8.1功率、平均功率和瞬时功率精选题集训(Word版含答案)

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名称 8.1功率、平均功率和瞬时功率精选题集训(Word版含答案)
格式 docx
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资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2022-02-03 20:30:05

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人教版(2019)功率、平均功率和瞬时功率精选题集训
一.选择题(共12小题)
1.一辆汽车保持60kW的额定功率行驶.当汽车的速度为20m/s时,牵引力的大小为(  )
A.2000N B.2500N C.3000N D.4000N
2.如图为测定运动员体能的装置,轻绳拴在腰间沿水平线跨过定滑轮(不计滑轮的质量与摩擦),下悬重力为G的物体。设人的重心相对地面不动,人用力向后蹬传送带,使水平传送带以速率为v逆时针转动,则(  )
A.人对重物做功功率为Gv
B.人对传送带的摩擦力大小等于G,方向水平向右
C.人对传送带的摩擦力对传送带不做功
D.人对传送带做功的功率大小为Gv
3.关于功率公式P=和P=Fv的说法正确的是(  )
A.由P=知,只要知道W和t就可求出任意时刻的功率
B.由P=Fv只能求某一时刻的瞬时功率
C.由P=Fv知,随着汽车速度的增大,它的功率也可以无限制的增大
D.由P=Fv知,当汽车发动机功率一定时,牵引力与速度成反比
4.关于功率,下列认识中正确的是(  )
A.功跟完成这些功所用时间的乘积叫作功率
B.功率的单位是焦耳
C.功率是描述做功快慢的物理量
D.功率是矢量
5.一辆汽车在水平公路上行驶,设汽车在行驶过程中所受阻力不变,汽车的发动机始终以额定功率输出。关于牵引力和汽车速度,下列说法中正确的是(  )
A.汽车加速行驶时,牵引力不变,速度增大
B.汽车加速行驶时,牵引力减小,速度增大
C.汽车加速行驶时,牵引力增大,速度增大
D.当牵引力等于零时,速度达到最大值
6.小球在空中某点由静止释放,释放后的t1时间内重力做功的平均功率是接着运动的t2时间内重力做功的平均功率的,则(  )
A.t2=t1 B.t2=t1 C.t2=2t1 D.t2=3t1
7.一辆汽车从静止开始先匀加速启动,达到某一速度后以恒定功率运动,最后做匀速运动,下列汽车运动的动能EK、牵引力对汽车做的功W随运动时间t、运动位移x的变化图象正确的是(  )
A. B.
C. D.
8.某同学提着一桶水上五楼用了时间t,对水桶做功W。此过程中该同学对水桶做功的平均功率是(  )
A.Wt B.Wt2 C. D.
9.质量为m的汽车在平直公路上行驶,阻力F大小保持不变。当汽车的速度为v、加速度为a时,发动机的实际功率正好等于额定功率。若此后汽车始终保持额定功率行驶,则(  )
A.汽车将做匀速运动
B.汽车将做匀加速直线运动
C.发动机的额定功率等于Fv
D.发动机的额定功率等于(F+ma)v
10.一辆小车在水平面上由静止启动,小车所受牵引力的功率随时间变化的规律如图,则小车速度随时间变化规律是(  )
A. B.
C. D.
11.用水平恒力F作用在一个物体上,使该物体从静止开始沿光滑水平面在力的方向上移动距离s,恒力F 做的功为W1,此时恒力F的功率为P1,若使该物体从静止开始沿粗糙的水平面在恒力F的方向上移动距离s,恒力F做的功为W2,此时恒力F的功率为P2,下列关系正确的是(  )
A.W1=W2,P1>P2 B.W1>W2,P1>P2
C.W1<W2,P1<P2 D.W1=W2,P1=P2
12.一辆质量为m的汽车在平直公路上,以恒定功率P行驶,经过时间t,运动距离为x,速度由v1变为最大速度vm,其v﹣t图象如图所示。已知汽车所受阻力大小恒为f,速度为v1时加速度为a,则下列表达式正确的是(  )
A.x=t B.f=
C.Pt=mvm2﹣mv12 D.a=﹣
二.多选题(共3小题)
13.如图是质量为1kg的质点在水平面上运动的v﹣t图象,以下判断正确的是(  )
A.在0~3s时间内,合力对质点做功为6J
B.在t=6s时,质点的加速度为零
C.在1~5s时间内,合力的平均功率为2W
D.在4~6s时间内,质点的平均速度为3m/s
14.新一代标准高速动车组“复兴号”是中国自主研发、具有完全知识产权的新一代高速列车,它集成了大量现代高新技术,牵引、制动、网络、转向架、轮轴等关键技术实现重要突破,是中国科技创新的又一重大成果.一列质量为m的复兴号动车,初速度为v0,以恒定功率P在平直轨道上运动,经时间t达到该功率下的最大速度vm,设动车行驶过程所受到的阻力f保持不变动车在时间t内(  )
