用的时间D平衡车能达到的最大行驶速度【答案】A【解析】【详解】A平衡车做匀加速直线运动过程中，由牛顿第二定律：F-f=ma则根据P0=Fv可得能达到的最大速度为选项A正确；B当平衡车的加速度为零时，牵引力最小，此时F=f，选项B错误； CD平衡车匀加速达到最大速度所用的时间匀加速结束后，平衡车可降低牵引力，减小加速度，最后当牵引力等于阻力时达到最大速度，此时可知平衡车达到最大速度所用的时间大于选项CD错误；故选A.点睛：此题是关于车辆启动问题，关键是知道平衡车运动的特征，先做匀加速运动，当功率达到额定功率后再做加速度减小的加速运动，当牵引力等于阻力时，速度达到最大.10快艇在运动中受到的阻力与速度的平方成正比(即Ffkv2)若油箱中有20 L燃油，当快艇以10 m/s的速度匀速行驶时，还能行驶40 km，假设快艇发动机的效率保持不变，则快艇以20 m/s的速度匀速行驶时，还能行驶()A80 kmB40 kmC10 kmD5 km【答案】C【解析】快艇在匀速行驶时，发动机的牵引力等于阻力，所以功率为：PFvFfvkv3，行驶距离为x时所需的时间为，20 L燃油能提供的能量为WPtkv2x，所以当行驶的速率增大一倍时，能行驶的位移就变为原来的，即10 km，故C正确，ABD错误11汽车质量为3000kg、发动机的额定功率为60KW，在水平路面上行驶时受到的阻力为车重的0.1倍，则发动机在额定功率下汽车行驶的最大速度为（g取10m/s2）A5m/sB10m/sC15 m/sD20 m/s【答案】D【解析】【详解】当F=f=0.1mg=3000N时，速度最大，则最大速度，故选D.12一质量为m的电动汽车在平直公路上以恒定的功率加速行驶，当速度大小为v时，其加速度大小为a，设汽车所受的阻力恒为f以下说法正确的是A汽车的功率为fvB当汽车的速度增加到2v时，加速度为C汽车行驶的最大速率为(1+)vD当汽车的速度为时v，行驶的距离为【答案】C【解析】A项：汽车做加速运动，由牛顿第二定律有：，所以，所以汽车的功率为 ，故A错误；B项：当汽车的速度增加到2v时，此时的牵引力为 ，由牛顿第二定律有：，即 解得：，故B错误；C项：当汽车的牵引力与阻力相等时，汽车速度最大，即，故C正确；D项：由于以恒定的功率行驶，即做加速度减小的加速运动，行驶的距离不能用即，故D错误点晴：对于恒定功率运动的过程，是一个变加速运动的过程，故不能用匀变速直线运动的规律求解位移，对于机车启动问题主要抓主和这两个公式即可求解13如图甲所示，物体受到水平推力F的作用在粗糙水平面上做直线运动监测到推力F、物体速度v随时间t变化的规律如图5乙、丙所示取g=10 m/s2，则（ ）A第1 s内推力做功为1JB第2 s内物体克服摩擦力做的功为W=2.0JC第1.5 s时推力F的功率为2WD第2 s内推力F做功的平均功率【答案】B【解析】【详解】A由vt图可知第1s内物体速度为零没有运动，所以推力做的功为零，故A错误；B由vt图和Ft图可知第3s内物体匀速则f=F=2N，第2s内位移为1m，由故B正确；C1.5s是的瞬时速度为1m/s，推力为3N，则由P=Fv=31W=3W故C错误；D第2s内的推力为3N，第2s内物体做匀加速直线运动平均速度为1m/s，由故D错误；故选B【点睛】根据V-t图和F-t图可知：第1s内推力没有克服物体的最大静摩擦力，一直静止没有运动，第2s内物体做加速运动，根据功、平均功率和瞬时功率的公式可求得各选项的结果14用功率为1500W的发动机带动起重机，以0.2m/s的速度匀速提升物体，起重机的效率为80，则它所提起的物体的重量为（ ）A4000NB6000NC7500ND9375N【答案】B【解析】【详解】设物体的质量为m，则匀速提升时，F=mg，则有：=FhPt=mgvtPt=mgvP，得物体的质量m=Pgv=80%1500100.2kg=600kg，物体的重量G=mg=6000N，故B正确。15工人用滑轮组把一箱货物从一楼提升到四楼，在滑轮组上加润滑油后，提高了机械效率。