2020高中物理 第七章 机械能守恒定律 3 功率学案 新人教版必修2

精品试卷精品试卷精品试卷精品试卷精品试卷精品试卷3功率W［学习目标］1•理解功率的概念，能运用功率的定义式P=t进行有关的计算.2•理解额定功率和实际功率，了解平均功率和瞬时功率的含义.3•根据功率的定义导出P=Fv,会分析P、F、v三者的关系.自主弭(习前鸟溯］夯实基一、功率1•定义：功W与完成这些功所用时间t的比值.W2.公式：P=t.单位：瓦特，简称瓦，符号W.3•意义：功率是表示物体做功快慢的物理量.4•功率是标(填“标”或“矢”)量.5.额定功率和实际功率额定功率：机械允许长时间正常工作时的最大功率•发动机铭牌上的功率指的就是额定功率.实际功率：机械实际工作时的输出功率.发动机的实际功率不能长时间大于额定功率，否则会损坏机械二、功率与速度1•功率与速度关系式：P=Fv(F与v方向相同).2•应用：由功率速度关系知，汽车、火车等交通工具和各种起重机械，当发动机的功率3—定时，牵引力F与速度v成反比(填“正比”或“反比”)，要增大牵引力，就要减小速度.金即学即用判断下列说法的正误.W由公式P=t知，做功越多，功率越大•(X)力对物体做功越快，力的功率一定越大•(V)物体的速度为v,则重力的功率一定是mgv.(X)发动机不能在实际功率等于额定功率情况下长时间工作.(X)汽车爬坡时常常需要换高速挡.(X)2•用水平力使重力为G的物体沿水平地面以速度v做匀速直线运动.已知物体与地面间的动摩擦因数为U，则水平力对物体做功的功率是.答案uGv重点探究ISilSSSRSSsS一、功率叵异学探究建筑工地上有三台起重机将重物吊起，下表是它们的工作情况记录：起重机编号被吊物体重量匀速上升速度上升的高度所用时间做功A2.0X103N4m/s16m4sB4.0X103N3m/s6m2sC1.6X103N2m/s20m10s(1)三台起重机哪台做功最多？(2)哪台做功最快？怎样比较它们做功的快慢呢？答案⑴三台起重机分别做功3.2x104〕、2.4x104〕、3.2x104〕，所以A、C做功最多.⑵B做功最快，可以用功与所用时间的比值表示做功的快慢1=知识深化功率表示的是物体做功的快慢，而不是做功的多少，功率大，做功不一定多，反之亦然.求解功率时，首先要明确求哪个力的功率，是某个力的功率，还是物体所受合力的功率，其次还要注意求哪段时间(或哪个过程)的功率.【例1】某人用同一水平力F先后两次拉同一物体，第一次使此物体从静止开始在光滑水平面上前进l距离，第二次使此物体从静止开始在粗糙水平面上前进l距离•若先后两次拉力做的功分别为%,拉力做功的平均功率分别为匚和匕，则()A.W=W，P=PB.W=W，P>P12121212C.W>W，P>PD.W>W，P=P12121212答案B解析两次拉物体用的力都是F物体的位移都是1.由W=Flcosa可知W1=W2.物体在粗糙水平面上前进时，加1W速度a较小，由】=2at2可知用时较长，再由P=t可知P］〉P2，选项B正确.【考点】功率的计算【题点】平均功率的计算精品试卷精品试卷精品试卷精品试卷二、功率与速度15异学探究在光滑水平面上，一个物体在水平恒力F作用下从静止开始加速运动，经过一段时间t末速度为v.求:⑴在t时间内力F对物体所做的功；⑵在t时间内力F的功率；⑶在t时刻力F的功率.答案(l)*Fvt⑵2fv(3)Fv解析⑴在t解析⑴在t时间内的位移1=vt2W=F1=!Fvt(2)t时间内的功率为平均功率P=W=1fvt2t时刻的功率P=Fv.IS知识课化功率与速度的关系⑴当F与v方向相同时，P=Fv；(2)当F与v夹角为a时，P=Fvcosa.平均功率和瞬时功率(1)平均功率：时间t内功率的平均值，计算公式②P=Fv,其中v为平均速度.(2)瞬时功率：某一时刻功率的瞬时值，能精确地描述做功的快慢，计算公式：当F与v方向相同时，P=Fv，其中v为瞬时速度；当F与v夹角为a时，P=Fvcosa.【例2】如图1所示，质量为m=2kg的木块在倾角0=37。的足够长的斜面上由静止开始下滑，木块与斜面间

