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

4.2功率 课时作业（解析版）
一、选择题
1．已知某品牌概念车的质量为，额定功率为，运动过程中汽车所受的阻力大小恒定，若保持额定功率不变，汽车能达到的最大速度为。若汽车以的恒定功率启动。从静止开始做加速直线运动，当速度为时，则汽车的加速度大小为（　　）
A． B． C． D．
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．下列物理量属于矢量的是（　　）
A．功率 B．加速度 C．质量 D．功
4．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
5．质量为1.0×103kg的汽车，发动机的额定功率为90kW，该汽车在水平路面上行驶，当速度大小为20m/s时，汽车的牵引力大小为1.0×103N。此时，汽车发动机输出的实际功率是（　　）
A．15kW B．20kW C．30kW D．90kW
6．全球最大水平臂上回转自升塔式起重机的开发和应用，标志着中国桥梁及铁路施工装备迈向世界前列。该起重机某次从t=0时刻开始由静止沿竖直方向提升质量为m的物体，其a-t图像如图所示，t1~t2内起重机的功率为额定功率，已知t2=2t1，不计其它阻力，重力加速度为g，则以下说法正确的是（　　）
A．t2时刻物体正在减速上升
B．物体匀加速阶段的位移为
C．该起重机的额定功率为
D．0~t1和t1~t2时间内牵引力做的功之比为2∶1
7．2020年1月12日，中国人民解放军海军055型驱逐舰首舰“南昌舰”正式服役。若“南昌舰”满载时的最大速度为，额定输出功率为。“南昌舰”在海面航行的过程中所受的阻力（与速度v成正比，即，则“南昌舰”满载时（　　）
A．“南昌舰”在额定输出功率下匀速航行时的牵引力大小为
B．“南昌舰”在额定输出功率下由静止开始航行，在达到最大速度前做匀加速直线运动
C．“南昌舰”在海面上航行的过程中，
D．“南昌舰”以的速度匀速航行时，发动机的输出功率为
8．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
9．如图所示，质量为的小球以速度正对倾角为的斜面水平抛出，若小球恰好能垂直落在斜面上，已知重力加速度为，不计空气阻力，则小球落到斜面时重力的功率为（　　）
A． B．
C． D．
10．汽车从静止匀加速启动，最后做匀速运动，其速度随时间及加速度、牵引力和功率随速度变化的图象如图所示，其中错误的是（　　）
A． B．
C． D．
11．如图所示是一辆汽车在平直路面从静止开始运动的v—t图像，Oa段为直线，ab段为曲线，bc段为水平直线，汽车阻力恒定，则由图像可知下列说法错误的是（ ）
A．在0 ~ t1时间内，汽车的牵引力增大，加速度不变，功率增大
B．在0 ~ t1时间内，汽车的牵引力增大，加速度增大，功率不变
C．在t1 ~ t2时间内，汽车的牵引力减小，汽车做加速度逐渐减小的加速运动
D．在t1时刻以后，汽车的牵引力不变，汽车的功率也不变
12．如图所示，从斜面上某点将一个小球以大小不同的速度水平向左抛出，最终落在斜面上，落在斜面上时重力做功的功率与下列哪些物理量成正比（　　）
A．水平位移 B．下落高度 C．初速度 D．时间
13．如图所示，光滑的小滑环套在固定的半圆环上，用不可伸长、质量不计的细绳一端拴住小滑环，另一端绕过定滑轮后与智能电动机（输出功率与转速自动可调）相连。小滑环在电动机的拉动下，以恒定速率从圆环的A点运动至B点。在此过程中，下列说法正确的是（　　）
A．小滑环一直处于失重状态 B．小滑环的加速度保持不变
C．电动机的转速一直在减小 D．电动机的输出功率一直在减小
二、解答题
14．图中，一名举重运动员在的时间内把重杠铃举高了；而我们知道，用手拉葫芦（差动滑轮），一般在内可将钢材提高。比较运动员举杠铃和用手拉葫芦吊钢材时做功的功率。
15．狗拉雪橇是冬季雪上旅游的一个热门项目，其过程可简化如下：人和雪橇总质量为100kg，在大小为50N，方向与水平方向成的拉力作用下由静止开始沿水平面运动，雪橇受到的阻力为总重力的0.01倍。已知重力加速度，，。在雪橇运动的过程中，求：
（1）雪橇前进前10s内，拉力做功为多少？
（2）前10s内拉力的平均功率和第10s末拉力的瞬时功率分别是多少？
参考答案
1．B
【详解】
当以功率P行驶到最大速度v时满足
当以功率行驶到速度时，满足
由牛顿第二定律可得
联立解得
