2024-2025学年高中物理第4章2功率练习含解析教科版必修2

PAGEPAGE72.功率课时过关·实力提升一、基础巩固1.下列说法正确的是()A.只要物体受力的同时又有位移发生,则肯定有力对物体做功B.力很大,位移很大,这个力所做的功肯定许多C.机械做功越多,其功率越大D.汽车上坡的时候,司机必需换挡,其目的是减小速度,得到较大的牵引力解析:有力且在力的方向上有位移,力才做功,选项A错误;由W=Flcosα知,F大,l大,若α=90°,W=0,选项B错误;做功多,用时间长,功率不肯定大,选项C错误;由P=Fv,可知P肯定时,v减小,F增大,选项D正确.答案:D2.关于功率公式P=A.由P=B.由P=Fv只能求某一时刻的瞬时功率C.由P=Fv知,汽车的功率与它的速度成正比D.从P=Fv知,当汽车发动机功率肯定时,牵引力与速度成反比解析:P=Wt一般用于求一段时间内的平均功率,选项A错误;公式P=Fv一般用于求瞬时功率,但若v表示平均速度,则P=Fv求的是平均功率,选项B错误;假如F是答案:D3.一个人用水平力拉一个重物,若用的力是100N,重物在0.5s内匀速前进0.6m,则人对重物做功的功率是()A.300W B.240WC.120W D.100W解析:P=Wt=100答案:C4.飞行员进行素养训练时,抓住秋千杆由水平状态起先下摆,如图所示.到达竖直状态的过程中,飞行员受到的重力的瞬时功率改变状况是()A.始终增大 B.始终减小C.先增大后减小 D.先减小后增大解析:由于P=mgv竖直,飞行员在摇摆过程中,v竖直先由零渐渐增大,后又渐渐减小到零,故P先增大后减小,选项C正确.答案:C5.一起重机的钢绳由静止起先匀加速提起质量为m的重物,当重物的速度为v1时,起重机达到额定功率P.以后起重机保持该功率不变,接着提升重物,直到达到最大速度v2为止,则整个过程中,下列说法正确的是(重力加速度为g)()A.钢绳的最大拉力为mgB.钢绳的最大拉力为C.重物的平均速度大小为D.重物匀加速运动的加速度为解析:匀加速提升重物时钢绳拉力最大,依据功率公式得拉力F=Pv1,此时Pv1-mg=ma,解得匀加速运动的加速度a=答案:B6.质量为5t的汽车在水平路面上由静止起先以2.2m/s2的加速度做匀加速直线运动,所受阻力是1.0×103N,则汽车起动后第1s末发动机的瞬时功率是()A.2kW B.11kWC.20kW D.26.4kW解析:由牛顿其次定律得F-f=ma,所以F=ma+f=1.2×104N.由v=at知汽车起动后第1s末的速度为v=2.2m/s由P=Fv得第1s末发动机的瞬时功率P=1.2×104×2.2W=2.64×104W,选项D正确.答案:D7.一辆小车在水平路面上匀速前进,从某时刻起小车受到的牵引力和阻力随时间改变的规律如图所示,则作用在小车上的牵引力的功率随时间改变规律应是图中的()解析:小车所受牵引力F>f,合力恒定,做匀加速直线运动,v=v0+at,所以牵引力功率P=Fv=Fv0+Fat,选项D正确.答案:D8.某汽车的质量为5000kg,发动机的额定功率为36kW,在水平马路上匀速行驶时所受阻力为2400N,则求:(1)汽车行驶中能达到的最大速度.(2)汽车以额定功率启动,速度达到v=10m/s时的加速度大小.解析:(1)当汽车在额定功率下匀速运动时速度最大P额=Fv,F=f阻所以v=P额(2)当v=10m/s时,P=FvF-f阻=ma联立可得a=0.24m/s2.答案:(1)15m/s(2)0.24m/s29.如图所示,倾角为30°、长度为10m的光滑斜面,一质量为1.2kg的物体从斜面顶端由静止起先下滑,求物体滑到斜面底端时重力做功的瞬时功率是多少?整个过程中重力做功的平均功率是多少?(g取10m/s2)解析:物体下滑时做匀加速直线运动,受力状况如图所示.由牛顿其次定律F=ma得物体的加速度a=Gsinθm=gsin30°=10下滑究竟端时的速度v=2ax=此时重力的瞬时功率P=Gvsinθ=mgvsin30°=1.2×10×10×12W物体下滑过程中重力做的总功W=Gxsinθ=mgxsin30°=1.2×10×10×12J物体下滑的时间t=va=重力做功的平均功率P=Wt=答案:60W30W二、实力提升1.(多选)关于功率,下列说法正确的是()A.不同物体做的功相同,它们的功率肯定相同B.物体做功越多,它的功率就越大C.物体做功越快,它的功率就越大D.发动机的额定功率与实际功率可能相等,也可能不相等解析:功率是表示力做功快慢的物理量,不仅与做功的多少有关,而且跟做功所需的时间有关,故选项C正确,选项A、B错误;因额定功率是发动机正常工作的实际功率的最大值,故发动机的实际功率可能等于额定功率,也可能小于额定功率,故选项D正确.