⑵前2s内重力的平均功率;(3)2s末重力的瞬时功率.答案(1)48J(2)24W(3)48W解析(1)木块所受的合外力F^=mgsin。—umgcos。=mg(sin。—Ucos。)=2X10X(0.6—0.5X0.8)N=4F4木块的加速度a=~m合=2m/s2=2m/s2前2s内木块的位移x=|at2=2x2X22m=4m所以，重力在前2s内做的功为W=mgsin。•x=2X10X0.6X4J=48J.(2)重力在前2s内的平均功率为—_^48W=24W.PW=24W.t2(3)木块在2s末的速度v=at=2X2m/s=4m/s2s末重力的瞬时功率P=mgsin0・v=2X10X0.6X4W=48W.【考点】功率的计算【题点】瞬时功率、平均功率的计算-总结提升、求解功率问题时容易混淆“平均功率”和“瞬时功率”这两个概念.读题时一定注意一些关键词：“某秒末”或“到某位置时”的功率是求瞬时功率，只能用P=Fv求解；“某段时间内”或“某个过程中”等词语，则是求平均功W率，此时可用P=t求解，也可以用P=Fv求解.针对训练一台起重机将静止在地面上、质量为m=1.0X103kg的货物匀加速竖直吊起，在2s末货物的速度v=4m/s.(取g=10m/s2，不计额外功)求:起重机在这2s内的平均功率；起重机在2s末的瞬时功率.答案(1)2.4X104W(2)4.8X104W解析设货物所受的拉力为F,加速度为a,则v(1)由a=t得，a=2m/s2由牛顿第二定律知，F—mg=ma则F=mg+ma=1.0X103X10N+1.0X103X2N=1.2X104N2s内货物上升的高度h=fat2=4m起重机在这2s内对货物所做的功W=F・h=1.2X104X4J=4.8X104j起重机在这2s内的平均功率W4.8X104P=t=2W=2.4X104W(2)起重机在2s末的瞬时功率P=Fv=1.2X104X4W=4.8X104W.【考点】功率的计算【题点】瞬时功率、平均功率的计算【例3】放在粗糙水平地面上的物体受到水平拉力的作用，在0〜6s内其速度与时间的图象和该拉力的功率与时间的图象如图2甲、乙所示.下列说法正确的是()甲乙图20〜6s内物体的位移大小为20m0〜6s内拉力做功为100J滑动摩擦力的大小为5N0〜6s内滑动摩擦力做功为一50J答案D解析在0〜6s内物体的位移大小为x=2x(4+6)X6m=30m,故A错误；P—t图线与时间轴围成的面积表示拉力做功的大小，则拉力做功WF=|X2X30J+10X4J=70J,故B错误；在2〜6s内，v=6m/s,P=10W,物体做P5匀速运动，摩擦力Ff=F,得Ff=F=v=§N，故C错误；在0〜6s内物体的位移大小为30m,滑动摩擦力做负功,5即W=—X30J=—50J,D正确.f3【考点】功率的计算【题点】瞬时功率、平均功率的计算达标检测榆测评价达标it关(对功率的理解)关于功率,下列说法正确的是()精品试卷精品试卷W由P=t可知，只要知道W和t的值就可以计算出任意时刻的功率由P=Fv可知，汽车的功率一定与它的速度成正比由P=Fv可知，牵引力一定与速度成反比当汽车的功率一定时，牵引力一定与速度成反比答案DW解析公式P=t求的是这段时间内的平均功率，不能求瞬时功率，故A错误；根据P=Fv可知，当汽车牵引力一定时，汽车的功率与速度成正比，故B错误；由P=Fv可知，当汽车功率一定时，牵引力与速度成反比，故C错误，D正确.