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．B
【详解】
矢量是有大小方向，并且其远算符合平行四边形定则，所以加速度是矢量，功率，质量，功为标量，则B正确；ACD错误；
故选B。
4．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。
5．B
【详解】
汽车发动机输出的实际功率是
故选B。
6．C
【详解】
A．由图可知，时刻加速度为正，所以物体在加速上升，故A错误；
B．由图像可知0~时间内物体做匀加速直线运动，匀加速阶段的末速度
匀加速阶段的位移为
选项B错误；
C．在时刻，根据牛顿第二定律
联立可得
故C正确；
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错误。
故选C。
7．C
【详解】
A．“南昌舰”在海面上航行的过程中有功率公式
代入数值，得
故A错误；
B．“南昌舰”在额定输出功率下由静止开始航行时，前一段匀加速运动，随着速度的增加，牵引力减小，此时加速度减小的加速运动，最后达到最大速度，匀速直线运动，故B错误；
C．由于匀速直线运动，所以“南昌舰”处于受力平衡状态，故水平方向有
根据阻力和速度变化关系
代入数值计算得
故C正确；
D．“南昌舰”以7.5m/s的速度匀速航行时，
根据阻力和速度变化关系得牵引力为
有功率公式代入数值得
故D错误。
故选C。
8．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。
9．D
【详解】
当小球恰好垂直落在斜面时，此时竖直方向的分速度为
则此时重力的瞬时功率为
故选D。
10．B
【详解】
汽车最开始做初速度为0的匀加速直线运动，当达到额定功率时，匀加速结束，然后做加速度逐渐减小的加速运动，直至最后做匀速运动。开始匀加速阶段，有
设匀加速刚结束时的速度为，有
最后匀速时，有
即
综上所述，匀加速的末速度为
最后匀速速度为
接下来对各个图像进行逐个分析：
A．在v-t图像中斜率表示加速度，汽车开始加速度不变，后来逐渐减小，A正确；
B．汽车运动过程中开始加速度不变，后来加速度逐渐减小，最后加速度为0，B错误；
C．汽车牵引力开始大小不变，然后逐渐减小，最后牵引力等于阻力，C正确；
D．开始汽车功率逐渐增加，存在
故为过原点的直线，后来功率恒定，D正确。
故选B。
11．ABD
【详解】
AB．对汽车受力分析，受重力、支持力、牵引力和摩擦力，在0 ~ t1时间内，Oa段为直线，汽车做匀加速直线运动，故加速度恒定，根据牛顿第二定律，有
F - f = ma
由于汽车阻力恒定，则F不变，在根据功率计算公式
P = Fv
可知v增大，P变大，AB错误，符合题意；
CD．在t1 ~ t2时间内，汽车的功率达到额定功率，保持不变，由
P = Fv
知，v增大，F减小，a也减小，则汽车做加速度不断减小的加速运动，C正确，不符合题意，D错误，符合题意。
故选ABD。
12．CD
【详解】
设小球经过时间t落在斜面上，斜面倾角为θ，由平抛运动规律可得
由于小球落在斜面上，则有
解得
小球落在斜面上时，竖直分速度为
落在斜面上时重力做功的功率为
联立解得
所以落在斜面上时重力做功的功率与时间t、初速度v0成正比。
故选CD。
13．AD
【详解】
A．设小滑环的速率为v，当方向与竖直方向夹角为θ时，竖直方向的速度大小为
vy=vcosθ
小滑环从圆环的A点运动至B点的运动中，θ逐渐增大，cosθ逐渐减小，所以小滑环向上做减速运动，小滑环处于失重状态，A正确；
B．滑环的速度大小不变则做匀速圆周运动，加速度大小保持不变但是方向变化，B错误；
C．当小滑环的速度方向与绳方向夹角为 时，将小滑环速度分解，如图所示，此时绳子的速度大小为
v绳=vcosα
当绳子与圆弧相切时α=0，此时绳子的速度最大，以后α逐渐增大，所以绳子的速度先增大后减小，由
v绳=ωr=2πnr
可知电动机的转速先增大后减小，C错误；
D．由于拉力的做功功率等于克服小滑环的重力做功功率，由于小滑环竖直方向的速度逐渐减小，则克服重力做功功率逐渐减小，电动机的输出功率一直减小，D正确。
故选AD。
14．运动员举杠铃做功的功率比用手拉葫芦吊钢材时做功的功率大
【详解】
运动员举杠铃做功的功率为
用手拉葫芦吊钢材时做功的功率为
故运动员举杠铃做功的功率比用手拉葫芦吊钢材时做功的功率大。
15．（1）；（2），
【详解】
（1）由牛顿第二定律
解得
10s内雪橇前进的位移
拉力做的功
（2）前10s内的平均功率
第10s末速度大小
拉力的瞬时功率