1.2功率同步练习-2021-2022学年高一下学期物理鲁科版（2019）必修第二册（word 含答案）

鲁科版（2019）高一物理必修第二册课时同步练习
第2节功率
一、单项选择题
1、关于功率,以下说法中正确的是 ( )
A.根据P=可知,机器做功越多,其功率就越大
B.根据P=Fv可知,汽车的牵引力一定与速度成反比
C.根据P=可知,只要知道时间t内机器做的功,就可以求得这段时间内任意时刻机器做功的功率
D.根据P=Fv可知,发动机的功率一定时,汽车的牵引力与速度成反比
2、在地域情况复杂、救援情况紧急的事件中，使用作为航空应急救援核心装备的直升机是首选应急救援手段。如图所示为直升机抢救伤员的情境，直升机悬停在空中，用绳索将伤员由静止向上吊起，绳索对伤员做功的功率恒定。则在伤员加速上升的过程中(不计空气阻力)(　　)
A．绳索对伤员的拉力越来越大
B．伤员克服重力做功的功率恒定
C．伤员运动的速度变化越来越慢
D．合力对伤员做功的功率越来越大
3、汽车由静止开始运动，若要使汽车在开始运动后一小段时间内保持匀加速直线运动，则(　　)
A．不断增大牵引力和牵引力的功率
B．不断减小牵引力和牵引力的功率
C．保持牵引力不变，不断增大牵引力功率
D．不能判断牵引力功率怎样变化
4、一个质量为m的小球做自由落体运动,那么,在前时间t内重力对它做功的平均功率及在t秒末重力做功的瞬时功率P分别为(t秒末小球未着地,重力加速度为g)( )
A.=mg2t2,P=mg2t2 B.=mg2t2,P=mg2t2
C.=mg2t,P=mg2t D.=mg2t,P=2mg2t
5、某同学的质量为50 kg,所骑自行车的质量为15 kg,设该同学在平直路面上匀速骑行时脚踏自行车的功率为40 W。若人与车受到的阻力是其重力的0.02,则匀速骑行时的速度大小约为(g取10 m/s2) ( )
A.3 m/s B.4 m/s
C.13 m/s D.30 m/s
6、一个小孩站在船头,在如图甲、乙所示的两种情况下用同样大小的拉力拉绳,经过相同的时间t(船未碰撞)小孩所做的功W1、W2及在t时刻小孩拉绳的瞬时功率P1、P2的关系为 ( )
A.W1>W2,P1=P2 B.W1=W2,P1=P2
C.W17、汽车在平直公路上以速度v0匀速行驶,发动机功率为P。快进入闹市区时,司机减小了油门,使汽车的功率立即减小一半并保持该功率继续行驶。下面四个图像中,哪个图像正确表示了从司机减小油门开始,汽车的速度与时间的关系 (　　)
8、如图所示，质量为50 kg的同学在做仰卧起坐运动。若该同学上半身的质量约为全身质量的，她在1 min内做了50个仰卧起坐，每次上半身重心上升的距离均为0.3 m，则她克服重力做的功W和相应的功率P约为(　　)
A．W＝4 500 J　P＝75 W
B．W＝450 J　P＝7.5 W
C．W＝3 600 J　P＝60 W
D．W＝360 J　P＝6 W
二、多项选择题
9、如图所示,质量相等的两物体处于同一高度,A沿固定在地面上的光滑斜面下滑,B自由下落,最后到达同一水平面,则下列说法正确的是 (　　)
A.重力对两物体做的功相等
B.重力的平均功率相同
C.到达底端时重力的瞬时功率PAD.到达底端时两物体的速度相同
10、位于水平面上的物体在水平恒力F1作用下做速度为v1的匀速运动;若作用力变为斜向上的恒力F2,物体做速度为v2的匀速运动,且F1与F2功率相同。则可能有 (　　)
