2021-2022学年高一下学期物理粤教版（2019）必修第二册4.2功率 达标作业 (Word版含答案)

4.2功率 达标作业（解析版）
一、选择题
1．汽车沿平直的公路以恒定功率P从静止开始启动，若所受阻力始终不变，如图所示为牵引力F与速度v的关系，加速过程在图中A点结束，所用的时间，10s后汽车做匀速运动。则（　　）
A．汽车匀速运动时的牵引力大小为
B．汽车所受阻力的大小为
C．汽车恒定功率为
D．汽车在时，速度大小为5
2．质量为m的鸽子，沿着与水平方向成15°角、斜向右上方的方向以大小为v的速度匀速飞行，重力加速度大小为g，下列说法正确的是（　　）
A．鸽子处于失重状态
B．空气对鸽子的作用力大于mg
C．空气对鸽子的作用力的功率为mgv
D．鸽子克服自身的重力的功率为mgvsin15°
3．如图所示，质量为m的小球以初速度v0水平抛出，恰好垂直打在倾角为θ的斜面上。已知重力加速度为g，不计空气阻力，则在小球从抛出到落在斜面上的过程中，重力做功的平均功率为（　　）
A．mgv0tanθ B． C． D．mgv0cosθ
4．小周同学在路过工地时看见工人正在用如图所示的滑轮组提升重物，若工人对绳的拉力 F为 400N，并能用 10s 的时间将 960N 的重物匀速提升 2m，不计绳重和摩擦。则下列数据中正确的是（　　）
A．定滑轮的作用是省力 B．动滑轮的重力为 160N
C．该滑轮组的机械效率 η=80% D．拉力 F 的功率为 80W
5．2020年2月2日上午，武汉火神山医院正式交付，从方案设计到建成交付仅用10天，被誉为“中国速度”。在医院建造过程中，有一吊机将静止在地面上的货物竖直向上吊起，货物由地面运动至最高点的过程中，v﹣t图象如图所示。下列判断正确的是（　　）
A．1s末货物的加速度大小为1.5m/s2
B．前2s内货物克服重力做功的功率不变
C．最后3s内货物处于失重状态
D．在第4s末至第7s末的过程中，货物上升的高度为2.5m
6．汽车在水平路面上行驶时能达到的最大速度为v，汽车所受阻力恒为车重的。若汽车以同样的功率沿倾角为5°、足够长的斜坡下行，斜坡路况与水平路相同，已知则汽车能达到的最大速度约为（已知sin5°＝0.087，cos5°＝0.996）（　　）
A．v B．1.4v C．2.7v D．4.1v
7．用一个劲度系数为k的轻弹簧竖直悬挂一个质量为m的小球（可视为质点），悬点为O，处于静止状态时弹簧长度为l，现对小球施加一外力F使小球水平向右做加速度为a的匀加速直线运动，当弹簧轴线与竖直方向夹角为θ时（如图），下列说法正确的是（　　）
A．重力的功率为 B．弹簧弹力的功率为
C．合外力的功率为 D．外力F的功率为
8．2012年11月，“歼-15”舰载机在“辽宁号”航空母舰上着舰成功。图为利用阻拦系统让舰载机在飞行甲板上快速停止的原理示意图，飞机着舰并成功钩住阻拦索后，飞机的动力系统立即关闭，阻拦系统通过阻拦索对飞机施加的作用力使飞机在甲板上海距离滑行后停止。某次降落，以飞机着舰为计时零点，飞机在0.4s时恰好钩住阻拦索中间位置，其着舰到停止的速度与时间图线如图所示。假如无阻拦索，飞机从着舰到停止需要的滑行距离约为1000m。已知航母始终静止，重力加速度的大小为g。则（　　）
A．从着舰到停止，飞机在甲板上滑行的距离约为无阻拦索时的
B．在t=0.4s-2.5s时间内，阻拦索的张力（就是拉力）几乎不随时间变化
C．在滑行过程中，飞行员所承受的加速度大小不会超过2.5g
D．在0.4s-2.5s时间内，阻拦系统对飞机做功的功率几乎不变