A.做匀加速直线运动
B.加速度逐渐增大
C.牵引力的功率P=fvm
D.合力做功W=mv02
15.质量为m=2kg的物体沿水平面向右做直线运动,t=0时刻受到一个水平向左的恒力F,此后物体的vt图象如图所示,取水平向右为正方向,g取10m/s2,则(  )
A.物体与水平面间的动摩擦因数为μ=0.05
B.10 s末恒力F的瞬时功率为6 W
C.10 s末物体在计时起点左侧4 m处
D.0~10 s内恒力F做功的平均功率为0.6 W
三.填空题(共12小题)
16.一辆质量为m=2×103kg、额定功率为P=80kW的汽车,在平直的公路上由静止开始以加速度a=2m/s2做匀加速直线运动,设汽车在运动过程中受到的阻力恒为f=4×103N,则汽车在平直公路上行驶的最大速度vm=   m/s,汽车维持做匀加速运动的时间为t=   s。
17.快递员驾驶电动车配送货物,人和车的质量为250kg,货物的质量为50kg,送货和返回过程电动车的v﹣t图像如图所示,两过程中电动车都是先匀加速启动,后保持额定功率行驶。已知电动车受到的阻力与其总重力成正比,匀加速的最大速度均为2.4m/s,则电动车的额定功率为    W;返回时电动车的最大速度为    m/s。(g取10m/s2)
18.质量为m的列车,以恒定的功率沿水平直轨道行驶,在时间t内行驶的距离为s,其速度由v0增加到最大值v1.为求出机车的功率P和列车受到的恒定阻力f的大小,所需要物理方程式为:   和   。
19.如图所示,斜面倾角为θ,将质量为m的小球从斜面顶端以水平速度v0抛出,落在斜面上,已知重力加速度为g,在这个过程中重力对小球做功的平均功率为   。
20.如图所示,重物的质量为1kg,动滑轮质量不计,竖直向上拉动细绳,使重物以2m/s2匀加速上升5m,则拉力F为   N,此过程拉力F的功率为   W(g取10m/s2)。
21.某人在水平地面上推行李车的过程可视为匀速直线运动,已知水平推力F=20N,速度v=1m/s,行走的距离x=150m。在此过程中,推力做的功w=   J,推力做功的功率P=   W。
22.电磁炮是一种理想的兵器,它的主要原理如图所示.1982年澳大利亚国立大学制成了能把m=2.2g的弹体(包括金属杆CD的质量)加速到v=10km/s的电磁炮.若轨道宽L=2m,长S=100m,通过的电流为I=10A,则轨道间所加的匀强磁场的磁感应强度B=   T,磁场力的最大功率P=   W(轨道摩擦不计).
23.如图所示,质量为60kg的某运动员在做俯卧撑运动,运动过程可将她的身体视为一根直棒。已知重心在C点,其垂线与脚、两手连线中点间的距离OA、OB分别为0.9m和0.6m。若她在30s内做了15个俯卧撑,每次肩部上升的距离均为0.4m,每次上下来回用时约1.5s,在最高处停留约0.5s,则每次克服重力做功约为   J,30s内克服重力做功的功率约为   W(g取10m/s2)。
24.一质量为m的同学计时跳绳,当地重力加速度为g,平均跳了一下需用时间为T。每跳一下过程中,在空中的时间为t,则该同学跳绳的最大高度是   ,跳一下过程中该同学克服重力做功的平均功率的大小为   。
25.“复兴号”动车组用多节车厢提供动力,从而达到提速的目的。总质量为m的动车组在平直的轨道上行驶。该动车组有四节动力车厢,每节车厢发动机的额定功率均为P,若动车组所受的阻力与其速率成正比(F阻=kv,k为常量),动车组能达到的最大速度为vm。
(1)若四节动力车厢输出的总功率为2.25P,动车组匀速行驶的速度为v1,则v1:vm=   。
(2)若四节动力车厢输出功率均为额定值P,动车组从静止启动,经过时间t达到最大速度vm,则这一过程中该动车组克服阻力做的功为    (用题目中的字母表示)。
26.某汽车发动机的额定功率为60kW,汽车质量为5t,汽车在运动中所受阻力的大小恒为车重的0.1倍。(g取10m/s2)
(1)若汽车以额定功率启动,则汽车所能达到的最大速度是   m/s;
(2)若汽车以额定功率启动,当汽车速度达到5m/s时,其加速度是   m/s2;
(3)若汽车以恒定加速度0.5m/s2启动,则其匀加速过程最长能维持   s。
27.质量为1kg的钢球从空中做自由落体运动,3s内重力做功是    J,3s末重力做功的瞬时功率是    W。
四.解答题(共3小题)
28.额定功率为96kW的汽车,在平直的公路上行驶的最大速度是40m/s,汽车的质量是2000kg,如果汽车从静止开始做匀加速直线运动,加速度的大小是2m/s2,运动过程中阻力不变。求:
(1)汽车受到的阻力多大?