A.F2=F1,v1>v2 B.F2=F1,v1C.F2>F1,v1>v2 D.F211、如图所示是健身用的“跑步机”示意图，质量为m的运动员踩在与水平面成α角的静止皮带上，运动员用力向后蹬皮带，皮带运动过程中，受到的阻力恒定为f，使皮带以速度v匀速运动，则在运动过程中，下列说法正确的是(　　)
A.人脚对皮带的摩擦力是皮带运动的动力
B.人对皮带不做功
C.人对皮带做功的功率为mgv
D.人对皮带做功的功率为fv
12、在训练运动员奔跑中下肢向后的蹬踏力量时,有一种方法是让运动员腰部系绳拖着汽车轮胎奔跑,如图甲所示,在一次训练中,运动员腰部系着不可伸长的轻绳拖着质量m=11 kg的轮胎从静止开始沿着笔直的跑道加速奔跑,5 s后轮胎从轻绳上脱落,轮胎运动的v-t图像如图乙所示。不计空气阻力。已知绳与地面的夹角为37°,且 sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g取10 m/s2。下列说法正确的是 (　　)
A.轮胎与水平面间的动摩擦因数μ=0.25
B.绳子拉力的大小为70 N
C.在0~7 s内,轮胎克服摩擦力做功为1 400 J
D.在2 s时,绳子拉力的瞬时功率为224 W
13、质量为m的物体静止在光滑水平面上,从t=0 时刻开始受到水平力的作用。力F的大小与时间t的关系,力的方向保持不变,则 ( )
A.3t0时刻水平力的瞬时功率为
B.3t0时刻水平力的瞬时功率为
C.在0~3t0这段时间内,水平力的平均功率为
D.在0~3t0这段时间内,水平力的平均功率为
三、非选择题
14、一场别开生面的节能车竞赛在厂区内进行，40支车队以各家独门绝技挑战1升汽油行驶里程的最高纪录。某公司研制的某型号小汽车发动机的额定功率为24 kW，汽车连同驾乘人员总质量为m＝2 000 kg，在水平路面上行驶时受到恒定的阻力是800 N，求：
(1)汽车在额定功率下匀速行驶的速度大小；
(2)汽车在额定功率下行驶，速度为20 m/s时的加速度大小。
15、“复兴号”动车组开启了中国铁路技术装备一个崭新的时代。一列“复兴号”动车组由几节自带动力的车辆(动车)加几节不带动力的车辆(拖车)编组而成。
(1)假设“复兴号”动车组运行过程中受到的阻力与其所受重力成正比，每节动车与拖车的质量都相等，每节动车的额定功率都相等。若1节动车加4节拖车编成的动车组的最大速度为v1＝90 km/h，则7节动车加2节拖车编成的动车组的最大速度v2为多少？
(2)若“复兴号”动车组运行过程中受到的阻力正比于其速度，当动车组额定功率为P0时，动车组运行的最大速度是v，在动车组编组节数不变的情况下，当动车组提速一倍时，动车组的额定功率应调整为多少？
16、质量m=2 kg的物体,在F=12 N的水平方向的力作用下,从静止开始运动,运动时间t=4 s,物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.5,g=10 m/s2。求:
(1)力F在4 s内对物体所做功的平均功率;
(2)在4 s末力F对物体做功的瞬时功率。
17、如图所示，质量为2 kg的物体在大小为24 N、沿斜面向上的力F作用下，由静止开始沿光滑斜面体向上运动，斜面的倾角为30°，斜面足够长(g取10 m/s2)。求：
(1)5 s内拉力对物体做功的功率；
(2)5 s末拉力对物体做功的功率；
(3)5 s末物体克服重力做功的功率。
