高一物理课件 1.3 功率 （鲁科版必修2）

1、1.关于力对物体做功的功率，下列说法正确的是( )A.力对物体做功越多，这个力的功率就越大B.力对物体做功较少，其功率不可能较大C.力对物体做功的时间越短，这个力的功率就越大D.功率是表示物体做功快慢的物理量，而不是表示做功大小的物理量【解析】选D.正确理解功率的定义和物理意义是判断各种说法正确与否的依据.由功率的定义式 得，功率由功与所用时间两个量决定，功虽然多，若所用时间很长，功率也可以很小；功虽然少，若所用时间很短，功率可以很大，所以A、B、C错误，D正确.2.质量为m的物体从静止开始做加速度为a的匀加速直线运动，在运动时间为t的过程中，合外力对它做功的平均功率为( )2t B. ma2

2、t2t D. ma2t【解析】选B.解法：物体所受合力的大小为F=ma，在t时间内运动的位移为s= at2,合力做功的平均功率 B正确.解法：物体所受的合力F=ma，经时间t速度v=at,则 故 B正确.3.一质量为m的木块静止在光滑的水平面上，从t=0开始，将一个大小为F的水平恒力作用在该木块上，在t=t1时刻F的功率是( ) 【解析】4.假设汽车以额定功率在水平路面上行驶,所受阻力大小不变,则它可能做( )A.匀加速直线运动B.匀减速直线运动C.加速度增大的加速运动D.匀速直线运动【解析】选D.汽车以额定功率行驶,P不变,若汽车做匀加速直线运动,则F=f+ma不变,但v变大,则要求P=Fv

3、变大,这与P不变矛盾,故A不可能，同理B也不可能;只要F=f,则汽车即可做匀速直线运动且P不变,D可能;由P=Fv知,汽车以额定功率起动时,随着v的变大,F变小,加速度变小,故C不可能.5.中国海军第二批护航编队于2009年4月2日赴亚丁湾、索马里海域执行护航任务.其中的“深圳”号导弹驱逐舰额定功率为3104 kW，当以最大的速度航行时，所受的阻力为2106 N，则该驱逐舰的最大航速为多大？此时牵引力的大小为多大？【解析】合力为零时，速度最大，此时有F=Ff=2106 N，由P=Fv知vm= m/s=15 m/s答案：15 m/s2106 N【典例1】质量为m的物体静止在光滑水平面上，从t=0

4、时刻开始受到水平力的作用.力的大小F与时间t的关系如图所示，力的方向保持不变，则0时刻的瞬时功率为0时刻的瞬时功率为 C.在t=0到3t0这段时间内，水平力的平均功率为 D.在t=0到3t0这段时间内，水平力的平均功率为 【思路点拨】解答本题应把握以下两点：【标准解答】【变式训练】一台起重机从静止起匀加速地将质量m=1.0103 kg的货物竖直吊起，在2 s末货物的速度v=4.0 m/s,求起重机在这2 s内的平均输出功率.(g取10 m/s2)【解析】物体运动的加速度：a= = m/s2=2.0 m/s2根据牛顿第二定律，计算绳的拉力：F-mg=maF=mg+ma=1.0103(10+2)

5、N=1.2104 N解法一：物体上升的位移：s= at2=4 m拉力做的功：W=Fs=1.21044 J=4.8104 JP= =2.4104 W.解法二：P=F =F =1.2104 W=2.4104 W.答案：2.4104 W【典例2】如图所示，为修建高层建筑常用的塔式起重机.在起重机将质量m=5103 kg的重物竖直吊起的过程中，重物由静止开始向上做匀加速直线运动，加速度a=0.2 m/s2，当起重机输出功率达到其允许的最大值时，保持该功率直到重物做vm=1.02 m/s 的匀速直线运动.取g=10 m/s2，不计额外功.求：(1)起重机允许输出的最大功率.(2)重物做匀加速运动所经历的

6、时间和起重机在第2秒末的输出功率.【思路点拨】解答本题时可按以下思路分析：【标准解答】(1)牵引力F等于重物重力即F=mg时，v=vm=1.02 m/s此时功率最大Pm=Fv=mgvm=51041.02 W=5.1104 W(2)匀加速的末状态P=Pm由F-mg=ma知F=m(g+a)此时速度v0= =1.0 m/s匀加速的时间为t= =5 s所以第2 s末的瞬时功率P=Fv=m(g+a)at1=2.04104 W答案：(1)5.1104 W(2)5 s2.04104 W【变式训练】在水平路面上运动的汽车的额定功率为100 kW，质量为10 t，设阻力恒定，且为车重的倍，g取10 m/s2，求

