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

4.2功率 课时检测（解析版）
一、选择题
1．一台起重机将质量为的货物竖直吊起（不计物体所受空气阻力），先以恒定加速度启动，最后保持额定功率匀速上升。如图为该物体的图像，由图可知（　　）
A．起重机对物体的拉力先增加后保持不变
B．起重机的输出功率最大为
C．起重机在时间内的输出功率保持不变
D．起重机在时刻的瞬时输出功率等于
2．从空中以40m/s的初速度平抛一重为10N的物体。物体在空中运动4s落地，不计空气阻力，取g=10m/s2，则物体落地瞬间，重力的瞬时功率为（　　）
A．300W B．400 W C．500W D．700W
3．用相同的滑轮和绳子分别组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，绳子受的拉力分别为F1、F2，保持甲、乙两绳自由端的速度相同，把相同的物体匀速提升相同的高度。若不计绳重及轴处摩擦，下列说法正确的是（　　）
A．F1和F2大小不相等，滑轮组的机械效率相同
B．F1和F2大小不相等，F1和F2的功率相同
C．绳子自由端移动的距离不相等，物体运动的时间相同
D．绳子自由端移动的距离相等，F1和F2做的功相同
4．最近推出一款电动共享单车很受市民欢迎。一位市民仅靠电机驱动骑着该电动单车以恒定功率从静止启动，电动单车能够达到的最大速度为v。已知电动单车所受的阻力是人和车总重力的，重力加速度g取10m/s2，则当车速为时人和车的瞬时加速度为（　　）
A．1m/s2 B．2m/s2 C．3m/s2 D．4m/s2
5．如图所示，长度为1m的轻杆绕O点在竖直平面内以的角速度做匀速圆周运动，杆的另一端连有一质量为的小球视为质点。a、b分别为其运动轨迹的最低点和最高点。不计空气阻力，取重力加速度大小，下列分析正确的是（　　）
A．小球运动到b点时，轻杆对小球的作用力大小为
B．小球运动到a点时，轻杆对小球的作用力大小为3 N
C．小球从a点运动到b点过程中，轻杆对小球做功为3 J
D．小球从b点运动到a点过程转动半周中，重力做功的平均功率为
6．物体在水平恒力F的作用下，在光滑的水平面上由静止开始加速前进了路程s。接着进入一个粗糙水平面。又匀速前进了路程s。设力F在第一段路程中对物体做功为W1，平均功率为P1；在第二段路程中力F对物体做功为W2，力F做功的平均功率为P2。则（　　）
A．W1=W2，P1=P2 B．W1>W2，P1=P2
C．W1P2 D．W1=W2，P17．一辆小汽车在水平路面上由静止启动，在前4s内做加速的匀加速直线运动，之后保持以额定功率运动，再经过10s达到最大速度。已知汽车的质量为，汽车受到地面的阻力为车重的倍，取重力加速度，则以下说法正确的是（　　）
A．加速过程汽车牵引力做功为
B．汽车启动过程中牵引力最大为
C．汽车的额定功率为16kW
D．汽车的最大速度为
8．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
9．如图甲所示，无人机航拍影像具有高清晰、大比例尺、小面积等优点。一次大型户外活动要求无人机从A点飞行到水平距离为的目标位置点的上空点进行悬停航拍，如图乙所示。无人机先从A点由静止开始竖直向上匀加速直线飞行到达点，速度达到；随后匀变速运动8s到达点，此时向上速度为零，水平达到某一速度；接着无人机水平向右再运动8s到达点速度恰好为零。已知无人机质量为，忽略空气阻力，则在整个过程中无人机受到向上升力的功率最大值及该力所做的功分别为（　　）
A．， B．，
C．， D．，
10．某大型船只质量为，其额定功率为，在无风浪的海况下最大航速为72km/h。该船只在无风浪的海域航行时，速度计显示速度为18km/h，已知此时该船只以额定功率航行，船只所受阻力大小恒定，则该时刻该船只的瞬时加速度的大小为（　　）
A． B． C． D．
11．如图，某建筑工人利用跨过定滑轮的轻绳提升物体。他保持手握绳的高度不变，以速度水平向左做匀速直线运动，在此过程中（　　）
A．物体做匀速直线运动
B．物体做加速直线运动
C．物体的速度可能等于
D．物体克服重力做功的功率越来越大
12．商场的智能扶梯如图所示，扶梯与水平面之间的夹角为θ，扶梯没有站人时以较小的速度v1匀速向上运动，当质量为m的人踏上自动扶梯的水平踏板时，扶梯会自动以加速度a向上匀加速运动，经过时间t加速到较大速度v2后再次匀速向上运动。已知电梯在加速过程人上升的竖直高度为h，人手未接触电梯扶手，重力加速度为g。则（　　）
A．电梯在加速过程中人处于超重状态
B．加速过程中踏板对人的摩擦力不做功
C．加速过程电梯对人做正功
D．当扶梯以速度v2匀速运动时，支持力做功的功率为mgv2sinθ
二、解答题
13．质量为m的汽车启动后沿平直路面行驶，如果发动机的功率恒为P，且行驶过程中受到的阻力大小一定，汽车能够达到最大速度值为v，当汽车的速度为v时，汽车的瞬时加速度大小为多少？
14．在2s的时间内，用起重机把质量为2kg的物体匀速提高了5m，不考虑空气阻力，（取g=10m/s2）。求：
（1）钢绳的拉力做了多少功？重力做了多少功？这些力的总功是多少？