若加润滑油后工人提升同样的重物，则（）A有用功不变，总功减小B有用功减小，总功不变C有用功减小，总功减小D有用功增加，总功增加【答案】A【解析】【详解】加润滑油后工人提升同样的重物，重物上升高度不变，则有用功不变；加润滑油后机械效率提高，由机械效率定义式知，总功减小，故A正确，B、C、D错误；故选A。16某实验小组的同学给在研究一电动机的输出功率时，该小组的同学用该电动机通过一轻绳提升一定质量的物体，并用计算机描绘出了物体的速度随时间变化的图像，如图所示。则该电动机的输出功率随时间变化的图像可能是（ ）ABCD【答案】C【解析】【详解】在时间内，物体以加速度a匀加速上升，轻绳拉力的大小为其瞬时功率的表达式为在时间内，物体匀速上升，轻绳拉力的功率此过程功率不变；在时间内，物体以加速度a匀减速上升，轻绳拉力的大小为其瞬时功率的表达式为是从时刻开始计时后的时间，由于轻绳的拉在t1和2t1时刻，力突然变小，导致拉力的功率也突然变小，故C正确ABD错误。故选C。17如图所示，一个质量不计的定滑轮穿过一根质量为M的环形链条，有一质量为m的猴子拉着一边的链条开始向上爬并保持高度不变，不计一切摩擦及阻力，则能定性反映在这段时间内猴子做功的功率随时间变化关系的Pt图像是 （ ）ABCD【答案】B【解析】【详解】ABCD.由于猴子相对地面静止，链条对猴子的作用力等于猴子的重力，对猴子有对链条有则有链条的速度猴子做功的功率故B正确ACD错误。故选B。18人走路时，其重心一定会发生上下位置的变化，当身体的重力作用线通过着地的一只脚的底面时，重心最高；当跨出一步双脚着地时，重心最低某人的质量为60kg，腿长约为1m，步距0.8m，他在水平路面上匀速地走完3000m用时30min，g=10m/s2. 该人在30min内克服重力做的功和克服重力做功的平均功率大约是A19kJ，10WB190kJ，100WC190kJ，10WD1900kJ，100W【答案】B【解析】【详解】重心下降的高度为，其中l为腿长，x为步距，克服重力做功为，代入数据解得：，克服重力做功的平均功率，代入数据解得：，故B正确19在光滑的水平面上，用水平拉力F使物体从静止开始运动位移x，平均功率为P。如果将水平拉力增大至4F，使同一物体从静止开始运动位移x，则平均功率为（ ）A2PB4PC6PD8P【答案】D【解析】【详解】ABCD.由可知由，可得由可得故D 正确ABC错误。故选D。20质量为m的汽车在平直路面上启动，启动过程的速度图象如图所示，从t1时刻起汽车的功率保持不变，整个运动过程中汽车所受阻力恒为Ff，则A0t1时间内，汽车的牵引力等于Bt1t2时间内，汽车的功率等于C汽车运动的最大速度等于Dt1t2时间内，汽车的平均速度小于【答案】BC【解析】【详解】A.由题图可知，0t1阶段，汽车做匀加速直线运动，F1-Ff=ma，联立得，故A错误；B.在t1时刻汽车达到额定功率：P=F1v1=（m+Ff）v1，t1t2时间内，汽车保持额定功率不变，故B正确；C.t2时刻，速度达到最大值v2，此时刻F2=Ff，P=F2v2，故C正确；D.由v-t图线与横轴所围面积表示位移的大小可知，t1t2时间内，汽车的平均速度大于，故D错误。二、计算题(本题2小题，共20分，解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)21水平面上固定一斜面足够长的斜面体，倾角为，一质量为的小木块从斜面上由静止开始下滑，已知小木块与斜而间的动摩擦因数为，求：（1）前2s内小木块重力做的功；（2）前2s内小木块重力的平均功率；（3）2s末小物块重力的瞬时功率【答案】（1）48J （2）24W （3）48W【解析】【详解】(1) 根据牛顿第二定律可得加速度为：前2s内木块的位移：重力在前2s内做的功：WG=mgsinx=2100.64J=48J (2) 2s内平均功率为： 代入数据可得： (3) 木块在第2s末的瞬时速度为：v=at=22m/s=4m/s第2s末重力的瞬时功率为：P=mgsinv=2100.64W=48W22火车总质量，机车发