7、：(1)汽车在运动过程中所能达到的最大速度；(2)若汽车以额定功率从静止起动后，汽车的加速度为2 m/s2时，速度为多大？(3)若汽车以0.5 m/s2的加速度从静止开始做匀加速直线运动，则这一过程能维持多长时间？【解析】(1)当汽车速度最大时，F=f,P=P额，故 (2)F-f=ma,当a=2 m/s2时，有F=f+ma=0.110410 N+1042 N=3104 N,(3)汽车从静止开始匀加速起动过程中，a不变，v变大，P也变大，当P=P额时，此过程结束.由F-f=ma，得F=f+ma=0.110410 N+1040.5 N=1.5104 N, 则匀加速运动维持的时间 答案:(1)10

8、m/s(2)3.3 m/s (3)13.4 s【典例3】如图所示，质量为m=2 kg的木块在倾角=37的斜面上由静止开始下滑，木块与斜面间的动摩擦因数为，已知：sin37=0.6,cos37=0.8,g取10 m/s2,斜面固定.求：(1)前2 s内重力做的功；(2)前2 s内重力的平均功率；(3)2 s末重力的瞬时功率.【思路点拨】解答本题应把握以下两点：【标准解答】(1)木块所受的合外力为F合=mgsin-mgcos=mg(sin-cos)=210(0.6-0.50.8) N=4 N.木块的加速度为 前2 s内木块的位移l= at2= 222 m=4 m所以重力在前2 s内做的功为W=mg

9、sinl=2100.64 J=48 J.(2)重力在前2 s内的平均功率为 (3)木块在2 s末的速度v=at=22 m/s=4 m/s.重力在2 s末的瞬时功率P=mgsinv=2100.64 W=48 W.答案：(1)48 J(2)24 W(3)48 W1.如图所示，在外力作用下某质点运动的v-t图象为正弦曲线.从图中可以判断( )A在0t1时间内，外力做正功B在0t1时间内，外力的功率逐渐增大C在t2时刻，外力的功率最大D在t1t3时间内，外力做的总功不为零【解析】选t1和t2t3时间内，质点做加速运动，外力做正功，故选项A正确；t1t3时间内，动能变化为零，外力的总功为零，故选项D错误

10、；0t1时间内，由图看速度大小变化和图象斜率表示加速度，加速度对应合外力，根据P=Fv可以得出合外力的功率先增大后减小，故选项B错误；t2时刻，速率为零，此时外力的功率为零，选项C错误.2.设飞机飞行中所受阻力与速度的平方成正比，如果飞机以速度v匀速飞行时，其发动机功率为P，则飞机以2v匀速飞行时，其发动机的功率为( )A2PB4PC8PD无法确定【解析】选C.飞机匀速飞行时，F=f=kv2故P=Fv=kv3，以2v匀速飞行时，P=Fv=kv3=k(2v)3=8kv3故P=8P，C正确.3.质量为m，发动机的额定功率为P0的汽车沿平直公路行驶，当它的加速度为a时，速度为v，测得发动机的实际功率

11、为P1，假设运动中所受阻力恒定，则它在平直公路上匀速行驶的最大速度是( ) 【解析】4.图为机器人的起重装置，当它以20 W的额定功率，向上匀速提起重为200 N的物体时，物体的速度为_m/s.【解析】匀速提起重物则有：F=mg而F= 得：v= =0.1 m/s .答案：1.(4分)关于功率,以下说法中正确的是( )A根据P=W/t可知，机器做功越多，其功率就越大B根据P=Fv可知，汽车牵引力一定与速度成反比C根据P=W/t可知，只要知道时间t内机器所做的功，就可以求得这段时间内任一时刻机器做功的功率D根据P=Fv可知，发动机功率一定时，交通工具的牵引力与运动速度成反比【解析】选D.功率表示做

12、功的快慢，做功越多，功率不一定越大，A错误；由P=Fv知，只有当功率一定时，牵引力F才与速度v成反比，B错误，D正确；P= 表示t时间内的平均功率，只有当时间极短时才表示瞬时功率，C错误.2.(4分)物体A、B质量相同，A放在光滑的水平面上，B放在粗糙的水平面上，在相同的力F作用下，由静止开始都通过了相同的位移s，下列说法正确的是( )A.力F对A做功较多，做功的平均功率也较大B.力F对B做功较多，做功的平均功率也较大 C.力F对A、B做的功和做功的平均功率都相同 D.力F对A、B做功相等，但对A做功的平均功率较大【解析】选D.由W=Fs知F对A和B做功一样多，B在粗糙水平面上由于受到阻力的作

