4.2功率 课时作业（Word版含解析）

2021-2022学年教科版（2019）必修第二册
4.2功率 课时作业（解析版）
1．汽车在水平路面上以额定功率行驶，当汽车在加速时（　　）
A．汽车的牵引力增大 B．汽车的牵引力不变
C．加速度减小 D．加速度不变
2．司机驾驶手动挡汽车在平直公路上以“5挡”匀速行驶，若遇到上坡，在汽车功率保持不变时，司机由“5”挡换到“3”挡或更低的挡位，其目的是 （　　）
A．增大速度，得到较小的牵引力 B．减小速度，得到较小的牵引力
C．增大速度，得到较大的牵引力 D．减小速度，得到较大的牵引力
3．下列叙述正确的是（ ）
A．力、长度和时间是力学中三个基本物理量，它们的单位牛顿、米和秒就是基本单位
B．根据功率的定义式，当时间间隔非常小时，就可以用这一间隔内的平均功率表示间隔内某一时刻的瞬时功率，这应用了控制变量法
C．探究加速度与质量、合外力关系实验采用的是等效替代的方法
D．在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看做匀速直线运动，然后把各小段的位移相加之和代表物体的位移，这里采用了微元法
4．质量为1kg的物体从某一高度自由下落，则该物体下落20m内重力做功的平均功率是（g取10m/s2）（　　）
A．25W B．50W C．75W D．100W
5．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F越大，速度v越大，瞬时功率就越大
6．质量为2 t的汽车，发动机的额定功率为30 kW，在水平路面上能以15 m/s的最大速度匀速行驶，则汽车在该水平路面行驶时所受的阻力为（　　）
A．2×103 N B．3×103 N C．5×103 N D．6×103 N
7．下列说法正确的是（　　）
A．由功率表达式可知，功率P与做功W成正比，与做功时间t成反比
B．由于功有正负，所以功是矢量
C．某物体所受合力做功为零，则每个力做功均为零
D．做自由落体运动的物体，重力做正功
8．如图所示，用手握着细绳的一端在水平桌面上做半径为r的匀速圆周运动，圆心为O，角速度为ω，细绳长为L，质量忽略不计，运动过程中细绳始终与小圆相切。在细绳的另外一端系着一个质量为m的小球，小球在桌面上恰好在以O为圆心的大圆上做圆周运动。小球和桌面之间的动摩擦因数处处相同，以下说法正确的是（　　）
A．小球将做变速圆周运动
B．小球与桌面间的动摩擦因数μ＝
C．细绳拉力为mω2
D．手对细绳做功的功率为
9．如图所示，固定在水平地面上的光滑斜面倾角为θ、斜面长为。一质量为m的小滑块，从斜面顶端由静止开始下滑，重力加速度为g，在小滑块滑到斜面底端的过程中，其重力的平均功率为（　　）
A． B．
C． D．
10．仰卧起坐是《国家学生体质健康标准》中规定的女生测试项目之一，若某女生一分钟内做了40个仰卧起坐，其质量为，设上半身质量为总质量的0.6倍，仰卧起坐时下半身重心位置不变。则测试过程中该女生克服重力做功的平均功率约为（　　）
A． B． C． D．
11．全球最大水平臂上回转自升塔式起重机的开发和应用，意味着中国桥梁及铁路施工装备进一步迈向世界前列。该起重机某次从时刻由静止开始提升质量为m的物体，其图像如图所示，内起重机的功率为额定功率，不计物体受到的空气阻力，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　）
A．物体匀加速阶段的位移为
B．该起重机的额定功率为
C．时刻物体正在减速上升
D．和时间内牵引力做的功之比为
12．一质量为的汽车行驶在平直路面上，其速度v不同时，对应的最大输出功率P不同，关系如图所示。汽车从静止开始，以恒定加速度做匀加速直线运动时，受到的阻力恒为。该匀加速过程持续时间大约为（　　）
A． B． C． D．
13．关于功率，下列说法中正确的是（ ）．
A．对某物体做功的功率大说明对该物体做功多 B．对某物体做功的功率小说明对该物体做功慢
C．单位时间内做的功越多，其功率越大 D．由可知，机车运动速度越大，功率一定越大
14．质量为2000kg的汽车在平直公路上行驶，其所能达到的最大速度为30m/s，设汽车所受阻力为车重的0.2倍（即）。如果汽车在运动的初始阶段是以3m/s2的加速度由静止开始做匀加速行驶，，下列说法正确是（　　）
A．汽车的额定功率80kW B．汽车在匀加速行驶时的牵引力10000N
C．汽车做匀加速运动的最长时间4s D．汽车在第3s末的瞬时功率48kW
15．一辆汽车在水平路面上由静止启动，在前5s内做匀加速直线运动，5s末达到额定功率，之后保持以额定功率行驶，其v－t图像如图所示。已知汽车的质量为m＝1.0×103kg，汽车受到地面的阻力为车重的0.1，重力加速度g取10m/s2，则以下说法正确的是（　　）
A．汽车在前5s内的牵引力为5.0×102N
B．汽车速度为25m/s时的加速度为3m/s2
C．汽车的额定功率为100kW
D．汽车的最大速度为80m/s
16．如图所示，某同学的质量为50kg，自行车的质量为15kg，设该同学骑自行车在平直路面上匀速行驶时所受阻力为人车总重的4%，克服阻力做功的功率为260W。取重力加速度g=10m/s2，该自行车匀速行驶的速度大小。