（2）在2s的时间内，拉力做功的平均功率。
参考答案
1．B
【详解】
A．在v-t图象中，0-t1时间内匀加速运动，加速度不变，根据牛顿第二定律可知，拉力不变，接下来拉力逐渐减小，最后不变，故A错误；
B．当拉力等于重力时，起动机的功率为额定功率，且为最大
P=mgvM
故B正确；
C．在0-t1时间内，拉力不变，速度增大，根据
P=Fv
可知，功率增大，在t1-t2时间内，功率保持不变，故C错误；
D．在t1时刻，拉力大于重力，此时的功率为额定功率，故大于mgv1，故D错误。
故选B。
2．B
【详解】
物体落地时竖直方向的速度为
物体落地瞬间，重力的瞬时功率为
故选B。
3．A
【详解】
AB．由图可知，甲图动滑轮三段绳子，乙图两段绳子，则可得拉力分别为
两图所做总功均为克服滑轮和物体重力做功，有用功均为克服物体总重力做功，则机械效率相同，由于拉力不同，绳子自由端速度相同，则由P=Fv可得F1和F2的功率不同，故A正确，B错误；
CD．当物体上升相同高度h时，甲图自由端移动距离为3h，乙图为2h，自由端移动距离不相等，由x=vt可得物体运动时间不相同，故CD错误。
故选A。
4．D
【详解】
电动单车能够达到的最大速度为v，达到最大速度时，车受到的阻力与牵引力大小相等，则有
则当车速为 时，牵引力满足
根据牛顿第二定律得
联立以上各式并代入数据可解得
故选D。
5．D
【详解】
A．小球运动到b点时
解得
即轻杆对小球的力是支持力，大小为，故A错误
B．小球运动到a点时
解得
即轻杆对小球的力是拉力，大小为，故B错误
C．小球从a点运动到b点过程中，轻杆对小球做功为
故C错误
D．小球从b点运动到a点过程转动半周中，时间为
重力做功的平均功率为
故D正确。
故选D。
6．D
【详解】
由力对物体做功的公式W=Fs可知，在光滑的水平面和粗糙水平面上的运动作用力和路程相等，因此做功相等，即W1=W2。在光滑的水平面上由静止开始加速运动时，设所用时间为t1，加速度为a，末速度是v，则有
在粗糙水平面上匀速运动时，设所用时间为t2，有
s=vt2
则有
t1=2t2
由功率公式可知
P1因此ABC错误，D正确。
故选D。
7．C
【详解】
AC．汽车受到的阻力大小为
汽车在前4s内做加速度为的匀加速直线运动，根据牛顿第二定律得：，则得
匀加速运动的位移为
因此，匀加速过程牵引力做功为
匀加速运动的末速度为
汽车的额定功率为
汽车的功率达到额定功率后开始做变加速运动，此过程牵引力做功为
故加速过程汽车牵引力做功为
故A错误，C正确；
B．汽车做匀加速直线运动时牵引力不变，达到额定功率后，由知随着速度的增大，牵引力逐渐减小，当加速度减至零时牵引力等于阻力，牵引力不再变化，所以汽车做匀加速运动时牵引力最大，故汽车启动过程中牵引力最大为，故B错误；
D．设汽车最大速度为，当牵引力等于阻力时，汽车达到最大速度，则
故
故D错误；
故选C。
8．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。
9．B
【详解】
无人机先从A点由静止开始竖直向上匀加速直线飞行到达点过程，由
由牛顿第二定律的
的向上升力
竖直方向上最大速度为，所以升力的功率最大值
斜向右匀变速时，加速度大小为
由牛顿第二定律的
可得向上升力
竖直方向向上加速的位移为
减速阶段竖直向上的位移为
两个阶段中升力做的总功为
故B正确，ACD错误。
故选B。
10．C
【详解】
船只在无风浪的海况下最大航速为
而船只以额定功率行驶，当加速度为零时速度最大，即
可得
当瞬时速度为
由牛顿第二定律有
，
解得瞬时加速度为
故选C。
11．BD
【详解】
将人的速度分解在垂直于绳的方向和沿着绳的方向，如下图所示
重物的速度和沿着绳方向的速度相等，设绳子与水平方的夹角为，则
随着人向左运动，绳和水平方向的夹角越来越小，变大，则增大，所以重物做加速运动，由于绳子和水平方向的夹角并不可能为零，则物体的速度不可能等于，由
可知物体克服重力做功的功率越来越大，综上BD正确，AC错误。
故选BD。
12．ACD
【详解】
A．电梯在加速过程中，竖直方向上有向上的加速度，人所受的合力向上，支持力大于重力，因此人处于超重状态，A正确；
B．加速过程中，踏板对人摩擦力水平向右，人在水平向右的方向上通过的位移，因此摩擦力对人做正功，B错误；
C．根据能量守恒定律，加速过程人的动能和重力势能都增大，可知电梯对人做正功，C正确；
D．扶梯匀速运动时，支持力等于重力，因此支持力做功的功率
D正确。
故选ACD。
13．
【详解】
以定功率起步的汽车，因
P=Fv
v逐渐增大，F逐渐减小，汽车作加速度逐渐减小的加速运动，当牵引力等于阻力时速度达到最大v故阻力
速度为v时的牵引力
据牛顿第二定律有
F-f=ma
联立解得加速度
14．（1）100J， 100J，0；（2）50W
【详解】
解：（1）物体匀速提高，由平衡条件可知，钢绳的拉力
F=mg=2×10N=20N
由功的公式，可得钢绳的拉力做功
WF=Fh=20×5J=100J
重力做功
WG= mgh= 2×10×5J= 100J
即物体克服重力做功是100J
这些力做的总功是
W总=WF+WG=0
（2）由功率的定义式可得，在2s的时间内，拉力做功的平均功率是