9．一辆汽车以恒定不变的功率驶上一倾角不变的斜坡，速度由v0逐渐减小到某一速度v后匀速向上行驶，设汽车受的阻力大小恒定，则汽车速度由v0减小到恰好为v的过程中（　　）
A．汽车做匀减速直线运动
B．牵引力逐渐增大，加速度逐渐增大
C．汽车做减速运动，加速度逐渐减小到零
D．汽车做减速运动，加速度逐渐增大
10．如图所示，作用于轻绳端点A竖直向下的拉力F，通过跨在光滑小滑轮的轻绳拉一处在较远处的物体B初始位置绳与水平方向的夹角很小，使物体沿水平面向右匀速滑动，直到接近滑轮下方，在此过程中（　　）
A．绳端A的速度逐渐增大
B．绳端拉力F逐渐增大
C．绳端拉力F的功率逐渐减小
D．物体B对地面的压力逐渐增大
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．如图所示，甲、乙两辆汽车进行性能测试，两车在同一平直的道路上的同一地点的不同车道上同时同向启动。甲车以恒定加速度启动，乙车以恒定功率启动，当甲车达到额定功率时，两车刚好并排。若两车的质量相等，受到的阻力大小相等，则下列判断正确的是（　　）
A．甲车的额定功率比乙车额定功率小
B．甲车的额定功率比乙车额定功率大
C．两车并排时，甲车的速度比乙车速度小
D．两车并排时，甲车的速度比乙车速度大
13．2019年12月16号上午7：38分从徐州首发的D5681次动车驶入宿迁站，宿迁正式进入高铁时代。假如某动车组的额定功率为P，该动车组开始时保持额定功率不变启动，达到最大速度后匀速直线行驶。行驶过程中阻力f不变，下列说法正确的是（　　）
A．行驶过程中所受阻力
B．在启动过程中，动车组加速度越来越大
C．若行驶过程中某时刻牵引力大小为F，此时的动车组速度为
D．若动车组行驶时间为t，这段时间内牵引力做功为
14．一辆质量为M拖车的最大功率为P，当拖车拖着一辆质量为m小车以最大功率沿一倾角为30°的斜面向上运动时，最大速度为v，拖车对小车拉力为，当拖车拖着该小车沿着同一斜面向下运动时，最大速度为2v，拖车对小车拉力为，假设拖车对小车的拉力沿运动方向。拖车和小车受到的阻力均为自身重力的k倍，重力加速度为g，则以下表达式可能正确的是（　　）
A． B．
C． D．
二、解答题
15．一台水泵每秒能把的水抽到高的水塔上。不计额外功的损失，这台水泵的输出功率是多大？如果保持这一输出功率，半小时能做多少功？g取。
16．一个起重机允许输出的最大功率为2.1kW，把质量为100kg的物体从静止开始以0.5m/s2的加速度竖直吊起，不考虑空气阻力。求：
（1）物体上升过程中最大速度的大小；
（2）物体做匀加速运动的时间；
参考答案
1．B
【详解】
AB．由图像可知，汽车匀速运动时的牵引力大小为，此时汽车所受阻力的大小为，选项A错误，B正确；
C．汽车恒定功率为
选项C错误；
D．汽车在时，汽车做匀速运动，则速度大小为，选项D错误。
故选B。
2．D
【详解】
A．鸽子做匀速直线运动，处于平衡状态，A错误；
B．由平衡条件可知，空气对鸽子的作用力F大小等于mg，方向竖直向上，B错误；
C．空气对鸽子的作用力的功率为
C错误；
D．鸽子克服自身的重力的功率为
D正确。
故选D。
3．B
【详解】
如图所示
由于v垂直于斜面，所以有
落在斜面上竖直方向的平均速度
重力的平均功率
联立可得
故选B。
4．C
【详解】
A．定滑轮的作用是改变力的方向，A错误；
B．重物的重力
由图知n=3，不计绳重和摩擦，则
解得
B错误；
C．由图知n=3，拉力端移动的距离
拉力所做的总功
使用滑轮组做的有用功
拉力做的额外功
滑轮组的机械效率
C正确；
D．拉力 F 的功率为
D错误。
故选C。
5．C
【详解】
A．图像的斜率表示加速度，所以1s末货物的加速度大小为