13、用，B的加速度小，由s= at2知，通过相同的位移，B用的时间长，由P= 知力对A做功的平均功率大，D正确.3.(4分)火车在水平轨道上做匀加速直线运动中，若阻力不变，则牵引力F和F的瞬时功率P的变化情况是( )不变，P变大变小，P不变变大，P变大、P都不变【解析】选A.由F-f=ma,得F=f+ma,故F不变，由v=v0+at,P=Fv,故P变大，A正确.4.（4分）如图所示,质量相同的两物体处于同一高度,A沿固定在地面上的光滑斜面下滑,B自由下落,最后到达同一水平面,则（ ）A.重力对两物体做功不相同B.重力的平均功率相同C.到达底端时重力的瞬时功率PAP2P33P2P11P3P2【解析】

14、选A.由于加速度相同,所以到达斜面顶端时的速度相同,且F1=F2cos=F3cos=ma+Gsin.由功率关系式P1=F1v,P2=F2vcos,P3=F3vcos分析得P1=P2=P3，故选项A正确.3.某科技创新小组设计制作出一种全自动升降机模型,用电动机通过钢丝绳拉着升降机由静止开始匀加速上升,已知升降机的质量为m,当升降机的速度为v1时,电动机的电功率达到最大值P,此后电动机保持该功率不变,直到升降机以最大速度v2匀速上升为止,整个过程中忽略摩擦阻力及空气阻力,重力加速度为g.有关此过程下列说法正确的是( )A.钢丝绳的最大拉力为B.升降机的最大速度C.钢丝绳的拉力对升降机所做的功等于

15、升降机克服重力所做的功D.升降机的速度由v1增大至v2的过程中,钢丝绳的拉力不断增大【解析】选B.升降机先做匀加速运动后做变加速运动再做匀速运动, 在匀加速运动过程中钢丝绳的最大拉力大于重力即Tmg= A错.匀速运动时升降机有最大速度v2= B正确.钢丝绳的拉力对升降机所做的功等于升降机克服重力所做的功与动能增量的和,C错.升降机速度由v1增大至v2的过程中,钢丝绳的拉力不断减小,最终等于重力,D错.4.飞行员进行素质训练时,抓住秋千杆由水平状态开始下摆,到达竖直状态的过程中,如图所示,飞行员受重力的瞬时功率的变化情况是( )A.一直增大B.一直减小C.先增大后减小D.先减小后增大【解析】选C

16、.根据P=Gvcos(是杆与水平方向的夹角),=0时v=0,P=0;=90时,cos=0,P=0,其他情况P0.所以功率先增大后减小.5.在检测某款电动车性能的某次实验中，质量为8102 kg的电动车由静止开始沿平直公路行驶，达到的最大速度为15 m/s，利用传感器测得此过程中不同时刻电动车的牵引力F与对应的速度v，并描绘出F- 图象(图中AB、BO均为直线).假设电动车行驶中所受的阻力恒定，求：(1)根据图线ABC，判断该环保电动车做什么运动并计算环保电动车的额定功率；(2)此过程中环保电动车做匀加速直线运动的加速度的大小；(3)环保电动车由静止开始运动，经过多长时间速度达到2 m/s.【解

17、析】(1)由图线分析可知：图线AB牵引力F不变，阻力f不变，电动车由静止开始做匀加速直线运动；图线BC的斜率表示汽车的功率P，达到额定功率后，P不变，则电动车所受牵引力逐渐减小做加速度减小的变加速直线运动，直至达最大速度15 m/s；此后电动车做匀速直线运动.由图象可得，当最大速度vmax=15 m/s时，牵引力为Fmin=400 N故恒定阻力f=Fmin=400 N额定功率P=Fminvmax=6 kW(2)匀加速直线运动的加速度a= m/s2=2 m/s2(3)匀加速运动的末速度v= ，代入数据解得v=3 m/s环保电动车在速度达到3 m/s之前，一直做匀加速直线运动，故所求时间为t= s

18、=1 s答案:(1)先做匀加速直线运动，再做加速度逐渐减小的加速运动，最后做匀速直线运动，6 kW(2)2 m/s2 (3)1 s6.为了响应国家的“节能减排”号召，某同学采用了一个家用汽车的节能方法，在符合安全行驶要求的情况下，通过减少汽车后备箱中放置的不常用物品和控制加油量等措施，使汽车负载减少，假设汽车以72 km/h的速度匀速行驶时，负载改变前、后汽车受到的阻力分别为2 000 N和1 950 N，请计算该方法使汽车发动机输出功率减少了多少.【解析】设汽车的牵引力大小为F，所受阻力大小为f,速度为v，汽车做匀速运动时，F=f，发动机的输出功率P=Fv,则P=f1v-f2v=(2 000-1 950) W=1103 W答案：1103 W7.滑板运动是一项非常刺激的水上运动.研究表明，在进行滑板运动时，水对滑板的作用力N垂直于板面，大小为kv2，其中v为滑板速率(水