(2)5s末汽车的瞬时功率多大?
(3)汽车维持匀加速运动的时间是多少?
29.某兴趣小组对一辆自制遥控小车的性能进行研究.他们让这辆小车在水平的直轨道上由静止开始运动,并将小车运动的全过程记录下来,通过处理转化为v﹣t图象,如图所示(除2s﹣10s时间段图象为曲线外,其余时间段图象均为直线).已知在小车运动的过程中,2s﹣14s时间段内小车的功率保持不变,在14s末停止遥控而让小车自由滑行,小车的质量为1.0kg,可认为在整个运动过程中小车所受到的阻力大小不变.求:
(1)小车所受到的阻力大小;
(2)小车匀速行驶阶段的功率;
(3)当小车速度为5m/s时,小车的加速度大小.
30.如图所示,物体A放在足够长的木板B上,木板B静止于水平面。t=0时,电动机通过水平细绳以恒力F拉木板B,使它做初速度为零、加速度aB=1.0m/s2的匀加速直线运动。已知A的质量mA和B的质量mB均为2.0kg,A、B之间的动摩擦因数μ1=0.05,B与水平面之间的动摩擦因数μ2=0.1,最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等,重力加速度g取10m/s2.求
(1)物体A刚运动时的加速度aA;
(2)t=1.0s时,电动机的输出功率P;
(3)若t=1.0s时,将电动机的输出功率立即调整为P′=5W,并在以后的运动过程中始终保持这一功率不变,t=3.8s时物体A的速度为1.2m/s。则在t=1.0s到t=3.8s这段时间内木板B的位移为多少?
人教版(2019)功率、平均功率和瞬时功率精选题集训
参考答案与试题解析
一.选择题(共12小题)
1.一辆汽车保持60kW的额定功率行驶.当汽车的速度为20m/s时,牵引力的大小为(  )
A.2000N B.2500N C.3000N D.4000N
【解答】解:根据功率与瞬时速度的关系P=Fv可得,当汽车的速度为20m/s时,牵引力的大小为:
F=N
故选:C。
2.如图为测定运动员体能的装置,轻绳拴在腰间沿水平线跨过定滑轮(不计滑轮的质量与摩擦),下悬重力为G的物体。设人的重心相对地面不动,人用力向后蹬传送带,使水平传送带以速率为v逆时针转动,则(  )
A.人对重物做功功率为Gv
B.人对传送带的摩擦力大小等于G,方向水平向右
C.人对传送带的摩擦力对传送带不做功
D.人对传送带做功的功率大小为Gv
【解答】解:A、重物没有位移,所以人对重物没有做功,功率为0,故A错误;
B、根据人的重心不动,则知人处于平衡状态,摩擦力与拉力平衡,传送带对人的摩擦力方向向右,拉力等于物体的重力G,所以人对传送带的摩擦力大小等于G,方向水平向左,故B错误;
C、在时间t内人对传送带做功消耗的能量等于人对传送带做的功,人的重心不动,绳对人的拉力和人与传送带间的摩擦力平衡,而拉力又等于G.根据W=Fvt,所以人对传送带做功的功为Gvt.故C错误。
D、根据恒力做功功率P=Fv得,人对传送带做功的功率大小为Gv,故D正确。
故选:D。
3.关于功率公式P=和P=Fv的说法正确的是(  )
A.由P=知,只要知道W和t就可求出任意时刻的功率
B.由P=Fv只能求某一时刻的瞬时功率
C.由P=Fv知,随着汽车速度的增大,它的功率也可以无限制的增大
D.由P=Fv知,当汽车发动机功率一定时,牵引力与速度成反比
【解答】解:A、P=只能计算平均功率的大小,不能求解瞬时功率的大小,故A错误。
B、P=Fv可以计算平均功率也可以是瞬时功率,取决于速度是平均速度还是瞬时速度,所以B错误。
C、由P=Fv知,随着汽车速度的增大,它的功率增大,但不能无限制的增大,因为达到汽车发动机的额定功率后不再增大,故C错误。
D、由P=Fv知,当汽车发动机功率一定时,牵引力与速度成反比,故D正确。
故选:D。
