2024-2025学年新教材高中物理第4章机械能及其守恒定律第2节功率课时分层作业含解析粤教版必修第二册

PAGE5-功率(建议用时：25分钟)◎考点一功率、平均功率、瞬时功率1．对公式P＝Fv的理解，下列说法中正确的是()A．F肯定是物体所受的合力B．P肯定是合力的功率C．此公式中F与v必需共线D．此公式中F与v可以成随意夹角C[公式P＝Fv中的F可以是物体所受的合力，也可以是物体所受的某个力，但F、v必需共线，故C正确。]2．汽车在平直马路上行驶，前一段时间内发动机的功率为P1，后一段时间内的功率为P2，已知在两段时间内发动机做的功相等，则在全部时间内发动机的平均功率为()A．eq\f(P1＋P2,2) B．eq\r(P1P2)C．eq\f(P1P2,P1＋P2) D．eq\f(2P1P2,P1＋P2)D[设前一段时间为t1，后一段时间为t2，则全部时间内发动机的平均功率P＝eq\f(P1t1＋P2t2,t1＋t2)，又P1t1＝P2t2，故P＝eq\f(2P1P2,P1＋P2)，D正确。]3．一质量为m的木块静止在光滑的水平面上，从t＝0起先，将一个大小为F的水平恒力作用在该木块上，在t＝T时刻F的功率是()A．eq\f(F2T2,m) B．eq\f(F2T,m)C．eq\f(F2T,2m) D．eq\f(F2T2,2m)B[木块加速度a＝eq\f(F,m)，t＝T时速度v＝aT＝eq\f(FT,m)，瞬时功率P＝Fv＝eq\f(F2T,m)。]4．从空中以40m/s的初速度水平抛出一重为10N的物体，物体在空中运动3s落地。不计空气阻力，g取10m/s2。当物体落地时，重力的瞬时功率为()A．400W B．300WC．500W D．700WB[求重力的瞬时功率应代入竖直分速度，故PG＝Gv竖直＝G·gt＝10×10×3W＝300W，故B项正确。]◎考点二生活中的功率计算5.如图所示，通过一动滑轮提升质量为1kg的物体，竖直向上拉绳子使物体由静止起先以5m/s2的加速度匀加速上升，不计动滑轮及绳子的质量和摩擦，若g取10m/s2，则拉力F在1s末的瞬时功率为()A．75W B．25WC．12.5W D．37.5WA[由牛顿其次定律可得2F－mg＝ma，解得F＝7.5N。1s末物体的速度为v1＝at＝5m/s。1s末力F作用点的速度为v2＝2v1＝10m/s。则拉力在1s末的瞬时功率P＝F·v26．某同学进行体能训练，用了100s时间跑上20m高的高楼，他登楼的平均功率最接近的数值是()A．10W B．100WC．1kW D．10kWB[人的体重接近于50kg，由此计算出所做的功为W＝mgh＝104J，则平均功率为P＝eq\f(W,t)＝100W，B正确。]7．小明同学骑自行车沿平直马路匀速行驶。设小明与车的总质量为100kg，骑行过程中所受阻力恒为车和人总重的eq\f(1,50)，g取10m/s2。通过估算可知，小明骑此自行车做功的平均功率最接近()A．10W B．100WC．300W D．500WB[自行车匀速行驶，受力平衡，可知F＝f＝20N，正常状况下，人骑车的速度约为5m/s，所以P＝Fv＝20×5W＝100W，所以选项B正确。]◎考点三机车启动问题8．质量为m的汽车，启动后沿平直路面行驶，假如发动机的功率恒为P，且行驶过程中受到的摩擦阻力大小肯定，汽车能够达到的最大速度值为v，那么当汽车的加速度为eq\f(3P,mv)时，汽车的速度的大小为()A．eq\f(v,2) B．eq\f(v,3)C．eq\f(v,4) D．eq\f(v,5)C[依据P＝fv，F－f＝ma＝eq\f(3P,v)，P＝Fv′，由以上三式联立解得v′＝eq\f(v,4)，故选C。]9．质量为5t的汽车，在水平路面上以加速度a＝2m/s2启动，所受阻力为1.0×103N，汽车启动后匀加速的第1s末的瞬时功率是()A．