答案:CD2.质量为m的物体,在水平恒力F的作用下,在光滑水平面上从静止起先运动,则有()A.力F对物体做功的瞬时功率保持不变B.力F对物体做功的瞬时功率跟时间t成正比C.某时刻力F的瞬时功率小于从起先到此时刻这段时间内力F的平均功率D.某时刻力F的瞬时功率等于从起先到此时刻这段时间内力F的平均功率解析:物体的加速度a=Fm,t时刻的速度v=at=Ftm,t时刻的功率P=Fv=Fat=F2tm,因为F、m为定值,所以P与t成正比,即P答案:B3.质量为m的物体从静止起先做加速度为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()A.ma2t B.C.2ma2t D.解析:物体所受的合外力为F=ma,t时间内位移为x=12at2.由P答案:B4.如图所示,一个小孩站在船头,用同样大小的力拉绳.在甲、乙两种状况中,经过相同的时间t(船未碰撞),小孩做的功W1、W2及功率P1、P2的关系为()A.W1>W2,P1=P2 B.W1=W2,P1=P2C.W1<W2,P1<P2 D.W1<W2,P1=P2解析:小孩做的功,在题图甲状况下是指对自身(包括所站的船)做的功,在题图乙状况下除对自身(包括所站的船)做的功外,还包括对另一小船做的功.在两种状况下由于力相同,则小孩自身及所站的小船在两种状况下的加速度也相同,因而位移也就相等了.这样,两种状况中小孩对自身(包括所站的船)所做的功相等,但在题图乙状况下小孩还对另一小船做了功,因此W1<W2,又由功率的定义式P=Wt得P1<P2答案:C5.假设摩托艇受到的阻力的大小正比于它的速率.假如摩托艇发动机的输出功率变为原来的2倍,则摩托艇的最大速率变为原来的()A.4倍 B.2倍 C.解析:因阻力的大小正比于速率,即f=kv,当摩托艇匀速运动时,速度达到最大,则P=fv,所以,P=kv2.由此可知,功率P变为原来的2倍时,最大速率变为原来的2倍答案:D6.如图甲所示,某高架桥的引桥可视为一个倾角θ=30°、长l=500m的斜面.一辆质量m=2000kg的电动汽车从引桥底端由静止起先加速,其加速度a随速度改变的关系图像如图乙所示,电动汽车的速度达到1m/s后,牵引力的功率保持恒定.已知行驶过程中电动汽车受到的阻力f(摩擦和空气阻力)不变,重力加速度g取10m/s2.下列说法正确的是()A.电动汽车所受阻力f=12000NB.电动汽车的速度达到1m/s后,牵引力的功率P0=12kWC.第1s内电动汽车牵引力的功率P与时间t满意P=12000tD.第1s内电动汽车机械能的增加量等于牵引力与阻力做功的代数和,大小为6000J解析:由牛顿其次定律可知,加速阶段F-f-mgsinθ=ma,之后保持功率不变,当速度达到1m/s时,P0v-f-mgsinθ=ma,电动汽车做加速度渐渐减小的加速运动,最终加速度减小到0,电动汽车达到该功率该路况下的最大速度,P0vmax-f-mgsinθ=0,解得P0=14kW,f=2000N,选项A、B错误;第1s内电动汽车牵引力的功率P=Fv=答案:D7.如图所示,在自动扶梯以恒定的速度v运动时,第一次有一个人站到扶梯上相对扶梯静止不动,扶梯载他上楼过程中对他做功为W1,电机带动扶梯做功功率为P1.其次次这人在运动的扶梯上又以相对扶梯的速度v'同时匀速向上走,则这次扶梯对该人做功为W2,电机带动扶梯做功功率为P2.以下说法中正确的是()A.W1>W2,P1>P2 B.W1>W2,P1=P2C.W1=W2,P1>P2 D.W1=W2,P1=P2解析:由功的计算公式得扶梯对人做功为W=Fxcosα,式中α是扶梯对人的支持力(等于人的重力)和扶梯所在斜面的夹角.由于其次次人沿扶梯向上走了一段距离,所以第一次扶梯载人运动的距离要比其次次扶梯载人运动的距离长,即x1>x2,故W1>W2.两次扶梯运动的速率v不变,对人作用力不变.依据P=Fvcosα知P1=P2.选项B正确.答案:B8.下图为修建高层建筑常用的塔式起重机.在起重机将质量m=5×103kg的重物竖直吊起的过程中,重物由静止起先向上做匀加速直线运动,加速度a=0.2m/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以vm=1.02m/s的速度做匀速运动.g取10m/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验的时间和起重机在第2s末的输出功率.解析:(1)设起重机允许输出的最大功率为P0,重物达到最大速度时,拉力F0等于重力,有P0=F0vm,F0=m