4.关于功率,下列认识中正确的是(  )
A.功跟完成这些功所用时间的乘积叫作功率
B.功率的单位是焦耳
C.功率是描述做功快慢的物理量
D.功率是矢量
【解答】解:A、功与完成这些功所用时间的比值叫作功率。故A错误。
B、功率的单位为瓦。故B错误。
C、功率是描述做功快慢的物理量。故C正确。
D、功率只有大小没有方向,是标量。故D错误。
故选:C。
5.一辆汽车在水平公路上行驶,设汽车在行驶过程中所受阻力不变,汽车的发动机始终以额定功率输出。关于牵引力和汽车速度,下列说法中正确的是(  )
A.汽车加速行驶时,牵引力不变,速度增大
B.汽车加速行驶时,牵引力减小,速度增大
C.汽车加速行驶时,牵引力增大,速度增大
D.当牵引力等于零时,速度达到最大值
【解答】解:根据P=Fv,汽车发动机功率一定时,牵引力的大小与速度大小成反比,所以加速行驶时,速度增大,牵引力减小,根据牛顿第二定律F﹣f=ma可知,阻力不变,故加速度减小,当加速度减小为零时速度达到最大,此时由受力平衡可得牵引力F=f,故ACD错误,B正确。
故选:B。
6.小球在空中某点由静止释放,释放后的t1时间内重力做功的平均功率是接着运动的t2时间内重力做功的平均功率的,则(  )
A.t2=t1 B.t2=t1 C.t2=2t1 D.t2=3t1
【解答】解:t1时间内下降的高度h1=,重力做功的平均功率P1==,t2时间内下降的高度h2==,重力做功的平均功率P2==,由题意知P1=P2,解得t2=2t1,故C正确,ABD错误。
故选:C。
7.一辆汽车从静止开始先匀加速启动,达到某一速度后以恒定功率运动,最后做匀速运动,下列汽车运动的动能EK、牵引力对汽车做的功W随运动时间t、运动位移x的变化图象正确的是(  )
A. B.
C. D.
【解答】解:A、汽车从静止开始先匀加速启动,这一过程中牵引力不变,牵引力做的功W=Fx=F,则W﹣t图象是开口向上的抛物线,W﹣x图象是条倾斜的直线,达到某一速度后以恒定功率运动,牵引力做功W=Pt,随着时间和位移的推移,牵引力做功越来越大,不会达到一个最大值,故AB错误;
C、汽车先做匀加速直线运动,后做加速度减小的加速运动,最后做匀速运动,匀加速运动时,动能,开口向上的抛物线,做加速度减小的加速运动,速度随时间增加变慢,则动能增加随时间变慢,斜率变小,最后匀速运动,动能达到最大值,故C正确;
D、从静止开始匀加速运动时,根据动能定理得:EK=(F﹣f)x,Ek﹣x图象应该是直线,故D错误。
故选:C。
8.某同学提着一桶水上五楼用了时间t,对水桶做功W。此过程中该同学对水桶做功的平均功率是(  )
A.Wt B.Wt2 C. D.
【解答】解:同学对水桶做功W,用时为t,
根据功率的公式可得:P=,故C正确,ABD错误。
故选:C。
9.质量为m的汽车在平直公路上行驶,阻力F大小保持不变。当汽车的速度为v、加速度为a时,发动机的实际功率正好等于额定功率。若此后汽车始终保持额定功率行驶,则(  )
A.汽车将做匀速运动
B.汽车将做匀加速直线运动
C.发动机的额定功率等于Fv
D.发动机的额定功率等于(F+ma)v
【解答】解:AB.当功率达到额定功率时,此时汽车还有加速度,则汽车要继续加速度,随着速度增大,由于功率达到最大值,不再变化,根据可知牵引力在减小,由牛顿第二定律可得加速度为,由于牵引力减小,所以汽车的加速度减小,即汽车做加速度减小的加速运动,当加速度减小为零时,开始做匀速运动,故AB错误;
CD.根据牛顿第二定律可得匀加速阶段牵引力大小为F'=ma+F,则可得发动机的额定功率大小为P=F'v=(F+ma)v,故C错误,D正确。
故选:D。
10.一辆小车在水平面上由静止启动,小车所受牵引力的功率随时间变化的规律如图,则小车速度随时间变化规律是(  )