【考点】功率的理解【题点】功率公式的理解（平均功率和瞬时功率）一个质量为m的小球做自由落体运动，那么，在前t时间内重力对它做功的平均功率P及在t时刻重力做功的瞬时功率P分别为（）P=mg212,P=§mg212P=mg212,P=mg2121C.P=^mg1C.P=^mg21,P=mg2tD.P=0mg21,P=2mg2t答案C解析前t时间内重力做功的平均功率1mg•-gtP=-=——tttP=-=——ttt时刻重力做功的瞬时功率P=Fv=mg•gt=mg2t故C正确.【考点】功率的计算【题点】瞬时功率、平均功率的计算（瞬时功率的计算）如图3所示，在光滑的水平面上放着一个质量为10kg的木箱，拉力F与水平方向成60。角,0.2W精品试卷精品试卷精品试卷精品试卷精品试卷0.4W0.8W1.6W答案BFeosa解析木箱的加速度a=—m—=0.1m/s2,4s末的速度v=at=0.4m/s，则瞬时功率P=Fveosa=0.4W,B正确.【考点】功率的计算【题点】瞬时功率的计算(瞬时功率分析)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如图4所示，飞行员受重力的瞬时功率变化情况是()图4一直增大一直减小先增大后减小先减小后增大答案C解析由瞬时功率计算式P=Fveosa可知，初状态P1=0,最低点卩2=0，中间状态P>0.所以瞬时功率变化情况是先增大后减小，故C正确.(与功率有关的图象问题)起重机的钢索将重物由地面吊到空中某个高度，其v—t图象如图5所示，则钢索拉力的功率随时间变化的图象可能是图中的哪一个()图5答案B解析在0〜t时间内，重物匀加速上升，钢索拉力F〉mg；在t〜t时间内，重物匀速上升，钢索拉力F=mg；11122在t〜t时间内，重物匀减速上升，钢索拉力F〈mg；由P=Fv知,0〜t时间内，功率均匀增大，且t时刻Fv>Fv；233111121t〜t时间内，功率保持不变，P=Fv，t〜t时间内，功率均匀减小，且t时刻Fv〉Fv，综上所述，只有B12212322131精品试卷正确.【考点】功率的计算【题点】瞬时功率的计算课时对点练注靱益一、选择题考点一功率概念的理解关于功率，下列说法正确的是()功率是描述力对物体做功多少的物理量力做功时间越长，力的功率一定越小力对物体做功越快，力的功率一定越大力对物体做功越多，力的功率一定越大答案C解析功率是描述力对物体做功快慢的物理量，做功越快，功率越大，A错误，C正确；力对物体做功时间长，未必做功慢，B错误；力对物体做功多，未必做功快，D错误.【考点】功率的理解【题点】功率概念的理解(多选)放在水平面上的物体在拉力F作用下做匀速直线运动，先后通过A、B两点，在这个过程中()物体的运动速度越大，力F做功越多不论物体的运动速度多大，力F做功不变物体的运动速度越大，力F做功的功率越大不论物体的运动速度多大，力F做功的功率不变答案BC解析求做功用W=Flcosa，故不论速度多大，F做功不变，故A错，B对；物体运动速度越大，通过A、B两点所用时间越短，功率就越大，故C对，D错.【考点】功率的理解【题点】功率公式的理解W考点二公式P=Fv和P=t的应用竖直上抛一球，球又落回原处，空气阻力的大小正比于球的速度，则()上升过程中克服重力做的功大于下降过程中重力做的功上升过程中克服重力做的功小于下降过程中重力做的功上升过程中克服重力做功的平均功率等于下降过程中重力做功的平均功率上升过程中克服重力做功的平均功率大于下降过程中重力做功的平均功率答案D精品试卷精品试卷精品试卷精品试卷解析重力做功的大小只与球的初、末位置有关，与球的路径无关，所以在上升和下降过程中，重力做功大小的绝对值是相等的，所以A、B均错误；球在上升的过程中，受到的阻力向下，在下降的过程中受到的阻力向上，所以在上升时球受到的合力大，加速度大，此时球运动的时间短，在上升和下降的过程中，球重力做功的大小是W相同的，由P=t知，上升过程中重力的功率较大，所以D正确，C错误.