18、近年来，被称为“绿色环保车”的电动车成了不少市民购买的首选(如图甲所示)，电动车在出厂时都要进行检测，在检测某款电动车性能的实验中，质量为8×102 kg的电动车由静止开始沿平直公路行驶，达到的最大速度为15 m/s，利用传感器测得此过程中不同时刻电动车的牵引力F与对应的速度v，并描绘出F 图像，如图乙所示(图中AB、BO均为直线)。假设电动车行驶中所受阻力恒定。
甲 乙
(1)能否求电动车的额定功率？若能，额定功率为多少？
(2)电动车由静止开始运动，经过多长时间，速度达到2 m/s
答案与解析
1、D
解析：机器做功多,但如果时间比较长的话,功率未必大,故选项A错误;只有当功率一定时,汽车的牵引力才与速度成反比,故选项B错误,选项D正确;由功率的定义式求出的是平均功率而不是瞬时功率,故选项C错误。
2、C解析：绳索对伤员的拉力做功的功率不变，而伤员加速上升，速度增大，由P＝Fv可知，绳索对伤员的拉力F越来越小，故A错误；由P1＝mgv可知，伤员克服重力做功的功率不断增大，故B错误；由F－mg＝ma可知，伤员运动的加速度越来越小，速度变化得越来越慢，故C正确；合力对伤员做功的功率P合＝(F－mg)v＝P－mgv，由于P不变，速度越来越大，则合力对伤员做功的功率越来越小，故D错误。
3、C解析：汽车保持匀加速直线运动，所受合力不变，其中牵引力也不变，但速度增大，牵引力的功率增大，C正确，A、B、D错误。
4、C
解析：前时间t内的位移为h=gt2,则重力做功的平均功率==mg2t,t秒末的瞬时速度为v=gt,则重力的瞬时功率P=mgv=mg·gt=mg2t,故C正确,A、B、D错误。
5、A
解析：人和车受的阻力为f=0.02×(15+50)×10 N=13 N,则匀速运动时的牵引力为F=13 N,根据P=Fv得v=≈3 m/s,选项A正确。
6、C
解析：小孩所做的功在第一种情况下是指对自身(包括所站的船)做的功,在第二种情况下除对自身做功外,还要对另外一船做功,由于两种情况下人对自身所做的功相等,所以W17、C
解析：功率减小一半后,汽车由于惯性速度来不及变化,根据功率和速度关系公式P=Fv,牵引力减小一半,小于阻力,合力向后,汽车做减速运动,由公式P=Fv可知,功率一定时,速度减小后,牵引力增大,合力减小,加速度减小,故汽车做加速度越来越小的减速运动,当牵引力增大到等于阻力时,汽车做匀速运动,C正确。
8、A
解析：每次上半身重心上升的距离均为0.3 m，则她每一次克服重力做的功：W＝mgh＝×50×10×0.3 J＝90 J；1 min内克服重力所做的功：W总＝50W＝50×90 J＝4 500 J；相应的功率约为：P＝＝ W＝75 W，故A正确，B、C、D错误。
9、AC
解析：重力做功为WG=mgh,两物体下落高度相同,故重力对两物体做的功相等,A正确;设两物体下落高度为h,斜面倾角为θ,B自由下落过程有h=g,解得t1=;A沿斜面下滑过程有=g sin θ,解得t2=,对比可知t110、BD
解析：物体都做匀速运动,受力平衡,则F1=μmg,F2 cos θ=μ(mg-F2 sin θ),解得F1=F2(cos θ+μ sin θ),故F1与F2的大小关系无法确定,F1>F2、F1=F2、F111、AD
解析：脚蹬皮带时，脚和皮带之间产生了摩擦力，皮带受到的摩擦力是皮带运动的动力，故选项A正确；皮带在人的作用下移动了距离，人对皮带做功，故选项B错误；皮带运动过程中受到的阻力恒定为f，使皮带以速度v匀速运动，人对皮带做功的功率，等于阻力的功率，即人对皮带做功的功率为fv，故选项C错误，选项D正确。
12、BCD