A错误；
B．根据功率公式可得，随着速度的增大，前2s内货物克服重力做功的功率逐渐增大。B错误；
C．最后3s内货物减速上升，货物处于失重状态。C正确；
D．在第4s末至第7s末的过程中，货物上升的高度为
D错误。
故选C。
6．B
【详解】
设汽车的功率为P，在水平路面上达到最大速度时有
v＝
在斜坡上有达到最大速度时有
v′＝
故选B。
7．C
【详解】
A．重力的方向与速度垂直，故功率为0，A错误；
B．根据
小球的速度
弹簧的伸长量不等于弹簧的长度，即弹簧的伸长量不等于，弹簧功率也不能这样算
B错误；
C．物体的合外力为ma且与速度方向相同，功率为
C正确；
D．由受力可知，此时外力F的方向与小球的速度方向不共线，D错误。
故选C。
8．A
【详解】
A．由v—t图象的面积可求出，飞机在甲板上滑行的距离为
所以与无阻拦时相比大约为，故A正确；
B．0.4s-2.5s时间内，v—t图象为直线，飞机做匀减速直线运动，所以所受合力不变，但阻拦索的夹角不断变小，所以阻拦索的张力随时间变化，故B错误；
C．在滑行过程中，飞行员所承受的加速度大小为
故C错误；
D．由于飞机匀减速运动，而阻拦索的张力不变，由
可看出随时间增大功率变小，故D错误。
故选A。
9．C
【详解】
根据
可知随着速度的减小，牵引力逐渐增大，由于
可知随着牵引力增大，加速度逐渐减小，当加速度减小到零时，开始匀速运动。因此汽车做加速度逐渐减小的减速运动。
故选C。
10．C
【详解】
A．对B的速度分解，设绳与水平夹角为，则沿绳方向的速度为
由于角度增大，故该速度不断减小，即绳端A的速度逐渐减小，故A错误；
B．由于B匀速运动，故其在水平方向受力平衡，故有
解得
随角度的增大，力F先变小后变大，故B错误；
C．由于力F先变小后变大，故其功率
由表达式可知随角度的增大，功率减小，故C正确；
D．由于力F的竖直向上的分力为
随的增大力逐渐增大，故物体对地面的压力减小，故D错误。
故选C。
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．BD
【详解】
根据题意画出图像如图所示，两车并排时，甲车速度比乙车速度大。两车并排时，甲车的加速度比乙车加速度大，由
可知，两车并排时，甲车的牵引力大，由
可知，甲车的额定功率比乙车额定功率大。
故选BD。
13．ACD
【详解】
A．动车组达到最大速度后，牵引力等于阻力，即
解得
故A正确；
B．额定功率不变启动，则
由于速度v越来越大，则牵引力F越来越小，由牛顿第二定律
可知，阻力不变，动车组的加速度越来越小，故B错误；
C．因该动车组保持功率不变启动，若行驶过程中某时刻牵引力大小为F，根据
可得此时的动车组速度为
故C正确；
D．动车组额定功率行驶，根据
可知若动车组行驶时间为t，这段时间内牵引力做功为
故D正确。
故选ACD。
14．AC
【详解】
当拖车沿着斜面向上运动时，对整体有
对于小车有
当拖车沿着斜面向下运动时，对整体有
对小车有
联立解得
BD错误，AC正确。
故选AC。
15．3000W，
【详解】
抽水机1秒钟内做的功为
所以抽水机的功率为
半小时内所做的功为
16．（1）2.1m/s；（2）4s
【详解】
（1）当牵引力与重力大小相等时，物体上升过程中的速度最大，则
F0=mg
P0=F0vm
带入数据解得物体上升过程中最大速度的大小为：
vm=2.1m/s
（2）由牛顿第二定律得
F-mg=ma
代入数据解得物体做匀加速直线运动的牵引力的大小为：
F=1050N
由
P0=Fv
解得物体做匀加速运动的末速度为：
v=2m/s
物体做匀加速运动的时间