17．一辆汽车，行驶过程中阻力大小不变，发动机的功率是，半小时内在平直公路上匀速行驶了。问：
(1)半小时内，发动机的牵引力做了多少功？
(2)发动机的牵引力是多大？
(3)若汽车匀速行驶的速度是，发动机功率是多大？
参考答案
1．C
【详解】
汽车在水平路面上以额定功率行驶，根据
P=Fv
可知，当汽车加速时，牵引力减小，根据
可知，加速度减小。
故选C。
2．D
【详解】
根据P=Fv，当功率一定时，降低档位的目的是减小速度，从而得到较大的牵引力。
故选D。
3．D
【详解】
A．牛顿是导出单位，并不是基本单位，故A错误；
B．根据功率的定义式，当时间间隔非常小时，就可以用这一间隔内的平均功率表示间隔内某一时刻的瞬时功率，这应用了极限思想方法，故B错误；
C．探究加速度与质量、合外力关系实验采用的是控制变量法，故C错误；
D．在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看做匀速直线运动，然后把各小段的位移相加之和代表物体的位移，这里采用了微元法，故D正确。
故选D。
4．D
【详解】
物体做自由落体，有
下落20m内重力做功的平均功率为
联立可得
故选D。
5．C
【详解】
AC．功率是描述做功快慢的物理量，力对物体做功越快，力的功率一定越大，故A错误C正确；
B．力做功时间越长，力的功率不一定越小，还与做功多少有关，故B错误；
D．力F越大，速度v越大，瞬时功率不一定越大，如果两者垂直，则功率为零，故D错误。
故选C。
6．A
【详解】
根据
Pm=Fv=fvm
可知最大速度为
7．D
【详解】
A．功率表达式为比值法定义，功率大小由机器决定，与做功的多少和时间无关。A错误；
B．功有正负，但是功是标量，其合成不遵守平行四边形定则。B错误；
C．某物体所受合力做功为零，有可能每个力都做功，但是其和是零。C错误；
D．做自由落体运动的物体，重力做正功。D正确。
故选D。
8．B
【详解】
A．手握着细绳做的是匀速圆周运动，所以细绳的另外一端小球随着小球做的也是匀速圆周运动，故A错误；
B．根据摩擦力公式可得
又有
由于
，
所以有
故B正确；
C．设大圆半径为R，如图
由图分析可知
设绳中张力为T，则有
故有
故C错误；
D．拉力的功率为
故D错误。
故选B。
9．B
【详解】
小滑块滑到斜面底端的过程中，物块在斜面上的加速度，由牛顿第二定律可知
解得
根据匀加速直线运动可知
解得
运动过程中，重力做的功为
因此重力的平均功率
故选B。
10．B
【详解】
设学生身高1.6m，则每次仰卧起坐上半身重心升高0.4m其平均功率为
故选B。
11．D
【详解】
A．由图可知，时间内，加速度恒定，物体做匀加速直线运动，匀加速阶段的位移为
A错误；
B．时，据牛顿第二定律可得
由功率与速度关系可得
联立解得该起重机的额定功率为
B错误；
C．由图像及
可知，物体先匀加速上升，当功率等于额定功率时，做加速度减小的加速运动，当加速度减小为零时，速度达到最大，以后做匀速直线运动，由图可知，时刻物体的加速度不为零，正在加速上升，C错误；
D．时间内牵引力做功为
时间内牵引力做功为
联立可得和时间内牵引力做的功之比为
D正确。
故选D。
12．D
【详解】
根据牛顿第二定律得
解得牵引力为
则匀变速结束以后刚好打到最大功率，可得
做出图像可得
因此知道最大功率为，则最大速度为
则匀加速直线运动的时间为
故D正确。
故选D。
13．BC
【详解】
A．某物体做功的功率大说明对该物体做功快，但是做功不一定多，选项A错误；
B．对某物体做功的功率小说明对该物体做功慢，选项B正确；
C．根据P=W/t可知，单位时间内做的功越多，其功率越大，选项C正确；
D．由可知，机车运动速度越大，功率不一定越大，选项D错误；
故选BC.
14．BC
【详解】
A．由题可知，汽车先做匀加运动，当达到额定功率时，汽车开始做加速度减小的加速运动，当牵引力等于阻力时，汽车再做匀速运动，且此时速度达到最大，所以当
时
则汽车的额定功率为
所以A错误；
B．根据牛顿第二定律可得，汽车在匀加速行驶时的牵引力为
所以B正确；
C．由AB选项分析可得，汽车做匀加速运动的末速度为
则由运动学公式
得，汽车做匀加速运动的最长时间为
所以C正确；
D．根据C选项可知，汽车在第3s末还处于匀加速运动状态，则根据运动学公式，可得第3s末时汽车的瞬时速度为
则此时的瞬时功率为
所以D错误。
故选BC。
15．BC
【详解】
A．由图像可知匀加速直线运动的加速度为
m/s2=4m/s2
根据牛顿第二定律得
F f=ma
解得牵引力为
F=f＋ma=0.1×1×104N＋1×103×4N=5×103N，
选项A错误；
BC．汽车的额定功率为
P=Fv=5000×20W=100kW
当汽车的速度是25m/s时，牵引力
F′=N=4×103N
此时汽车的加速度
a′==m/s2=3m/s2
选项BC正确；
D．当牵引力与阻力相等时，速度最大，最大速度为
vm=m/s=1×102m/s
选项D错误。
故选BC。
16．10m/s
【详解】
自行车所受到的阻力为
根据功率公式得
解得
17．(1)；(2)；(3)
【详解】
(1)半小时内，发动机的牵引力做功为
(2)汽车匀速行驶的速度为
发动机的牵引力为
(3)当匀速行驶时，牵引力等于阻力，故汽车受到的阻力
当汽车匀速行驶的速度是
此时的功率