解析：由题图乙知a1=2 m/s2,a2=-5 m/s2,则F cos 37°-μ(mg-F sin 37°)=ma1,-μmg=ma2,由以上两式解得μ=0.5,F=70 N,故A错,B对;前5 s轮胎克服摩擦力做功Wf1=μ(mg-F sin 37°)l1=850 J,后2 s轮胎克服摩擦力做功Wf2=μmgl2=550 J,故Wf=Wf1+Wf2=1 400 J,选项C正确;2 s时PF=Fv cos 37°=224 W,选项D正确。
13、BD
解析：0~2t0时间内,物体的加速度a1=,2t0时刻的速度v1=a1·2t0=,位移x1=,2t0~3t0时间内,加速度a2=,3t0时刻的速度v2=v1+a2t0=,2t0~3t0时间内的位移x2=;所以3t0时刻的瞬时功率P=3F0v2=,B对,A错;3t0时间内的平均功率===,D对,C错。
14、解析：(1)汽车匀速行驶时，牵引力F等于阻力Ff，即F＝Ff
又P＝Fv
代入数据得v＝30 m/s。
(2)设v1＝20 m/s时汽车牵引力为F1，则P＝F1v1
根据牛顿第二定律F1－Ff＝ma
代入数据得：a＝0.2 m/s2。
答案：(1)30 m/s
(2)0.2 m/s2
15、解析:(1)假设每节动车的额定功率为P，每节动车的重力是mg，阻力为kmg，1节动车加4节拖车编成的动车组达到最大速度时P＝F1v1＝5kmgv1
7节动车加2节拖车编成的动车组达到最大速度时7P＝F2v2＝9kmgv2
联立解得v2＝350 km/h。
(2)由题可知动车组以额定功率运行，速度达到最大时动车组受到的阻力f＝k′v
动车组达到最大速度时F－f＝0，则P0＝Fv＝k′v2
当动车组提速一倍时，动车组的额定功率应调整为P1＝k′(2v)2＝4P0。
答案:(1)350 km/h
(2)4P0
16、答案：(1)24 W
(2)48 W
解析：(1)由牛顿第二定律可得F-μmg=ma
解得a=1 m/s2
4 s内的位移为s=at2=8 m
力F在4 s内对物体所做的功为
WF=Fs=96 J
平均功率为==24 W
(2)4 s末物体的速度为v=at=4 m/s
在4 s末力F对物体做功的瞬时功率为
P=Fv=48 W
17、解析：(1)(2)物体在斜面上运动的加速度大小
a== m/s2=7 m/s2
5 s内发生的位移s=at2=×7×52 m=87.5 m
5 s末物体的速度v1=at=35 m/s
5 s内拉力做的功
W=F·s=24×87.5 J=2 100 J。
5 s内拉力做功的功率P==420 W。
5 s末拉力做功的功率
P5=F·v1=24×35 W=840 W。
(3)5 s末物体克服重力做功的功率
P′=mgv1sin 30°=20×35× W=350 W。
答案：(1)420 W
(2)840 W
(3)350 W
18、解析：(1)可以，由F 图像知，AB段对应电动车加速过程中保持牵引力F＝2 000 N恒定不变，即做匀加速直线运动；BO段中直线的斜率k＝＝Fv保持恒定不变，即电动车的额定功率。
当电动车达到最大速度vmax＝15 m/s时，
电动车的牵引力F＝f＝400 N，f为地面对电动车的阻力。
所以电动车的额定功率
P＝fvmax＝400×15 W＝6 000 W。
(2)电动车匀加速行驶过程中的加速度
a＝＝ m/s2＝2 m/s2，
电动车刚达到额定功率时其速度
v＝＝ m/s＝3 m/s，之后它将做加速度减小的变加速运动。故当电动车的速度v′＝2 m/s时，正处于匀加速阶段，则这一过程所用时间
t＝＝ s＝ 1 s。
答案：(1)能　6 000 W
(2)1 s