A. B.
C. D.
【解答】解:由题目P﹣t图象知:小车0~t0时间内,功率随时间线性变换,即P=Fv=ma2t,小车的加速度恒定不变,小车做匀加速直线运动,v﹣t图象为倾斜直线。
t0时间以后,功率恒定不变,则小车做加速度减小的加速运动,v﹣t图象为曲线,且斜率逐渐减小,最终做匀速直线运动,v﹣t图象为平行于时间轴的直线,故C正确,ABD错误。
故选:C。
11.用水平恒力F作用在一个物体上,使该物体从静止开始沿光滑水平面在力的方向上移动距离s,恒力F 做的功为W1,此时恒力F的功率为P1,若使该物体从静止开始沿粗糙的水平面在恒力F的方向上移动距离s,恒力F做的功为W2,此时恒力F的功率为P2,下列关系正确的是(  )
A.W1=W2,P1>P2 B.W1>W2,P1>P2
C.W1<W2,P1<P2 D.W1=W2,P1=P2
【解答】解:两次水平恒力相等,位移相等,根据W=Fs知,恒力F所做的功相等。在光滑水平面上运动的加速度大,根据位移时间公式知,在光滑水平面上的运动时间短,根据P=知,P1>P2。
故选:A。
12.一辆质量为m的汽车在平直公路上,以恒定功率P行驶,经过时间t,运动距离为x,速度由v1变为最大速度vm,其v﹣t图象如图所示。已知汽车所受阻力大小恒为f,速度为v1时加速度为a,则下列表达式正确的是(  )
A.x=t B.f=
C.Pt=mvm2﹣mv12 D.a=﹣
【解答】解:A、汽车从速度v1最大速度v2程中,加速度不断减小,故不是匀变速直线运动,故x=错误,故A错误;
B、当牵引力等于阻力时P=fvm,解得f=,故B错误;
C、由于发动机功率恒定,则经过时间t,发动机所做的功也可以为:W=Pt,由动能定理可知:Pt﹣fx=mv﹣,故C错误;
D、速度为v1时,设牵引力为F′,则P=F′v1,F′﹣f=ma,f=,联立解得:a=﹣,故D正确。
故选:D。
二.多选题(共3小题)
13.如图是质量为1kg的质点在水平面上运动的v﹣t图象,以下判断正确的是(  )
A.在0~3s时间内,合力对质点做功为6J
B.在t=6s时,质点的加速度为零
C.在1~5s时间内,合力的平均功率为2W
D.在4~6s时间内,质点的平均速度为3m/s
【解答】解:A、根据动能定理可得:在0~3s时间内,合力对质点做功为:W=mv2﹣mv02=×1×42﹣×1×22J=6J,故A正确;
B、在v﹣t图象中,斜率表示加速度,故在t=6s时刻加速度不为零,故B错误;
C、在1~5s时间内,合力做功为:W=mv2﹣0=×1×42J=8J,合力的平均功率为:==W=2W,故C正确;
D、在4﹣6s内的为的位移为:x=×(1+2)×4m=6m,平均速度为:==m/s=3m/s。故D正确;
故选:ACD。
14.新一代标准高速动车组“复兴号”是中国自主研发、具有完全知识产权的新一代高速列车,它集成了大量现代高新技术,牵引、制动、网络、转向架、轮轴等关键技术实现重要突破,是中国科技创新的又一重大成果.一列质量为m的复兴号动车,初速度为v0,以恒定功率P在平直轨道上运动,经时间t达到该功率下的最大速度vm,设动车行驶过程所受到的阻力f保持不变动车在时间t内(  )
A.做匀加速直线运动
B.加速度逐渐增大
C.牵引力的功率P=fvm
D.合力做功W=mv02
【解答】解:AB、根据牛顿第二定律得:F牵﹣f=ma,而F牵v=P,动车的速度在增大,则牵引力在减小,故加速度在减小,故AB错误;
C、当加速度为零时,速度达到最大值为vm,此时牵引力的大小等于阻力f,故功率P=fvm,故C正确;
D、根据动能定理得:合力做功等于动车动能变化量,W合=,故D正确;
故选:CD。
15.质量为m=2kg的物体沿水平面向右做直线运动,t=0时刻受到一个水平向左的恒力F,此后物体的vt图象如图所示,取水平向右为正方向,g取10m/s2,则(  )
A.物体与水平面间的动摩擦因数为μ=0.05
B.10 s末恒力F的瞬时功率为6 W
C.10 s末物体在计时起点左侧4 m处
D.0~10 s内恒力F做功的平均功率为0.6 W
【解答】解:A、由图线可知0~4 s内的加速度:a1= m/s2=2 m/s2,可得:F+μmg=ma1;由图线可知4~10 s内的加速度:a2= m/s2=1 m/s2,可得:F﹣μmg=ma2;解得:F=3 N,μ=0.05,选项A正确;
B、10 s末恒力F的瞬时功率为P10=Fv10=3×6 W=18 W,选项B错误;