【考点】功率的计算【题点】平均功率的计算在2016年里约奥运会场地自行车女子团体竞速赛中，中国队的钟天使和宫金杰两位强将相继刷新奥运和世界纪录夺金.如图1所示是两位运动员在比赛冲刺阶段的画面，若运动员此时受到的阻力约为200N，则运动员的输出功率最接近()图1图1A.40WB.4.0X10A.40WB.4.0X102WD.4.0X104W4.0X103W答案C解析运动员速度大约72km/h=20m/s,P=Fv=FfV=200X20W=4.0X103W，C正确；其它选项数量级差太多,是错误的.【考点】功率的计算【题点】瞬时功率的计算5.2015年10月，我国自主研发的第一艘平流层飞艇“圆梦”号试飞成功.若飞艇在平流层水平匀速飞行时，所受空气阻力与飞行速度成正比•当匀速飞行速度为v时，动力系统的输出功率为P；当匀速飞行速度为2v时，动力系统的输出功率为()Pa・4D.4PC.2PD.4P答案D【考点】功率的计算【题点】瞬时功率的计算一辆小车在水平面上做匀速直线运动，从某时刻起，小车所受牵引力和阻力随时间变化的规律如图2所示，则

解析小车所受的牵引力和阻力恒定，所以小车做匀加速直线运动，牵引力的功$P=Fv=F(vo+at),故选项D正确.【考点】功率的计算【题点】瞬时功率的计算—质量为m的滑块静止在光滑水平地面上，从t=0时刻开始，将一个大小为F的水平拉力作用在滑块上，如图3所示，在t=t]时刻力F的功率应是()图图3所示，在t=t]时刻力F的功率应是()图3F2tA•药B.F2t212mF2tC.—1D.F2t2m答案CFFFF2t解析由牛顿第二定律得滑块的加速度a=m，由v=at1得v=mt],贝yp=fv=f•，故c选项正确.【考点】功率的计算【题点】瞬时功率的计算下表列出了某种型号轿车的部分数据，试根据表中数据回答问题.长/mmX宽/mmX高/mm4871X1835X1460净重/kg1500传动系统前轮驱动与挡变速发动机型式直列4缸发动机排量(L)2.2最高时速(km/h)144100km/h的加速时间(s)15额定功率(kW)120

精品试卷精品试卷图4图4为轿车中用于改变车速的挡位.手推变速杆到达不同挡位可获得不同的运行速度，从“1〜5”逐挡速度增大，R是倒车挡•试问轿车要以最大动力上坡，变速杆应推至哪一挡？该车以额定功率和最高速度运行时，轿车的牵引力为多大？()'T'挡、3000NB.“5”挡、3000NC.'T'挡、2000ND.“5”挡、2000N答案A解析根据公式P=Fv可得功率恒定，速度越小，牵引力越大，故应该推至“1”挡上坡，该车以额定功率和最高速度运行时，F=120X103W高速度运行时，F=120X103W120X103W144km/h40m/s=3000N,故A正确.【考点】功率的计算【题点】瞬时功率的计算9•某重型气垫船，质量达5.0X105kg，最高时速为108km/h，装有额定输出功率为9000kW的燃气轮机•假设该重型气垫船在海面航行过程所受的阻力F与速度v满足F=kv，下列说法正确的是()ff该重型气垫船的最大牵引力为3.0X105N由题中给出的数据可算出k=1.0X104N・s/m当以最高时速一半的速度匀速航行时，气垫船所受的阻力大小为3.0X105N当以最高时速一半的速度匀速航行时，气垫船发动机的输出功率为4500kW答案B解析最高速度v=108km/h=30m/s，此时匀速运动牵引力F⑷W=3X105N.mv30在达到最大速度前F〉3.0X105N，所以A错误;由在达到最大速度前F〉3.0X105N，所以A错误;由kv=Ff=F得:k=3X10530N・s/m=1.0X104N・s/m,B正确;f=k・=Ff=v1.5X105N,此时发动机输出功率P'=F2=1.5X105X15W=2250kW，C、D错误.【考点】功率的计算【题点】瞬时