2kW B．22kWC．1.1kW D．20kWB[依据牛顿其次定律得F－f＝ma，则F＝f＋ma＝1000N＋5000×2N＝11000N。汽车第1s末的速度v＝at＝2×1m/s＝2m/s，所以P＝Fv＝11000×2W＝22000W＝22kW，故B正确，A、C、D错误。](建议用时：15分钟)10．飞行员进行素养训练时，抓住秋千杆由水平状态起先下摆，到达竖直状态的过程中(如图所示)，飞行员所受重力的瞬时功率的改变状况是()A．始终增大 B．始终减小C．先增大后减小 D．先减小后增大C[对飞行员受力及运动分析如图所示，在A位置，飞行员受重力但速度为零，所以P＝mgv＝0；在B位置，飞行员受重力mg，速度为v，α＝90°，所以P＝Fvcosα＝0；在A、B之间的随意位置C,0°<α<90°。由P＝Fvcosα知P为一个大于零的数值，所以飞行员所受重力的瞬时功率的改变状况是先增大后减小。]11.一汽车在平直马路上行驶。从某时刻起先计时，发动机的功率P随时间t的改变如图所示。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v随时间t改变的图线中，可能正确的是()ABCDA[当汽车的功率为P1时，汽车在运动过程中满意P1＝F1v，因为P1不变，v渐渐增大，所以牵引力F1渐渐减小，由牛顿其次定律得F1－f＝ma1，f不变，所以汽车做加速度减小的加速运动，当F1＝f时速度最大。且vm＝eq\f(P1,F1)＝eq\f(P1,f)。当汽车的功率突变为P2时，汽车的牵引力突增为F2，汽车接着加速，由P2＝F2v可知F2减小，又因F2－f＝ma2，所以加速度渐渐减小，直到F2＝f时，速度最大vm′＝eq\f(P2,f)，以后匀速运动。综合以上分析可知选项A正确。]12.(多选)如图所示为汽车在水平路面上启动过程中的速度图像，Oa为过原点的倾斜直线，ab段表示以额定功率行驶时的加速阶段，bc段是与ab段相切的水平直线，则下述说法正确的是()A．0～t1时间内汽车做匀加速运动且功率恒定B．t1～t2时间内汽车牵引力渐渐减小C．t1～t2时间内的平均速度为eq\f(1,2)(v1＋v2)D．在全过程中t1时刻的牵引力及其功率都是最大值，t2～t3时间内牵引力最小BD[由题图可知，0～t1时间内汽车做匀加速直线运动，牵引力恒定，由P＝F·v可知，汽车的功率匀称增大，A错误；t1～t2时间内汽车以额定功率行驶，速度渐渐增大，牵引力渐渐减小，B正确；因t1～t2时间内，ab图线与t轴所围面积大于ab直线与t轴所围面积，故该过程中的平均速度大于eq\f(1,2)(v1＋v2)，C错误；0～t1时间内，牵引力恒定，功率匀称增大，t1时刻以后牵引力渐渐减小，到t2时刻牵引力等于阻力，达到最小，而t1时刻达到额定功率后，功率保持不变，D正确。]13．一辆汽车质量为2×103kg，最大功率为3×104W，在水平路面由静止起先做直线运动，最大速度为v2，运动中汽车所受阻力恒定。发动机的最大牵引力为6×103N，其行驶过程中牵引力F与车速的倒数eq\f(1,v)的关系如图所示。试求：(1)依据图线ABC推断汽车做什么运动？(2)v2的大小；(3)整个运动中的最大加速度；(4)当汽车的速度为10m/s时发动机的功率为多大？[解析](1)图线AB表示牵引力F不变，阻力f不变，汽车做匀加速直线运动，图线BC的斜率表示汽车的功率P，P不变，则汽车做加速度减小的加速运动，直至达到最大速度v2，此后汽车做匀速直线运动。(2)汽车速度为v2时，牵引力为F1＝2×103N，所以v2＝eq\f(Pm,F1)＝eq\f(3×104,2×103)m/s＝15m/s。(3)汽车做匀加速直线运动时的加速度最大，阻力f＝eq\f(Pm,v2)＝eq\f(3×104,15)N＝2000Na＝eq\f(Fm－f,m