C、0~4 s内的位移x1=×4×8 m=16 m,4~10 s内的位移x2=﹣×6×6 m=﹣18 m,故10 s末物体在计时起点左侧2 m处,选项C错误;
D、0~10 s内恒力F做功的平均功率为x→(P)== W=0.6 W,选项D正确。
故选:AD。
三.填空题(共12小题)
16.一辆质量为m=2×103kg、额定功率为P=80kW的汽车,在平直的公路上由静止开始以加速度a=2m/s2做匀加速直线运动,设汽车在运动过程中受到的阻力恒为f=4×103N,则汽车在平直公路上行驶的最大速度vm= 20 m/s,汽车维持做匀加速运动的时间为t= 5 s。
【解答】解:牵引力与阻力相等时,速度最大,则有:vm==20m/s;
根据牛顿第二定律得,F﹣f=ma,解得:F=f+ma=4000N+2000×2N=8000N,则匀加速运动的末速度为:v==10m/s,匀加速直线运动的时间为:t===5s。
故答案为:20,5。
17.快递员驾驶电动车配送货物,人和车的质量为250kg,货物的质量为50kg,送货和返回过程电动车的v﹣t图像如图所示,两过程中电动车都是先匀加速启动,后保持额定功率行驶。已知电动车受到的阻力与其总重力成正比,匀加速的最大速度均为2.4m/s,则电动车的额定功率为  720 W;返回时电动车的最大速度为  4.8 m/s。(g取10m/s2)
【解答】解:已知送货和返回过程匀加速段最大速度相同,由p=Fv知送货和返回牵引力相同,由牛顿第二定律,送货:F﹣km1 g=m1a1,返回:F﹣km2g=m2a2,由图像得a1==m/s2=0.4m/s2,a2==m/s2=0.6m/s2,联立得:k=,F=300N,电动车的额定功率为p=Fv=300×2.4W=720W,
返回时达到最大速度时满足牵引力等于阻力,即F′=f=km2g=N=150N,最大速度v=m/s=4.8m/s.
故答案为:720;4.8
18.质量为m的列车,以恒定的功率沿水平直轨道行驶,在时间t内行驶的距离为s,其速度由v0增加到最大值v1.为求出机车的功率P和列车受到的恒定阻力f的大小,所需要物理方程式为: Pt﹣fs=mv﹣ 和 v1= 。
【解答】解:由于发动机功率恒定,则经过时间t,发动机所做的功也可以为:W=Pt,车从速度v0到最大速度v1过程中,由动能定理可知:
Pt﹣fs=mv﹣
最大速度时,拉力F=f,即v1=,两式联立解得功率P和阻力f。
故答案为:Pt﹣fs=mv﹣,v1=
19.如图所示,斜面倾角为θ,将质量为m的小球从斜面顶端以水平速度v0抛出,落在斜面上,已知重力加速度为g,在这个过程中重力对小球做功的平均功率为 mgv0tanθ 。
【解答】解:小球落到斜面上,根据水平位移和竖直位移的关系可知:
所以时间为:
竖直方向获得的速度vy=gt=2v0tanθ
重力对小球做功的平均功率为:=mgv0tanθ
故答案为:mgv0tanθ
20.如图所示,重物的质量为1kg,动滑轮质量不计,竖直向上拉动细绳,使重物以2m/s2匀加速上升5m,则拉力F为 6 N,此过程拉力F的功率为 12 W(g取10m/s2)。
【解答】解:设绳子对物体拉力大小为F′,根据牛顿第二定律得:F′﹣mg=ma
得:F′=m(g+a)
则:F=F′=m(g+a)=×1×(10+2)N=6N;
设运动时间为t,根据位移时间关系:x=at2,得t=s,
物体的末速度大小为:v=at=2×m/s=2m/s,手拉力的作用点移动速度:v′=2v=4m/s,平均速度为==m/s=2m/s,
故此过程拉力的功率为:P=F=6×2W=12W;
故答案为:6,12
21.某人在水平地面上推行李车的过程可视为匀速直线运动,已知水平推力F=20N,速度v=1m/s,行走的距离x=150m。在此过程中,推力做的功w= 3000 J,推力做功的功率P= 20 W。
【解答】解:车做匀速直线运动,根据做功公式可知
W=Fx=20×150J=3000J
由功率公式P=Fv
代入数据解得P=20×1W=20W
故答案为:3000;20
22.电磁炮是一种理想的兵器,它的主要原理如图所示.1982年澳大利亚国立大学制成了能把m=2.2g的弹体(包括金属杆CD的质量)加速到v=10km/s的电磁炮.若轨道宽L=2m,长S=100m,通过的电流为I=10A,则轨道间所加的匀强磁场的磁感应强度B= 55 T,磁场力的最大功率P= 1.1×107 W(轨道摩擦不计).
【解答】解:在导轨通有电流I时,炮弹作为导体受到磁场施加的安培力为
F=ILB ①
设炮弹的加速度的大小为a,则有
F=ma ②
炮弹在两导轨间做匀加速运动,因而v2=2aS ③
联立①②③代入题给数据得:
F=1100N
B=55T
磁场力的最大功率P=Fv=1.1×107 W
故答案为:55,1.1×107
23.如图所示,质量为60kg的某运动员在做俯卧撑运动,运动过程可将她的身体视为一根直棒。已知重心在C点,其垂线与脚、两手连线中点间的距离OA、OB分别为0.9m和0.6m。若她在30s内做了15个俯卧撑,每次肩部上升的距离均为0.4m,每次上下来回用时约1.5s,在最高处停留约0.5s,则每次克服重力做功约为 144 J,30s内克服重力做功的功率约为 72 W(g取10m/s2)。
【解答】解:由题意,由几何关系,可知一次俯卧撑重心上升高度h为:,解得h=0.24m
每次克服重力做功为WG=mgh=60×10×0.24J=144J
若她在30s内做了15个俯卧撑,
故在30s内克服重力做功为:
WG总=15WG
30s内克服重力做功的功率
故答案为:144;72
24.一质量为m的同学计时跳绳,当地重力加速度为g,平均跳了一下需用时间为T。每跳一下过程中,在空中的时间为t,则该同学跳绳的最大高度是  ,跳一下过程中该同学克服重力做功的平均功率的大小为  。
【解答】解:该同学离开地面后做竖直上抛运动,上升或下落的时间都等于在空中时间的一半,则该同学跳绳的最大高度:=;
该同学上升的过程中克服重力做的功大小等于重力势能的增加量,即:W=mghm=
所以跳一下过程中该同学克服重力做功的平均功率的大小:P==
故答案为:,
25.“复兴号”动车组用多节车厢提供动力,从而达到提速的目的。总质量为m的动车组在平直的轨道上行驶。该动车组有四节动力车厢,每节车厢发动机的额定功率均为P,若动车组所受的阻力与其速率成正比(F阻=kv,k为常量),动车组能达到的最大速度为vm。
(1)若四节动力车厢输出的总功率为2.25P,动车组匀速行驶的速度为v1,则v1:vm= 3:4 。
(2)若四节动力车厢输出功率均为额定值P,动车组从静止启动,经过时间t达到最大速度vm,则这一过程中该动车组克服阻力做的功为  4Pt﹣ (用题目中的字母表示)。
【解答】解:(1)依题意,若四节动力车厢输出的总功率为2.25P时,动车组匀速行驶,则有,解得:v1=
当四节动力车厢输出的总功率为4P时,动车组速度达最大,则有,解得:vm=
联立两式解得v1:vm=3:4
(2)若四节动力车厢输出功率均为额定值P,动车组从静止启动,经过时间t达到最大速度vm,由动能定理有:
则这一过程中该动车组克服阻力做的功为:
答:(1)3:4 (2)4Pt
26.某汽车发动机的额定功率为60kW,汽车质量为5t,汽车在运动中所受阻力的大小恒为车重的0.1倍。(g取10m/s2)
(1)若汽车以额定功率启动,则汽车所能达到的最大速度是 12 m/s;
(2)若汽车以额定功率启动,当汽车速度达到5m/s时,其加速度是 1.4 m/s2;
(3)若汽车以恒定加速度0.5m/s2启动,则其匀加速过程最长能维持 16 s。
【解答】解:(1)当牵引力等于阻力时,速度达到最大,根据P=fv可得v=
(2)根据P=Fv可得,根据牛顿第二定律可得F﹣f=ma,解得a=
(3)根据牛顿第二定律可知F′﹣f=ma′,解得F′=f+ma′=7500N,由P=Fv可知,根据v=at解得:t=
故答案为:(1)12;(2)1.4;(3)16
27.质量为1kg的钢球从空中做自由落体运动,3s内重力做功是  450 J,3s末重力做功的瞬时功率是  300 W。
【解答】解:物体做自由落体运动,3s内下落的高度h=gt2=m=45m,重力做功W=mgh=1×10×45J=450J;
3s末的速度v=gt=3×10m/s=30m/s,由P=Fv可得,重力做功的瞬时功率P=mgv=1×10×30W=300W。
故答案为:450;300。
四.解答题(共3小题)
28.额定功率为96kW的汽车,在平直的公路上行驶的最大速度是40m/s,汽车的质量是2000kg,如果汽车从静止开始做匀加速直线运动,加速度的大小是2m/s2,运动过程中阻力不变。求:
(1)汽车受到的阻力多大?
(2)5s末汽车的瞬时功率多大?
(3)汽车维持匀加速运动的时间是多少?
【解答】解:(1)当汽车达最大速度时,加速度为零,牵引力的大小等于阻力的大小
由P=Fv得:
阻力为:f=F==N=2.4×103N
(2)设汽车做匀加速运动时,需要的牵引力为F1,
根据牛顿第二定律得:F1﹣f=ma
解得:F1=6.4×103N
假设5s末汽车仍然匀加速,则此时的瞬时速度为v3=2×5m/s=10m/s
则P3=F1v3=64kW<96kW
故说明汽车在5s末的瞬时功率为64kW
(3)汽车做匀加速运动时,牵引力恒定,随着车速的增大,汽车的输出功率增大,
当输出功率等于额定功率时的速度是汽车做匀加速运动的最大速度,设为v1
由P=Fv得:v1==m/s=15m/s
根据运动学公式v=v0+at得
汽车维持匀加速运动的时间为:t==s=7.5s
答:(1)汽车受到的阻力为2400N;
(2)5s末汽车的瞬时功率64KW;
(3)汽车维持匀加速运动的时间是7.5s。
29.某兴趣小组对一辆自制遥控小车的性能进行研究.他们让这辆小车在水平的直轨道上由静止开始运动,并将小车运动的全过程记录下来,通过处理转化为v﹣t图象,如图所示(除2s﹣10s时间段图象为曲线外,其余时间段图象均为直线).已知在小车运动的过程中,2s﹣14s时间段内小车的功率保持不变,在14s末停止遥控而让小车自由滑行,小车的质量为1.0kg,可认为在整个运动过程中小车所受到的阻力大小不变.求:
(1)小车所受到的阻力大小;
(2)小车匀速行驶阶段的功率;
(3)当小车速度为5m/s时,小车的加速度大小.
【解答】解:(1)在14s﹣18s时间段有:a1=m/s2=﹣1.5m/s2
小车受到阻力大小为:f=ma1=1.5N
(2)在10s﹣14s小车做匀速直线运动,牵引力为:F=Ff
P=Fv=1.5×6W=9W
(3)当小车速度v=5m/s时,小车正在做加速度减小的变加速运动,有:
根据牛顿第二定律有:
答:(1)小车所受到的阻力大小为1.5N;
(2)小车匀速行驶阶段的功率为9W;
(3)当小车速度为5m/s时,小车的加速度大小为0.35m/s2.
30.如图所示,物体A放在足够长的木板B上,木板B静止于水平面。t=0时,电动机通过水平细绳以恒力F拉木板B,使它做初速度为零、加速度aB=1.0m/s2的匀加速直线运动。已知A的质量mA和B的质量mB均为2.0kg,A、B之间的动摩擦因数μ1=0.05,B与水平面之间的动摩擦因数μ2=0.1,最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等,重力加速度g取10m/s2.求
(1)物体A刚运动时的加速度aA;
(2)t=1.0s时,电动机的输出功率P;
(3)若t=1.0s时,将电动机的输出功率立即调整为P′=5W,并在以后的运动过程中始终保持这一功率不变,t=3.8s时物体A的速度为1.2m/s。则在t=1.0s到t=3.8s这段时间内木板B的位移为多少?
【解答】解:(1)若A相对于B滑动,则对物体A进行受力分析,水平方向只受摩擦力,根据牛顿第二定律得:
f=μ1mAg=mAaA
解得:aA=0.5m/s2<1.0m/s2,所以A的加速度为0.5m/s2;
(2)对物体B进行受力分析,水平方向受到拉力F、地面对B的摩擦力、A对B的摩擦力,根据牛顿第二定律得:
F﹣μ1mAg﹣μ2(mB+mA)g=mBaB
代入数据解得:F=7N,
v=aBt=1m/s
所以P=Fv=7W
(3)电动机的输出功率调整为5W时,设细绳对木板B的拉力为F′,则P′=F′v1,代入数据解得F'=5N,
对木板进行受力分析,木板B受力满足F′﹣μ1mAg﹣μ2(mA+mB)g=0
所以木板B将做匀速直线运动,而物体A则继续在B上做匀加速直线运动直到A、B速度相等。
设这一过程时间为t′,有v1=aA(t1+t′),这段时间内B的位移 s1=v1t′,
A、B速度相同后,由于F′>μ2(mA+mB)g且电动机输出功率恒定,A、B将一起做加速度逐渐减小的变加速运动,
由动能定理得:,
由以上各式代入数据得:木板B在t=1.0s到t=3.8s这段时间的位移s=s1+s2=3.03m
答:(1)物体A刚运动时的加速度aA为0.5m/s2;(2)t=1.0s时,电动机的输出功率P为7W;(3)在t=1.0s到t=3.8s这段时间内木板B的位移为3.03m。